CN107964414A - 一种甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的方法和系统 - Google Patents

一种甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实现甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的方法和系统。所述方法包括如下步骤：将原料甲醇和液化石油气经过升压、预热、汽化、过热、催化、冷却、分离等步骤，得到轻烃产品和柴油产品，并将剩余的液化石油气充分利用，同时，在生产过程中产生的副产物循环气进行循环再用，并在系统中设计了热交换回路，提高了系统对物料和能量的利用率。本发明的方法和系统实现了甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油，生产高价值的国五标准柴油，满足我国市场紧缺的轻质低凝柴油需求，提高了甲醇生产企业的经济性。

Description

一种甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种甲醇耦合液化石油气制烃的工艺方法和系统，尤其涉及使用甲醇耦合液化石油气和循环尾气在催化剂的作用下实现制轻质低凝柴油的方法和系统，本发明适用于甲醇延长产业链，提高甲醇经济价值。
背景技术
目前，随着我国国民经济的发展，大气雾霾治理的要求，国家成品油升级为国五标准，对轻质低凝柴油的需求量越来越大。
为了满足市场需要，实现炼厂副产液化石油气资源的高价值利用，提高甲醇和炼厂企业的经济性，本发明提供一种甲醇耦合液化石油气和循环气在催化剂的作用下实现制取轻质低凝柴油的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：甲醇、液化石油气为原料，在催化剂的作用下，催化重整降低重烃含量，增加轻质烃含量，再通过催化叠合反应得到柴油，提高甲醇制轻质低凝柴油的选择性，提高甲醇制柴油装置的经济性。
本发明采取下述技术方案解决上述技术问题：
一种实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A. 将原料甲醇和液化石油气分别送入甲醇升压泵和液化石油气升压泵进行升压；
B. 将升压后的甲醇和液化石油气汇合一起后送入预热装置预热，然后再送入汽化装置中汽化；汽化后的甲醇和液化石油气再送入过热装置进行过热处理；
C. 过热后的甲醇和液化石油气进入催化反应器进行催化反应，所述催化反应器必须控制反应温度、压力和质量空速；
D. 将所述催化反应器的产出物输入冷却器进行冷却，然后送入气-油-水三相分离器进行分离得到液化石油气和混合烃产物以及循环气，所述液化石油气和混合烃产物再送到稳定塔处理，并在切割塔进行进一步分离得到轻烃产品和柴油产品；所述气-油-水三相分离器分离出的水相作外排处理；
优选的：步骤C所述催化反应器的产物在进入冷却器之前，依次流经所述过热装置、循环气加热装置、汽化装置、预热装置进行热量交换。
优选的：在所述步骤D由所述气-油-水三相分离器输出的循环气被送至循环气压缩机升压、循环气加热装置加热，然后再与步骤B所述经汽化的甲醇和液化石油气汇合后送入过热装置一同进行过热处理，最后送入催化反应器中进行催化反应。
优选的：所述步骤A中的甲醇的纯度为：90～99.9%，其升压后的压力为2.0～2.5 MPa；所述液化石油气的组成为C3H8 5%，C4H10 95%，其升压后的压力为2.0～2.5 MPa；所述甲醇与液化石油气的比例为40：60～100:0；所述步骤D的循环气的升压后的压力为2.0～2.5 MPa。
优选的：所述步骤B中过热装置的温度为300 ℃±10℃。
优选的：所述步骤C中催化反应器分为两段：在第一段装有ZSM-5催化剂，催化反应过程中控制反应温度为400～420℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为20～50 h-1；在第二段装有Ni-Sn改性的γ-Al2O3催化剂，催化反应过程中控制反应温度为200～220℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为0.9～1.2 h-1。
优选的：所述循环气压缩机产生的升压后的循环气输送至所述催化反应器的第二段的输入端，以降低体系温度。
优选的：所述步骤D中的冷却器的冷却温度为45℃±5℃；所述步骤D中稳定塔分离得到的液化石油气回送至所述步骤A 的液化石油气升压泵中循环再利用；所述步骤D被送至循环气压缩机升压的循环气的超压部分做外排处理。
一种实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于包括：
甲醇升压泵和液化石油气升压泵、预热装置、汽化装置、过热装置、催化反应器、冷却器、气-油-水三相分离器、稳定塔、切割塔顺序连接的主制备系统；
原料甲醇和液化石油气分别经甲醇升压泵和液化石油气升压泵升压后一起被送入预热装置预热、汽化装置加热汽化、过热装置进行过热、催化反应器催化反应，然后再送至所述冷却器冷却，最后由气-油-水三相分离器输出循环气、液化石油气和混合烃产物以及外排水，其中的液化石油气和混合烃产物再经稳定塔、切割塔分离处理得到轻烃产品和柴油产品。
