连续再生移动床甲醇制轻烃工艺方法及生产系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种连续再生移动床甲醇制轻烃工艺方法，还涉及一种采用该方法的 连续再生移动床甲醇制轻烃生产系统，属化工技术领域。
【背景技术】
[0002] 原油是一种重要的不可再生资源，是一种关系到国计民生的战略资源。中国是一 个原油消费大国，目前原油大量进口，中国的原油对外依存度继续增高不下。我国煤炭资源 相对丰富，近年来煤化工的快速兴起，特别是通过煤制备燃料稳定轻烃，为缓解石油短缺状 况提供了一条切实可行的途径。由煤出发，经过中间产品甲醇，再合成稳定轻烃(汽油调和 组分)，并副产液化石油气、高热值燃料气和高附加值的化工产品。相比于煤直接液化制汽 油和煤气化合成气经费托合成制汽油，甲醇制轻烃产生的汽油调和组分苯含量低、产品品 质高，越来越得到广泛的重视。
[0003] 现有以甲醇制备轻烃的方法是以甲醇作为原料，采用固定床反应器，在催化剂的 催化下，甲醇脱水形成生成二甲醚，二甲醚进一步脱水生成烃类。这种甲醇制备轻烃方法的 缺陷一是固定床反应器不能连续操作，催化剂结焦快，需要频繁再生；二是反应热不能很好 移除，仅靠冷甲醇进料来控制反应温度，可控性差，不能保证稳定的工艺条件，难以控制反 应过程和产物组成，导致产品质量不稳定。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种连续再生移动床甲醇制轻烃工 艺方法，还涉及一种采用该方法的连续再生移动床甲醇制轻烃生产系统，以实现甲醇制轻 烃的连续生产，并且工艺条件稳定且易于控制，产品质量好。
[0005] 本发明的技术方案是： 一种连续再生移动床甲醇制轻烃工艺方法，以装有催化剂的移动床反应器为合成反应 器，以相互串联的多级合成反应器组成合成反应系统，以甲醇或含水甲醇为原料并与循环 气混合，通入反应系统进行催化反应，反应温度为240-430°C，压力为0. 1-2. 0MPaG，生成包 含C1-C11轻烃的反应产物，将反应产物进行气液液三相分离，分离出不凝气体、水和油三 相，将三相分离出来的大部分不凝气体加压后作为所述循环气返回合成反应系统，油相经 乙烷吸收脱吸系统、脱丁烷系统和脱重芳烃系统得到高辛烷值稳定轻烃馏分，甲醇和循环 气在进入合成反应系统的第一合成反应器之前单独加热和/或混合后一同加热，使其与第 一合成反应器内的反应温度相同或相仿，在各合成反应器之间采用级间取热方式移除前级 合成反应器的部分或全部反应生成热，以循环气作为反应生成热的载热体，控制合成反应 温度以控制合成反应产物的组分分布及目标产物的收率，使反应产物中C5+稳定轻烃组分 占烃类的质量比不低于75%。
[0006] 所述催化剂可以为改性ZSM-5分子筛催化剂，所述ZSM-5分子筛催化剂的硅铝比 为20-80,孔径为0. 2-0. 6nm，粒径为1. 0-2. 5mm，所述ZSM-5分子筛催化剂含有结构稳定剂 或增强剂，分子筛上负载或不负载金属组分，负载金属为锌、铂、钼、铜、铁等副族元素，所述 合成反应系统的重时空速为0. 2-8hri。
[0007] 合成反应系统设有移动床反应再生系统，所述反应再生系统为可连续生产的反应 再生系统，从移动床反应器出来的待再生催化剂连续进入再生系统再生，再生完成后连续 进入移动床反应器，所述反应再生系统中合成反应器数量为2-4个，再生反应器1-2个。
[0008] 再生温度为400-600°C，压力0? 1-2.OMPaG，再生气为氧含量为0? 1-21%的惰性气 体，当催化剂负载金属组分时，再生器烧焦气中CO、C02含量〈3%。
[0009] 进入第一合成反应器的甲醇先经过甲醇醚化反应器反应后再进入第一合成反应 器或者不经过甲醇醚化反应器直接进入第一合成反应器，所述甲醇醚化反应器为固定床反 应器。
[0010] 控制反应器温度通过调节总循环气量、进入每个反应器循环气量和反应器间级间 取热三种方法来实现。
[0011] 进入反应系统的总循环气与甲醇的摩尔比例为0-10,循环气和甲醇混合后全部从 第一合成反应器进入合成反应系统，或者循环气分为若干股，分别从各合成反应器进入合 成反应系统，以起到控制反应温度的作用。
[0012] 合成反应器之间级间取热方式为：先将甲醇与合成反应系统输出的反应合成气进 行热交换，再与合成反应器间输送的反应物料进行热交换并通过这种热交换方式实现所述 的级间取热，在甲醇的加热路径中引入循环气，使其与甲醇混合后一同进行后续的加热设 备，引入循环气的位置至少在第一级间冷却器之前。
