CN103881748A

CN103881748A - 一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法

Info

Publication number: CN103881748A
Application number: CN201310198735.5A
Authority: CN
Inventors: 龚旭辉
Original assignee: Luoyang Kechuang Petroleum Technology Development Co Ltd
Current assignee: Luoyang Kechuang Petroleum Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明是有关于一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）把甲醇和水加热后进入反应器内，上述甲醇在合适的条件下转化为C₁-C₁₂烃类产品；（2）上述C₁-C₁₂烃类产品换热后进入分离器，在该分离器中分别得到生成水、不凝气和含C₃-C₁₂的液体产物，该液体产物被用泵送入稳定塔；（3）在上述稳定塔内分出汽油馏分和液化气，从塔顶排出不凝气，上述汽油馏分作为汽油产品和汽油吸收剂；（4）上述不凝气再进入吸收塔，用上述汽油吸收剂回收C₃ ⁺，从塔顶分出干气，上述汽油吸收剂返回上述稳定塔。本发明提供的技术方案具有工艺流程短、设备投资省和操作费用低的优势，同时甲醇转化率高，汽油产率可达到36%以上，产品分布得到较好的改善的优点。

Description

一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种甲醇生产汽油的工艺方法，特别是涉及一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法。

背景技术

随着我国石油资源日趋紧张，我国对进口原油依存度早已超过50％，造成产品油价格不断上涨；同时汽车尾气的排放也带来了严重的环境污染。我国能源结构特征是富煤、少气、缺油，因此从能源安全角度考虑，发展石油替代能源显得更为重要。将煤转化为甲醇，再由甲醇生产汽油和其他石化产品是解决我国石油短缺的有效途径之一。

美国Mobil公司首先发明了甲醇制汽油（MTG）技术，申请了多项专利，并于20世纪80年代在新西兰建成MTG工业装置，成功进行了多年商业运转。

美国专利3931349公布了Mobil公司两段固定床反应器的MTG技术。第一段反应是甲醇脱水制二甲醚，一段出口物料－甲醇、二甲醚和水进入第二段反应器，在第二段反应器内通过分子筛催化剂作用，生产出汽油组分。美国专利4579999也是两段固定床反应器的MTG技术。第一段反应器装填分子筛催化剂，将甲醇首先转化为低碳烯烃和汽油组分C₅ ⁺烃，分离低碳烯烃和汽油组分C₅ ⁺烃。低碳烯烃进入第二段反应器，在烯烃聚合催化剂的作用下，进一步转化为汽油组分。美国专利4689205公布了一种甲醇多段转化制取烃的技术。该专利公布的技术与美国专利4579999基本相似，在一段反应器中，甲醇在一定温度和压力条件下转化为C2～C1烯烃和部分C3-烃，将C5'烃分离后，剩余部分进入第二段反应器，采用烯烃聚合催化剂，将第一段反应产生的低碳烯烃进一步聚合为汽油馏份的烃产品。所不同的是，该专利公布的技术中，第一段采用的是流化床反应器。

中国专利200610048298.9公布了一种甲醇一步法制取烃类产品的工艺。原料甲醇进入装有酸性硅铝沸石分子筛催化剂的反应器内转化为烃类产品混合物。冷却分离得液体C₅ ⁺烃类产品和气相部分，气相部分进入循环压缩机，压缩后得到的液体一部分作为液化气产品，另一部分返回反应器进一步反应和取热。现有的MTG技术均存在工艺流程长、反应器数量多，投资大，操作费用高等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种工艺流程简单、反应温度可控、投资小的一段法甲醇转化制取烃类产品的工艺。

