CN103865563A - 一种低能耗的甲醇合成汽油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种低能耗的甲醇合成汽油的方法，其特征在于：原料甲醇经换热后进入装填催化剂的合成油反应器，在350～450℃、0.5～2.0MPa、甲醇液时体积空速为0.1～2.0h-1条件下，转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，作为携带反应放热的介质。与现有的甲醇合成汽油的方法相比，本发明具有以下创新点和优势：（1）以水作为携带甲醇反应放热的介质，系统中无需配置循环气压缩机，因此可以大幅降低系统能耗；（2）循环回用可以实现产物水的初步净化，降低产物水的后续处理难度；（3）反应产物经换热冷却至100～200℃后即可实现烃水分离，因此可以大幅降低换热单元的负荷。
Description
技术领域
本发明属于甲醇深加工技术领域，具体涉及的是一种以甲醇为原料在低能耗条件下合成汽油的方法。
背景技术
甲醇合成汽油（MTG）技术是在Mobil公司开发的甲醇在ZSM-5分子筛上转化为芳烃的基础上发展而来的，通过该技术合成的汽油无硫、无氮，烯烃含量低，可以作为高品质汽油调和组分使用，该技术对于我国来说意义重大。因为在煤制油相关研究的带动下，国内煤基甲醇装置投资热度不断上涨，以致甲醇产能逐年增加，截止到2012年底，国内甲醇产能总计已达到5200万吨。然而，甲醇传统下游化工发展缓慢，造成甲醇闲置产能不断上升，截止2012年底，甲醇闲置产能已近2100万吨/年，产业开工率仅为60%。所以，开发甲醇的深加工技术迫在眉睫。
甲醇转化生成烃类是强放热的过程，在400℃下每转化1kg甲醇将放热1510～1740kJ，在绝热条件下温升可达650℃。因此，MTG实现工业化的主要工程问题是如何传递反应热。Mobil公司为此曾先后开发了MTG固定床、流化床和列管式反应器3种工艺，但这3中工艺各存在优缺点，至今得到工业化应用的仅为固定床工艺。在固定床工艺中，为了控制合成油反应器的温升，需要配置大型循环气压缩机，以惰性的C1～2烃类组分为介质，将大量的反应热带出，以致系统能耗较高。据统计，国内运行、在建的甲醇或二甲醚合成汽油装置产能总计约为200万吨/年，所采用的都是固定床工艺。
在US4404414中Mobil公司提出将合成油反应器并联，而将用于控制反应温度的循环气依次通过各个反应器，以降低循环气的能耗，但系统仍需配置循环气压缩机。
CN1923366A披露了一种一步法甲醇制汽油新工艺，甲醇经一段反应器直接生成汽油和液化气。该技术由山西煤化研究所研发，并已在云南煤化集团得到工业示范应用。与两段法工艺相比，一步法甲醇制汽油工艺流程短，投资低，从而使MTG的经济性获得提高，但仍存在循环气压缩机能耗高的不足。
发明内容
本发明涉及一种低能耗的甲醇合成汽油的方法，其特征在于：
原料甲醇经换热后进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在350～450℃、0.5～2.0MPa、甲醇液时体积空速为0.1～2.0h-1条件下，转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至100～200℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，作为携带反应放热的介质，水与甲醇进料的液时体积比为1～10；
工艺步骤包括：
1）甲醇经换热后温度升至330～400℃，进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器发生反应，反应产物经换热冷却后温度降至100～200℃，进入烃水分离器，其中合成油反应的条件为温度350～450℃、压力0.5～2.0MPa、甲醇液时体积空速为0.1～2.0h-1，合成油反应器采用固定床、移动床或流化床；
2）经烃水分离器得到的水相少部分进入污水处理系统，其余部分经高温泵送至换热器，提升温度至330～400℃后水相进入合成油反应器；
3）经烃水分离器得到的烃相经脱乙烷塔、脱丁烷塔、汽油分离塔分离后得到燃料气、液化气、轻汽油组分和重汽油组分。
按照本发明所述的方法，其特征在于：
原料甲醇经换热后进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在360～420℃、0.8～1.8MPa、甲醇液时体积空速为0.5～1.8h-1条件下，转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至120～180℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，作为携带反应放热的介质，水与甲醇进料的液时体积比为2～6；
工艺步骤包括：
1）甲醇经换热后温度升至360～380℃，进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器发生反应，反应产物经换热冷却后温度降至120～180℃，进入烃水分离器，其中合成油反应的条件为温度360～420℃、压力0.8～1.8MPa、甲醇液时体积空速为0.5～1.8h-1，合成油反应器可采用固定床、移动床或流化床；
2）经烃水分离器得到的水相少部分进入污水处理系统，其余部分经高温泵送至换热器，提升温度至360～380℃后水相进入合成油反应器；
3）经烃水分离器得到的烃相经脱乙烷塔、脱丁烷塔、汽油分离塔分离后得到燃料气、液化气、轻汽油组分和重汽油组分。
与现有的甲醇合成汽油的方法相比，本发明具有以下创新点和优势：（1）以水作为携带甲醇反应放热的介质，系统中无需配置循环气压缩机，因此可以大幅降低系统能耗；（2）循环回用可以实现产物水的初步净化，降低产物水的后续处理难度；（3）反应产物经换热冷却至100～200℃后即可实现烃水分离，因此可以大幅降低换热单元的负荷。
附图说明
