多功能高效甲醇深加工设备及工艺的制作方法

本发明涉及化工工艺流程领域，更具体地说它是多功能高效甲醇深加工设备。本发明还涉及多功能高效(xmt)甲醇深加工工艺，其中，x为多种碳氢化合物，可以为汽油、烯烃、丙烯等；m指甲醇，t为制备。

背景技术：

在放热反应的流程中有各种各样的反应器，为保证反应条件和不同催化剂的性能，其反应器的工作原理各不相同。

现有反应器包括固定床反应器，流化床反应器和多管式反应器；固定床反应器在实际生产中存在以下缺点：(1)放出的热量不能很好地移出反应器而产生飞温；(2)严重地影响反应产物的稳定性；(3)严重影响催化剂的使用寿命，使得催化剂的再生周期缩短；流化床反应器在实际生产中存在以下缺点：(1)反应产物中夹带催化剂；(2)需要将反应产物中夹带的催化剂分离，加大了设备的投资成本；(3)流化床中催化剂处于运动状态，运动会导致催化剂破碎，而粉末催化剂不易和反应产物分离，催化剂损耗大。多管式反应器在实际生产中存在以下缺点：(1)采用普通管，由于是强放热反应，管程和壳程的温差太大，只能用比热容大的物料来移出热量；(2)热量被移出后不能满足连续进料的原料加热需求；(3)移出热量少，床层会超温，影响催化剂的有效使用；(4)增加换热管的数量能移除大量热量，不影响催化剂的有效使用，但增加换热管会大大增加设备成本；(5)在进料处设有气体分布器，影响催化剂的完全再生；因此，现有的三种反应器都不能单独且完整地满足催化剂在反应器中的相对有效的使用。

现有的反应器适用的原料要求较高，转化的原料较少，不能利用广泛的、廉价的包括废柴油、废机油等碳氢化合物原料；一个反应器通常只能转化一种原料，生产效率低，设备利用率低；反应器并不能对反应热进行最大利用，造成资源浪费。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种多功能高效甲醇深加工设备，提高生产效率、将廉价油转换为所需的汽油或柴油、提高转化率。

本发明的第二目的是提供多功能高效甲醇深加工工艺。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：多功能高效甲醇深加工设备，包括原料罐、预热器、蒸发器、组合式恒温反应器、冷凝器、缓冲罐、油水分离器、成品罐，组合式恒温反应器包括固定床、筒体、恒温管组件，固定床和恒温管组件均位于筒体内，固定床包括上压板、支撑板，有固定床催化剂位于上压板和支撑板之间，上压板位于支撑板上方，气体分布器位于固定床上方；其特征在于：固定床有一个，固定床位于恒温管组件下方；恒温管组件有二个或多个；恒温管组件包括催化剂、管板、升气管、翅片恒温管、催化剂固定器，管板包括上管板、下管板，升气管固定连接于上管板上，升气管上端伸出上管板、且位于筒体内，升气管下端位于下管板上方或固定连接于下管板上、伸出下管板与相邻的恒温管组件的升气管上端相连通；

进料口和出料口均位于筒体筒壁上，预热器分别连接原料罐和蒸发器，蒸发器通过进料口连接组合式恒温反应器，组合式恒温反应器通过出料口连接冷凝器，冷凝器通过缓冲罐的进料口连接缓冲罐，油水分离器分别连接缓冲罐和成品罐。

在上述技术方案中，恒温管组件包括第一恒温管组件、第二恒温管组件至第n恒温管组件，n≥2

原料罐有二个或多个，包括第一原料罐、第二原料罐至第m原料罐，m≥2；

预热器有二个或多个，包括第一预热器、第二预热器至第i预热器，i≥2；

蒸发器有二个或多个，包括第一蒸发器、第二蒸发器至第j蒸发器，j≥2；

进料口有二个或多个，进料口包括第一进料口、第二进料口至第r进料口，r≥2；

原料罐、预热器、蒸发器、进料口与恒温管组件的个数相等；一组原料罐、预热器、蒸发器、进料口对应一个恒温管组件。确保各种原料蒸发及气化后进入组合式恒温反应器中与催化剂进行反应，提高生产效率、提高转化率。

在上述技术方案中，位于原料罐中的原料相同或不同，根据原料反应放热程度的大小将原料由上至下和/或根据原料反应吸热程度的大小将原料由下至上放入第一原料罐、第二原料罐至第q原料罐内，q≤m；根据生产需要启动第一原料罐、第二原料罐至第m原料罐，m≥2。便于根据需要控制生产，上层原料罐中的原料反应放热应用于下层吸热反应的原料所需。

