一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生工艺制造技术

一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生工艺是两台固定床绝热反应器各自独立工作，第一反应器独立甲醇转化制汽油反应，第二反应器处于备用状态；当第一反应器中的催化剂接近失活、通过阀门切换使两台反应器在相互串联工作，直至第一反应器内的催化剂的“剩余活性”被完全利用；再次通过切换阀门使两台反应器以各自独立模式工作，由第二反应器独立完成甲醇转化制汽油反应，第一反应器独立完成催化剂再生操作并进入备用状态。如此反复即可。本发明专利技术具有操作简单，反应过程中催化剂反应活性利用率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于甲醇转化制汽油技术。具体涉及一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生工艺。
技术介绍
美国Mobil公司于上世纪七十年代首先发现了在ZSM-5分子筛催化作用下，甲醇可以转化为烃类产品。1974年9月份，Mobil公司申请了其MTG技术的第一个专利(USP3931349，Conversion of methanol to gasoline components)，这一过程的发现是继FT技术产业化五十多年来的又一个新的合成油品的新过程，提供了一条新的由煤或天然气合成高辛烷值汽油的路径。迄今，关于甲醇转化制取包括汽油组分在内的烃类产品的工艺和催化剂有大量的文献记载。甲醇转化制汽油等烃类产品的技术从反应器角度讲，可以分为固定床技术和流化床技术两大类。固定床甲醇转化制汽油技术存在大量的技术专利，如美国专利3931349，4998899是Mobil公司早期公布的甲醇转化制烃类的专利，这些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4788365，4835329，4885421，5001292，5130101，5167937，5080691，5095159，4767604，4788042，4788369，4808764，4814535，4814536，4826662，4898717，5146032，4973784等，均涉及到固定床甲醇转化制汽油技术。迄今采用固定床反应器的甲醇转化制汽油装置已建成多套。流化床甲醇转化制汽油技术有大量专利发表，如美国专利368549，4513160，4689205，4929780，6784330等，均谈及了采用流化床技术完成甲醇转化制取包含汽油组分的烃类产品的技术。流化床技术尚未建成任何工厂。文献记载的固定床甲醇转化制汽油技术大都采用两段转化工艺，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。中国专利ZL200610048298.9则公布了一种甲醇一步法制取烃类产品的技术，该专利描述的方法区别于Exxon-Mobil公司专利，取消了甲醇预先转化为二甲醚的工艺过程，甲醇在装有ZSM-5分子筛催化剂的反应器中，一步转化为以C5+为主的烃类产物。该专利描述的方法进一步简化了甲醇转化制取烃类产品的工艺流程。无论是早期的两段转化技术，还是中国专利ZL200610048298.9所描述的固定床绝热反应器一步法技术，在甲醇/二甲醚转化为烃类产物的过程都采用分子筛催化剂，特别是采用ZSM-5分子筛催化剂。甲醇分子在分子筛表面酸性位催化作用下发生脱水、碳链生成、碳链增长、环化、脱氢、芳构化等一系列反应，最终生成C1～C11的烃类化合物。甲醇在分子筛催化剂表面酸性位的催化作用下，同时发生结焦反应，导致表面酸性催化中心积碳失活，当积碳量达到一定程度后，需要停止反应，进行分子筛催化剂烧焦再生处理。甲醇转化制烃类化合物技术具有以下共同缺点：1.催化剂连续使用时间短，烧焦再生频繁，操作繁琐；一般来讲，ZSM-5分子筛的单程寿命为500～1000吨甲醇/吨催化剂，即，每吨催化剂在完成500～1000吨甲醇加工后，就必须从反应系统切换至再生系统，进行烧焦再生操作，由此不仅造成能耗的提高，也使得操作更为繁琐；2.需要设置多台相互独立的反应器，致使反应系统庞大，投资增加；为使工厂生产能力连续稳定，现有甲醇转化制汽油装置均通过设置备用反应器的方法实现。通常除在线反应器之外至少设置1台备用反应器，在线反应器生产的过程中，备用反应器完成催化剂再生。为避开上述缺陷，中国专利ZL201010138973.3提出了一种无备用反应器甲醇转化制烃类产品的连续工艺。该专利技术提供了一种无备用反应器甲醇转化制取烃类产品的连续工艺，其特征是在甲醇转化制取烃类产品的工艺流程中设置两组反应器，分别开启两组反应器，当其中的一组反应器中的催化剂达到单程寿命末期时，另一组反应器中的催化剂恰好处于单程寿命的中期，此时将全部反应负荷转移到处于催化剂单程寿命中期的反应器上，同时对催化剂处于单程寿命末期的反应器中的催化剂进行再生，再生完成后，立即开启，并使两组反应器各自承担50％的反应负荷。如此反复，实现在无备用反应器条件下的反应过程连续化。