[发明专利]一种将含氧原料转化成为汽油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将含氧原料转化成为汽油的方法。

背景技术

甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，通常由一氧化碳与氢气反应制得。通过适当的催化过程，甲醇可以转化成为多种石油化工产品如乙烯、丙烯、芳烃或馏分油(即，MTH过程)。

甲醇转化制汽油的过程(即，MTG过程)是强放热过程，其发热量约为1400kg/kg，可以用以下三个方程式近似描述其过程：

现有的MTG工艺路线有三种，分别是固定床工艺、流化床工艺和多管式反应器工艺。

早期的MTG工艺均采用固定床工艺。例如，US3931349公开了一种采用固定床将甲醇转化制汽油的工艺，在该工艺中，甲醇依次进入两个反应器，在第一反应器中采用酸性较低的非分子筛型催化剂，将部分甲醇转化为二甲醚，然后在第二个反应器内，采用ZSM-5型催化剂，将未转化的甲醇和二甲醚转化为烃类化合物。

由于甲醇转化制汽油过程是强放热过程，而且有大量的水生成，因此反应过程中催化剂在高温水热的条件下失活较快。一般而言，MTG固定床反应器中，催化剂一般300-500小时就需要进行再生。在规模化的工业生产中，为了保证生产的连续性和安全性，一般采用多个固定床反应器并联、反应器频繁切换再生催化剂的方式进行MTG反应。据报道，10万吨/年的MTG装置，其MTG反应器中催化剂的再生周期为20天左右，总寿命约为1年。一方面，固定床反应器中催化剂床层压降大，反应器总压降在300kPa以上，造成气体循环能耗高；另一方面，固定床反应器的切换过于频繁，造成劳动强度大，操作成本高。

为了克服固定床反应器中催化剂失活快的缺点，MTG工艺又出现了流化床和列管式固定床工艺。

US4689205公开了一种甲醇多段转化制取烃的技术。在第一段反应器中，甲醇转化为C2-C4烯烃和部分C5⁺烃类，将C5⁺烃分离后，剩余部分进入流化床反应器进行反应生成汽油馏分。

CN101775310A公开了一种流化床MTG工艺。甲醇蒸汽从流化床反应器下部进入，与催化剂接触反应后从反应器顶部经过气固分离后流出，部分催化剂从反应器上部移出后进入再生器再生，再生后的催化剂连续或间歇进入反应器进行反应，从而解决催化剂失活较快的问题。

流化床反应器虽然解决了MTG催化剂失活速率快的问题，但汽油产率低于固定床反应器，而且催化剂磨损严重。

Lurgi公司和Mobil公司还共同开发了多管式固定床工艺，将反应热由多管式反应器壳程循环的熔融盐带走，从而达到控制反应温升、延长催化剂寿命的目的。但采用列管式反应器和熔融盐取热流程使得设备制造成本过高，不适合规模化生产，因此未见工业化应用的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的将如甲醇的含氧原料转化成为汽油的方法，该方法能获得较高的甲醇转化率和汽油选择性，并且操作能耗低，同时还易于实现催化剂的反应器外再生。

本发明提供了一种将含氧原料转化成为汽油的方法，该方法包括使含氧原料与催化剂在反应区中接触反应，得到含有汽油的混合物，所述含氧原料为甲醇和/或二甲醚，所述催化剂含有分子筛，其中，所述反应区包括原料区、产物区以及催化反应区，所述催化反应区为环形布置并沿反应区的轴向延伸，所述含氧原料位于所述原料区中，所述催化剂位于所述催化反应区中，所述原料区和所述产物区通过所述催化反应区而邻接，所述原料区内的含氧原料进入所述催化反应区与催化剂接触反应，得到的含有汽油的混合物进入所述产物区。

根据本发明的方法具有以下优点。

(1)根据本发明的方法，催化剂在反应区内为环形布置，环形两侧的压降(即，压力差)一般为不高于100kPa即可实现驱动位于环形一侧的气体物料通过催化剂达到环形另一侧。与采用固定床反应器的工艺相比，系统压降明显降低，从而极大地降低了用于输送物料的压缩机的压缩比，降低了操作能耗。具体地，与固定床反应器相比，根据本发明的方法和装置，系统压降降低了0.1-0.3MPa，压缩机能耗至少可降低约20％。

(2)根据本发明的方法，可以方便地在反应器内实现催化剂的连续加入和卸出，卸出的催化剂可以在反应器外进行再生。与采用固定床反应器的工艺相比，能避免复杂的反应器频繁切换再生流程，并且无需设置多个固定床反应器，降低了装置的投资成本和操作复杂性。