在上述技术方案中，恒温管组件中的翅片恒温管呈竖直布置、且有多个；翅片位于翅片恒温管上、且位于上管板和下管板之间；催化剂固定器位于翅片恒温管内，催化剂固定器设置于翅片恒温管下端；催化剂装填于翅片恒温管内、且位于催化剂固定器上；装填于恒温管组件的多个翅片恒温管中的催化剂相同或不同，装填于恒温管组件中的催化剂与装填于固定床中的固定床催化剂相同或不同。降低循环比；根据需要填入催化剂，有助于提高生产效率。

在上述技术方案中，进料口位于恒温管组件的上管板和下管板之间；成品罐包括成品油罐、储水罐。便于气化的原料更好更快地与催化剂进行反应；根据需要调节进料口的位置，适用性强。

在上述技术方案中，循环干气入口位于筒体筒壁上、且位于上管板和下管板之间；循环干气入口有二个或多个，循环干气入口包括第一循环干气入口、第二循环干气入口至第u循环干气入口，u≥2。提高生产效率，降低循环比。

在上述技术方案中，第一进料口、第一循环干气入口位于第一恒温管组件的上管板和下管板之间。便于位于第一原料罐中的第一原料快速、准确地反应。

在上述技术方案中，当升气管下端位于下管板上方时，升气管下端与下管板之间的距离可调；升气管为普通管或翅片管；升气管有二根或多根；挡气帽位于升气管上端；挡气帽呈人字形或方形或圆形。通过升气管将翅片传出的热量迅速转移出恒温管组件，控制各个床层温度，使原料与催化剂的反应处于恒温状态，得到较高的转化率。

为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：多功能高效甲醇深加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据生产需要将待生产的原料分别放入第一原料罐、第二原料罐至第m原料罐1.m，m≥2；将原料罐中待生产的原料通过预热器预热；待生产的原料包括第一原料、第二原料至第v原料，v≥2；

步骤2：将预热后的原料输入到蒸发器中，使原料达到完全气化状态；

步骤3：蒸发器中输出的气化原料分别从第一进料口、第二进料口至第r进料口输入组合式恒温反应器中与催化剂进行反应，r≥2；缓冲罐输出的循环干气从第一循环干气入口、第二循环干气入口至第u循环干气入口输入组合式恒温反应器中与原料和催化剂进行反应，u≥2；反应的产物从出料口排出；

步骤4：产物进入冷凝器中冷凝，冷凝后的产物进入缓冲罐中进行气液分离，分离出的气体从缓冲罐上端输出成为循环干气，液体从缓冲罐下端输出到油水分离器中；

步骤5：经过油水分离器的分离工序，得到所需的成品油储存于成品油罐中，水储存于储水罐中；

第一原料罐中的第一原料预热气化后从第一进料口进入第一恒温管组件中和翅片恒温管中的催化剂进行反应，放出的热一部分通过位于下管板上方的升气管进入上管板上方后、再进入与第二恒温管组件至第n恒温管组件连通的升气管，n≥2，将反应热传入第二恒温管组件至第n恒温管组件进行反应，n≥2；

第一恒温管组件反应放出的热另一部分和循环干气一起循环进入第一恒温管组件中与第一原料进行循环反应。

在上述技术方案中，固定床位于恒温管组件下方；装填于恒温管组件的多个翅片恒温管中的催化剂相同或不同，装填于恒温管组件中的催化剂与装填于固定床中的固定床催化剂相同或不同；

输入位于组合式恒温反应器上层的恒温管组件的原料为反应过程中放热的原料，包括甲醇、苯、乙醚；

输入位于第m原料罐中的第v原料为包括废柴油、废机油、液化气、重炔的碳氢化合物。原料来源广泛，将低价油变为利用功效较高的汽油或柴油等成品油，提高原料价值，降低生产成本。

反应器中的循环反应气出口位于组合式恒温反应器管壁上、且位于上管板和下管板之间,反应器中的循环反应气入口位于组合式恒温反应器管壁上、且位于组合式恒温反应器管上端；第一原料罐中的第一原料预热气化后从第一进料口进入第一恒温管组件中和翅片恒温管中的催化剂进行反应，放出的热一部分通过反应器中的循环反应气出口排出，再通过反应器中的循环反应气入口重新进入组合式恒温反应器中；第一恒温管组件反应放出的热另一部分和循环干气一起循环进入第一恒温管组件中与第一原料进行循环反应。便于更好地控制整个反应床层温度，使原料与催化剂的反应处于恒温状态，最大程度地利用反应热，提高转化率。

