CN105038838A - 甲醇制汽油的反应系统及甲醇制汽油的方法 - Google Patents

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陈国刚
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Abstract

本发明提供了一种甲醇制汽油的反应系统及甲醇制汽油的方法。该系统具有醚化反应器，将醚化反应器生成的醚化产物物料流输送至具有催化剂的烃化反应器内的输入通路，以及用于将烃化反应器反应生成的烃化产物物料流进行液气分离的分离器，还包括将分离器分离的气体引出的气体回输通路；将含低碳烯烃的反应气体引入的引入通路；以及第一通路、第二通路。将含低碳烯烃的反应气体引入到醚化产物物料流，并共同参与烃化反应，与现有的甲醇制汽油工艺相比，含低碳烯烃气体的加入可以提高汽油产量，同时也可代替部分循环气来调节温度，减少系统的能耗。

Description

甲醇制汽油的反应系统及甲醇制汽油的方法
技术领域
本发明涉及汽油制造技术领域，特别涉及一种甲醇制汽油的反应系统；同时，本发明还涉及一种甲醇制汽油的方法。
背景技术
甲醇制汽油过程是指以甲醇为原料，在一定温度、压力和空速下，采用固定床两步法工艺，通过催化剂进行脱水、低聚、异构等步骤转化为C5~C10烃类油的过程。1976年Mobil公司开发该工艺并于上世纪八十年代在新西兰实现工业化后，甲醇制汽油工艺不断被应用和创新。受国际油价的持续走高的影响，最近几年在我国得到了推广和应用。
甲醇醚化和进一步的烃化反应均是强放热反应，一般采用加入反应气体或惰性气体作为降温或带热介质，以避免催化床过热造成催化剂损坏。现有技术中，有通过将反应过程中生成的主要含C1~C2的干气作为循环气，通过气体压缩机加压，使循环气返回系统以带走反应热，从而维持反应器温度的；或是利用循环气进行段间冷激，来降低反应器内温度的；或是甲醇对烃化反应器进行段间冷激，循环气和醚化产物混合进行降温的；又或是在甲醇转化为烃类的技术，该技术中通过将轻烃作为循环带热介质，与醚化产物混合进入烃化反应器进行降温；再或是利用甲醇制汽油过程副产的含有丙烷和丁烷的液化气作为循环带热介质，以减小采用干气循环时大功率压缩机的能耗。在如上技术中，均是为了达到降温的作用，但汽油收率低，品质低等问题依然没有得到很好的改善。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种甲醇制汽油的反应系统，以提高甲醇制汽油过程中汽油的产率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种甲醇制汽油的反应系统，具有将汽化的甲醇进行醚化反应的醚化反应器，将醚化反应器生成的醚化产物物料流输送至具有催化剂的烃化反应器内的输入通路，以及用于将烃化反应器反应生成的烃化产物物料流进行液气分离的分离器，该系统还包括：
将分离器分离的气体引出的气体回输通路；
将含低碳烯烃的反应气体引入的引入通路；
与气体回输通路和引入通路连通的、将气体回输通路内的气体和引入通路内的反应气体混合形成的混合气输送至加热装置的第一通路；以及连通于加热装置和输入通路之间的、将加热装置加热后的混合气输送至输入通路的第二通路。
进一步的，所述的加热装置为热交换器，所述烃化反应器反应生成的烃化产物物料流通过热交换装置后而输送至分离器内。
进一步的，在所述输送通路上设有醚化产物换热器。
进一步的，在气体回输通路上设有对分离器分离的气体进行压缩的压缩机。
采用如上技术方案，将含低碳烯烃的反应气体（主要是液化石油气或轻烃）引入到醚化产物物料流，并共同参与烃化反应，即使液化石油气中含有的15%~30%的烯烃或轻烃中含有的15%~25%的烯烃参与制汽油反应过程生成高附加值的汽油，提高了该过程中汽油的产率，进而实现了在不增加分离和反应装置的情况下实现了液化石油气中烯烃的高附加值转化。
将加热装置设置为热交换器，可以同时实现对烃化产物物料流的降温以及对第一通路内的混合气加热，简化了整个反应系统结构，且将含有低碳烯烃的气体引入循环带热介质气体中，在发挥带热降温作用的同时，参与制汽油的反应过程，将其中的烯烃转化为高附加值的汽油。