[0013] 采用下列方式进行三相分离后的油相分离，以制取高纯度的稳定轻烃馏分：三相 分离出的油相送入脱乙烷塔进行C2-和C3+的分离，脱乙烷塔塔顶排出C2-气相，塔底排出 C3+液相，将脱乙烷塔塔底排出的C3+液相送入脱丁烷塔进行C4-和C5+的分离，脱丁烷塔 塔顶排出C4-气相，塔底排出C5+液相，将脱丁烷塔塔底排出的C5+液相送入稳定塔脱除重 芳烃，稳定塔塔顶排出脱除重芳烃后的C5+混合物，塔底送出含重芳烃组分的混合物。
[0014] 一种连续再生移动床甲醇制轻烃生产系统，包括用于甲醇反应生成轻烃的合成反 应系统和用于制取C5+稳定轻烃馏分的轻烃分离系统，所述合成反应系统设有依次串联的 合成反应器，还设有催化剂连续再生系统，所述催化剂连续再生系统主要包括催化剂连续 再生器和催化剂提升系统，所述合成反应器为装有催化剂的移动床反应器，各所述合成反 应器之间设有级间冷却器，所述级间冷却器的放热介质通道串接在相应合成反应器之间的 物料输送管道上，所述合成反应系统中最后一级合成反应器的输出管道经反应合成气冷却 器连接所述的三相分离罐，所述合成反应系统设有用于连接甲醇源的进料输送管道，所述 进料输送管道上串接所述反应合成气冷却器和所述级间冷却器中的部分或全部冷却器的 放热介质通道，当所述进料输送管道上串接多个级间冷却器的放热介质管道时，所串接的 多个级间冷却器的吸热介质通道在所述进料输送管道上的串接顺序为逆序，所述进料输送 管道连接第一合成反应器的进口，所述进料输送管道还设有或者不设有连接除第一合成反 应器之外的其他合成反应器的相应进料输送支管，所述三相分离罐的气相输出管道分为两 路，一路连接气体压缩机的进口，另一路接入所述轻烃分离系统参与分离，所述气体压缩机 的输出管道接入所述进料输送管道，接入位置至少位于一个冷却器之前。
[0015] 本发明的有益效果：由于采用了以合成反应器的级间冷却器和反应合成气冷却器 对原料进行加热，充分利用了反应产热，在不需要加热能耗的情况下，使进入合成反应器的 原料具有适宜的温度，有利于反应的顺利进行，同时实现了反应器级间取热，将反应热从反 应体系中移除，由此避免了过热带来的危害，特别是由于相关反应的放热强度较高，温度控 制难度较大，往往因为温度控制不良导致产品质量的波动，而且采用级间取热后，降低了循 环气用量，降低了装置能耗，采用级间取热和循环气进行温度控制后，极大地降低了控制难 度，有利于实现稳定且适宜的反应条件，特别是可以有效地控制反应产物的组分分布及目 标产物的收率，能够使产品质量及产品质量的稳定性得到较大幅度的提升，还有利于减少 催化剂的积碳和结焦，提高生产效率，延长催化剂的再生周期和使用寿命，减轻催化剂再生 系统的负荷；和可以连续再生的其他反应器相比，由于移动床反应器对不同机械性能的催 化剂机械性能要求不高，对不同种催化剂有较好的适用性，增加了移动床反应再生系统对 各种催化剂的适用性，降低了工程实施的难度；由于采用了适应的分离工艺和设备的组合， 通过各分离工艺和设备的相互协调，将反应生成物分离成若干有用产品，并且分离出来的 产品纯度好，质量好，提高了装置的经济性。本发明实现了连续生产，并且工艺条件稳定且 易于控制，产品质量好，稳定轻烃质量符合国V汽油标准，轻烃收率不低于42%，反应产物中 C5+汽油组分占烃类的质量比不低于75%。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明一种实施例的流程示意图； 图2是本发明另一实施例的流程示意图； 图3是本发明第三种实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0017] 参见图1-3,本发明提供了 一种连续再生移动床甲醇制轻烃工艺方法，其以装 有催化剂的移动床反应器为合成反应器，以相互串联的多级合成反应器组成合成反应系 统，以甲醇为原料并与循环气混合，通入合成反应系统进行催化反应，反应温度优选为 220-450°C，进一步优选为250-420°C，更进一步优选为250-400°C，压力优选为0? 1-2. 0 MPaG，进一步优选为0. 3-1.0MPaG，例如，0. 5MPaG，生成包含C1-C11轻烃(一碳至^^一碳碳 氢化合物）的反应产物，将反应产物进行气液液三相分离，分离出不凝气体、水和油三相，将 三相分离出来的大部分不凝气体加压后作为所述循环气返回合成反应系统，油相经乙烷吸 收脱吸系统、脱丁烷系统和脱重芳烃系统