[发明专利]多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺

说明书

技术领域

 本发明涉及一种多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺。

背景技术

汽油尾气的排放是大气污染PM2.5颗粒超标以及造成雾霾的主要原因之一，尤其我国目前的汽油标准低，硫、氮、重金属超标，对环境造成了极大的危害。环保对油品质量要求，推动了炼油技术的进步，也推动了清洁原料制汽油的发展。甲醇无硫无氮是制备汽油的清洁原料。但在制油的成本上要与传统的石油原料竞争就是要在技术上更具有先进性。此外甲醇制汽油一定要符合先进的汽油配方，含氧汽油的出现减少油品中污染物的排放。欧洲和美国相应推出了各自的油品质量规格和优化生产技术，其中美国提出的汽油无铅、无金属，使用苯含量小于1%，含氧量大于2%，代表二十一世纪汽油质量新趋势。醚类化合物甲基叔丁基醚（MTBE）或甲基叔戊基醚（TAME）作为一种可有效提高汽油辛烷值的含氧化合物，它的辛烷值高(研究法118、112)以及与汽油相溶性好，可以任何比例与汽油相溶而不发生分离的特点，是良好的高辛烷值汽油调节剂。

甲醇制汽油增加醚化汽油，一方面提高了汽油的质量，另一方面降低了每吨汽油的甲醇的消耗，因此具有与传统炼油竞争的优势。甲醇脱水烃化过程中提高了异丁烯、异戊烯的产率，用选择性的叠合提高异丁烯、异戊烯的浓度，研究新型的醚化催化剂代替有一定缺点的离子交换树脂催化剂，离子交换树脂不耐高温，无法再生，废的催化剂不易处理或对土壤或对空气造成严重的二次污染。

公开专利CN201010108008.1公开了一种以甲醇为原料生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油的工艺，以甲醇为原料并采用分子筛催化剂经甲醇烃化反应和芳构化反应生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油，所述芳构化反应是将甲醇烃化反应产物进一步芳构化以得到烯烃、芳烃和烷烃的混合产物，所述混合产物经分离进一步制取得到低碳烯烃、芳烃和汽油，所述低碳烯烃中包括乙烯、丙烯和丁烯，所述芳烃中包括苯、甲苯和二甲苯。CN201210064039.0公开了一种甲醇经混合固定床生产油品及联产丙烯的工艺方法，该工艺方法以甲醇为原料，在一个混合固定床反应器内，采用负载型的具有甲醇烃化、芳构化、氢转移脱烯化、烯烷加成化和烯烯叠合化的分子筛催化剂，使甲醇烃化后在临氢状态下进行甲醇烃化、芳构化、氢转移脱烯化、烯烷加成化和烯烯叠合化反应一步法制成油品，且能够利用一步法生产油品过程中的能量和物质联产丙烯。上述专利虽然都是甲醇脱水生产烃类，但它们是均以甲醇为原料生产低碳烯烃，特别是以丙烯为主。目前，对多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺。该工艺采用多元催化反应以单一甲醇原料在装有多元催化剂的反应器中通过多元催化反应工艺生产出高辛烷值高清洁汽油。采用至少四反应器、低压差、热集成等工艺流程，显著降低操作能耗、降低公用工程等级，具有显著的实用性及巨大的经济效益，应用前景广阔。

本发明提供的一种多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺经过的步骤是以甲醇与水为原料，在催化剂作用下于反应器中产生汽油和轻质烃；轻质烃在另一反应器中继续进行催化反应选择性叠合生产汽油并将异丁烯和异戊烯浓缩；浓缩后的异丁烯和异戊烯在第三反应器中与甲醇进行催化反应生成MTBE、TAME；剩余烃类组分在第四反应器中进一步催化反应生成汽油。

本发明提供的一种多元催化法甲醇制高辛烷值高清洁汽油的工艺包括：

1）至少包括第一反应器，第二反应器，第三反应器和第四反应器，每个反应器装入对应催化反应的催化剂（称为1号、2号、3号、4号催化剂），所述催化剂装在反应器中部恒温区内构成催化剂床层，该催化剂床层温度有一个指示仪表指示床层温度，反应器中的其它部分充填填料；每个反应器安装PID控制仪控制反应器中的温度； 

2）第一反应器、第二反应器和第四反应器分别连接换热器，三个反应器之间热集成；四个反应器有三个都是强放热反应，第三个反应器中进行醚化反应是微放热反应，从第一反应器到第三反应器有反应温度梯度，可以有效地利用反应热以提高原料温度和第四个反应器中烃类的反应温度，以节约能源。 

3）为了迅速将第一反应器和第四反应器内的反应热带出反应器，反应产物中的部分气体需要用压缩机打入第一反应器做为循环气。

其反应过程如下：

按计量比例将甲醇与水混合，在催化剂作用下在第一反应器内产生汽油和轻质烃；第二反应器将轻质烃选择性叠合生产汽油并浓缩异丁烯和异戊烯；第三反应器将异丁烯和异戊烯与甲醇反应生成MTBE、TAME；第四反应器将剩余烃类组分进一步催化反应生成汽油。