本发明具有如下优点：

(1)每个原料罐放入一种原料，气化蒸发后与翅片恒温管中的催化剂反应，通过翅片将热迅速传出管层、通过升气管将翅片传出的热量迅速转移出恒温管组件，从而控制各个床层温度，使原料与催化剂的反应处于恒温状态，得到较高的转化率；

(2)循环比小于1:1；

(3)能转化的原料广泛，为碳氢化合物原料，可以为廉价的废柴油、废机油等；将廉价的碳氢化合物原料转化为所需的汽油或柴油等成品油，变废为宝，提高利用价值；

(4)同等温度条件下，将放热反应的原料置于上层，将吸热反应的原料置于下层，将上层放出的反应热应用于下层的吸热反应中，控制床层温度，对反应热进行最大利用，节约成本；

(5)工艺稳定、操作简便，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图一。

图2为图1的a处放大结构示意图。

图3为本发明结构示意图二。

图4为图3的b处放大结构示意图。

图5为本发明结构示意图三。

图6为图5的c处放大结构示意图。

图7为本发明结构示意图四。

图8为图7的d处放大结构示意图。

图1中，恒温管组件12有二个，即n＝2；

图3中，恒温管组件12有三个，即n＝3；

图5中，恒温管组件12有n个，n≥2；

图7中，恒温管组件12有n个，n≥2；组合式恒温反应器管壁上设置反应器中的循环反应气入口、反应器中的循环反应气出口，加速组合式恒温反应器中的气体循环。

图中1-原料罐,1.1-第一原料罐，1.2-第二原料罐，1.m-第m原料罐，2-预热器,2.1-第一预热器，2.2-第二预热器，2.i-第i预热器，3-蒸发器,3.1-第一蒸发器，3.2-第二蒸发器，3.j-第j蒸发器，4-组合式恒温反应器，5-气体分布器,6-固定床，7-冷凝器，8-缓冲罐，9-油水分离器，10-成品罐,10.1-成品油罐,10.2-储水罐,11-筒体,12-恒温管组件,12.1-第一恒温管组件,12.2-第二恒温管组件，12.n-第n恒温管组件,13-循环干气,14-挡气帽,17-催化剂,18-管板,18.1-上管板，18.2-下管板，19-上压板,20-支撑板,21-升气管,22-翅片恒温管,23-催化剂固定器,24-固定床催化剂,25-进料口,25.1-第一进料口，25.2-第二进料口，25.r-第r进料口，26-出料口,27-循环干气入口,27.1-第一循环干气入口，27.2-第二循环干气入口，27.u-第u循环干气入口，28-翅片。

具体实施方式

下面结合附图详细.说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：多功能高效甲醇深加工设备，包括原料罐1、预热器2、蒸发器3、组合式恒温反应器4、冷凝器7、缓冲罐8、油水分离器9、成品罐10，组合式恒温反应器4包括固定床6、筒体11、恒温管组件12，固定床6和恒温管组件12均位于筒体11内，固定床6包括上压板19、支撑板20，有固定床催化剂24位于上压板19和支撑板20之间，上压板19位于支撑板20上方，气体分布器5位于固定床6上方；其特征在于：固定床6有一个，固定床6位于恒温管组件12下方；恒温管组件12有二个或多个；恒温管组件12包括催化剂17、管板18、升气管21、翅片恒温管22、催化剂固定器23，管板18包括上管板18.1、下管板18.2，升气管21固定连接于上管板18.1上，升气管21上端伸出上管板18.1、且位于筒体11内，升气管21下端位于下管板18.2上方或固定连接于下管板18.2上、且伸出下管板18.2与相邻的恒温管组件12的升气管21上端相连通；

进料口25和出料口26均位于筒体11筒壁上，预热器2分别连接原料罐1和蒸发器3，蒸发器3通过进料口25连接组合式恒温反应器4，组合式恒温反应器4通过出料口26连接冷凝器7，冷凝器7通过缓冲罐的进料口连接缓冲罐8，油水分离器9分别连接缓冲罐8和成品罐10。