本发明同时提供了一种甲醇制汽油的方法，包括以下步骤：
a、汽化的甲醇进行醚化反应，以形成醚化产物物料流；
b、向醚化产物物料流中输送经加热的、混合有含低碳烯烃的反应气的混合气；
c、醚化产物物料流和混合气输送至烃化反应器，经催化反应后生成烃化产物物料流；
d、将烃化产物物料流进行油气分离，以获得汽油及气体。
进一步的，所述步骤b中的混合气由含低碳烯烃的反应气体和步骤d中油气分离获得的气体组成。
进一步的，所述含低碳烯烃的反应气体为含有3~4碳烯烃的液化石油气，或含有5~6碳烯烃的轻烃。
采用液化石油气或轻烃，降低了现有技术中利用压缩的干气循环气所需的功耗，节约了成本。
进一步的，所述步骤b中的含低碳烯烃的反应气体与进行醚化反应的甲醇的质量比为0.05:1~0.5:1。
进一步的，所述步骤b中的含低碳烯烃的反应气体占所述混合气的质量百分比为0.8%~8.1%
进一步的，所述步骤C中烃化反应器的反应温度为300℃~450℃，压力为0.1MPa~2.5MPa，空速为300h-1~800h-1。
本发明提出的上述方案具有以下优点：（1）将含烯烃的气体（主要是液化石油气或轻烃）引入到循环带热介质气体中，使其中的烯烃参与制反应过程生成高附加值的汽油，提高了该过程的汽油产量；（2）在不增加分离和反应装置的情况下实现了液化石油气或轻烃中烯烃的高附加值转化；（3）液化石油气或轻烃进入系统替代了部分干气循环气，与大量干气的压缩相比，功耗要低得多，因此也节约了能源。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一所述的甲醇制汽油的反应系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-甲醇汽化塔；2-醚化反应器；3-烃化反应器；4-输入管路；5-醚化产物换热器；6-分离器；601-液体出口；602-气体回输通路；7-压缩机；8-引入通路；801-进料泵；9-第一通路；10-热交换器；11-第二通路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例涉及一种甲醇制汽油的反应系统，该反应系统具有将汽化的甲醇进行醚化反应的醚化反应器，将醚化反应器生成的醚化产物物料流输送至具有催化剂的烃化反应器内的输入通路，以及用于将烃化反应器反应生成的烃化产物物料流进行液气分离的分离器，该系统还包括将分离器分离的气体引出的气体回输通路；将含低碳烯烃的反应气体引入的引入通路；与气体回输通路和引入通路连通的、将气体回输通路内的气体和引入通路内的反应气体混合形成的混合气输送至加热装置的第一通路；以及连通于加热装置和输入通路之间的、将加热装置加热后的混合气输送至输入通路的第二通路。
基于如上整体结构描述，在本实施例中，如图1所示，醚化反应器2的上游设有甲醇汽化塔1，在醚化反应器2的下游设有烃化反应器3，醚化反应器2和烃化反应器3通过连接二者的输入管路4相连通。甲醇液体经甲醇汽化塔1汽化后形成汽化的甲醇，该汽化的甲醇经醚化反应器2后，生成醚化产物物料流，醚化产物物料流经输入管路4，而被输送至烃化反应器3。为了实现对醚化产物物料流的冷却，以使醚化产物物料流具有适应于烃化反应的温度，在输入管路4上设有醚化产物换热器5。
烃化反应器3的下游设有分离器6，分离器6用于对烃化反应器3生成的烃化产物物料流进行液气分离，分离出的液体即为汽油和水的混合物，该液体由分离器6的液体出口601输出；气体通过连接在分离器6上的气体回输通路602而被输送，为了实现对气体更好输送，在气体回输通路602上设有对气体进行压缩的压缩机7。
本实施例中的引入通路8上设有进料泵801，通过进料泵801，将含低碳烯烃的反应气体泵送流动在引入通路8内。气体回输通路602和引入通路8，均与第一通路9连通，第一通路9的下游连接有加热装置，加热装置通过第二通路11而与输入管路4交汇连通。
为了使整体结构更加简化，本实施例中，加热装置采用热交换器10，而烃化反应器3生成的烃化产物物料流经过热交换器10后，被输送至分离器6内。通过该设置，可以实现烃化产物物料流和第一通路9中的混合气体之间的热交换。
实施例2——7
