一種由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，該方法步驟為將低碳數含氧化合物混合原料經過預熱汽化后通入反應器；在催化劑的作用下，反應原料通過脫水反應、聚合和芳構化反應，轉化為富含苯、甲苯、二甲苯的液相芳香烴化合物；通過氫轉移、裂解反應轉化為富含丙烷、丁烷及異丁烷的液化石油氣組分；通過氣-液分離，分別回收液相芳香烴化合物和液化石油氣組分。該方法是來源于生物質和可再生資源的低碳數含氧化合物為原料，在催化劑的作用下生產芳香烴化合物（苯、甲苯、二甲苯）的新方法，旨在降低芳香烴化合物生產對化石原料的依賴。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于制造液相芳香烴化合物和氣相液化石油氣產物(LPG)領域，具體涉及。
技術介紹
芳烴是重要的基本有機化工原料，尤其是苯和二甲苯為代表的輕質芳烴是制造多種合成樹脂、合成橡膠、合成纖維的原料，在國民經濟中有著極其重要的地位和作用。芳烴可來源于煤加工過程，煤干餾過程中能生成多種芳烴，從煤干餾所得煤焦油中陸續分離出苯、甲苯、萘、蒽等芳烴。但是目前工業用芳烴世界總產量中的90%以上來自石油。石腦油的催化重整過程可將石腦油中的非芳烴轉化為芳烴。從烴類裂解所得的裂解汽油中也可分 離出芳烴在以石腦油、輕柴油為原料時則副產15-24% (原料質量)的裂解汽油；裂解汽油中富含約60% (質量)左右的芳香烴化合物。富含芳香烴化合物的裂解汽油通過加氫處理后，再由溶劑萃取分離出苯、甲苯、二甲苯和C9或更高碳數的芳香烴化合物。重整汽油中富含50-80% (質量)的芳香烴化合物，可直接通過溶劑萃取而分離出苯、甲苯、二甲苯和C9或更高碳數的芳香烴化合物。芳香烴化合物還可以通過低碳數烷烴(乙烷、丙烷、丁烷)的芳構化反應和C4烯烴芳構化制汽油反應(MTG)過程生產。美國專利US4，746，763涉及了一種以碳數從2至6的烷烴原料制造芳香烴化合物的方法。在480-560° C的反應條件下，烷烴在含有鎵或貴金屬組分的酸性分子篩催化劑上經過脫氫、二聚、環化等反應生成芳香烴化合物。中國專利CN1597867涉及了以富含C4烯烴的液化氣為原料經過環化、烷基化等反應制造芳香烴化合物的過程。在360-380° C的反應條件下，液化氣在稀土元素改性的ZSM-5分子篩上可轉化為芳香烴含量在50%以上的液相產物。上述技術過程在芳香烴化合物的收率、催化劑穩定性等方面都有良好的效果，并已有工業應用。但是，煤高溫干餾、烴類裂解、催化重整、低碳烷烴芳構化和液化氣芳構化制汽油過程中所使用的原料皆為一次性、不可再生的化石原料。由于受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響，發展基于生物質原料的化學品合成過程已成為許多國家提高能源安全、減排溫室氣體、應對氣候變化的重要措施。低碳數含氧化合物包括甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、異丁醇是可通過發酵或者生物質煉制過程而大量獲得的平臺化合物，隨著價廉、儲量豐富、易得的木質纖維素可作為獲取這些低碳數含氧化合物的原料，基于這些低碳數含氧化合物制備燃料和基礎化學品的前景更加廣闊。以低碳醇為原料生產芳烴的過程目前主要是以甲醇和乙醇為原料，美國專利US4, 035，430公開了一種以甲醇為原料制造汽油的過程，在400-450° C的反應條件下，甲醇通過ZSM-5分子篩可得到50-60% (質量)收率的液相產物，其中苯、甲苯、二甲苯的含量在7-14% (質量)。中國專利CN 101954291報道了一種用于催化甲醇和乙醇芳構化反應的催化劑，制備的Zn/ZSM-5分子篩可得到70-80% (質量)收率的液相產物，其中苯、甲苯、二甲苯的含量在50-60% (質量)。本專利技術以低碳數含氧化合物的混合物作為制造芳烴的原料，甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、異丁醇等含氧化合物以兩組分以上的成分進性輕質芳烴及液化石油氣的合成；相比傳統的單組分原料生成方式，多組分原料可有效的提高輕質芳烴生成對原料來源的多樣性和適應性。此外與單組分原料合成芳烴的過程相比，低碳數含氧化合物混合原料的生產路線還可以有效的減少或降低分離過程的能耗。相比由傳統的烴類化石原料以及以甲醇、乙醇、丁醇等單組分原料生產芳烴的過程，低碳數含氧化合物混合原料在原料供應、生產過程綜合能耗、二氧化碳排放方面具有明顯的優勢，可以提供一條靈活、經濟、可持續的芳香烴化合物生產過程
