专利名称：甲醇制汽油技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种甲醇深加工技术，具体为一种甲醇制汽油技术。
背景技术：
因石油资源紧张，大量依赖进口的国内成品油价格也随国际能源价格连续
上涨；同时汽车尾气的排放也造成了严重的环境污染，为解决这两大世界难题, 有关利用甲醇制造汽油的研究开展的非常广泛。在现有的文献记载中， 一种利 用甲醇的途径是将甲醇和汽油按照一定比例混合并加入一些添加剂，所制得的 甲醇汽油一般都为甲醇和汽油的混合物。另一种途径是将甲醇直接转化为优质 汽油，代表性的技术为美国MOBIL公司开发的采用ZSM-5分子筛催化剂将甲裙 进行髙选择转化成高质量的汽油，使石油以外的矿物质燃料如天然气和煤等能 源变成汽油使用，这种方法制得的汽油抗爆性能好，不存在常用汽油中的硫、 氮、铅等对环境有害的成分。美国专利3931349, 4579999是MOBIL公司早期公 布的甲醇转化为烃类专利，采用固定床两段法转化工艺，其中第一段是将甲醇 脱水转化为二甲醚，然后在二段中将二甲醚和水及没反应完的甲醇混合物在 ZSM-5型分子筛催化剂的作用下生成汽油。甲醇制汽油是强放热过程，其放热量 约为1400KJ/kg，可以用以下三个反应式表示
C,—-CH3OCH3+H20+10.08kJ (1)
CH30CHa—CH20$)+H2O+18.69kJ (2)
CH2(烯)一烃+15.恥 (3) 如果上述反应要正常进行即保证催化剂的正常活性，那么其中一段(1)的转化
温度应控制在约270TC""3601C，压力为2.3^2.4MPA， 二段(2)转化温度控制 约为300"—400匸，压力为2.3-2.1MPA。由于该反应是强放热反应，在反应过 程中催化剂极易在髙温的环境下失活，特别是在规模化工业生产中，为了保证 生产的连续性、安全性，如何控制温度就成为甲醇制汽油工艺成功的关键点。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的利用甲醇生产汽油的反应过程中温度控 制难以及中间产物二甲醚无法有效提取的问题而提供了一种甲醇制汽油技术。
本发明是由以下技术方案实现的， 一种甲醇制汽油技术，步骤包括将甲醇 蒸汽送入汽油合成反应器内反应生成汽油，并控制反应气体的温度在30(M00 1C、压力2.3-2.1MPA的范围内，汽油合成反应器内至少设有三个装有ZSM-5 型催化剂的催化剂床层。
在实现上述工艺的过程中还可以同时将甲醇蒸汽加热升温至二甲醚催化剂 活性温度后送入二甲醚反应器，甲醇蒸汽在二甲醚催化剂的作用下生成二甲醚 及部分甲醇和水的混合气体。出二甲醚反应器得到二甲醚及部分甲醇和水的混 合气体再送入到二甲醚精馏系统中精馏得到纯净的二甲醚产品。
控制汽油合成反应器内的温度可采用以下四种方法，(1)热循环气调温出 汽油合成反应器的气体(该气体为多种烃类Crdo物质的混合气体)，经过降温 冷却分离系统后C5以上的组分凝结为粗汽油(粗汽油中还含有少量的C3、 C4 组份)，其他的一些低碳值的组分还为气态，然后将这部分已经降低到常温状态 下的气体(简称循环气，下同)经过压縮后和甲醇蒸气混合后与出汽油合成反 应器的气体通过换热器加热而升温达到ZSM-5型催化剂的活性温度后再送入汽 油合成反应器中继续反应，该种控制的温度的目的主要是提高进入汽油合成反
应器气体的初始温度，使最上层的催化剂能够立即达到活性温度使反应得以顺 利进行；同时气体中还有的大量低碳组分还可以继续反应生成汽油，提高汽油 的产率。为了精确控制进汽油合成反应器的进口气体的温度，还可以通过旁路 导出部分低温无预热的循环气和经过换热器加热的后的温度较髙的循环气混合 的方法。
在这种方法中，通过对汽油合成反应器的出料口产生的髙温高热的混合气 体与常温状态下的低碳组分气体热交换的办法实现加热升温。手段使汽油合成 反应中产生的热量得到有效利用，避免了能源浪费。
(2)冷循环气调温将降低到常温状态下的循环气气体再加压后直接送入 到汽油合成反应器的各催化床层继续参与反应，该部分冷却到常温状态的气体 正好吸收了大量的反应中产生的热量，实现了控制温度的目的；该方法是在± 述方法(1)无法控制温度时采用。