图1是本发明一种低能耗的甲醇合成汽油的方法的工艺流程示意图：其中：E-1、E-3换热器，E-2合成反应器，E-4烃水分离器，E-5高温泵，E-6脱乙烷塔，E-7脱丁烷塔，E-8汽油分离塔。
工艺过程包括：甲醇经P-1进入E-1换热后进入E-2合成油反应器，反应产物经E-3换热降温后进入E-4烃水分离器，分离为水相、液态烃和气态烃三相。水相部分经P-2进入污水处理系统，其余部分经E-5高温泵、E-3换热器后返回合成油反应器。气态烃经P-5进入E-6脱乙烷塔，分离得到燃料气和C3 +烃类，后者经P-6与来自烃水分离器的液态烃共同进入E-7脱丁烷塔，分离得到液化气和汽油组分，后者进入E-8汽油分离塔，分离得到轻汽油和重汽油。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的说明，但并不因此而限制本发明的内容。
实施例1、
将甲醇加热至360℃，与360℃的循环水共同进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在360℃、0.8MPa条件下，甲醇转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至120℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，甲醇液时体积空速为0.5h-1，水与甲醇进料的液时体积比为6，产物收率情况如表1所示。
实施例2、
将甲醇加热至370℃，与370℃的循环水共同进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在400℃、1.2MPa条件下，甲醇转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至150℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，甲醇液时体积空速为1.0h-1，水与甲醇进料的液时体积比为4，产物收率情况如表1所示。
实施例3、
将甲醇加热至380℃，与380℃的循环水共同进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在420℃、1.8MPa条件下，甲醇转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至180℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，甲醇液时体积空速为1.8h-1，水与甲醇进料的液时体积比为2，产物收率情况如表1所示。
表1甲醇合成汽油产物收率情况
| 实施例 | 燃料气/% | 液化气/% | 轻汽油/% | 重汽油/% | 水/% | 总计/% |
| 1 | 2.5 | 10.1 | 30.2 | 1.0 | 56.2 | 100.0 |
| 2 | 0.8 | 7.8 | 33.1 | 2.1 | 56.2 | 100.0 |
| 3 | 1.4 | 8.5 | 31.4 | 2.5 | 56.2 | 100.0 |
Claims (2)
1.一种低能耗的甲醇合成汽油的方法，其特征在于：
原料甲醇经换热后进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在350～450℃、0.5～2.0MPa、甲醇液时体积空速为0.1～2.0h-1条件下，转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至100～200℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，作为携带反应放热的介质，水与甲醇进料的液时体积比为1～10；
工艺步骤包括：
1）甲醇经换热后温度升至330～400℃，进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器发生反应，反应产物经换热冷却后温度降至100～200℃，进入烃水分离器，其中合成油反应的条件为温度350～450℃、压力0.5～2.0MPa、甲醇液时体积空速为0.1～2.0h-1，合成油反应器采用固定床、移动床或流化床；
2）经烃水分离器得到的水相少部分进入污水处理系统，其余部分经高温泵送至换热器，提升温度至330～400℃后水相进入合成油反应器；
3）经烃水分离器得到的烃相经脱乙烷塔、脱丁烷塔、汽油分离塔分离后得到燃料气、液化气、轻汽油组分和重汽油组分。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
原料甲醇经换热后进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器，在360～420℃、0.8～1.8MPa、甲醇液时体积空速为0.5～1.8h-1条件下，转化生成水和以汽油组分为主的烃类，反应产物经冷却至120～180℃后，进行烃水分离，烃类进入后续冷却分离系统，液态水经高温泵送回合成油反应器，作为携带反应放热的介质，水与甲醇进料的液时体积比为2～6；
工艺步骤包括：
1）甲醇经换热后温度升至360～380℃，进入装填HZSM-5分子筛催化剂的合成油反应器发生反应，反应产物经换热冷却后温度降至120～180℃，进入烃水分离器，其中合成油反应的条件为温度360～420℃、压力0.8～1.8MPa、甲醇液时体积空速为0.5～1.8h-1，合成油反应器可采用固定床、移动床或流化床；
2）经烃水分离器得到的水相少部分进入污水处理系统，其余部分经高温泵送至换热器，提升温度至360～380℃后水相进入合成油反应器；
3）经烃水分离器得到的烃相经脱乙烷塔、脱丁烷塔、汽油分离塔分离后得到燃料气、液化气、轻汽油组分和重汽油组分。
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