[发明专利]引射循环分级反应分步调整的甲醇制烃方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于一种甲醇转化制取烃类产品的工艺方法。具体是指以甲醇或粗甲醇为原料生产汽油或汽油组分、溶剂油、柴油组分等液相烃类产品的工艺方法，属于煤化工或天然气化工领域。

背景技术

通过适当的催化过程，甲醇可以转化为水和多种烃类产品，如烯烃、烷烃、芳烃以及上述烃类产品的混合物。依据目的产品的不同，现有甲醇制烃工艺包括甲醇制汽油，甲醇制烯烃和甲醇制芳烃等工艺。

油品质量是影响汽车尾气排放的重要因素。近年来，雾霾天气频发，汽车尾气被认为是形成雾霾天气的重要因素，市场迫切需要提供高品质燃油。与常规石油石化方法获得的类似烃类产品相比，通过甲醇制烃技术获得汽油和柴油等烃类产品中的苯、烯烃、硫、氮、灰分等有害杂质的含量低，可有效保护车辆性能，降低车辆尾气对雾霾的贡献，满足市场对高标准汽油柴油的要求，对于保护环境具有重要意义。

甲醇转化制汽油(MTG)技术是典型的甲醇制烃技术，由Mobil公司发明。自1974年起，该公司申请了多项有关甲醇转化制汽油的专利。

甲醇制烃过程是一个放热过程，如何控制反应温度是该过程关注的重点。围绕温度控制问题，发展了多种工艺及其反应系统，现有的反应系统的形式包括固定床、多管式固定床、多级冷激固定床、移动床、流化床等。

甲醇转化制烃类产品的技术大多采用两段转化工艺。美国专利3931349是Mobil公司早期公布的甲醇转化制烃类的专利，采用固定床两段转化工艺，其中第一段反应是甲醇脱水制二甲醚，一段出口物料，包括甲醇、二甲醚和水的混合物，进入二段反应器，在分子筛催化剂的作用下生成汽油馏分段产物。

美国专利4579999则公布了另外一种两段法甲醇转化制汽油馏分段烃类产品的技术，其一段反应器中填装分子筛催化剂，将甲醇首先转化为低碳烯烃和部分烃，将C5⁺冷却分离后，低碳烯烃进入二段反应器，在烯烃聚合催化剂的作用下，进一步转化生成汽油馏分段产物。

美国专利4689205公布了一种甲醇多段转化制取烃的技术。该专利公布的技术与美国专利4579999基本相似，在一段反应器中，甲醇在一定温度和压力条件下转化为C2-C4烯烃和部分C5⁺烃，将C5⁺烃分离后，剩余部分进入第二段反应器，采用烯烃聚合催化剂，将第一段反应产生的低碳烯烃进一步聚合为汽油馏份的烃产品。所不同的是，该专利公布的技术中，第一段采用的是流化床反应器。

中国发明专利200610048298.9提出了一种甲醇一步法制取烃类产品的工艺，特征是将三个阶段在一个反应器内完成，具有工艺流程短的优点，与两步法相比，具有工艺流程短优点，但循环比大，反应过程不易控制，产品为汽油、液化气和重汽油等。

在现有的冷激床甲醇制烃工艺中，在其每一级反应床层中，完成甲醇制烃反应过程的三个阶段。

申请号为200720101511.8的实用新型专利提出了一种冷激型的甲醇制汽油反应器，采用级间加入氮气等冷却气体的方式控制反应温度，产品为汽油、液化气和燃料气，未提及使冷却气体循环的动力来源。

现有绝热固定床工艺，需采用大量循环烃的方式来冷却，需要配备气体压缩机组，投资大，动力消耗大。同时，因为采用循环烃的冷却方式，大量循环烃需要反复加热混合冷却，精馏分离，换热量大，分离系统和换热系统造价高。

流化床工艺的特征是将甲醇制汽油的反应过程的三个阶段在流化床反应器内完成。采用流化床方式可以有效解决冷却问题，但流化床结构复杂，不容易操作，造价高，要求生产规模大，投资风险大。

现有多管式反应器以熔盐作为传热介质吸收反应热并生产蒸汽，但熔盐换热系统结构复杂，系统启停困难。

现有各类的甲醇制汽油的工艺均联产液化气和含有均四甲苯的重汽油，液化气和重汽油的后续加工均需要增加设备投资。

在相关的领域，例如，甲醇制烯烃，甲醇制芳烃的工艺过程通常要联产部分汽油产品，烯烃产品和芳烃产品的精制设备投资较高。

综上所述，现有的甲醇制汽油工艺存在有设备投资大，汽油等目标产品收率低，动力消耗大，能耗高的问题。虽然市场急需高品质汽油等烃类产品，原料甲醇产能过剩，但因为现有工艺与装置存在投资大与能耗高等原因，在低油价时代，投资风险大。

甲醇制汽油的反应过程大致分为三个阶段：醚化阶段；生成低碳烯烃阶段；低碳烯烃聚合以及芳构化等过程的阶段。