(3) 直接将冷激气体C02送入汽油合成反应器内的催化床层'之间，通过载 热能力强的且不参与反应还可减少积炭的冷激气体将反应中的热量带出；
(4) 控制汽油合成反应器内的温度，方法是控制第一催化剂层、第二催化 剂层的髙度之间的比例为0.5~0.9:1;第二催化剂层、三催化剂层的高度比为 1:1 L5;通过催化剂层之间从上到下的高度逐渐增加的手段可以使反应中的热 量逐渐分段释放，从而达到很好的控制温度的目标。上述四种方法可以单独使 用，也可以采取以第一种控温方法为主，其它三种方法为辅助配合手段。
与现有技术中两段法甲醇制汽油的工艺相比，本发明所述工艺利用原料直 接反应得到汽油，同时还能使原料生产二甲醚。实现了使用一种原料分别通过 生产汽油和生产二甲醚的工艺同时单独运行分别生产两种产品(二甲醚和汽
到有效控制，能够实现规模化工业生产。每生产一吨二甲醚消耗甲醇1.45吨， 每生产一吨汽油(包括液化气)消耗甲醇2.54吨。或者说每吨'甲醇能生产出 0.35-0.38吨达到欧HI标准的汽油、0.03-0.05吨的LGP、 0.01-0.015吨的燃料气。
图1为本发明所使用装置结构示意图
图中1-甲醇蒸汽进气管，2-输送管，3-管道，4-管道，5-汽油合成反应器， 6-催化床层，7-催化床层，8-催化床层，9-管道，10-旁管道，11-管道，12-换热 器，13-管，14-换热器，15-二甲醚反应器，16-管道，17-二甲醚精馏系统，18-管
具体实施例方式
一种甲醇制汽油技术，步骤包括将甲醇蒸汽送入汽油合成反应器内反应生 成汽油，并控制反应气体的温度在30(M0(TC、压力2.3-2.1MPA的范围内，汽 油合成反应器内至少设有三个装有ZSM-5型催化剂的催化剂床层。
在实现上述工艺的过程中还可以同时将甲醇蒸汽加热升温至二甲醚催化剂 活性温度后送入二甲醚反应器，甲醇蒸汽在二甲醚的催化剂作用下生成二甲醚; 出二甲醚反应器得到二甲醚、及部分水和甲醇的混合气体再送入到二甲醚精馏 系统中精馏得到纯净的二甲醚产品。
下面结合附图l对本发明做进一步说明，如附图所示意，甲醇蒸汽进气管l 分出制汽油、制二甲醚两条途径，
分别为制汽油进换热器12的管道11、出换热器12的管道16，管道16 进入汽油合成反应器5,出汽油合成反应器5的管道9也穿过换热器12后去降温分离系统得到粗汽油；
制二甲醚进二甲醚反应器的管13穿过换热器14后进入二甲醚反应器15, 出二甲醚反应器15的气体经过换热器14后去二甲醚精馏系统17。两种途径可 以单独生产，也可以同时进行生产。
控制汽油合成反应器内的温度可采用以下四种方法，
(1)热循环气调温出汽油合成反应器的气体(该气体为多种烃类 物质的混合气体)，经过降温冷却分离系统后C5以上的组分凝结为粗汽油(粗汽 油中还含有少量的C3、 C4组份)，其他的一些低碳值的组分还为气态，然后将 这部分已经降低到常温状态下的气体(简称循环气，下同)经过压縮后和甲醇
化剂的活性温度后再送入汽油合成反应器中继续反应，为了精确控制进汽油合 成反应器的气体的温度，还可以采取将低温无预热的循环气和经过通过换热器 加热的后的温度较高的气体混合的方法。
如附图所示意，压縮后的循环气经过输送管2和管18与管道11中的甲醇蒸 气混合后再进入换热器12与出汽油合成反应器5的管道9中的高温气体热交换 后直接通过管道16进入汽油合成反应器5,当然管道16和管18之间还可以连 接有旁管道10，旁管道10可以将低温无预热的管18中的循环气引入到管道16 中使进入汽油合成反应器5的混合气体温度控制更精确。
在这种方法中，通过对汽油合成反应器的出料口产生的髙温髙热的混合气 体与常温状态下的低碳组分气体热交换的办法实现加热升温。手段使汽油合成 反应中产生的热量得到有效利用，避免了能源浪费。
(2)冷循环气调温将降低到常温状态下的循环气气体再加压后直接送入
到汽油合成反应器的催化床层继续参与反应，
如图所示意，循环气输送管2将压縮循环气通过管道3送入到汽油合成反 应器5的催化床层6、 7、 8中。
(3)直接将冷激气体C02送入汽油合成反应器内的催化床层之间，通过载 热能力强的且不参与反应还可减少积炭的冷激气体将反应中的热量带出；
