一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法与装置与流程

本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法与装置。

背景技术：

随着环保法规日益严格，甲醇制汽油(MTG)过程生产的汽油具有苯含量低、超低硫和高辛烷值的特点而越来越受到重视，另一方面，均四甲苯是一种重要的化工原料，主要用于生产均苯四甲酸二酐，进而生产聚酰亚胺，近年来，聚酰亚胺的市场需求量不断增加，使得均四甲苯的需求量也与日俱增。

目前，MOBIL公司的两步法固定床MTG和中科院山西煤化所的一步法固定床MTG都实现了工业化生产，由于MTG过程强放热，固定床反应器需使用大循环压缩机循环大量气体来控制反应温度，从而造成固定床MTG换热设备复杂、投资高、能耗高和反应压力高的缺陷；固定床反应器内催化剂因结焦而需进行再生操作，造成反再频繁切换，操作复杂的缺陷。同时，MTG反应过程生成较多的偏三甲苯，充分利用这部分偏三甲苯，开发多产均四甲苯的MTG技术具有重要意义。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法，所述的甲醇制汽油的方法工艺简单，能够实现连续生产，并且工艺条件稳定，易于控制，能量利用率高，产品质量好。

本发明的第二目的在于提供一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法的装置，该装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法，部分甲醇原料从流化床反应器底部进入流化床反应器第一反应区，另一部分甲醇原料与循环回来的结晶母液混合，然后从流化床反应器中部进入流化床反应器扩大反应区，分别与催化剂接触反应；反应后所得反应油气与催化剂进行气固分离，分离出的反应油气进入分馏系统分离得到水、干气、液化气、轻汽油和重汽油，重汽油再进入结晶分离系统，分离得到均四甲苯产品和结晶母液。

本发明采用特定工艺，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便；采用第一反应区和扩大反应区两个反应段，第一反应区进料甲醇原料和扩大反应区进料甲醇原料的比例，扩大反应区进料甲醇原料和循环母液的比例可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变；采取分段进料，并且循环物料在流化床反应器上段进料，既能增加均四甲苯产率，又能控制循环物料与甲醇反应选择性，减少副反应。

优选地，反应原料预热温度为150-200℃，优选为170-190℃。

优选地，反应温度为300-450℃，优选为380-430℃。

优选地，反应压力为0.1-1.0MPa，优选为0.4-0.9MPa。

优选地，分离后催化剂用空气进行催化剂烧焦再生，催化剂再生温度为450-480℃，催化剂在再生器内停留时间3-4h。

优选地，从流化床反应器底部进入的甲醇原料先与反应油气换热，换热后再用反应取热产生的蒸汽加热至150-200℃；从流化床反应器中部进入的甲醇原料和循环回来的结晶母液混合后，用反应取热产生的蒸汽加热至150-200℃。

优选地，从流化床反应器底部进入的甲醇原料与从流化床反应器中部进入的甲醇原料的质量为7:1-4:1，优选为6:1-4:1。

优选地，从流化床反应器中部进入的甲醇原料与结晶母液的质量比为3:1-1:1，优选为2:1-1:1。

一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法所使用的装置，底部甲醇进料管与流化床反应器底部相连，中部甲醇进料管与流化床反应器中部相连；所述流化床反应器顶部、分离罐分馏系统和结晶分离系统顺次相连；所述结晶分离系统与中部甲醇进料管通过管路相连。

本发明装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

优选地，底部甲醇进料管通过换热器与流化床反应器底部相连，中部甲醇进料管通过加热器与流化床反应器中部相连；所述换热器与流化床反应器顶部通过管路相连，所述换热器通过冷凝器与分离罐通过管路相连。

优选地，所述流化床反应器分别通过待生斜管和再生斜管与再生器相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用特定工艺，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便；采用第一反应区和扩大反应区两个反应段，第一反应区进料甲醇原料和扩大反应区进料甲醇原料的比例，扩大反应区进料甲醇原料和循环母液的比例可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变；采取分段进料，并且循环物料在流化床反应器上段进料，既能增加均四甲苯产率，又能控制循环物料与甲醇反应选择性，减少副反应。

本发明装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

本发明采用反应取热产生的蒸汽作为反应原料的加热热源，实现了装置蒸汽自产自用，取消了传统的反应原料使用加热炉加热的方式，大幅度降低了装置加工能耗，提高了能量利用效率。

本发明装置反应-再生过程连续，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便，无需气体循环取热，取消循环气体压缩机，降低了装置投资和操作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式的甲醇制汽油和均四甲苯的方法所使用的装置示意图；