优选的：在所述催化反应器输出端和冷却器的输入端之间，依次连接过热装置、循环气加热装置、汽化装置、预热装置以形成热能再利用的热循环通道；所述催化反应器输出的产物再流经过热装置、循环气加热装置、汽化装置、预热装置进行热量交换。
在所述气-油-水三相分离器的气相输出端和过热装置的输入端之间的并接循环气压缩机和循环气加热装置以形成由所述气-油-水三相分离器、循环气压缩机、循环气加热装置和过热装置所组成的循环气再循环利用的旁路系统；所述循环气再送至循环气压缩机升压、循环气加热装置加热，然后再重新进入所述冷却器进行循环再利用。
优选的：所述稳定塔的液化石油气出口端连接所述液化石油气升压泵入口端以形成液化石油气循环再利用的回收回路。
优选的：所述催化反应器分为两段：第一段装有ZSM-5催化剂，催化反应过程中控制反应温度为400～420℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为20～50 h-1；第二段装有Ni-Sn改性的γ-Al2O3催化剂，催化反应过程中控制反应温度为200～220℃，压力为2.5～3.0MPa，质量空速为0.9～1.2 h-1。
优选的：在所述催化反应器的第二段输入端连接所述循环气压缩机的输出端，所述循环气压缩机产生的升压后的循环气被送至所述催化反应器第二段的输入端，以降低体系温度。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益技术效果：实现了甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油，生产高价值的国五标准柴油，满足我国市场紧缺的轻质低凝柴油需求，提高了甲醇生产企业的经济性。
附图说明
图1为本发明实现甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的方法和系统的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步的说明。
如图1所示，本发明实现甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的系统包括：甲醇升压泵1，液化石油气升压泵2，预热装置4，汽化装置5，过热装置7，催化反应器8，冷却器9，气-油-水三相分离器10，稳定塔11，切割塔12形成的主制备系统；
还包括接在所述气-油-水三相分离器10输出端和过热装置7输入端之间的循环气压缩机3和循环气加热装置6，形成由所述气-油-水三相分离器10、循环气压缩机3、循环气加热装置6和过热装置7所组成的用于循环气再循环利用的旁路系统；
还在所述稳定塔11的液化石油气出口连接液化石油气升压泵2入口端，形成由所述稳定塔11和液化石油气升压泵2组成的液化石油气回收系统；
还包括所述催化反应器8输出端和冷却器9的输入端之间，连接过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4，形成由所述催化反应器8、过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4和冷却器9所组成的用于热能再利用的热循环系统；所述过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4具有换热功能，所述催化反应器8所产出的高温产物通过该系统依次流经过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4，并将热量交换给上述装置，并对所述高温产物进行冷却，提高系统的热能利用率；所述过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4包括电加热器和热交换器。
所述催化反应器8分为两段：在第一段装有ZSM-5催化剂，催化反应过程中控制反应温度为400～420℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为20～50 h-1；在第二段装有Ni-Sn改性的γ-Al2O3催化剂，催化反应过程中控制反应温度为200～220℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为0.9～1.2 h-1；在所述催化反应器8的第二段前端，可以通入所述循环气压缩机3所产生的升压后的循环气，以降低体系温度。
基于上述实现甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的系统，本发明实现甲醇耦合液化石油气制轻质低凝柴油的工艺方法包括如下步骤：
A. 将原料甲醇和液化石油气分别送入甲醇升压泵1和液化石油气升压泵2进行升压；
B. 将升压后的甲醇和液化石油气汇合一起后送入预热装置4进行预热，然后再送入汽化装置5中进行汽化；汽化后的甲醇和液化石油气与送入过热装置7进行过热；
C. 过热后的甲醇和液化石油气进入催化反应器8进行催化反应，所述催化反应器8必须控制反应温度、压力和质量空速；
D.将所述催化反应器8的产出物先通过所述热循环系统将热量交换给过热装置7、循环气加热装置6、汽化装置5、预热装置4，以提高热能利用率；然后输入冷却器9进行冷却，然后送入气-油-水三相分离器10进行分离得到液化石油气和混合烃产物以及循环气；输出的循环气通过所述旁路系统被送至循环气压缩机3升压、循环气加热装置6加热，然后与步骤B所述汽化后的甲醇和液化石油气汇合后送入过热装置7一同进行过热，然后送入催化反应器8中进行催化反应；分离出的水相作外排处理；