恒温管组件12包括第一恒温管组件12.1、第二恒温管组件12.2至第n恒温管组件12.n，n≥2；

原料罐1有二个或多个，包括第一原料罐1.1、第二原料罐1.2至第m原料罐1.m，m≥2；

预热器2有二个或多个，包括第一预热器2.1、第二预热器2.2至第i预热器2.i，i≥2；

蒸发器3有二个或多个，包括第一蒸发器3.1、第二蒸发器3.2至第j蒸发器3.j，j≥2；

进料口25有二个或多个，进料口25包括第一进料口25.1、第二进料口25.2至第r进料口25.r，r≥2；

原料罐1、预热器2、蒸发器3、进料口25与恒温管组件12的个数相等；一组原料罐1、预热器2、蒸发器3、进料口25对应一个恒温管组件12。

位于原料罐1中的原料相同或不同，根据原料反应放热程度的大小将原料由上至下和/或根据原料反应吸热程度的大小将原料由下至上放入第一原料罐1.1、第二原料罐1.2至第q原料罐内1.q，q≤m；根据生产需要启动第一原料罐1.1、第二原料罐1.2至第m原料罐1.m，m≥2。

恒温管组件12中的翅片恒温管22呈竖直布置、且有多个；翅片28位于翅片恒温管22上、且位于上管板18.1和下管板18.2之间；催化剂固定器23位于翅片恒温管22内，催化剂固定器23设置于翅片恒温管22下端；催化剂17装填于翅片恒温管22内、且位于催化剂固定器23上；装填于恒温管组件12的多个翅片恒温管22中的催化剂17相同或不同，装填于恒温管组件12中的催化剂17与装填于固定床6中的固定床催化剂24相同或不同。

进料口25位于恒温管组件的上管板18.1和下管板18.2之间；成品罐10包括成品油罐10.1、储水罐10.2。

循环干气入口27位于筒体11筒壁上、且位于上管板18.1和下管板18.2之间；循环干气入口27有二个或多个，循环干气入口27包括第一循环干气入口27.1、第二循环干气入口27.2至第u循环干气入口27.u，u≥2。

第一进料口25.1、第一循环干气入口27.1位于第一恒温管组件12.1的上管板18.1和下管板18.2之间(如图5、图6、图7、图8所示)。

当升气管21下端位于下管板18.2上方时，升气管21下端与下管板18.2之间的距离可调；升气管21为普通管或翅片管；升气管21有二根或多根；挡气帽14位于升气管21上端；挡气帽14呈人字形或方形或圆形(如图1、2、3所示)。

参阅附图可知：多功能高效甲醇深加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据生产需要将待生产的原料分别放入第一原料罐1.1、第二原料罐1.2至第m原料罐1.m，m≥2；将原料罐1中待生产的原料通过预热器2预热；待生产的原料包括第一原料、第二原料至第v原料，v≥2；

步骤2：将预热后的原料输入到蒸发器3中，使原料达到完全气化状态；

步骤3：蒸发器3中输出的气化原料分别从第一进料口25.1、第二进料口25.2至第r进料口25.r输入组合式恒温反应器4中与催化剂17进行反应，r≥2；缓冲罐8输出的循环干气13从第一循环干气入口27.1、第二循环干气入口27.2至第u循环干气入口27.u输入组合式恒温反应器4中与原料和催化剂17进行反应，u≥2；反应的产物从出料口26排出；

步骤4：产物进入冷凝器7中冷凝，冷凝后的产物进入缓冲罐8中进行气液分离，分离出的气体从缓冲罐8上端输出成为循环干气13，液体从缓冲罐8下端输出到油水分离器9中；

步骤5：经过油水分离器9的分离工序，得到所需的成品油储存于成品油罐10.1中，水储存于储水罐10.2中；

第一原料罐1.1中的第一原料预热气化后从第一进料口25.1进入第一恒温管组件12.1中和翅片恒温管22中的催化剂17进行反应，放出的热一部分通过位于下管板18.2上方的升气管21进入上管板18.1上方后、再进入与第二恒温管组件12.2至第n恒温管组件12.n连通的升气管21，n≥2，将反应热传入第二恒温管组件12.2至第n恒温管组件12.n进行反应，n≥2；

第一恒温管组件12.1反应放出的热另一部分和循环干气13一起循环进入第一恒温管组件12.1中与第一原料进行循环反应(如图4所示)。

固定床6位于恒温管组件12下方；装填于恒温管组件12的多个翅片恒温管22中的催化剂17相同或不同，装填于恒温管组件12中的催化剂17与装填于固定床6中的固定床催化剂24相同或不同；

输入位于组合式恒温反应器4上层的恒温管组件12的原料为反应过程中放热的原料，包括甲醇、苯、乙醚；

输入位于第m原料罐1.m中的第v原料为包括废柴油、废机油、液化气、重炔的碳氢化合物。

其它未说明的部分均属于现有技术。