专利名称：一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法
技术领域：
:本发明涉及合成汽油技术领域，具体地说涉及一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法。发明背景:中国是一个富煤贫油的国家，未来的能源形势非常危急，迫切需要深度开发煤资源以弥补石油资源的短缺。甲醇是最大宗的煤化工下游产品，其产能已趋于过剩，随着原油价格的不断上涨，甲醇合成汽油已经具有良好的市场经济效益。Mobil公司于1976年成功开发了固定床法甲醇制汽油的工艺，并于1984年与新西兰合作，新建了一套占地400公顷、日产汽油2000t的工业装置。随后，西德的URBK开发了流化床法工艺，Lurqi开发了多管式反应 器工艺。近年，甲醇制汽油技术在国内也得到了蓬勃发展，山西煤化所开发了一步法工艺，但工业装置运行效果不理想；山西晋煤集团引进了Mobil公司的固定床法甲醇制汽油的工艺，已经顺利投产。CN102049293A公开了一种甲醇制汽油的催化剂，采用改性的ZSM_5/A1P04_5双结构分子筛。CN201068444Y公开了一种甲醇制汽油的反应器，采用两段催化剂床层，层间设有冷却器，仅为控温。CN102049292A公开了一种甲醇制汽油的催化剂，采用一种具有MFI结构的分子筛。CN101735863A公开了一种甲醇制汽油的方法，原料甲醇经预热器、蒸发器及过热器后，进入脱水反应器，在Fe/Cr203催化剂上甲醇脱水生成二甲醚，从脱水反应器出来的未反应的甲醇、二甲醚、水，与来自汽油分离塔的压缩循环气混合后，进入转化反应器，通过钯炭催化剂转化为烃。CN101220291A公开了一种合成气经甲醇和二甲醚合成汽油的工艺，采用两段反应器法，一段反应器装填甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂，二段反应器装填ZSM-5催化剂，一段反应温度26(T290°C，二段反应温度27(T290°C，反应压力1.0^2.5MPa。CN101104813A公开了一种甲醇制汽油的技术，采用CO2或循环气冷激调温，解决了甲醇生产汽油反应过程中温度控制难的问题，但冷激仅限于调温，而且采用CO2或循环气冷激降低了反应器的处理能力。US3931349、US4579999是Mobil公司公开的甲醇转化为烃类的专利，采用固定床两段法，第一段将甲醇脱水转化为二甲醚，然后在第二段中将二甲醚、水及没反应完的甲醇混合物在ZSM-5分子筛催化剂作用下生成汽油，其中循环气与甲醇的循环比为9。目前报道的甲醇制汽油技术以固定床工艺为主，但我们惊奇地发现，所有的固定床工艺基本上采用整体催化反应器，无有效的冷激措施，循环比高达9，压缩机功耗大。我们开发了一种多段冷激的固定床工艺，直接采用甲醇原料进行冷激，大幅度降低了甲醇制汽油的压缩功耗，将循环比从9降低到了 3 5，充分提高了这一技术的市场竞争力。发明内容:本发明为一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于:a)原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激；b) MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器；c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统；所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至26(T350°C，优选31(T320°C，压力I 3Mpa，优选 1.8 2.2MPa ；甲醇脱水反应器出口温度380 450 °C，优选400 430 °C，压力I 3Mpa，优选1.8 2.2MPa ；MTG反应器进口温度35(T370°C，压力I 3Mpa，优选1.8 2.2MPa，MTG反应器分2 4段，或选分为3段，段间补充甲醇冷激料；对于所述的3段MTG反应器，一段出口 41(T420°C，补充冷激甲醇后温度达355 365°C ;二段出口 40(T410°C，补充冷激甲醇后温度达355 365°C ;三段出口 385 405°C ；所述循环气与甲醇进料的循环比为:Γ5;所述三相分离器操作压力为
0.8^1.2MPa，温度38 42°C ;油水分相，分出干气、水和含汽油烃类。
:图1为本发明所使用的流程示意图1-甲醇进料泵；2-甲醇加热器；3_甲醇脱水反应器；4_MTG反应器；5_循环气加热器；6_循环压缩机；7_三相分离器；8_出料冷却器
具体实施方式
