CN104774637A - 稳定轻烃的合成方法 - Google Patents

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赵月柱
马世海
王传威
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    • C10G3/42—Catalytic treatment
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Abstract

稳定轻烃的合成方法，它涉及一种烃合成方法。本发明为了解决现有制备稳定轻烃的方法工艺流程长，选择性低的技术问题。本方法如下：将甲醇经过预热420℃，得到过热甲醇蒸汽，甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕4～8的体积比混合后以400691Nm3的进气量进入装有催化剂ZSM-5分子筛的合成稳定轻烃反应器中，反应13～17秒，得到粗稳定轻烃。本发明方法省略了甲醇转化制二甲醇的过程，甲醇在ZSM-5分子筛催化剂的作用下一步转化为稳定轻烃和少量LPG产品，其显著优点是工艺流程短，产品选择性高，催化剂稳定性和单程寿命已达到先进水平。

Description

稳定轻烃的合成方法
技术领域
本发明涉及一种烃合成方法。
背景技术
煤的间接液化技术是先将煤气化，然后合成燃料油和化工产品，当前，煤炭间接液化技术主要有：南非SASOLA公司的费-托合成技术，荷兰Shell公司的SMDS技术，Mobil公司的MTG合成技术等。但是现有制备稳定轻烃的方法工艺流程长，选择性低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有制备稳定轻烃的方法工艺流程长，选择性低的技术问题，提供了一种稳定轻烃合成方法。
稳定轻烃的合成方法如下：将甲醇经过预热420℃，得到过热甲醇蒸汽，甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕4～8的体积比混合后以400691Nm3的进气量进入装有催化剂ZSM-5分子筛的合成稳定轻烃反应器中，反应13～17秒(在合成稳定轻烃反应器中停留71.5小时)，得到粗稳定轻烃。
所述的甲醇的纯度为大于等于98％。
本发明所用的合成稳定装置是原料甲醇汽化过热后通过催化剂脱水将甲醇全部转化为烃类，同时通过预热、过热原料甲醇和副产蒸汽回收甲醇转化为烃类的反应热。合成的烃类冷却后分离，气相返回装置，液相送入轻烃分离单元。
本发明方法省略了甲醇转化制二甲醇的过程，甲醇在ZSM-5分子筛催化剂的作用下一步转化为稳定轻烃和少量LPG产品，其显著优点是工艺流程短，产品选择性高，催化剂稳定性和单程寿命已达到先进水平。
经甲醇脱水转化生产的芳烃经简单加工可以直接使用，也可以作为优质稳定轻烃组分进行高清洁汽油的调和，此外以煤炭/天然气为原料经甲醇生产稳定轻烃的技术还可以实现对稳定轻烃生产原料的置换，达到优化石油化工资源配置的目的。
本发明采用一步法甲醇制稳定轻烃技术。以甲醇为原料一步制取稳定轻烃，从而可以大大节省甲醇转化为二甲醚的运行费用。本发明工艺流程短，选择性高，本发明的催化剂选用中科院煤化所ZSM-5分子筛。与购买国外技术相比，不仅可以节省专利技术费用，同时减少了催化剂的购置费用。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式稳定轻烃的合成方法如下：将甲醇经过预热420℃，得到过热甲醇蒸汽，甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕4～8的体积比混合后以400691Nm3的进气量进入装有催化剂ZSM-5分子筛的合成稳定轻烃反应器中，反应13～17秒(在合成稳定轻烃反应器中停留71.5小时)，得到粗稳定轻烃。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不是所述的甲醇的纯度为大于等于98％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕5的体积比混合。其它与具体实施方式一或二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕6的体积比混合。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕7的体积比混合。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是反应14秒。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是反应15秒。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是反应16秒。其它与具体实施方式一至七之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
稳定轻烃的合成方法如下：将甲醇经过预热420℃，得到过热甲醇蒸汽，甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕4的体积比混合，采用循环气压缩机以400691Nm3的进气量将甲醇蒸汽与循环气的混合气体压入装有催化剂ZSM-5分子筛的2台合成稳定轻烃反应器中，反应15秒，得到粗稳定轻烃，其中稳定轻烃反应器入口压力为1.2MPa，出口压力为1.9MPa，稳定轻烃反应器中催化剂的装填量为63m3，稳定轻烃反应器塔的直径为4000mm。