有鉴于上述现有的甲醇生产汽油的工艺方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计研究多年丰富的实务经验及专业知识，并配合合理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的甲醇生产汽油的工艺方法，能够改进一般现有的甲醇生产汽油的工艺方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服目前MTG技术工艺流程长、反应器数量多，设备投资大和操作费用高等问题，而提供一种新的工艺流程合理、进一步降低投资和操作费用的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提供的一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其是利用一个固定床反应器，通过催化剂将甲醇分子转化为C₁-C₁₂烃类产品，该工艺方法包括以下步骤：（1）把原料甲醇和水一起加热到反应温度，进入装有催化剂的反应器内，上述甲醇在合适的工艺条件下转化为C₁-C₁₂烃类产品；（2）转化的上述C₁-C₁₂烃类产品在换热器中经与冷的原料甲醇换热后进入分离器，在该分离器中分别得到反应生成水、不凝气和油相液体产物，该液体产物是主要含有C₃-C₁₂的液体物料，其被用泵送入稳定塔；（3）在上述稳定塔内该C₃-C₁₂的液体物料被分出汽油馏分和液化气，从该稳定塔塔顶排出少量不凝气，上述汽油馏分的一部分排出装置作为汽油产品，另一部分作为吸收塔的汽油吸收剂；（4）上述分离器排出的不凝气和上述稳定塔塔顶排出的不凝气合并后再进入吸收塔，用上述稳定塔分出的上述汽油馏分的一部分作为吸收塔的汽油吸收剂，回收不凝气中的C₃ ⁺，上述吸收塔塔顶分出干气排出装置，上述汽油吸收剂返回上述稳定塔。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其中所述的水是循环水，该循环水是由上述分离器中得到的生成水中的一部分水。

前述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其中所述的催化剂为ZSM－5分子筛催化剂。

前述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其中所述的反应器是甲醇生产汽油的固定床不锈钢反应器。

前述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其中所述的合适的工艺条件是反应温度为300－450℃、进料空速为0.5－5.0h^-1和系统压力为0.8－3.5MPa。

前述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其中所述的分离器是高压分离器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有以下优点：本发明提供的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，具有工艺流程短、设备投资省和操作费用低的优势，同时甲醇转化率高，汽油产率可达到36%以上，产品分布得到较好的改善。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

【主要元件符号说明】

1：甲醇 2：水

3：生成水 4：换热器

5：反应器 6：分离器

7：不凝气 8：稳定塔

9：不凝气 10：汽油吸收剂

11：吸收塔 12：干气

13：液化气 14：汽油吸收剂

15：汽油

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种甲醇生产汽油的工艺方法其具体实施方式、工艺方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

图1是本发明的工艺流程示意图。

本发明提供的一步法甲醇生产汽油的工艺方法是利用一个固定床反应器，通过ZSM－5分子筛催化剂将甲醇分子转化为C₁-C₁₂烃类产品。

本发明提供的一步法甲醇生产汽油的工艺方法包括以下步骤：

（1）原料甲醇1和水2一起加热到反应温度，进入装有ZSM－5分子筛催化剂的甲醇生产汽油的反应器5内。甲醇1在反应温度300－450℃、进料空速0.5－5.0h^-1和系统压力0.8－3.5MPa的工艺条件下转化为C₁-C₁₂烃类产品。

（2）转化的C₁-C₁₂烃类产品在换热器4与冷甲醇换热后进入高压分离器6。在高压分离器6中分别得到反应生成水3、不凝气7和油相液体物料，这部分主要含有C₃-C₁₂的油相液体物料被用泵送入稳定塔8。

（3）在稳定塔8内C₃-C₁₂的液体物料被分出汽油馏分和液化气13，塔顶排出少量不凝气9。上述汽油馏分一部分出装置作为汽油15产品，另一部分作为吸收塔11的汽油吸收剂14。

（4）从高压分离器6分出的不凝气7和稳定塔8塔顶出的不凝气9合并后的不凝气再进入吸收塔11，用稳定塔8分出的汽油馏分中的一部分作为汽油吸收剂14，回收不凝气中的C₃ ⁺，吸收塔11塔顶分出干气12出装置，汽油吸收剂10返回稳定塔8。