图2为本发明一种具体实施方式的反应-再生系统示意图；

附图标记：

1-底部甲醇进料管； 2-中部甲醇进料管； 3-结晶母液排出管；

4-泵； 5-换热器； 6-流化床反应器；

7-外取热器； 8-加热器； 9-反应油气排出管；

10-冷凝器； 11-分离罐； 12-排水管；

13-气相产物排出管； 14-液相产物排出管； 15-分馏系统；

16-干气排出管； 17-液化气排出管； 18-轻汽油排出管；

19-重汽油排出管； 20-均四甲苯排出管； 21-待生斜管；

22-再生斜管； 23-再生器； 24-内取热器；

25-空气进气管； 26-烟气排出管； 27-结晶分离系统。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法，部分甲醇原料从流化床反应器6底部进入流化床反应器6第一反应区，另一部分甲醇原料与循环回来的结晶母液混合，然后从流化床反应器6中部进入流化床反应器6扩大反应区，分别与催化剂接触反应；反应后所得反应油气与催化剂进行气固分离，分离出的反应油气进入分馏系统15分离得到水、干气、液化气、轻汽油和重汽油，重汽油再进入结晶分离系统27，分离得到均四甲苯产品和结晶母液。

本发明采用特定工艺，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便；采用第一反应区和扩大反应区两个反应段，第一反应区进料甲醇原料和扩大反应区进料甲醇原料的比例，扩大反应区进料甲醇原料和循环母液的比例可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变；采取分段进料，并且循环物料在流化床反应器6上段进料，既能增加均四甲苯产率，又能控制循环物料与甲醇反应选择性，减少副反应。

优选地，反应原料预热温度为150-200℃，优选为170-190℃。

将反应原料预热后，再加入流化床反应器6，有助于减少流化床反应器6内的热量损失，保证反应过程的顺利进行，提高反应效率。

优选地，反应温度为300-450℃，优选为380-430℃。

优选地，反应压力为0.1-1.0MPa，优选为0.4-0.9MPa。

采用特定反应温度和反应压力，有助于提高反应效率，减少副反应，提高汽油和均四甲苯的产率。

优选地，第一反应区油气停留时间为12-18s，扩大反应区油气停留时间为5-10s。

优选地，分离后催化剂用空气进行催化剂烧焦再生，催化剂再生温度为450-480℃，催化剂在再生器23内停留时间3-4h。

分离后催化剂可输送至再生器23进行再生，再生催化剂可由流化床反应器6底部回到流化床反应器6，实现连续生产。

优选地，从流化床反应器6底部进入的甲醇原料先与反应油气换热，换热后再用反应取热产生的蒸汽加热至150-200℃；从流化床反应器6中部进入的甲醇原料和循环回来的结晶母液混合后，用反应取热产生的蒸汽加热至150-200℃。

这种原料预热方式省略原料加热炉，充分利用装置自产热源，大幅度降低了装置加工能耗，提高了能量利用效率。

优选地，从流化床反应器6底部进入的甲醇原料与从流化床反应器6中部进入的甲醇原料的质量为7:1-4:1，优选为6:1-4:1。

优选地，从流化床反应器6中部进入的甲醇原料与结晶母液的质量比为3:1-1:1，优选为2:1-1:1。

本发明采用第一反应区和扩大反应区两个反应段，第一反应区进料甲醇和扩大反应区进料甲醇的质量比，扩大反应区进料甲醇和循环母液的质量比可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变。

一种甲醇制汽油和均四甲苯的方法所使用的装置，底部甲醇进料管1与流化床反应器6底部相连，中部甲醇进料管2与流化床反应器6中部相连；所述流化床反应器6顶部、分离罐11、分馏系统15和结晶分离系统27顺次相连；所述结晶分离系统27与中部甲醇进料管2通过管路相连。

本发明装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

优选地，底部甲醇进料管1通过换热器5与流化床反应器6底部相连，中部甲醇进料管2通过加热器8与流化床反应器6中部相连；所述换热器5与流化床反应器6顶部通过管路相连，所述换热器5通过冷凝器10与分离罐11通过管路相连。

本发明采用反应取热产生的蒸汽作为反应原料的加热热源，实现了装置蒸汽自产自用，取消了传统的反应原料使用加热炉加热的方式，大幅度降低了装置加工能耗，提高了能量利用效率。

优选地，所述流化床反应器6分别通过待生斜管21和再生斜管22与再生器23相连。

本发明装置反应-再生过程连续，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便，无需气体循环取热，取消循环气体压缩机，降低了装置投资和操作成本。

