[发明专利]引射循环甲醇芳烃甲基化反应生产均四甲苯的系统及工艺

说明书

本公开提供了引射循环甲醇芳烃甲基化反应生产均四甲苯的系统及工艺，其系统包括反应器、甲醇泵和原料甲基芳烃泵；所述反应器内设有催化剂床层，催化剂床层将反应器空间分隔为产物室和入口室，催化剂床层设有入口通道，入口通道连通产物室和入口室，产物室内安装引射器、喷嘴，引射器出口连接入口通道，喷嘴设置在引射器的入口内；甲醇泵的出口和原料甲基芳烃泵的出口均连接喷嘴的进口。本公开能够利用甲醇和甲苯、混合二甲苯、偏三甲苯等大宗化学品为原料，直接进行甲基化反应大规模生产高品质均四甲苯。

技术领域

本公开属于煤化工、石油化工和精细化工领域，涉及均四甲苯的生产，具体涉及引射循环甲醇芳烃甲基化反应生产均四甲苯的系统及工艺。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

近年来，随着航空航天和高端电子产品产业的快速发展，均四甲苯特别是高品质均四甲苯市场的需求持续扩大。均四甲苯，又名1,2,4,5-四甲苯(1,2,4,5-tetramethylbenzene)，是一种重要的精细化工原料，主要用于生产均苯四甲酸二酐，简称均酐。均酐是合成高性能高分子材料聚酰亚胺的重要原料，聚酰亚胺以优异的电绝缘性能、耐高、低温性能、耐辐射性能及抗冲击等机械性能被广泛应用于航空航天、原子能工业、机电工业、高端电子产品产业中。另外，均酐还是高品质增塑剂、固化剂及粉末涂料消光剂的重要原料。随着均酐下游市场容量的不断扩大，均四甲苯作为合成均酐的主要原料，其需求量也与日俱增。

均四甲苯的生产工艺主要有C10芳烃分离法、偏三甲苯氯甲基化法、偏三甲苯歧化异构化法、偏四甲苯气相(液相)异构化法、偏三甲苯甲醇烷基化法等方法。目前大规模地生产高品质均四甲苯产品最常用的方法有C10芳烃分离法、甲醇芳烃烷基化法两种。C10芳烃分离法所用原料重芳烃组分较多，均四甲苯含量低(10％)，分离过程复杂且产品质量差。

甲醇和甲苯、二甲苯、偏三甲苯等均属大宗化学品，质优价廉，以甲醇和甲苯等轻芳烃为原料生产均四甲苯可以实现高品质均四甲苯的高效大规模低成本生产。因此，近年来，甲醇与甲苯、二甲苯、偏三甲苯等芳烃在催化剂的作用下进行烷基化反应制备均四甲苯的方法得到了快速发展。

专利申请号为201710312428.3的发明专利《一种利用甲苯和甲醇制备均四甲苯的系统和方法》提出了一种以甲醇和甲苯为原料生产高品质均四甲苯的系统和方法，但未公开所采用的反应系统的具体形式。CN201711464535.4公开了一种偏三甲苯烷基化生产均四甲苯的方法及其反应器，该反应器采用带分布器的径向固定床反应器，反应转化率高，但该专利所采用芳烃为偏三甲苯，价格昂贵，不适用于工业化大规模生产。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供引射循环甲醇芳烃甲基化反应生产均四甲苯的系统及工艺，能够利用甲醇和甲苯、混合二甲苯、偏三甲苯等大宗化学品为原料，直接进行甲基化反应大规模生产高品质均四甲苯。

研究发现，在HZSM-5催化剂上，甲醇与苯、甲苯、二甲苯、偏三甲苯等发生甲基化反应生成均四甲苯。同时，甲醇也会发生烃化反应，生成主要包含C10以下各类脂肪烃、芳烃等多种成分混合烃。相对于甲醇与芳烃的甲基化反应，甲醇自身的醚化反应、烃化反应有较强的竞争优势。甲醇自身烃化反应过多会副产过多的干气、液化气、汽油组分、乙苯、二乙苯、甲乙苯等附加值较低的副产品，还会造成反应系统温升过大，分离与精制系统负荷加大，系统复杂性增加，运行成本增加，设备投资大、均四甲苯产品纯度低等不良后果。

因此，甲醇与甲基芳烃的甲基化反应，首先应抑制甲醇自身烃化反应等非甲醇与甲基芳烃之间的甲基化反应。增加反应物中甲基芳烃浓度，降低反应物中甲醇和其它非甲基芳烃反应物的浓度，有利于削弱甲醇自身烃化反应的竞争优势，降低副产物产率，增加甲醇与甲基芳烃进一步甲基化反应的相对竞争优势，同时，如果甲醇浓度过低，也会使甲基芳烃的甲基化转化率下降。