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，該方法是以甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、異丁醇的二元及其以上組分的混合物為 反應原料在催化劑作用下生產芳香烴化合物(苯、甲苯、二甲苯)的新方法，旨在降低芳香烴化合物生產對一次性消耗化石原料(烴類、石腦油、柴油)的依賴。本專利技術提供了，該方法具體步驟如下將甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、異丁醇的二元及其以上組分的混合物原料經過130-150° C汽化后進入反應器，在催化劑的作用下使原料通過羥基脫除反應、聚合和芳構化反應，轉化為富含苯(C6H6)、甲苯(C6H5-CH3)、二甲苯(CH3-C6H4-CH3)的液相芳香烴化合物；通過氫轉移、裂解反應轉化為富含丙烷(CH3CH2CH3)、丁烷(CH3CH2CH2CH3)及異丁烷(CH3CH(CH3)CH3)的液化石油氣組分；通過氣-液分離，分別回收液相芳香烴化合物和液化石油氣組分。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述的低碳數含氧化合物混合原料為正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH, >99wt%)、異丁醇(CH3CH(OH)CH2CH3, >99wt%)、生物質發酵未精餾正丁醇(10-15wt%H20, 85_90wt%CH3CH2CH2CH20H)、生物質發酵異丁醇(10-15wt%H20, 85-90wt%CH3CH(0H) CH2CH3)、乙醇(CH3CH2OH, >99wt%)、甲醇(CH3OH, >99wt%)中的二組分及其以上的混合物體系。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，混合原料為二組分、三組分或四組分(A-B ；A-B-C ;A-B-C-D)時，以質量計，A組分/B組分的比例在1-10之間，A組分和B組分之和占混合低碳數含氧化合物60-90%。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述通入反應區的反應原料的重量空速為O. 5-10小時―1。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述在反應區中的反應條件為固定床反應器，壓力O. 1-1. 5MPa，溫度350-600° C，原料重量空速O. 5-10小時'本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述的催化劑為分子篩；分子篩為ZSM-5，包含鐵或鋅的ZSM-5分子篩一種或兩種；分子篩中SiO2Al2O3摩爾比在20-150之間。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，為了進一步提高所述方法中液相產物及芳香烴化合物的收率，還可以在催化劑中引入鐵或/和鋅，以100重量份為所述分子篩載體計，鋅的存在量為1-20重量份，鐵的存在量為O. 01-10重量份。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述包含鐵或鋅的分子篩在引入鐵或/和鋅金屬組分時，可以只引入兩種金屬組分中的一種，或者引入兩種金屬組分。在引入兩種金屬組分時，考慮負載兩種金屬的加入順序，先加入兩種金屬組分中的一種，再加入另外一種；或者無須考慮要負載的兩種金屬組分的加入順序，同時加入兩種金屬組分。引入鐵時，以硝酸鐵、氯化鐵等可溶鹽的形式通過浸潰的方法加入；引入鋅時，以硝酸鋅、氯化鋅、或溶解在氨水中的鋅絡合物的形式以浸潰或離子交換的形式引入。本專利技術提供的由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，所述分子篩催化劑以及包含鐵或/和鋅的分子篩催化劑的制備方法為首先取SiO2Ai2O3 摩本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種由低碳數含氧化合物混合原料合成輕質芳烴及液化石油氣的方法，其特征在于：具體步驟如下：（1）將低碳數含氧化合物混合原料經過130?150°C汽化區通入反應區中；（2）在反應區內，在催化劑的作用下使低碳數含氧化合物通過脫水反應、聚合和芳構化反應，轉化為富含苯、甲苯、二甲苯的液相芳香烴化合物；通過氫轉移、裂解反應轉化為富含丙烷、丁烷及異丁烷的液化石油氣組分；（3）通過氣?液分離，分別回收液相芳香烴化合物和液化石油氣組分。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐龍伢，于麗麗，黃聲駿，張爽，劉珍妮，謝素娟，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。