CN103254924A - 一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法 - Google Patents

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舒畅
于海斌
孙彦民
张玉婷
耿姗
刘新普
曲晓龙
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Abstract

本发明为一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于： a) 原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激；b) MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器；c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统。

Description

一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法
技术领域：
本发明涉及合成汽油技术领域，具体地说涉及一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法。
发明背景：
中国是一个富煤贫油的国家，未来的能源形势非常危急，迫切需要深度开发煤资源以弥补石油资源的短缺。甲醇是最大宗的煤化工下游产品，其产能已趋于过剩，随着原油价格的不断上涨，甲醇合成汽油已经具有良好的市场经济效益。
Mobil公司于1976年成功开发了固定床法甲醇制汽油的工艺，并于1984年与新西兰合作，新建了一套占地400公顷、日产汽油2000t的工业装置。随后，西德的URBK开发了流化床法工艺，Lurqi开发了多管式反应器工艺。近年，甲醇制汽油技术在国内也得到了蓬勃发展，山西煤化所开发了一步法工艺，但工业装置运行效果不理想；山西晋煤集团引进了Mobil公司的固定床法甲醇制汽油的工艺，已经顺利投产。
CN102049293A公开了一种甲醇制汽油的催化剂，采用改性的ZSM-5/AlPO4-5双结构分子筛。
CN201068444Y公开了一种甲醇制汽油的反应器，采用两段催化剂床层，层间设有冷却器，仅为控温。
CN102049292A公开了一种甲醇制汽油的催化剂，采用一种具有MFI结构的分子筛。
CN101735863A公开了一种甲醇制汽油的方法，原料甲醇经预热器、蒸发器及过热器后，进入脱水反应器，在Fe/Cr2O3催化剂上甲醇脱水生成二甲醚，从脱水反应器出来的未反应的甲醇、二甲醚、水，与来自汽油分离塔的压缩循环气混合后，进入转化反应器，通过钯炭催化剂转化为烃。
CN101220291A公开了一种合成气经甲醇和二甲醚合成汽油的工艺，采用两段反应器法，一段反应器装填甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂，二段反应器装填ZSM-5催化剂，一段反应温度260~290℃，二段反应温度270~290℃，反应压力1.0~2.5MPa。
CN101104813A公开了一种甲醇制汽油的技术，采用CO2或循环气冷激调温，解决了甲醇生产汽油反应过程中温度控制难的问题，但冷激仅限于调温，而且采用CO2或循环气冷激降低了反应器的处理能力。
US3931349、US4579999是Mobil公司公开的甲醇转化为烃类的专利，采用固定床两段法，第一段将甲醇脱水转化为二甲醚，然后在第二段中将二甲醚、水及没反应完的甲醇混合物在ZSM-5分子筛催化剂作用下生成汽油，其中循环气与甲醇的循环比为9。
目前报道的甲醇制汽油技术以固定床工艺为主，但我们惊奇地发现，所有的固定床工艺基本上采用整体催化反应器，无有效的冷激措施，循环比高达9，压缩机功耗大。我们开发了一种多段冷激的固定床工艺，直接采用甲醇原料进行冷激，大幅度降低了甲醇制汽油的压缩功耗，将循环比从9降低到了3~5，充分提高了这一技术的市场竞争力。
发明内容：
本发明为一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于：
a) 原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激；
b) MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器；
c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统；
所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至260~350℃，优选310~320℃，压力1~3Mpa，优选1.8~2.2MPa；
甲醇脱水反应器出口温度380~450℃，优选400~430℃，压力1~3Mpa，优选1.8~2.2MPa；
