甲醇制汽油技術的製作方法

2023-09-20 20:05:40 1

專利名稱：甲醇制汽油技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種甲醇深加工技術，具體為一種甲醇制汽油技術。
背景技術：
因石油資源緊張，大量依賴進口的國內成品油價格也隨國際能源價格連續
上漲；同時汽車尾氣的排放也造成了嚴重的環境汙染，為解決這兩大世界難題, 有關利用甲醇製造汽油的研究開展的非常廣泛。在現有的文獻記載中， 一種利 用甲醇的途徑是將甲醇和汽油按照一定比例混合併加入一些添加劑，所製得的 甲醇汽油一般都為甲醇和汽油的混合物。另一種途徑是將甲醇直接轉化為優質 汽油，代表性的技術為美國MOBIL公司開發的採用ZSM-5分子篩催化劑將甲裙 進行髙選擇轉化成高質量的汽油，使石油以外的礦物質燃料如天然氣和煤等能 源變成汽油使用，這種方法製得的汽油抗爆性能好，不存在常用汽油中的硫、 氮、鉛等對環境有害的成分。美國專利3931349, 4579999是MOBIL公司早期公 布的甲醇轉化為烴類專利，採用固定床兩段法轉化工藝，其中第一段是將甲醇 脫水轉化為二甲醚，然後在二段中將二甲醚和水及沒反應完的甲醇混合物在 ZSM-5型分子篩催化劑的作用下生成汽油。甲醇制汽油是強放熱過程，其放熱量 約為1400KJ/kg，可以用以下三個反應式表示
C,—-CH3OCH3+H20+10.08kJ (1)
CH30CHa—CH20$)+H2O+18.69kJ (2)
CH2(烯)一烴+15.恥 (3) 如果上述反應要正常進行即保證催化劑的正常活性，那麼其中一段(1)的轉化
溫度應控制在約270TC""3601C，壓力為2.3^2.4MPA， 二段(2)轉化溫度控制 約為300"—400匸，壓力為2.3-2.1MPA。由於該反應是強放熱反應，在反應過 程中催化劑極易在髙溫的環境下失活，特別是在規模化工業生產中，為了保證 生產的連續性、安全性，如何控制溫度就成為甲醇制汽油工藝成功的關鍵點。

發明內容
本發明為了解決現有技術中存在的利用甲醇生產汽油的反應過程中溫度控 制難以及中間產物二甲醚無法有效提取的問題而提供了一種甲醇制汽油技術。
本發明是由以下技術方案實現的， 一種甲醇制汽油技術，步驟包括將甲醇 蒸汽送入汽油合成反應器內反應生成汽油，並控制反應氣體的溫度在30(M00 1C、壓力2.3-2.1MPA的範圍內，汽油合成反應器內至少設有三個裝有ZSM-5 型催化劑的催化劑床層。
在實現上述工藝的過程中還可以同時將甲醇蒸汽加熱升溫至二甲醚催化劑 活性溫度後送入二甲醚反應器，甲醇蒸汽在二甲醚催化劑的作用下生成二甲醚 及部分甲醇和水的混合氣體。出二甲醚反應器得到二甲醚及部分甲醇和水的混 合氣體再送入到二甲醚精餾系統中精餾得到純淨的二甲醚產品。
控制汽油合成反應器內的溫度可採用以下四種方法，(1)熱循環氣調溫出 汽油合成反應器的氣體(該氣體為多種烴類Crdo物質的混合氣體)，經過降溫 冷卻分離系統後C5以上的組分凝結為粗汽油(粗汽油中還含有少量的C3、 C4 組份)，其他的一些低碳值的組分還為氣態，然後將這部分已經降低到常溫狀態 下的氣體(簡稱循環氣，下同)經過壓縮後和甲醇蒸氣混合後與出汽油合成反 應器的氣體通過換熱器加熱而升溫達到ZSM-5型催化劑的活性溫度後再送入汽 油合成反應器中繼續反應，該種控制的溫度的目的主要是提高進入汽油合成反
應器氣體的初始溫度，使最上層的催化劑能夠立即達到活性溫度使反應得以順 利進行；同時氣體中還有的大量低碳組分還可以繼續反應生成汽油，提高汽油 的產率。為了精確控制進汽油合成反應器的進口氣體的溫度，還可以通過旁路 導出部分低溫無預熱的循環氣和經過換熱器加熱的後的溫度較髙的循環氣混合 的方法。
在這種方法中，通過對汽油合成反應器的出料口產生的髙溫高熱的混合氣 體與常溫狀態下的低碳組分氣體熱交換的辦法實現加熱升溫。手段使汽油合成 反應中產生的熱量得到有效利用，避免了能源浪費。
(2)冷循環氣調溫將降低到常溫狀態下的循環氣氣體再加壓後直接送入 到汽油合成反應器的各催化床層繼續參與反應，該部分冷卻到常溫狀態的氣體 正好吸收了大量的反應中產生的熱量，實現了控制溫度的目的；該方法是在± 述方法(1)無法控制溫度時採用。
