[发明专利]复合换热组合固定床甲醇制烃反应系统

说明书

本发明涉及一种复合换热组合固定床甲醇制烃反应系统，通过在主反应器内设立主催化剂床层和补充催化剂床层形成组合固定床，在径向流主催化剂床层内设置固体导热件换热结构，引射器系统直接混合换热，形成复合换热模式，实现产物和原料间的高效换热，控制反应器床层的温度。装置造价低、占地面积小，运行成本低，安全性高。该反应装置节能环保，适用于煤化工、石油石化、热电产业等。

技术领域

本发明属于一种甲醇转化制取烃类产品的反应装置。具体是指以甲醇或粗甲醇为原料生产混合烃等燃油组分、烯烃、芳烃等烃类产品的反应系统，属于煤化工或天然气化工领域。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

通过适当的催化过程，甲醇可以转化为水和多种烃类产品，如烯烃、烷烃、芳烃以及上述烃类产品的混合物。依据目的产品的不同，现有甲醇制烃工艺包括甲醇制汽油，甲醇制烯烃和甲醇制芳烃等工艺。

甲醇原料来源广泛，煤炭、石油、天然气、生物质等都可以由于生产甲醇，利用甲醇代替石油生产汽油柴油等燃油组分和烯烃芳烃等石化原料，对于世界石油供应安全具有重要意义。

甲醇转化制汽油(MTG)技术是典型的甲醇制烃技术，由Mobil公司发明。自1974年起，该公司申请了多项有关甲醇转化制汽油的专利。

甲醇制烯烃(MTO，MTP)，甲醇制芳烃(MTA)等工艺已经实现了产业化。

甲醇制烃过程是一个放热过程，如何控制反应温度是该过程关注的重点。围绕温度控制问题，发展了多种工艺及其反应系统，现有的反应系统的形式包括绝热固定床、多管式固定床、多级冷激固定床、移动床、流化床等。

美国专利3931349是Mobil公司早期公布的甲醇转化制烃类的专利，采用固定床两段转化工艺，其中第一段反应是甲醇脱水制二甲醚，一段出口物料，包括甲醇、二甲醚和水的混合物，进入二段反应器，在分子筛催化剂的作用下生成汽油馏分段产物。

美国专利4579999则公布了另外一种两段法甲醇转化制汽油馏分段烃类产品的技术，其一段反应器中填装分子筛催化剂，将甲醇首先转化为低碳烯烃和部分烃，将C5⁺冷却分离后，低碳烯烃进入二段反应器，在烯烃聚合催化剂的作用下，进一步转化生成汽油馏分段产物。

美国专利4689205公布了一种甲醇多段转化制取烃的技术。该专利公布的技术与美国专利4579999基本相似，在一段反应器中，甲醇在一定温度和压力条件下转化为C2—C4烯烃和部分C5⁺烃，将C5⁺烃分离后，剩余部分进入第二段反应器，采用烯烃聚合催化剂，将第一段反应产生的低碳烯烃进一步聚合为汽油馏份的烃产品。所不同的是，该专利公布的技术中，第一段采用的是流化床反应器。

中国发明专利200610048298.9提出了一种甲醇一步法制取烃类产品的工艺，特征是将三个阶段在一个反应器内完成，与两步法相比，具有工艺流程短优点。反应系统本身结构简单，用气相烃循环控制反应温度，循环比大，换热系统和分离系统投资大，动力消耗大。产品为汽油、液化气和重汽油等。

申请号为200720101511.8的实用新型专利提出了一种冷激型的甲醇制汽油反应器，采用级间加入氮气等冷却气体的方式控制反应温度，产品为汽油、液化气和燃料气，未提及使冷却气体循环的动力来源。

流化床工艺的特征是将甲醇制汽油的反应过程的三个阶段在流化床反应器内完成。采用流化床方式可以有效解决冷却问题，但流化床结构复杂，造价高，催化剂磨损大，催化剂粉末难以分离，运行成本高。

现有多管式反应器以熔盐作为传热介质吸收反应热并生产蒸汽，但熔盐换热系统结构复杂，系统启停困难，设备投资大。