所述液化石油气和混合烃产物再送到稳定塔11处理，并在切割塔12进行进一步分离得到轻烃产品和柴油产品；所述气-油-水三相分离器10；所述稳定塔11分离出的液化石油气通过所述液化石油气回收系统回送至液化石油气升压泵2再利用。
实施例一
按照图1所示的工艺流程的要求以及上述方法，控制甲醇流量100 kg/h，甲醇纯度:99.9%；循环气流量300 kg/h，循环气组成:H2 10%，CH4 60%，C2H4 10%，C2H6 20%；上述甲醇、循环气升压至2.2MPa。
所述催化反应器8的第一段反应条件为质量空速20h-1，温度420℃，压力2.8 MPa；，第二段反应条件为质量空速1.1h-1，温度210℃，压力2.5 MPa的工艺条件下，反应结果如下:
切割塔12分离得到轻质低凝柴油产品，经分析轻质低凝柴油达到国五-35柴油质量标准。
实施例二
按照图1所示的工艺流程的要求以及上述方法，控制甲醇流量200 kg/h，甲醇纯度:90.0%；控制液化石油气流量300 kg/h，液化石油气组成:C3H8 5%，C4H1095%；循环气流量500kg/h 循环气组成: H2 10%，CH4 60%，C2H4 10%，C2H6 20%；上述甲醇、循环气、液化石油气升压至2.0MPa。
所述催化反应器8的第一段反应条件为质量空速25h-1，温度400℃，压力3.0 MPa；，第二段在质量空速0.9 h-1，温度200 ℃，压力2.9 MPa的工艺条件下；反应结果如下:
切割塔12分离得到轻质低凝柴油产品，经分析轻质低凝柴油达到国五-35柴油质量标准。
实施例三
按照图1所示的工艺流程的要求以及上述方法，控制甲醇流量100 kg/h，甲醇纯度:95.4%，控制液化石油气流量80 kg/h，液化石油气组成：C3H8 5%，C4H1095%；循环气流量320kg/h 循环气组成:H2 10%，CH4 60%，C2H4 10%，C2H6 20%；上述甲醇、循环气、液化石油气升压至2.5MPa。
反应器(7)第一段在质量空速50h-1，温度410℃，压力2.5 MPa；，第二段在质量空速1.2 h-1，温度220 ℃，压力3.0MPa的工艺条件下；反应结果如下:
切割塔12分离得到轻质低凝柴油产品，经分析轻质低凝柴油达到国五-35柴油质量标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。对本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，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 (13)

1.一种实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A. 将原料甲醇和液化石油气分别送入甲醇升压泵（1）和液化石油气升压泵（2）进行升压；
B. 将升压后的甲醇和液化石油气汇合一起后送入预热装置（4）预热，然后再送入汽化装置（5）中汽化；汽化后的甲醇和液化石油气再送入过热装置（7）进行过热处理；
C. 过热后的甲醇和液化石油气进入催化反应器（8）进行催化反应，所述催化反应器（8）必须控制反应温度、压力和质量空速；
D.将所述催化反应器（8）的产出物输入冷却器（9）进行冷却，然后送入气-油-水三相分离器（10）进行分离得到液化石油气和混合烃产物以及循环气，所述液化石油气和混合烃产物再送到稳定塔（11）处理，并在切割塔（12）进行进一步分离得到轻烃产品和柴油产品；所述气-油-水三相分离器（10）分离出的水相作外排处理。
2.根据权利要求1所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：步骤C所述催化反应器（8）的产物在进入冷却器（9）之前，依次流经所述过热装置（7）、循环气加热装置（6）、汽化装置（5）、预热装置（4）进行热量交换。
3.根据权利要求1所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：在所述步骤D由气-油-水三相分离器（10）输出的循环气被送至循环气压缩机（3）升压、循环气加热装置（6）加热，然后再与步骤B所述经汽化的甲醇和液化石油气汇合后送入过热装置（7）一同进行过热处理，最后送入催化反应器（8）中进行催化反应；所述循环气压缩机（11）升压的循环气的超压部分做外排处理。
4.根据权利要求1所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：所述步骤A中的甲醇的纯度为：90～99.9%，其升压后的压力为2.0～2.5 MPa；所述液化石油气的组成为C3H8 5%，C4H10 95%，其升压后的压力为2.0～2.5 MPa；所述甲醇与液化石油气的比例为40：60～100:0；所述循环气的升压后的压力为2.0～2.5 MPa。
5.根据权利要求1所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：所述步骤B中过热装置（7）的出口温度为300 ℃±10℃；所述步骤D中的冷却器（7）的冷却温度为45℃±5℃。