该部分实施例分别涉及一种甲醇制汽油的方法，为了实现对该方法更清楚的描述，本实施例将结合实施例1所述的甲醇制汽油的反应系统，详细描述如下：
a、汽化的甲醇进行醚化反应，以形成醚化产物物料流。
具体来讲，甲醇液体经甲醇汽化塔1汽化后进入醚化反应器2，在醚化反应器2中反应生成二甲醚；未反应的甲醇与醚化产物一起构成醚化产物物料流，醚化产物物料流通过输入管路4输送，并经醚化产物换热器5中进行换热降温；
b、向醚化产物物料流中输送经加热的、混合有含低碳烯烃的反应气的混合气。
具体来讲，含低碳烯烃的反应气采用液化石油气，或者采用轻烃，（含烯烃气体中烯烃含量不同），将一定量液化石油气或轻烃加入进料泵801，加压后输送至第一通路9内；同时，由分离器6中分离的气体，经压缩机7及气体回输通路602，同样被输送至第一通路9内，液化石油气和气体回输通路602的回输气体构成混合气。混合气进入热交换器10升温后，经第二通路11而与输入管路4中的醚化产物物料流混合。
c、醚化产物物料流和混合气输送至烃化反应器3，经催化反应后生成烃化产物物料流。
具体来讲，在烃化反应器3中以一定的反应温度，压力，空速进行反应。醚化产物物料流和具有液化石油气或烯烃的混合气，在HZSM-5催化剂上同时发生化学反应生成烃化产物物料流。
d、将烃化产物物料流进行油气分离，以获得汽油及气体。
具体来讲，烃化产物物料流经热交换器10降温后，进入分离器6，分离出的液态的汽油和水的混合物，由液体出口601排出，气相经压缩机7压缩后回输至反应系统内。
为了更好的说明本发明的技术效果，选取一个对比例，该部分实施例和对比例的反应条件及反应结果如表一所示。
表一实施例2~7反应条件及反应结果
附：汽油指的是C5~C12的烃类和芳香族化合物。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲醇制汽油的反应系统，具有将汽化的甲醇进行醚化反应的醚化反应器，将醚化反应器生成的醚化产物物料流输送至具有催化剂的烃化反应器内的输入通路，以及用于将烃化反应器反应生成的烃化产物物料流进行液气分离的分离器，其特征在于该系统还包括：
将分离器分离的气体引出的气体回输通路；
将含低碳烯烃的反应气体引入的引入通路；
与气体回输通路和引入通路连通的、将气体回输通路内的气体和引入通路内的反应气体混合形成的混合气输送至加热装置的第一通路；以及连通于加热装置和输入通路之间的、将加热装置加热后的混合气输送至输入通路的第二通路。
2.根据权利要求1所述的甲醇制汽油的反应系统，其特征在于：所述的加热装置为热交换器，所述烃化反应器反应生成的烃化产物物料流通过热交换装置后而输送至分离器内。
3.根据权利要求1所述的甲醇制汽油的反应系统，其特征在于：在所述输送通路上设有醚化产物换热器。
4.根据权利要求1所述的甲醇制汽油的反应系统，其特征在于：在气体回输通路上设有对分离器分离的气体进行压缩的压缩机。
5.一种甲醇制汽油的方法，包括以下步骤：
a、汽化的甲醇进行醚化反应，以形成醚化产物物料流；
b、向醚化产物物料流中输送经加热的、混合有含低碳烯烃的反应气的混合气；
c、醚化产物物料流和混合气输送至烃化反应器，经催化反应后生成烃化产物物料流；
d、将烃化产物物料流进行油气分离，以获得汽油及气体。
6.根据权利要求5所述的甲醇制汽油的方法，其特征在于：所述步骤b中的混合气由含低碳烯烃的反应气体和步骤d中油气分离获得的气体组成。
7.根据权利要求5或6所述的甲醇制汽油的方法，其特征在于：所述含低碳烯烃的反应气体为含有3~4碳烯烃的液化石油气，或含有5~6碳烯烃的轻烃。
8.根据权利要求5或6所述的甲醇制汽油的方法，其特征在于：所述步骤b中的含低碳烯烃的反应气体与进行醚化反应的甲醇的质量比为0.05:1~0.5:1。
9.根据权利要求5或6所述的甲醇制汽油的方法，其特征在于：所述步骤b中的含低碳烯烃的反应气体占所述混合气的质量百分比为0.8%~8.1%。
10.根据权利要求5或6所述的甲醇制汽油的方法，其特征在于：所述步骤c中烃化反应器的反应温度为300℃~450℃，压力为0.1MPa~2.5MPa，空速为300h-1~800h-1。
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