CN107075386A - 来自粗甲醇蒸发器的吹扫中的含氧化物的转化 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法，包括以下步骤：在蒸发器中由进料流形成气相甲醇富集流；从蒸发器取出液体吹扫流，所述液体吹扫流包含含氧化物和水；将气相甲醇富集流提供至转化步骤；以及在转化步骤上游加入至少部分所述液体吹扫流。
Description
本发明涉及一种从包含甲醇的进料制备可用作汽油物质的烃类的改进方法。
可通过粗甲醇、纯甲醇和/或二甲醚的转化来制备汽油。在已知的设备中，在与来自转化过程的再循环气混合之前，将粗甲醇蒸发，并送至汽油反应器。粗甲醇包含水和诸如酮、醛和高级醇的各种含氧化物形式的杂质。已经令人惊讶地证实，这些含氧化物在蒸发器/锅炉中被浓缩到这样的程度，其中它由于沸腾温度升高而影响甲醇蒸发。这降低蒸发器/锅炉/再沸器中的汽化效率，因此减少来自蒸发器/锅炉/再沸器的甲醇流量。
因此，需要能实现来自蒸发器/锅炉/再沸器的稳定的气体流量的方法和装置。
在本发明的第一方面中，提供了一种方法，其通过避免积累过高浓度的具有比甲醇沸点高的含氧化物来操作粗甲醇。
在本发明的第二方面中，提供了一种方法，其提高汽油合成回路中含氧化物的利用率。
通过包括以下步骤的方法实现这些和其他优点：
在蒸发器、锅炉、再沸器或类似物中由进料流形成气相甲醇富集流，
从蒸发器、锅炉、再沸器或类似物取出液体吹扫，所述液体吹扫包含含氧化物和水，
将气相甲醇富集流提供到转化步骤，和
在转化步骤的上游加入至少部分所述液体吹扫。
因此，通过吹扫从蒸发器或类似物中除去含氧化物和其他化合物，从而确保蒸发器中的沸点保持在可接受的水平内，以确保气相甲醇富集流的期望流量。然后将吹扫加入至转化步骤，从而使转化回路中的产物生成最大化，因为至少一些吹扫的含氧化物被转化。即，通过本方法，从蒸发器/锅炉/再沸器中除去吹扫，而不浪费吹扫中的含氧化物，因为该吹扫被送到转化步骤。此外，该方法配置还具有能使粗甲醇作为进料使用的益处，从而避免了昂贵的纯化。
可连续地或例如以周期性或其他预定间隔的间歇(on/off)方式除去吹扫。在一些实施方案中，可根据需要控制吹扫的量和/或频率，以将气相甲醇富集流的流量保持在期望的水平。
例如，转化步骤可以是汽油转化步骤，在这种情况下，甲醇富集流在催化剂的存在下被转化为烃流，其在若干实施方案中落入汽油范围内，例如主要为C3-C10的烃和水。在催化剂的存在下，在反应器中进行甲醇富集流中的含氧化物的转化，所述催化剂在含氧化物到烃(优选为C5+烃)的反应中呈活性。
用于转化反应的优选催化剂可以是基于例如ZSM-5或类似物的沸石的催化剂。
在各种设备中，使用多于一个的转化反应器。在这些设备中，优选并联布置多个反应器。
来自汽油反应器形式的转化器的粗产物可包含C1至C13范围的烃、水和二氧化碳。
通过冷却和冷凝来自转化器的流出物，获得水的液相和包含汽油和轻质石油气(LPG)的混合物的液相，称为粗汽油。可从包括甲烷、乙烷、LPG、CO2、CO、H2和/或C5+的尾气分离粗汽油和水，其中一部分被再循环到转化器。尾气还可包含惰性气体、诸如甲烷、乙烷等的轻质烃和二氧化碳，其例如可用作燃料气。可通过常规方法进一步加工粗汽油以获得低沸点汽油馏分和LPG的馏分。通常认为LPG主要是C3和C4。
可将再循环气再循环并重新引入到转化器中。再循环流可被压缩和/或在从分离器到转化器的流动期间的一个或多个点处被加热，优选通过利用来自转化器的流出物的热的热交换来加热。
优选将气相甲醇富集流混合到再循环流中，从而产生被引入到转化器的混合流。
液体吹扫中的含氧化物可包含酮、醛和/或醇，包括高级醇。液体吹扫可例如包含水、CO2、二甲醚(DME)、丙酮、丙醇、乙醇、丁醇、一种或多种高级醇、甲醛、乙醛、甲基乙基酮和甲醇。
在各种实施方案中，将液体吹扫加入至来自转化步骤的再循环。当再循环被加热时，当例如在再循环的加热后的点喷雾到再循环流中时，液体吹扫将蒸发。