6.根据权利要求1所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：所述步骤C中催化反应器（8）分为两段：在第一段装有ZSM-5催化剂，催化反应过程中控制反应温度为400～420℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为20～50 h-1；在第二段装有Ni-Sn改性的γ-Al2O3催化剂，催化反应过程中控制反应温度为200～220℃，压力为2.5～3.0MPa，质量空速为0.9～1.2 h-1。
7.根据权利要求6所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：所述循环气压缩机（3）产生的升压后的循环气输送至所述催化反应器（8）的第二段的输入端，以降低体系温度。
8.根据权利要求1或2所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的制备方法，其特征在于：所述步骤D中的冷却器（9）的冷却温度为45℃±5℃；所述步骤D中稳定塔（11）分离得到的液化石油气回送至所述步骤A 的液化石油气升压泵（2）中循环再利用；所述步骤D被送至循环气压缩机（3）升压的循环气的超压部分做外排处理。
9.一种实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于包括：
甲醇升压泵（1）和液化石油气升压泵（2）、预热装置（4）、汽化装置（5）、过热装置（7）、催化反应器（8）、冷却器（9）、气-油-水三相分离器（10）、稳定塔（11）、切割塔（12）顺序连接的主制备系统；
原料甲醇和液化石油气分别经甲醇升压泵（1）和液化石油气升压泵（2）升压后一起被送入预热装置（4）预热、汽化装置（5）加热汽化、过热装置（7）进行过热、催化反应器（8）催化反应，然后再送至所述冷却器（9）冷却，最后由气-油-水三相分离器（10）输出循环气、液化石油气和混合烃产物以及外排水，其中的液化石油气和混合烃产物再经稳定塔（11）、切割塔（12）分离处理得到轻烃产品和柴油产品。
10.根据权利要求9所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于：在所述催化反应器（8）输出端和冷却器（9）的输入端之间，依次连接过热装置（7）、循环气加热装置（6）、汽化装置（5）、预热装置（4）以形成热能再利用的热循环通道；所述催化反应器（8）输出的产物再流经过热装置（7）、循环气加热装置（6）、汽化装置（5）、预热装置（4）进行热量交换；
还在所述气-油-水三相分离器（10）的气相输出端和过热装置（7）的输入端之间的并接循环气压缩机（3）和循环气加热装置（6）以形成由所述气-油-水三相分离器（10）、循环气压缩机（3）、循环气加热装置（6）和过热装置（7）所组成的循环气再循环利用的旁路系统；所述循环气再送至循环气压缩机（3）升压、循环气加热装置（6）加热，然后再重新进入所述过热装置（7）进行循环再利用。
11.根据权利要求9所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于：所述稳定塔（11）的液化石油气出口端连接所述液化石油气升压泵（2）入口端以形成液化石油气循环再利用的回收回路。
12.根据权利要求9所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于：所述催化反应器（8）分为两段：第一段装有ZSM-5催化剂，催化反应过程中控制反应温度为400～420℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为20～50 h-1；第二段装有Ni-Sn改性的γ-Al2O3催化剂，催化反应过程中控制反应温度为200～220℃，压力为2.5～3.0 MPa，质量空速为0.9～1.2 h-1。
13.根据权利要求12所述的实现甲醇耦合液化石油气制低凝柴油的系统，其特征在于：在所述催化反应器（8）的第二段输入端连接所述循环气压缩机（3）的输出端，所述循环气压缩机（3）产生的升压后的循环气被送至所述催化反应器（8）第二段的输入端，以降低体系温度。
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CN1442467A (zh) * 2002-03-01 2003-09-17 中国石油天然气股份有限公司 含烯烃汽油叠合生产低凝柴油的方法及催化剂
CN101417914A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 中国石油化工股份有限公司 一种以烃类为部分原料的甲醇制备丙烯方法
CN105001900A (zh) * 2015-07-31 2015-10-28 赛鼎工程有限公司 一种焦炉煤气经甲醇合成汽油的工艺

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Title
王永刚等: "《煤化工工艺学》", 30 September 2014, 中国矿业大学出版社 *

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