MTG反应器进口温度350~370℃，压力1~3Mpa，优选1.8~2.2MPa ，MTG反应器分2~4段，或选分为3段，段间补充甲醇冷激料；
对于所述的3段MTG反应器，一段出口410~420℃，补充冷激甲醇后温度达355~365℃；二段出口400~410℃，补充冷激甲醇后温度达355~365℃；三段出口385~405℃；
所述循环气与甲醇进料的循环比为3~5；所述三相分离器操作压力为0.8~1.2MPa，温度38~42℃；油水分相，分出干气、水和含汽油烃类。
附图说明：
图1为本发明所使用的流程示意图
1-甲醇进料泵；2-甲醇加热器；3-甲醇脱水反应器；4-MTG反应器；5-循环气加热器；6-循环压缩机；7-三相分离器；8-出料冷却器
具体实施方式：
根据图1的流程，选择3段MTG反应器，分别以甲醇和粗甲醇为原料制备汽油。
实施例1
以精甲醇为原料，甲醇进料25kmol/h，其中10 kmol/h进入甲醇加热器加热至316℃，压力2.2MPa，进入甲醇脱水反应器，装填二甲醚催化剂（市场产品），液时质量空速为5，出口温度426℃，压力2.15MPa，甲醇转化率81.1%，与90kmol/h循环气（72.2%甲烷、3.2%乙烷、10.4%丙烷、7.3%丁烷和6.9%戊烷）混合后，温度达360℃。
混合物料进入MTG反应器，装填甲醇制汽油催化剂（市场产品），液时质量空速2，经第一段床层反应后温度达413℃，与8kmol/h甲醇冷激料混合，温度降至363℃，进入第二段床层反应，温度升至406℃，与7kmol/h甲醇冷激料混合，温度降至364℃，进入第三段床层反应，温度升至400℃，出口压力2.1MPa，循环气与甲醇的摩尔比为3.6。
MTG反应器出口热物料约148kmol/h，其中31.1 kmol/h用于加热甲醇进料，116.9 kmol/h用于加热循环气，汇合后温度达200℃，进入出料冷却器，用冷水降温至40℃。
冷却物料进入三相分离器，压力降至1.0MPa，分出90.78kmol/h干气，25kmol/h水，32.22kmol/h含汽油烃类。
实施例2
以粗甲醇（83wt%甲醇、17wt%水）为原料，粗甲醇进料25kmol/h，其中10 kmol/h进入甲醇加热器加热至316℃，压力2.2MPa，进入甲醇脱水反应器，装填二甲醚催化剂（市场产品），液时质量空速为4，出口温度404℃，压力2.15MPa，甲醇转化率76.5%，与70kmol/h循环气（72.2%甲烷、3.2%乙烷、10.4%丙烷、7.3%丁烷和6.9%戊烷）混合后，温度达360℃。
混合物料进入MTG反应器，装填甲醇制汽油催化剂（市场产品），液时质量空速1.8，经第一段床层反应后温度达417℃，与6kmol/h粗甲醇冷激料混合，温度降至364℃，进入第二段床层反应，温度升至400℃，与4.5kmol/h粗甲醇冷激料混合，温度降至361℃，进入第三段床层反应，温度升至387℃，出口压力2.1MPa，循环气与甲醇的摩尔比为4.7。
MTG反应器出口热物料约138kmol/h，其中29 kmol/h用于加热甲醇进料，109 kmol/h用于加热循环气，汇合后温度达190℃，进入出料冷却器，用冷水降温至40℃。
冷却物料进入三相分离器，压力降至0.8MPa，分出70.23kmol/h干气，23.4kmol/h水，44.37kmol/h含汽油烃类。

Claims (2)

1.一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于：
a) 原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激；
b) MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器；
c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统；
所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至260~350℃，压力1~3Mpa；
甲醇脱水反应器出口温度380~450℃，压力1~3Mpa；
MTG反应器进口温度350~370℃，压力1~3Mpa， MTG反应器分2~4段，或选分3段，段间补充甲醇冷激料。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至310~320℃，压力1.8~2.2MPa；
甲醇脱水反应器出口温度400~430℃，压力1.8~2.2MPa；
MTG反应器进口温度350~370℃，压力1.8~2.2MPa ，MTG反应器选分为3段，段间补充甲醇冷激料；对于所述的3段MTG反应器，一段出口410~420℃，补充冷激甲醇后温度达355~365℃；二段出口400~410℃，补充冷激甲醇后温度达355~365℃；三段出口385~405℃；
所述循环气与甲醇进料的循环比为3~5；所述三相分离器操作压力为0.8~1.2MPa，温度38~42℃；油水分相，分出干气、水和含汽油烃类。
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