一種利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法及其配套的裝置與流程
2023-06-03 03:03:21 3
本發明屬於能源化工技術領域，具體涉及一種利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法及其配套的裝置。
背景技術：
隨著社會的發展，全球石油資源已無法滿足經濟高速發展的需求，我國是缺油、少氣而煤炭相對豐富的國家。目前成品油主要通過石油煉製的方式獲取，因此，成品油易受原油供應和價格波動的影響，且汽油尾氣的排放是大氣汙染PM2.5顆粒超標以及造成霧霾的主要原因之一，尤其我國目前的汽油標準低，硫、氮、重金屬超標，對環境造成了極大的危害。環保對油品質量要求的提高，推動了煉油技術的進步，也推動了利用清潔原料制汽油的發展，甲醇無硫無氮可作為製備汽油的清潔原料，但與傳統的石油原料相比，僅憑利用清潔原料突出其優勢是遠遠不夠的，更要在工藝上突出其先進性，從而能夠降低其制油的成本。此外，甲醇制汽油還要符合先進的汽油配方，含氧汽油在一定程度上減少油品中汙染物的排放。歐洲和美國等也相應推出了各自的油品質量規格和優化生產工藝技術，其中美國提出的汽油無鉛、無金屬，使用苯含量小於1%，含氧量大於2%，代表二十一世紀汽油質量新趨勢。醚類化合物甲基叔丁基醚（MTBE）或甲基叔戊基醚（TAME）作為一種可有效提高汽油辛烷值的含氧化合物，它的辛烷值高以及與汽油相溶性好，具有以任何比例與汽油相溶而不發生分離的特點，是良好的高辛烷值汽油調節劑。
甲醇制高辛烷值烴類增加醚化汽油，一方面提高了汽油的質量，另一方面降低了每噸汽油的甲醇的消耗，因此具有與傳統煉油競爭的優勢。甲醇脫水烴化過程中提高了異丁烯、異戊烯的產率，用選擇性的疊合提高異丁烯、異戊烯的濃度，研究新型的醚化催化劑代替有一定缺點的離子交換樹脂催化劑，離子交換樹脂不耐高溫，無法再生，廢的催化劑不易處理或對土壤或對空氣造成嚴重的二次汙染。
專利CN201010108008.1 公開了一種以甲醇為原料生產低碳烯烴及芳烴並聯產汽油的工藝，以甲醇為原料並採用分子篩催化劑經甲醇烴化反應和芳構化反應生產低碳烯烴及芳烴並聯產汽油，所述芳構化反應是將甲醇烴化反應產物進一步芳構化以得到烯烴、芳烴和烷烴的混合產物，所述混合產物經分離進一步製取得到低碳烯烴、芳烴和汽油，所述低碳烯烴中包括乙烯、丙烯和丁烯，所述芳烴中包括苯、甲苯和二甲苯。CN201210064039.0 公開了一種甲醇經混合固定床生產油品及聯產丙烯的工藝方法，該工藝方法以甲醇為原料，在一個混合固定床反應器內，採用負載型的具有甲醇烴化、芳構化、氫轉移脫烯化、烯烷加成化和烯烯疊合化的分子篩催化劑，使甲醇烴化後在臨氫狀態下進行甲醇烴化、芳構化、氫轉移脫烯化、烯烷加成化和烯烯疊合化反應一步法製成油品，且能夠利用一步法生產油品過程中的能量和物質聯產丙烯。上述專利雖然都是甲醇脫水生產烴類，但它們是均以甲醇為原料生產低碳烯烴，特別是以丙烯為主。
再者，目前現有的採用甲醇為原料製備汽油的工藝，生產出來的汽油組分中辛烷值在89~92，產品分布主要為燃料氣（主要含CH4，CO2，CO等），液化天然氣（C3，C4烴組分），汽油組分（輕烴類），重組分（重芳烴主要有均四甲苯等），其中高附加值產品汽油組分甲醇單耗較高，一般在2.5-3(每噸汽油產品/噸甲醇)，甚至，有的產品中含有均四甲苯，而由於均四甲苯凝點較高，會堵塞工藝管道及設備，增加設備檢修次數，影響產品質量。
技術實現要素：
本發明目的在於提供一種利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法，同時提供其配套的裝置是本發明的另一發明目的。
基於上述目的，本發明採取以下技術方案：
一種利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法，包括以下步驟：
（1）氣化甲醇經醚化反應後進入醚烴化反應器進行二次縮合，然後將生成物分離成氣相、油相和水相；
（2）油相經氣油分餾塔分離成氣相和液相，液相進入油品切割塔，油品切割塔塔頂分離出汽油組分。
步驟（2）中油品切割塔塔釜產出重芳烴，分離出的重芳烴進入異構化反應器生成混合芳烴。
步驟（1）中，分離出的氣相部分採出，部分返回醚烴化反應器。
