一种固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法。
【背景技术】
[0002] 甲醇转化制取烃类混合物技术存在大量的技术专利，如美国专利3931349， 3998899是Mobil公司早期公布的甲醇转化制取烃类产物的专利，这些专利采用固定床两 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。
[0003] 甲醇转化制取烃类混合物的反应属于强放热反应，在400°C下，每转化Ikg甲醇 释放的反应热为1.74MJ，在没有稀释物的条件下绝热温升将超过600°C。为此，美国专利 3931349,3998899等都采用了干气循环降低绝热温升的方法，以实现对反应过程的温度控 制。为将绝热温升控制在120°C以内，循环干气与甲醇蒸汽的体积比（成为体积循环比）至 少在5以上。
[0004] 中国专利ZL200610048298. 9公布了一种固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取 烃类产品的技术，该专利描述的方法在已有技术的基础上取消了甲醇预先转化为二甲醚的 步骤，甲醇在装有ZSM-5分子筛催化剂的反应器中，一步转化为以C 5+为主的烃类产物。该 专利描述的方法进一步简化了甲醇转化制取烃类产品的工艺流程，但由于该专利公布的技 术省略了甲醇预转化为二甲醚的步骤，甲醇转化制取烃类混合物反应器中所释放的热量更 多，因此需要的循环比也更大，该专利要求的循环物料与甲醇原料的质量比为10-20,循环 能耗增加，影响过程的技术经济性。
[0005] 中国专利CN103865563A公布了 一种低能耗的甲醇合成汽油的方法，该专利是将 甲醇转化反应得到的烃水混合物在100-200 °C进行烃水分离，得到的高温水直接用高温泵 送回合成油反应器，完全取代了干气循环，不再设置气体循环压缩机，从而达到降低能耗的 目的。该专利提供的方法虽然节省了干气循环能耗，但可能同时带来了一些其他问题：①在 没有循环压缩机的条件下，装置的开工将十分困难；②在水与甲醇比例较大的情况下，甲醇 转化反应偏向于生成较多的烯烃，由此导致气体不循环的状态下，产物烃中烯烃含量特别 是C 3、C4烯烃含量较高，导致汽油收率将降低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种气体循环比小，操作能耗低，适合大规模化产生的固定 床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法。
[0007] 本发明提供的甲醇转化制取烃类混合物的方法包括以下步骤：
[0008] (1)原料甲醇首先与来自油水气三相分离器的工艺水混合，经过与反应器出口物 料中的一部分进行换热后气化为甲醇和水的混合物蒸汽，并进一步过热后，与来自循环压 缩机的循环干气混合，调整到反应器入口温度，进入装有ZSM-5分子筛催化剂的固定床绝 热反应器中进行甲醇转化制取烃类混合物的反应；
[0009] (2)含有原料甲醇的反应混合物在固定床绝热反应器中发生甲醇转化制取烃类混 合物的反应并放出反应热，反应物料温度升高到反应器出口温度，固定床绝热反应器出口 物料分成三部分：其中的第一部分与反应原料甲醇和循环工艺水的混合物进行换热，使所 述的反应原料甲醇与循环工艺水的混合物得到气化和过热；第二部分与来自循环压缩机的 循环干气进行换热；第三部分用来副产水蒸汽；三部分经过换热后再次汇集到一起，经过 进一步冷却后进入油水气三相分离器；
[0010] (3)经油水气三相分离器分离得到的气相产物进入循环压缩机压缩后，经与反应 器出口物料中的第二部分换热升温后作为循环气体进入固定床绝热反应器；油水气三相分 离器分离得到的工艺水中的一部分作为循环工艺水返回并与原料甲醇混合，另一部分作为 工艺水外送；油水气三相分离器分离得到的油相产物是烃类混合物。
[0011] 按照本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法，步 骤（1)所述的循环工艺水与原料甲醇的质量之比，即工艺水循环比为0. 1-4.0,优选的工艺 水循环比为0. 5-2. 5。
[0012] 按照本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法，步 骤⑴所述的循环干气与原料甲醇的质量之比，即气体循环比为〇. 1-4.0,优选的气体循环 比为 0. 5-3. 5。
[0013] 按照本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法， 步骤（1)所述的反应器入口温度的范围是240-350°C，优选的反应器入口温度的范围是 260-310 0C ；
[0014] 按照本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法， 步骤（2)所述的反应器出口温度的范围是380-5KTC，优选的反应器出口温度的范围是 410-490 0C ；
[0015] 按照本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法，步 骤（2)所述的反应器出口物料被分为三部分，目的是充分利用反应热从而达到降低过程能 耗的目的。为此可以适当调整三部分之间的质量比例，首先满足反应原料的气化和过热需 要和循环气体换热需要，剩余的热量再用于副产蒸汽。
[0016] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0017] 1、采用部分工艺水循环，实现对绝热温升的控制。循环工艺水与原料甲醇混合后 共同气化、过热，再与循环气体一起进入固定床绝热反应器。
[0018] 2、采用干气循环控制绝热温升。循环干气通过循环压缩机压缩后与原料甲醇以及 循环工艺水一起进入固定床绝热反应器。
[0019] 3、同时采用工艺水循环和干气循环，共同控制固定床绝热反应器内的绝热温升的 目的。
[0020] 4、由于气体循环比减小，降低了循环压缩机的压缩能耗，从而达到降低操作能耗 的目的。
[0021] 5、由于气体循环比大幅度降低，使得循环气体的体积大幅度减小，使得工艺管道 和阀门可以采用更小的通径，从而节约了设备建设投资。
[0022] 6、特别适合于建设甲醇转化制取烃类混合物大规模装置。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的工艺流程图。
[0024]如附图所示，1，2, 5,6,9,11，14,16,17,18, 20, 21，22, 23, 24, 25 是管道，3,4,10， 12,19是换热器，7是开工加热器，8是固定床绝热反应器，13是油水气三相分离器，15是气 体循环压缩机。
[0025] 本发明提供的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物的方法可以结 合附图1进一步说明如下。
[0026] 来自管道1的原料甲醇，与来自管道23的循环工艺水混合后，经管道2进入换热 器3与来自管道17的热的反应器出口物料进行换热气化得到甲醇和水混合物蒸汽，进一步 在换热器4中过热，再经管道5,与来自气体循环压缩机15并经管道16进入换热器10换热 升温后的循环气体混合，经开工加热器7调整温度后进入装有甲醇转化制取烃类混合物催 化剂的固定床绝热反应器8。在固定床绝热反应器8中，反应物料中的甲醇在催化剂的作用 下生成烃类混合物和水，反应后的物料离开反应器8,被分为3部分，第一部分经管道9进 入换热器10与来自循环压缩机的循环气体进行换热降温；第二部分经管道17进入原料换