一种合成气两步法制备汽油的装置及工艺的制作方法_2

文档序号:8212135阅读:来源:国知局
左侧设有第一冷却气入口 12,第一冷却气入口 12端 部设有第一冷却气体分布器13,第一冷却气入口 12下方设有合成气制甲醇催化剂,上催化 剂床层3下方为第一催化剂托盘15,上催化剂床层3外部设有第一加热炉14,侧面设有第 一热电偶16 ;下催化剂床层4位于反应器2下部,在反应器2左侧设有第二冷却气入口 17, 第二冷却气入口 17端部设有第二冷却气体分布器18,第二冷却气入口 17下方设有合成气 制甲醇催化剂,下催化剂床层4下方为第二催化剂托盘20,下催化剂床层4外部设有第二加 热炉19,侧面设有第二热电偶21 ;反应器2底部为排出口 22, 一体化反应器2底部连接换 热器5,换热器5通往油水分离器7,油水分离器7 -端与脱丁烷塔8连接,油水分离器7上 方设有排出口通往压缩机或大气中,油水分离器7下方设有排出口;脱丁烷塔8中下部连接 汽油分离塔9,汽油分离塔9与均四甲苯转化反应器10连接。
[0024] 所述的第一催化剂托盘15和第二催化剂托盘20为不锈钢、陶瓷或石英材质。
[0025] 所述第一加热炉14和第二加热炉19为程序控温的加热炉。
[0026] 所述第一冷却气体分布器14和第二冷却气体分布器18为环形多孔冷激气体分布 器。
[0027] 上述反应装置的工艺流程说明: 加压合成气经过预热器1换热后进入到固定床反应器2,固定床反应器2内有上催化 剂床层3和下催化剂床层4,分别装有合成气制甲醇催化剂和甲醇制汽油催化剂,两个催化 剂床层通过独立的加热炉程序控温到相应的反应温度,合成气从含有两段催化剂床层的固 定床反应器的上部进入依次进行甲醇合成和汽油合成,从固定床反应器的底部出来的混合 气体经换热器5换热后进入油水分离器7进行分离得到粗汽油、干气和水及杂质,一部分干 气经换热后通过循环压缩机6作为冷却气返回固定床反应器2来进行进一步反应和控制温 升,一部分作为弛放气排出反应体系以维持系统压力,粗汽油进入脱丁烷塔8进行分离得 到C 5+汽油组分和LPG产品,C 5+汽油进入汽油分离塔9后分离得到轻汽油、重汽油和均四甲 苯,均四甲苯与一定量的苯混合后进入均四甲苯转化反应器10,反应得到汽油馏分。
[0028] 使用及工作过程中,先将甲醇制汽油催化剂装入下催化剂床层4,然后将合成气制 甲醇催化剂装入上催化剂床层3,加压合成气通过合成气入口 11进入反应器,然后从上依 次经过上催化剂床层3和下催化剂床层4,两个催化剂床层通过独立的程序控温加热炉加 热到相应的反应温度。气体穿过催化剂床层时发生相应反应,同时产生大量的热量,在上下 床层的热电偶会测出催化剂床层的实时温度,然后反馈给环形多孔冷激气体分布型冷却气 体分布器,调节冷却气进入反应器的量,冷却气参与反应和循环并将反应器中的热量带走, 使上催化剂床层3的入口端温度维持在220 ~ 260°C,出口端温度维持在260 ~ 290°C,下 催化剂床层4的入口端温度维持在310 ~ 350°C,出口端温度维持在400 ~ 460°C,反应后 的汽油和烃类混合物从排出口 22排出。
[0029] 实施例2 :合成气两步法制备汽油的工艺 具体包括以下步骤: 步骤(1)合成气是由煤炭气化制得,H2/CO体积比为2,加压到3 MPa,经预热器预热后 从上进口进入固定床反应器的上催化剂床层。
[0030] 步骤(2)合成气制甲醇催化剂为西南化工设计院开发的C302催化剂,甲醇合 成的条件为:反应进口温度230°C,出口温度260°C,反应压力3. 0 MPa,气体空速为6000 mL · g 1 · h 1 (以!12和 CO 记)。
[0031] 步骤(3)反应后的混合气体进入下催化剂床层(甲醇制汽油),反应所用的催化剂 采用中科院山西煤化所生产的硅铝比为75 ~ 90的含锆ZSM-5分子筛催化剂,汽油合成的 条件为:反应进口温度320°C,出口温度410°C,反应压力3.0 MPa,空速3.0 IT1 (以甲醇质 量记)。
[0032] 步骤(4)从固定床反应器出来的混合气体通过换热器与循环干气换热后进入油水 分离器进行产品分离,分离得到粗汽油、干气和水及杂质。
[0033] 步骤(5 ) -部分干气经换热后通过循环压缩机返回固定床反应器来进行进一步反 应并提供热量,一部分作为弛放气排出反应体系以维持系统压力。