步驟（1）中所述醚化反應的壓力控制在1.8~3.0MPa，反應溫度控制在150~300℃。
步驟（2）中，分離出的氣相部分採出，部分返回至醚烴化反應器。
所述醚烴化反應器的壓力控制在1.8~3.0MPa，反應溫度控制在300~480℃。
與利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法配套的裝置，包括依次連接的甲醇氣化裝置、醇醚化塔、醚烴化反應器和油氣水三相分離器，所述油氣水三相分離器的油相出口與氣油分餾塔相連，氣油分餾塔的液相出口連接油品切割塔，油品切割塔頂部的輕組分出口連接油品收集裝置，其塔釜的重組分出口連接異構化反應器，異構化反應器的物料出口連接混合芳烴收集裝置。
所述油氣水三相分離器的氣相出口通過三通管道分成兩路，一路連接第一集氣裝置，一路匯入醚烴化反應器的物料入口。
所述氣油分餾塔的頂部出口通過三通管道分成兩路，一路連接第二集氣裝置，一路匯入醚烴化反應器的物料入口。
所述甲醇氣化裝置為甲醇氣化器。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明氣化甲醇經醚化反應後進入醚烴化反應器進行二次縮合，對醚烴化反應器產出的粗產品經油氣水三相分離器分離，以及輕烴的再循環處理，使產品有效分離和副產品得到轉化利用，提高了汽油產品收率，其辛烷值增加，辛烷值在97以上，且汽油組分對應甲醇單耗低，為2.33-2.45噸汽油產品/噸甲醇；分離出的重芳烴通過異構化反應器轉化為輕質烴，不僅避免了汽油產品中含有凝點較高的均四甲苯，還得到輕質烴副產品（可作為柴油組分），提高了產品的附加值。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
一種利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法，如圖1所示，包括以下步驟：
（1）氣化甲醇經醚化反應後進入醚烴化反應器3進行二次縮合，然後將生成物分離成氣相、油相和水相，分離出的氣相部分採出，部分返回醚烴化反應器3；醚化反應的壓力控制在1.8~3.0MPa，反應溫度控制在150~300℃；醚烴化反應器3的壓力控制在1.8~3.0MPa，反應溫度控制在300~480℃；
（2）油相經氣油分餾塔5分離成氣相和液相，分離出的氣相部分採出，部分返回至醚烴化反應器3，液相進入油品切割塔6，油品切割塔6塔頂分離出汽油組分，塔釜產出重芳烴，分離出的重芳烴進入異構化反應器7生成混合芳烴。
與利用甲醇製備高辛烷值汽油的方法配套的裝置，如圖1所示，包括依次連接的甲醇氣化器1、醇醚化塔2、醚烴化反應器3和油氣水三相分離器4，油氣水三相分離器4的氣相出口通過三通管道分成兩路，一路連接第一集氣裝置10-1，一路匯入醚烴化反應器3的物料入口，油氣水三相分離器4的油相出口與氣油分餾塔5相連，氣油分餾塔5的頂部出口通過三通管道分成兩路，一路連接第二集氣裝置10-2，一路匯入醚烴化反應器3的物料入口，氣油分餾塔5的液相出口連接油品切割塔6，油品切割塔6頂部的輕組分出口連接油品收集裝置9，其塔釜的重組分出口連接異構化反應器7，異構化反應器7的物料出口連接混合芳烴收集裝置8，油氣水三相分離器4的廢水排出。
工作過程：原料甲醇經甲醇氣化器1氣化後，進入醇醚化塔2發生甲醇的脫水反應，隨著脫水反應的進行形成了甲醇、二甲醚和水的混合物，進入醚烴化反應器3，含氧物進一步脫水得到C2-C5輕質烯烴；當甲醇脫水反應完成後，進一步反應則是C2-C5烯烴的縮合、環化，生成分子量更高的、在汽油沸程內的烴類，生成的芳香烴、鏈烷烴等，最終形成C2-C11的烴類混合物。而分離出的重芳烴經過異構化反應器7進一步轉化成附加值更高的輕質烴。 其化學反應式如下：
本發明氣化甲醇經醚化反應後進入醚烴化反應器3進行二次縮合，對醚烴化反應器3產出的粗產品經油氣水三相分離器4分離，以及輕烴的再循環處理，使產品有效分離和副產品得到轉化利用，提高了汽油產品收率，其辛烷值增加，辛烷值在97以上，且汽油組分對應甲醇單耗低，為2.33-2.45噸汽油產品/噸甲醇；分離出的重芳烴通過異構化反應器7轉化為輕質烴，不僅避免了汽油產品中含有凝點較高的均四甲苯，還得到輕質烴副產品（可作為柴油組分），提高了產品的附加值。