[发明专利]从含氧化合物生产汽油、烯烃和芳族化合物的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及将含氧化合物原料例如甲醇和二甲醚在含有催化剂的流化床中转化为烃例如汽油沸程组分、烯烃和芳族化合物。

背景技术

用于将低级含氧化合物例如甲醇和二甲醚(DME)转化为烃的方法是已知的，并且由于它们提供从非石油化学进料的来源生产液态烃燃料、特别是汽油的有吸引力的方法而变得非常引人关注。特别是，它们提供了可以将甲醇和DME转化为汽油沸程组分、烯烃和芳族化合物的方法。烯烃和芳族化合物是有价值的化学产物，并且可以用作生产众多重要化学品和聚合物的进料。由于竞争性石油进料的供应有限，从石油进料生产低成本烯烃的机会有限。然而，甲醇可通过公认的工业方法从煤气化成合成气并将所述合成气转化为甲醇而容易地获得。作为替代，甲醇可通过其它常规方法从天然气或生物质获得。

将甲醇和其它低级含氧化合物转化为烃产物的可用技术利用固定床方法，例如美国专利No.3,998,899、3,931,349和4,035,430中所述的方法。在固定床方法中，通常使用催化剂如γ-氧化铝首先对甲醇进行脱水步骤，形成甲醇、DME和水的平衡混合物。然后使该混合物在升高的温度和压力下通过催化剂以转化为烃产物，其主要在轻质气体至汽油的范围内。所述固定床方法使用再循环气体进行温度控制和非常大的热传递以管理低质量的热量，这导致高的压缩成本和大的热交换网络。通常，固定床方法是多反应器、非稳态操作，其需要大口径阀门系统来控制过程。

相比之下，在流化床方法中对反应器的直接冷却消除了对于再循环气体进行温度控制的需要，这简化了热交换。此外，具有连续催化剂再生的流化床方法是具有恒定产物产率的稳态操作。因此，与固定床方法相比，流化床方法需要较低的资金成本并节省操作费用。然而，当前的流化床方法通常具有低的产物产率。例如，来自流化床方法的C₅₊汽油产率范围为65重量％至75重量％的烃(HC)，而来自固定床方法的C₅₊汽油产率范围为80重量％至90重量％的HC。因此，在流化床方法中通常需要烷基化单元来提高C₅₊汽油产率。因此，需要提供用于将含氧化合物转化为具有增加的产物产率的烃并且此外不使用烷基化单元的流化床方法。

发明内容

已经发现，通过提供在流化床反应器中转化含氧化合物的装置和方法，通过分级反应器，在较高压力和较低温度下操作反应器和/或提供再循环流例如轻质烯烃，可以在不需要烷基化单元的情况下提高烃产物产率。

因此，在一个方面，本发明的实施方式提供用于将含氧化合物原料转化为C₅₊汽油产物的方法，其包括：在一定条件下将所述含氧化合物原料进料到流化床反应器以将所述含氧化合物原料转化为反应器流出物中的烃混合物，其中所述流化床反应器包括：(i)催化剂；和(ii)至少一个填料层；冷却包含所述烃混合物的所述反应器流出物并冷凝所述反应器流出物的一部分以形成混合相流出物；将所述混合相流出物分离成含水液相、烃气相和烃液相；从所述烃气相和所述烃液相中分离包含C₂-C₄烯烃的C_4-轻质气体和所述C₅₊汽油产物。

在另一个方面，本发明的实施方式提供用于生产C₅₊汽油产物的装置，其包括：流化床反应器，所述流化床反应器包括：(i)用于原料的流体入口；(ii)催化剂；和(iii)至少一个填料层；用于冷却所述反应器流出物并冷凝所述反应器流出物的一部分以形成混合相流出物的冷却器；用于将所述混合相流出物分离成气态烃流、水流和液态烃流的分离器；用于将所述反应器流出物从所述流化床反应器输送到所述分离器的器件；用于产生所述C₅₊汽油产物的至少一个分馏塔；和用于将所述液态烃流和气态烃流输送到所述至少一个分馏塔的器件。

在另一个方面，本发明的实施方式提供用于将含氧化合物原料转化为烯烃的方法，其包括：在一定条件下将所述含氧化合物原料进料到流化床反应器以将所述含氧化合物原料转化为反应器流出物中的烃混合物，其中所述流化床反应器包括：(i)催化剂；和(ii)至少一个填料层；冷却包含所述烃混合物的所述反应器流出物并冷凝所述反应器流出物的一部分以形成混合相流出物；将所述混合相流出物分离成含水液相、烃气相和烃液相；从所述烃气相和所述烃液相分离烯烃。