可在位于其中将甲醇富集流与来自转化步骤的再循环混合的点的上游和/或下游将液体吹扫加入至来自转化步骤的再循环。取决于加入液体吹扫的位置，可最佳地使用来自再循环流的热量，以确保当进入再循环流和/或混合流(再循环+甲醇富集流)时液体吹扫的蒸发。即，将吹扫加入至其中温度较高(例如，高于180℃)的再循环流和/或混合流可能是有利的。备选地或组合地，可将液体吹扫加入至在甲醇混合点上游且优选靠近甲醇混合点的气相甲醇富集流，以利用来自热循环流的热量。
可通过诸如经由喷嘴的淬灭将液体吹扫加入至来自转化步骤的再循环，以蒸发再循环流中的液体。
与纯甲醇(AA级)相比，本发明中描述的改进方法允许操作粗甲醇。通常，为了制备纯甲醇，在甲醇合成后需要一组蒸馏步骤。由于分离水和甲醇和/或其他含氧化物如酮、醛、高级醇等的固有困难，这种分离是高度能源密集型的。因此，允许从粗甲醇原料生产汽油的方法改进是非常有利的，因为它能够除去蒸馏步骤，从而显著降低投资成本。此外，能源需求大大减少。例如，甲醇纯化所需的能量相当于汽油合成回路中能量需求的一半。
众所周知，在AA级甲醇规格中，存在丙酮和乙醇的最大值。然而，如果不包括纯化步骤，则粗甲醇还包含规格中不包括的醛、甲基-乙基-酮和/或C3+醇。
优选在如下装置中进行本发明的方法：该装置包括蒸发器、再沸器或锅炉、转化回路、用于在转化器上游添加气相甲醇富集流的至少一个甲醇混合点以及用于添加液体吹扫至再循环或再循环/甲醇富集流的混合流的至少一个吹扫混合点。可例如在甲醇混合点的上游和/或下游布置一个或多个吹扫混合点。可基于如上所述的各种参数(温度、流量和/或压力)的考虑来选择甲醇和吹扫混合点的位置。
例如，可有利地布置甲醇富集混合点以将气相甲醇富集流混合至到转化步骤的最终加热流上游的热的再循环流中，以保持转化进料的最佳温度控制。可优选地布置吹扫混合点以确保吹扫的完全蒸发从而避免系统中的吹扫液滴。例如，将吹扫混合点布置在其中再循环流和/或混合流是热的地方。可备选地，可布置一个或多个吹扫混合点，以将液体吹扫混合到甲醇富集流，靠近甲醇混合点的阶段中。即，当其与热的再循环混合时，就在加热甲醇富集流之前，可将吹扫加入至甲醇富集流。
转化回路可包括转化步骤、分离器和用于将再循环流返回转化步骤的装置。
转化回路可进一步包括一个或多个用于加热再循环流的加热器、一个或多个冷却器和/或一个或多个用于冷凝转化器流出物的冷凝器。
实施例：
以下是本发明的装置和方法中的条件和组成的示例性参数。这些值是示例性的并且用于说明本发明，并且不应被解释为限制本发明。
粗甲醇：
温度＝140-180℃，优选160℃
压力＝18-30巴，优选24.1巴
蒸发器：
温度＝160-205℃，优选182℃
压力＝18-30巴，优选23.8巴
液体吹扫：
温度＝160-205℃，优选182℃
压力＝18-30巴，优选23.8巴
离开蒸发器的甲醇富集流：
温度＝160-205℃，优选182℃
压力＝18-30巴，优选23.8巴
在转化器中引入之前，甲醇富集流+再循环：
温度＝290-450℃，优选[340-410℃]℃
压力＝18-30巴，优选21.3巴
转化器中的温度/压力：
温度＝290-450℃，优选340-410℃
压力＝18-30巴，优选21.3巴
离开转化器的流(转化器流出物)：
温度＝320-480℃，优选340-410℃
压力＝18-30巴，优选20.0巴
组成
附图
在下文中，参考附图进一步描述本发明的方法和装置。附图中的实施方案是示例性的，并且不应被解释为限制本发明。
图1示出本发明的方法和装置的简化图。
图2示出表明本发明的方法和装置的一些选项的方法和装置的图。
图1示出本发明的方法和装置的原理图。该图示出接收粗甲醇形式的进料2的蒸发器1。从蒸发器中取出气相甲醇富集流3和液体吹扫4。将甲醇富集流和液体吹扫混合到包括转化步骤5的汽油转化回路中，其中将至少甲醇富集流转化为包含粗汽油的转化混合物(转化器流出物)。将转化混合物分离为至少再循环流6和粗汽油流7。将再循环的至少部分返回至转化步骤，并且可传送粗汽油以进一步处理、使用和/或储存。