原料甲醇是市场上出售的精甲醇或者粗甲醇。

上述催化剂为市售ZSM-5分子筛催化剂，本发明采用的是洛阳科创石化科技开发公司开发的甲醇制汽油专用催化剂。

甲醇转化为汽油是强放热过程，放热量约为1400KJ/kg甲醇，反应器5绝热温升约为600℃。因此及时取出反应器内热量，维持反应在合适工艺条件下进行是技术关键，否则对催化剂和反应器均造成极大危害。为达到维持反应在合适工艺条件下进行，一般是将反应过程中生成的气体组分循环到反应器入口，并且循环气体与进料甲醇的质量比高达10－20。高循环比气体进料带来多项不足：（1）反应生成的大量高温气体冷却后再利用循环压缩机进入反应器，并且在进入反应器之前还需加热到反应温度。因此无论是高温气体冷却，还是常温气体加热，以及循环压缩机的运行都需要消耗大量能量。（2）反应生成的大量气体循环会造成反应器规模增加很多，尤其是分离系统规模增加更多，造成投资费用大增。（3）分离系统规模和物料处理量的增加，造成分离系统能耗大增。

本发明通过反应器的设计，利用水作为甲醇转化为汽油反应的取热介质，达到维持反应在合适工艺条件下进行。水蒸汽与进料甲醇的质量比可以低至1－2倍。利用水蒸汽作为取热介质具有以下优点：（1）水蒸气用量比循环气体用量大幅度降低，节约能耗；（2）取消了气体循环压缩机，降低了设备费用；（3）没有循环气体进入分离系统，分离系统的投资和操作费用均大幅度降低。

实施例1-9

在装有500毫升专用催化剂的固定床不锈钢反应器中，按照本发明所提供的方法和条件进行实验，实验操作条件请参见表1，后配备有高压分离器、稳定器、吸收器、产物收集器。

表1 实验操作条件

借由本发明技术方案的实施，最终得到的实施例实验结果请参见表2。

表2 实施例实验结果

从表2中可知，甲醇转化率非常高，该转化率范围在99.2%～100%。另外，汽油产率甚至达到36%以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其是利用一个固定床反应器，通过催化剂将甲醇分子转化为C₁-C₁₂烃类产品，该工艺方法包括以下步骤：

（1）把原料甲醇和水一起加热到反应温度，进入装有催化剂的反应器内，上述甲醇在合适的工艺条件下转化为C₁-C₁₂烃类产品；

（2）转化的上述C₁-C₁₂烃类产品在换热器中经与冷的原料甲醇换热后进入分离器，在该分离器中分别得到反应生成水、不凝气和油相液体产物，该液体产物是主要含有C₃-C₁₂的液体物料，其被用泵送入稳定塔；

（3）在上述稳定塔内该C₃-C₁₂的液体物料被分出汽油馏分和液化气，从该稳定塔塔顶排出少量不凝气，上述汽油馏分的一部分排出装置作为汽油产品，另一部分作为吸收塔的汽油吸收剂；

（4）上述分离器排出的不凝气和上述稳定塔塔顶排出的不凝气合并后再进入吸收塔，用上述稳定塔分出的上述汽油馏分的一部分作为吸收塔的汽油吸收剂，回收不凝气中的C₃ ⁺，上述吸收塔塔顶分出干气排出装置，上述汽油吸收剂返回上述稳定塔。

2.根据权利要求1所述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其中所述的水是循环水，该循环水是由上述分离器中得到的生成水中的一部分水。

3.根据权利要求1所述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其中所述的催化剂为ZSM－5分子筛催化剂。

4.根据权利要求1所述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其中所述的反应器是甲醇生产汽油的固定床不锈钢反应器。

5.根据权利要求1所述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其中所述的合适的工艺条件是反应温度为300－450℃、进料空速为0.5－5.0h^-1和系统压力为0.8－3.5MPa。

6.根据权利要求1所述的一步法甲醇生产汽油的工艺方法，其特征在于其中所述的分离器是高压分离器。