(3) 直接將冷激氣體C02送入汽油合成反應器內的催化床層'之間，通過載 熱能力強的且不參與反應還可減少積炭的冷激氣體將反應中的熱量帶出；
(4) 控制汽油合成反應器內的溫度，方法是控制第一催化劑層、第二催化 劑層的髙度之間的比例為0.5~0.9:1;第二催化劑層、三催化劑層的高度比為 1:1 L5;通過催化劑層之間從上到下的高度逐漸增加的手段可以使反應中的熱 量逐漸分段釋放，從而達到很好的控制溫度的目標。上述四種方法可以單獨使 用，也可以採取以第一種控溫方法為主，其它三種方法為輔助配合手段。
與現有技術中兩段法甲醇制汽油的工藝相比，本發明所述工藝利用原料直 接反應得到汽油，同時還能使原料生產二甲醚。實現了使用一種原料分別通過 生產汽油和生產二甲醚的工藝同時單獨運行分別生產兩種產品(二甲醚和汽
到有效控制，能夠實現規模化工業生產。每生產一噸二甲醚消耗甲醇1.45噸， 每生產一噸汽油(包括液化氣)消耗甲醇2.54噸。或者說每噸'甲醇能生產出 0.35-0.38噸達到歐HI標準的汽油、0.03-0.05噸的LGP、 0.01-0.015噸的燃料氣。


圖1為本發明所使用裝置結構示意圖
圖中1-甲醇蒸汽進氣管，2-輸送管，3-管道，4-管道，5-汽油合成反應器， 6-催化床層，7-催化床層，8-催化床層，9-管道，10-旁管道，11-管道，12-換熱 器，13-管，14-換熱器，15-二甲醚反應器，16-管道，17-二甲醚精餾系統，18-管
具體實施例方式
一種甲醇制汽油技術，步驟包括將甲醇蒸汽送入汽油合成反應器內反應生 成汽油，並控制反應氣體的溫度在30(M0(TC、壓力2.3-2.1MPA的範圍內，汽 油合成反應器內至少設有三個裝有ZSM-5型催化劑的催化劑床層。
在實現上述工藝的過程中還可以同時將甲醇蒸汽加熱升溫至二甲醚催化劑 活性溫度後送入二甲醚反應器，甲醇蒸汽在二甲醚的催化劑作用下生成二甲醚; 出二甲醚反應器得到二甲醚、及部分水和甲醇的混合氣體再送入到二甲醚精餾 系統中精餾得到純淨的二甲醚產品。
下面結合附圖l對本發明做進一步說明，如附圖所示意，甲醇蒸汽進氣管l 分出制汽油、制二甲醚兩條途徑，
分別為制汽油進換熱器12的管道11、出換熱器12的管道16，管道16 進入汽油合成反應器5,出汽油合成反應器5的管道9也穿過換熱器12後去降溫分離系統得到粗汽油；
制二甲醚進二甲醚反應器的管13穿過換熱器14後進入二甲醚反應器15, 出二甲醚反應器15的氣體經過換熱器14後去二甲醚精餾系統17。兩種途徑可 以單獨生產，也可以同時進行生產。
控制汽油合成反應器內的溫度可採用以下四種方法，
(1)熱循環氣調溫出汽油合成反應器的氣體(該氣體為多種烴類 物質的混合氣體)，經過降溫冷卻分離系統後C5以上的組分凝結為粗汽油(粗汽 油中還含有少量的C3、 C4組份)，其他的一些低碳值的組分還為氣態，然後將 這部分已經降低到常溫狀態下的氣體(簡稱循環氣，下同)經過壓縮後和甲醇
化劑的活性溫度後再送入汽油合成反應器中繼續反應，為了精確控制進汽油合 成反應器的氣體的溫度，還可以採取將低溫無預熱的循環氣和經過通過換熱器 加熱的後的溫度較高的氣體混合的方法。
如附圖所示意，壓縮後的循環氣經過輸送管2和管18與管道11中的甲醇蒸 氣混合後再進入換熱器12與出汽油合成反應器5的管道9中的高溫氣體熱交換 後直接通過管道16進入汽油合成反應器5,當然管道16和管18之間還可以連 接有旁管道10，旁管道10可以將低溫無預熱的管18中的循環氣引入到管道16 中使進入汽油合成反應器5的混合氣體溫度控制更精確。
在這種方法中，通過對汽油合成反應器的出料口產生的髙溫髙熱的混合氣 體與常溫狀態下的低碳組分氣體熱交換的辦法實現加熱升溫。手段使汽油合成 反應中產生的熱量得到有效利用，避免了能源浪費。
(2)冷循環氣調溫將降低到常溫狀態下的循環氣氣體再加壓後直接送入
到汽油合成反應器的催化床層繼續參與反應，
如圖所示意，循環氣輸送管2將壓縮循環氣通過管道3送入到汽油合成反 應器5的催化床層6、 7、 8中。
(3)直接將冷激氣體C02送入汽油合成反應器內的催化床層之間，通過載 熱能力強的且不參與反應還可減少積炭的冷激氣體將反應中的熱量帶出；
如圖所示意，冷激氣體C02通過管道4進入汽油合成反應器5內的催化床 層6、 7、 8之間。