[0034] 步骤(6)粗汽油进入脱丁烷塔进行分离得到C5+汽油组分和LPG产品。
[0035] 步骤(7) C5+汽油进入汽油分离塔分离得到轻汽油、重汽油和均四甲苯。
[0036] 步骤(8)均四甲苯与苯混合后进入均四甲苯转化反应器,反应所用的催化剂为均 四甲苯转化催化剂,均四甲苯的转化条件为:苯:均四甲苯摩尔比为5 :1,反应温度380°C, 均四甲苯的质量空速为2. O 1Γ1,反应压力3. O MPa。
[0037] 反应得到汽油馏分,相应结果见表1。
[0038] 实施例3 :合成气两步法制备汽油的工艺 具体包括以下步骤: 步骤(1)合成气,主要是由煤炭气化或者天然气裂化制得,H2/CO体积比为3,加压到3 MPa,经预热器预热后从上进口进入固定床反应器的上催化剂床层。
[0039] 步骤(2)合成气制甲醇催化剂为西南化工设计院开发的C302催化剂,甲醇合 成的条件为:反应进口温度240°C,出口温度260°C,反应压力3 MPa,气体空速为7000 mL · g 1 · h 1 (以!12和 CO 记)。
[0040] 步骤(3)反应后的混合气体进入下催化剂床层(甲醇制汽油),反应所用的催化剂 采用中科院山西煤化所生产的硅铝比为75 ~ 90的含锆ZSM-5分子筛催化剂,汽油合成的 条件为:反应进口温度330°C,出口温度410°C,反应压力3 MPa,空速4 h、以甲醇质量记)。
[0041] 步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)同实施例2相同。
[0042] 步骤(8)均四甲苯与苯混合后进入均四甲苯转化反应器,反应所用的催化剂为均 四甲苯转化催化剂,均四甲苯的转化条件为:苯:均四甲苯摩尔比为2:1,反应温度465°C, 均四甲苯的质量空速为4.0 1Γ1,反应压力2.0 MPa。
[0043] 反应得到汽油馏分,相应结果见表1。
[0044] 实施例4 :合成气两步法制备汽油的工艺 具体包括以下步骤: 步骤(1)合成气,主要是由煤炭气化或者天然气裂化制得,H2/C0体积比为3,加压到1 MPa,经预热器预热后从上进口进入固定床反应器的上催化剂床层。
[0045] 步骤(2)合成气制甲醇催化剂为西南化工设计院开发的C302催化剂,甲醇合 成的条件为:反应进口温度235°C,出口温度265°C,反应压力I MPa,气体空速为7000 mL · g 1 · h 1 (以!12和 CO 记)。
[0046] 步骤(3)反应后的混合气体进入下催化剂床层(甲醇制汽油),反应所用的催化剂 采用中科院山西煤化所生产的硅铝比为75 ~ 90的含锆ZSM-5分子筛催化剂,汽油合成的 条件为:反应进口温度335°C,出口温度415°C,反应压力I MPa,空速4 h、以甲醇质量记)。
[0047] 步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)同实施例2相同。
[0048] 步骤(8)均四甲苯与苯混合后进入均四甲苯转化反应器,反应所用的催化剂为均 四甲苯转化催化剂,均四甲苯的转化条件为:苯:均四甲苯摩尔比为6 :1,反应温度320°C, 均四甲苯的质量空速为1.0 h4,反应压力I MPa。
[0049] 反应得到汽油馏分,相应结果见表1。
[0050] 实施例5 :合成气两步法制备汽油的工艺 具体包括以下步骤: 步骤(1)合成气,主要是由煤炭气化或者天然气裂化制得,H2/C0体积比为2,加压到5 MPa,经预热器预热后从上进口进入固定床反应器的上催化剂床层。
[0051] 步骤(2)合成气制甲醇催化剂为南化集团研宄院设计开发的C306催化剂,甲醇 合成的条件为:反应进口温度230°C,出口温度260°C,反应压力5 MPa,气体空速为8000 mL · g 1 · h 1 (以!12和 CO 记)。
[0052] 步骤(3)反应后的混合气体进入下催化剂床层(甲醇制汽油),反应所用的催化剂 采用中科院山西煤化所生产的硅铝比为25 ~ 300的H-ZSM-5分子筛催化剂,汽油合成的条 件为:反应进口温度340°C,出口温度
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