本发明装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

优选地，底部甲醇进料管1通过泵4与换热器5相连。

优选地，中部甲醇进料管2通过泵4与加热器8相连。

优选地，所述流化床反应器6通过反应油气排出管9与换热器5相连。

优选地，所述分离罐11上设置排水管12。

优选地，所述分离罐11分别通过气相产物排出管13和液相产物排出管14与分馏系统15相连。

优选地，所述分馏系统15分别与干气排出管16、液化气排出管17和轻汽油排出管18相连。

优选地，所述分馏系统15通过重汽油排出管19与结晶分离系统27相连。

优选地，所述结晶分离系统27与均四甲苯排出管20相连。

优选地，所述结晶分离系统27通过结晶母液排出管3与中部甲醇进料管2相连。

优选地，所述流化床反应器6与外取热器7相连。

优选地，所述流化床反应器6分别通过待生斜管21和再生斜管22与再生器23相连。

优选地，所述待生斜管21和再生斜管22上分别设置对应的阀门。

优选地，所述再生器23内设置内取热器24。

优选地，所述再生器23分别与空气进气管25和烟气排出管26相连。

进一步优选地，本发明装置主要包括反应-再生系统、产物分离系统、热量利用系统。所述反应-再生系统主要包括流化床反应器6、再生器23、待生斜管21、再生斜管22；所述流化床反应器6设有外取热器7，移出反应热量；所述流化床反应器6包括第一反应区和扩大反应区两个反应区，流化床反应器6第一反应区下部和扩大反应区下部设有环形进料分布器，第一反应区上部和扩大反应区下部连接，扩大区上部连接反应沉降器；沉降器内设有旋风分离器，反应油气与催化剂通过旋风分离器进行气固分离，分离后的反应油气进入后续分离系统；催化剂落入沉降器，通过待生斜管21输送管输送至再生器23下部，在空气作用下向上流动，进行催化剂烧焦再生；所述再生器23内设有内取热管，移出再生烧焦热量；再生沉降器设有旋风分离器，再生催化剂与烟气通过旋风分离器进行气固分离，分离后的烟气排出装置，再生催化剂落入沉降器，通过再生斜管22输送至流化床反应器6底部，再回到流化床反应器6第一反应区密相床层；所述分离系统和热量利用系统为石油化工和煤化工常用设备及操作参数，本领域技术人员可根据具体情况进行操作。

如图1所示：部分甲醇原料由泵4抽出后经换热器5与反应油气换热，换热后进入蒸汽加热器8加热到预定温度，之后从流化床流化床反应器6底部进入第一反应区，另一部分甲醇原料与循环结晶母液混合后进入蒸汽加热器8加热到预定温度，之后从流化床流化床反应器6中部进入扩大反应区，分别与催化剂接触进行反应；反应油气从流化床流化床反应器6顶部流出，经换热器5和冷凝器10冷凝，进三相分离罐11进行三相分离，分离出的水排出装置；气相产物和液相产物分别进入分馏系统15进行分离，分离得到干气、液化气、轻汽油等产品送出装置；分离所得重汽油进入结晶分离系统27进行均四甲苯分离，分离得到均四甲苯产品送出装置，结晶母液循环回流化床流化床反应器6。

实施例1-4

将一路甲醇原料预热到预定温度后从流化床流化床反应器底部进入流化床反应器第一反应区，另一路甲醇原料与循环回来的结晶母液混合，预热到预定温度后从流化床流化床反应器中部进入流化床反应器扩大反应区，分别与催化剂接触反应，反应油气进入分馏系统分离得到水、干气、液化气、轻汽油等产品和重汽油，重汽油再进入结晶分离系统27，分离得到均四甲苯产品和结晶母液，反应工艺条件分别见表1，反应结果见表2。

表1本发明实施例反应工艺条件

表2本发明实施例反应结果

通过表1和表2可以看出，本发明在不同反应条件下，均能同时得到较高的汽油和均四甲苯产率，反应效率高，损失少，第一反应区进料甲醇和扩大反应区进料甲醇的质量比，扩大反应区进料甲醇和循环母液的质量比可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变。

本发明采用特定工艺，能够实现反应-再生过程连续，催化剂性质恒定，产品性质稳定，操作简便，无需气体循环取热，取消循环气体压缩机，降低了装置投资和操作成本；采用反应取热产生的蒸汽作为反应原料的加热热源，实现了装置蒸汽自产自用，取消了传统的反应原料使用加热炉加热的方式，大幅度降低了装置加工能耗，提高了能量利用效率；采用第一反应区和扩大反应区两个反应段，第一反应区进料甲醇原料和扩大反应区进料甲醇原料的比例，扩大反应区进料甲醇原料和循环母液的比例可依据产品需求进行调整，产品方案灵活可变；采取分段进料，并且循环物料在流化床反应器上段进料，既能增加均四甲苯产率，又能控制循环物料与甲醇反应选择性，减少副反应。

本发明装置结构简单，能够实现连续生产，能量利用率高。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。