(4)控制汽油合成反應器內的溫度，方法是控制第一催化劑層6、第二催化 劑層7的高度之間的比例為0.5~0.9:1;第二催化劑層7、第三催化劑層8的髙度 比為1:1~1.5;通過催化劑層之間從上到下的高度逐漸增加的手段可以使反應中 的熱量逐漸分段釋放，從而達到很好的控制溫度的目標。
權利要求
1、一種甲醇制汽油技術，其特徵在於步驟包括將甲醇蒸汽送入汽油合成反應器內反應生成汽油，並控制反應氣體的溫度在300～400℃、壓力2.3-2.1MPA的範圍內，汽油合成反應器內至少設有三個裝有ZSM-5型催化劑的催化劑床層。
2、 根據權利要求l所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於還可以同時將甲 醇蒸汽加熱升溫至二甲醚催化劑活性溫度後送入二甲醚反應器，二甲醚反應器 內甲醇蒸汽在二甲醚的催化作用下生成二甲醚及部分甲醇和水的混合氣體，再 送入到二甲醚精餾系統中精餾得到純淨的二甲醚產品。
3、 根據權利要求1或2所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合 成反應器內的溫度採用熱循環氣調溫方法，循環氣經過和甲醇蒸氣混合後與出 汽油合成反應器的氣體通過換熱器加熱而升溫達到ZSM-5型催化劑的活性溫度 後再送入汽油合成反應器中繼續反應。
4、 根據權利要求1或2所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合 成反應器內的溫度採用冷循環氣調溫方法，將降低到常溫狀態下的循環氣氣沐 再加壓後直接送入到汽油合成反應器的催化床層繼續參與反應。.
5、 根據權利要求1或2所述的甲醇制汽抻技術，其特徵在於控制汽油合 成反應器內的溫度，方法是直接將冷激氣體C02送入汽油合成反應器內的催化 床層之間。
6、 根據權利要求1或2所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合 成反應器內的溫度，方法是控制第一催化劑層、第二催化劑層的高度之間的比 例為0.5~0.9:1;第二催化劑層、第三催化劑層的髙度比為1:1~1.5。
7、 根據權利要求3所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於將.低溫無預熱的汽油合成反應器的氣體的溫度。
8、 根據權利要求3所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合成反 應器內的溫度採用冷循環氣調溫方法，將降低到常溫狀態下的循環氣氣體再加 壓後直接送入到汽油合成反應器的催化床層繼續參與反應。
9、 根據權利要求3所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合成反 應器內的溫度採用冷循環氣調溫方法，將降低到常溫狀態下的循環氣氣體再加 壓後直接送入到汽油合成反應器的催化床層繼續參與反應。
10、 根據權利要求3所述的甲醇制汽油技術，其特徵在於控制汽油合成 反應器內的溫度，方法是控制第一催化劑層、第二催化劑層的高度之間的比例 為0.5M).9:1;第二催化劑層、第三催化劑層的髙度比為1:1~1.5。
全文摘要
本發明涉及一種甲醇深加工技術，具體為一種甲醇制汽油技術。解決了現有技術中存在的利用甲醇生產汽油的反應過程中溫度控制難以及中間產物二甲醚無法有效提取的問題。步驟包括將甲醇蒸汽送入汽油合成反應器內反應生成汽油，並控制反應氣體的溫度在300～400℃、壓力2.3-2.1MPa的範圍內，汽油合成反應器內至少設有三個裝有ZSM-5型催化劑的催化劑床層。本發明所述工藝利用原料直接反應得到汽油，同時還能使原料生產二甲醚。實現了使用一種原料分別通過生產汽油和生產二甲醚的工藝同時單獨運行分別生產兩種產品，更重要的是利用了四種不同的溫度控制方法使汽油合成反應器內的溫度得到有效控制，能夠實現規模化工業生產。
文檔編號C10G5/00GK101104813SQ200710062039
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月2日 優先權日2007年6月2日
發明者李大尚, 梁傑華, 白玉祥, 馬家駿, 黃一民 申請人:全國煤化工設計技術中心