如图所示意，冷激气体C02通过管道4进入汽油合成反应器5内的催化床 层6、 7、 8之间。
(4)控制汽油合成反应器内的温度，方法是控制第一催化剂层6、第二催化 剂层7的高度之间的比例为0.5~0.9:1;第二催化剂层7、第三催化剂层8的髙度 比为1:1~1.5;通过催化剂层之间从上到下的高度逐渐增加的手段可以使反应中 的热量逐渐分段释放，从而达到很好的控制温度的目标。
权利要求
1、一种甲醇制汽油技术，其特征在于步骤包括将甲醇蒸汽送入汽油合成反应器内反应生成汽油，并控制反应气体的温度在300～400℃、压力2.3-2.1MPA的范围内，汽油合成反应器内至少设有三个装有ZSM-5型催化剂的催化剂床层。
2、 根据权利要求l所述的甲醇制汽油技术，其特征在于还可以同时将甲 醇蒸汽加热升温至二甲醚催化剂活性温度后送入二甲醚反应器，二甲醚反应器 内甲醇蒸汽在二甲醚的催化作用下生成二甲醚及部分甲醇和水的混合气体，再 送入到二甲醚精馏系统中精馏得到纯净的二甲醚产品。
3、 根据权利要求1或2所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合 成反应器内的温度采用热循环气调温方法，循环气经过和甲醇蒸气混合后与出 汽油合成反应器的气体通过换热器加热而升温达到ZSM-5型催化剂的活性温度 后再送入汽油合成反应器中继续反应。
4、 根据权利要求1或2所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合 成反应器内的温度采用冷循环气调温方法，将降低到常温状态下的循环气气沐 再加压后直接送入到汽油合成反应器的催化床层继续参与反应。.
5、 根据权利要求1或2所述的甲醇制汽抻技术，其特征在于控制汽油合 成反应器内的温度，方法是直接将冷激气体C02送入汽油合成反应器内的催化 床层之间。
6、 根据权利要求1或2所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合 成反应器内的温度，方法是控制第一催化剂层、第二催化剂层的高度之间的比 例为0.5~0.9:1;第二催化剂层、第三催化剂层的髙度比为1:1~1.5。
7、 根据权利要求3所述的甲醇制汽油技术，其特征在于将.低温无预热的汽油合成反应器的气体的温度。
8、 根据权利要求3所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合成反 应器内的温度采用冷循环气调温方法，将降低到常温状态下的循环气气体再加 压后直接送入到汽油合成反应器的催化床层继续参与反应。
9、 根据权利要求3所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合成反 应器内的温度采用冷循环气调温方法，将降低到常温状态下的循环气气体再加 压后直接送入到汽油合成反应器的催化床层继续参与反应。
10、 根据权利要求3所述的甲醇制汽油技术，其特征在于控制汽油合成 反应器内的温度，方法是控制第一催化剂层、第二催化剂层的高度之间的比例 为0.5M).9:1;第二催化剂层、第三催化剂层的髙度比为1:1~1.5。
全文摘要
本发明涉及一种甲醇深加工技术，具体为一种甲醇制汽油技术。解决了现有技术中存在的利用甲醇生产汽油的反应过程中温度控制难以及中间产物二甲醚无法有效提取的问题。步骤包括将甲醇蒸汽送入汽油合成反应器内反应生成汽油，并控制反应气体的温度在300～400℃、压力2.3-2.1MPa的范围内，汽油合成反应器内至少设有三个装有ZSM-5型催化剂的催化剂床层。本发明所述工艺利用原料直接反应得到汽油，同时还能使原料生产二甲醚。实现了使用一种原料分别通过生产汽油和生产二甲醚的工艺同时单独运行分别生产两种产品，更重要的是利用了四种不同的温度控制方法使汽油合成反应器内的温度得到有效控制，能够实现规模化工业生产。
文档编号C10G5/00GK101104813SQ200710062039
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月2日 优先权日2007年6月2日
发明者李大尚, 梁杰华, 白玉祥, 马家骏, 黄一民 申请人:全国煤化工设计技术中心