图2示出本发明的方法和装置的各种实施方案的选项。基本过程与图1中描述的相同，并且对于相似部件使用相似编号。此处在加热器9的上游布置甲醇富集流与再循环混合的混合点8，该加热器有助于确保至转化器5的流具有期望的温度。如虚线所示，可并联布置若干转化器。转化器的数量可例如取决于系统中的流量。可在将一个或多个转化器再生时，同时运行一个或多个并联转化器。
此处在加热再循环流的热交换器11的下游和甲醇混合点8的上游布置吹扫混合点10，从而使所有液体吹扫汽化。用于吹扫混合点的可替代位置10a、10b、10c由虚线表示。如果使用点10a，则不充分的蒸发可能在不利的参数下，导致第二相。如果使用点10b，则获得与可替代的10类似的结果，区别是更高的气/液比通过喷嘴。如果使用点10c，则需要若干喷嘴(每个转换器一个)，这可能由于平行流动而增加操作复杂性，但其仍可能是功能性和相关的可替代方案。
包含多于一个甲醇混合点和/或多于吹扫混合点的方法和装置也是可能的设备，其中例如温度或流动条件使其是有利的。
在图2中还指出了在分离器14中被分离成再循环流6、粗汽油流7和过程水15之前，来自转化器5的流出物12如何优选地被至少一个冷却器13冷却。可例如从再循环流中取出吹扫16以减少系统中惰性物等的量。
在图中还指出了用于来自蒸发器1的液体吹扫的泵17和用于再循环流的压缩机18。
在几个实施方案中，一个或多个热交换器9和11利用了转化器流出物12中的热量，从而将来自转化器的流出物在冷凝和分离之前进行冷却，同时将进料至转化器的(混合)进料进行加热。
Claims (13)
1.一种方法，其包括以下步骤：
在蒸发器中由进料流形成气相甲醇富集流，
从所述蒸发器取出液体吹扫流，所述液体吹扫流包含含氧化物和水，
将所述气相甲醇富集流提供到转化步骤，和
在所述转化步骤的上游加入至少部分所述液体吹扫流。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述转化步骤是汽油转化步骤。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述进料流包含粗甲醇。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含氧化物包含酮、醛和/或高级醇。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述液体吹扫流加入到来自所述转化步骤的再循环流。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述液体吹扫流在其中将所述气相甲醇富集流加入至来自所述转化步骤的再循环流的点的上游和/或下游加入至来自所述转化步骤的再循环流。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过淬灭将所述液体吹扫流加入到来自所述转化步骤的再循环流。
8.一种装置，其包括蒸发器或锅炉、转化回路、至少一个甲醇混合点和至少一个吹扫混合点。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述转化回路包括转化步骤、分离器和用于将再循环流返回至所述转化步骤的装置。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中所述转化回路还包括用于加热所述再循环流的一个或多个加热器、用于冷凝所述转化器流出物的一个或多个冷却器和冷凝器。
11.如权利要求8-10中任一项所述的装置，其中在所述甲醇混合点的上游和/或下游布置一个或多个吹扫混合点。
12.如权利要求8-11中任一项所述的装置，其中所述装置被布置以进行权利要求1-7所述的方法。
13.一种汽油产品，其根据前述权利要求中任一项所述的方法和装置来制备。
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