从合成稳定轻烃反应器的得到的粗稳定轻烃温度为45℃，压力为2.5MPa，先经过气体脱除塔进出物料换热器换热至117.6℃，进入气体脱除塔进行分离，塔顶产物有甲烷、乙烷，塔底产物以C3以上的烃类(包括LPG和稳定轻烃)为主，塔顶产物温度为120℃，压力为2.1MPa，与吸收塔塔底产物混合成两相混合物。此混合物经气体脱除塔顶冷凝器冷却至46℃，送至气体脱除塔塔顶罐中气液分离，气相送往吸收塔，工艺水送至合成稳定轻烃反应器，液态烃作为回流液经气体脱除塔塔顶回流泵加压回流，气体脱除塔塔底产物温度为187℃，压力为2.14MPa，与粗稳定轻烃经气体脱除塔进出料换热器换热至117.5℃后送入液化气分离塔。
液化气分离塔用来将LPG从粗稳定轻烃中分离出来，气体脱除塔塔底产物是C3以上的烃类，在液化气分离塔中进一步分离，塔顶产物是LPG，塔底产物以C4以上的烃类为主。
液化气分离塔塔顶产物温度为75.5℃，压力1.5MPa，经液化气分离塔塔顶冷凝器换热冷却至68.5℃，被完全冷凝下来，之后送入液化气分离塔回流槽。C3、C4液态烃一部分回流至液化气分离塔；另一部分经LPG冷却器进一步冷却至46℃，送入LPG缓冲罐，之后作为LPG产品经LPG产品泵加压至1.7MPa，送至罐区。
液化气分离塔塔底产物温度为197℃，压力1.55MPa，一部分塔底产物经贫液给料泵加压，并经贫油预冷却器、贫油冷却器冷却至40℃，之后送至吸收塔，作为吸收剂对轻烃类组分气体进行吸收处理；另一部分产品送入产品分离塔进一步分离。
在产品分离塔中，来自液化气分了塔底产物被分离成轻组分烃(塔顶产物)和重组分烃(塔底产物)。塔顶产物温度为134℃，压力0.19MPa，经产品分离塔塔顶冷凝器冷却至74℃，完全冷凝为轻稳定轻烃，进入产品分离塔塔顶罐。轻稳定轻烃经分离塔塔顶回流泵加压至0.54MPa，一部分作为回流液返回产品分离塔顶部，另一部分作为产品轻稳定轻烃经轻烃冷却器进一步冷却至45℃，送至中间罐区。
合成稳定轻烃中均四甲苯规定含量(大约为6％(wt))，远高于产品稳定轻烃中均四甲苯规定含量小于1.5％(wt)的要求。为了满足合成稳定轻烃中均四甲苯含量的要求，经过产品分离塔蒸馏大部分均四甲苯被浓缩进入重稳定轻烃中，即塔底产物，重烃温度为221.9℃，压力0.23MPa，由分离塔底泵加压至1.0MPa后，经重质轻烃冷却器和重质轻烃调节冷却器冷却至77℃，之后送入罐区。
为了减少来自合成稳定轻烃装置油水分离器气相和气体脱除塔塔顶产物中低沸点组分的损失，在吸收塔中利用部分液化气分离塔塔底产物(贫油)作吸收剂对两股气相进行吸收处理。
吸收塔塔顶产物为燃料气，燃料气送入厂区燃料气管网。塔底产物为稳定轻烃，其中包含回收的液态烃，汇入气体脱除塔塔顶气体中。
本实验将制备的粗稳定轻烃通过精馏分离出LPG、轻稳定轻烃和重质轻烃，产品的主要技术规格如表1：
表1
序号 名称 规格 标准
1 LPG 符合液化气产品标准 GB/T 17930-2006
2 轻稳定轻烃 GB9053-2013
3 重质轻烃 沸点70-200℃
本实验在制备粗稳定轻烃的过程中，稳定轻烃反应器中危险性物料的物性表如下：
表2
本实验中所用的循环气压缩机为沈阳透平机械股份有限公司所产的循环压缩机，型号为DMCL524。
本实验中所用的稳定轻烃反应器的为南京宝泰公司产的反应器，型号为

Claims (8)

1.稳定轻烃的合成方法，其特征在于稳定轻烃的合成方法如下：将甲醇经过预热420℃，得到过热甲醇蒸汽，甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕4～8的体积比混合后以400691Nm3的进气量进入装有催化剂ZSM-5分子筛的合成稳定轻烃反应器中，反应13～17秒，得到粗稳定轻烃。
2.根据权利要求1所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于所述的甲醇的纯度为大于等于98％。
3.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕5的体积比混合。
4.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕6的体积比混合。
5.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于所述甲醇蒸汽与预热至320℃的循环气按照1﹕7的体积比混合。
6.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于反应14秒。
7.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于反应15秒。
8.根据权利要求1或2所述稳定轻烃的合成方法，其特征在于反应16秒。
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赵德明: "《有机合成工艺》", 30 June 2012 *

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