:根据图1的流程，选择3段MTG反应器，分别以甲醇和粗甲醇为原料制备汽油。实施例1以精甲醇为原料，甲醇进料25kmol/h,其中10 kmol/h进入甲醇加热器加热至316°C，压力2.2MPa，进入甲醇脱水反应器，装填二甲醚催化剂(市场产品)，液时质量空速为5，出口温度426°C，压力2.15MPa,甲醇转化率81.1%，与90kmol/h循环气(72.2%甲烷、3.2%乙烷、10.4%丙烷、7.3% 丁烷和6.9%戊烷)混合后，温度达360°C。混合物料进入MTG反应器，装填甲醇制汽油催化剂(市场产品)，液时质量空速2，经第一段床层反应后温度达413°C，与8kmol/h甲醇冷激料混合，温度降至363°C，进入第二段床层反应，温度升至406°C，与7 kmol/h甲醇冷激料混合，温度降至364°C，进入第三段床层反应，温度升至400°C，出口压力2.1MPa，循环气与甲醇的摩尔比为3.6。MTG反应器出口热物料约148kmol/h，其中31.1 kmol/h用于加热甲醇进料，116.9kmol/h用于加热循环气，汇合后温度达200°C，进入出料冷却器，用冷水降温至40°C。
冷却物料进入三相分离器，压力降至l.0MPa，分出90.78kmol/h干气，25kmol/h水，32.22kmol/h含汽油烃类。实施例2以粗甲醇(83wt%甲醇、17wt%水)为原料,粗甲醇进料25kmol/h,其中10 kmol/h进入甲醇加热器加热至316°C，压力2.2MPa，进入甲醇脱水反应器，装填二甲醚催化剂(市场产品)，液时质量空速为4，出口温度404°C，压力2.15MPa，甲醇转化率76.5%，与70kmol/h循环气(72.2%甲烷、3.2%乙烷、10.4%丙烷、7.3% 丁烷和6.9%戊烷)混合后，温度达360°C。混合物料进入MTG反应器，装填甲醇制汽油催化剂(市场产品)，液时质量空速
1.8，经第一段床层反应后温度达417°C，与6kmol/h粗甲醇冷激料混合，温度降至364°C，进入第二段床层反应，温度升至400°C，与4.5kmol/h粗甲醇冷激料混合，温度降至361°C，进入第三段床层反应，温度升至387°C，出口压力2.1MPa，循环气与甲醇的摩尔比为4.7。MTG反应器出口热物料约138kmol/h，其中29 kmol/h用于加热甲醇进料，109kmol/h用于加热循环气，汇合后温度达190°C，进入出料冷却器，用冷水降温至40°C。冷却物料进入三相分离器，压力降至0.8MPa，分出70.23kmol/h干气，23.4kmol/h水，44.37kmol/h含汽油·烃类。
权利要求
1.一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于 a)原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激； b)MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器； c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统； 所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至26(T350°C，压力f 3Mpa ； 甲醇脱水反应器出口温度38(T450°C，压力I 3Mpa ； MTG反应器进口温度35(T370°C，压力l 3Mpa，MTG反应器分2 4段，或选分3段，段间补充甲醇冷激料。
2.按照权利要求I所述的方法，其特征在于 所述甲醇或粗甲醇在甲醇加热器中加热至31(T320°C，压力I. 8^2. 2MPa ； 甲醇脱水反应器出口温度40(T430°C，压力I. 8 2. 2MPa ； MTG反应器进口温度35(T370°C，压力I. 8 2. 2MPa，MTG反应器选分为3段，段间补充甲醇冷激料；对于所述的3段MTG反应器，一段出口 41(T420°C，补充冷激甲醇后温度达355 365°C ;二段出口 40(T410°C，补充冷激甲醇后温度达355 365°C ;三段出口 385 405°C ； 所述循环气与甲醇进料的循环比为3 5 ;所述三相分离器操作压力为O. 8^1. 2MPa，温度38 42°C ;油水分相，分出干气、水和含汽油烃类。
全文摘要
本发明为一种多段冷激法甲醇合成汽油的工艺方法，其特征在于 a) 原料甲醇或粗甲醇经原料泵进入反应系统，分成两股，一股进入甲醇加热器，在甲醇脱水反应器中生成甲醇、二甲醚和水的混合物，与来自压缩机的循环气混合后进入MTG反应器，另一股甲醇分段进入MTG反应器的层间进行冷激；b) MTG反应器的反应产物一部分进入甲醇加热器用于加热甲醇进料，另一部分进入循环气加热器用于加热循环气，然后汇合进入出料冷却器；c)冷却物料在在三相分离器中实现分离，气体部分排放即为干气，大部分进入循环压缩机循环使用；液相分相，轻相为汽油等烃类组分进入后续分离系统，重相为水，排放至废水处理系统。
文档编号C10G3/00GK103254924SQ20131010282
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者舒畅, 于海斌, 孙彦民, 张玉婷, 耿姗, 刘新普, 曲晓龙 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油天津化工研究设计院