上述专利技术提供的无备用反应器甲醇转化制取烃类产品的连续工艺与已有技术相比较，减少了反应器的数量，降低了设备投资；简化了自动控制，降低了自动控制部分的投资；简化了催化剂再生过程的操作，提高了系统操作的稳定性和可靠性。中国专利ZL201010138973.3提供的方法事实上是解决了固定床甲醇转化制汽油技术通常采用的独立设置3台以上反应器的问题，改为设置2组反应器，并巧妙利用再生过程操作时间短、反应过程操作时间长的特点，使得大多数时间段所有反应器均处于反应状态。然而，中国专利ZL201010138973.3提供的方法对于解决催化剂频繁再生的问题仍没有帮助。固定床绝热反应器甲醇转化制汽油过程中，化学反应释放的热量使反应器内物料温度沿流动方向不断升高，随着反应进行，反应物料入口一端的催化剂首先失活，催化剂失活段的温度不再上升，而是保持恒定温度，形成温度分布的“前恒温段”。甲醇在未失活的催化剂床层发生反应，导致床层温度出现上升，此段称为床层温度的“温升段”。床层温度从“前恒温段”转变为“温升段”的点称为床层温度“前拐点”。反应原料甲醇在“温升段”完成反应后，催化剂床层温度达到最高点，床层温度不再继续升高，形成床层温度的“后恒温段”。反应温度由“温升段”转为“后恒温段”的点，称为“后拐点”。甲醇转化制汽油绝热反应器内温度分布曲线的“前恒温段”、“前拐点”、“温升段”、“后拐点”以及“后恒温段”共同形成了床层温度分布的“S”型曲线。随着催化剂的不断积碳失活，绝热反应器温度分布的“S”型曲线不断向反应器出口方向移动。当“S”型温度曲线的“后拐点”接近反应器出口处时，甲醇穿透床层，反应结束，反应器切换进入再生状态。中国专利ZL200710185469.7首次提出了甲醇转化制汽油过程催化剂“剩余活性”的概念。该专利指出，当温度曲线的“后拐点”接近床层的末端时，尽管甲醇已经穿透床层，但实际上反应器中装填的催化剂并未全部失活，“S”型温度曲线涵盖的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)、两台固定床绝热反应器首先以各自独立模式工作，其中第一反应器独立完成甲醇转化制汽油反应，第二反应器处于备用状态；(2)、当第一反应器中的甲醇转化制汽油反应进行到催化剂接近失活、甲醇即将穿透催化剂床层，即第一反应器床层温度分布的“S”形曲线的“后拐点”接近催化剂床层末端时，通过阀门的切换，使两台反应器以相互串联模式工作，即第一反应器出口物料进入第二反应器的入口，并在第二反应器中继续进行甲醇转化制汽油的反应；(3)、第一反应器床层温度分布的“S”形曲线继续向床层出口方向移动，并逐渐延续到第二反应器中，直至第一反应器床层温度分布的“S”形曲线的“前拐点”到达第一反应器催化剂床层的末端，通过阀门切换，将反应物料进入反应系统的入口由第一反应器入口切换至第二反应器入口，关闭第一反应器反应物料的进口和出口，两台反应器再次以各自独立模式工作，此时由第二反应器独立完成甲醇转化制汽油反应；(4)、通过阀门切换，使第一反应器独立进行催化剂再生操作，再生操作完毕，切换阀门，第一反应器处于备用状态；(5)、当第二反应器中的甲醇转化制汽油反应进行到催化剂接近失活、甲醇即将穿透催化剂床层，即第二反应器床层温度分布的“S”形曲线的“后拐点”接近催化剂床层末端时，通过阀门的切换，使两台反应器以相互串联模式工作，即第二反应器出口物料进入第一反应器的入口，并在第一反应器中继续进行甲醇转化制汽油反应，第二反应器床层温度分布的“S”形曲线继续向床层出口方向移动，并逐渐延续到第一反应器中，直至第二反应器床层温度分布的“S”形曲线的“前拐点”接近第二反应器催化剂床层的末端；(6)、通过阀门的切换，将反应物料进入反应系统的入口由第二反应器的入口切换至第一反应器的入口，关闭第二反应器反应物料的进口和出口，两台反应器以各自独立模式工作，第一反应器独立完成甲醇转化制汽油反应；(7)、通过阀门的切换，使第二反应器独立进行催化剂再生操作。再生操作完毕，切换阀门，第二反应器处于备用状态；(8)、重复步骤(2)至步骤(7)的操作，即可实现固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生操作。...

【技术特征摘要】
1.一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生工艺，其特征在于包
括如下步骤：
(1)、两台固定床绝热反应器首先以各自独立模式工作，其中第一反应器独
立完成甲醇转化制汽油反应，第二反应器处于备用状态；
(2)、当第一反应器中的甲醇转化制汽油反应进行到催化剂接近失活、甲醇
即将穿透催化剂床层，即第一反应器床层温度分布的“S”形曲线的“后拐点”
接近催化剂床层末端时，通过阀门的切换，使两台反应器以相互串联模式工作，
即第一反应器出口物料进入第二反应器的入口，并在第二反应器中继续进行甲
醇转化制汽油的反应；
(3)、第一反应器床层温度分布的“S”形曲线继续向床层出口方向移动，
并逐渐延续到第二反应器中，直至第一反应器床层温度分布的“S”形曲线的“前
拐点”到达第一反应器催化剂床层的末端，通过阀门切换，将反应物料进入反
应系统的入口由第一反应器入口切换至第二反应器入口，关闭第一反应器反应
物料的进口和出口，两台反应器再次以各自独立模式工作，此时由第二反应器
独立完成甲醇转化制汽油反应；
(4)、通过阀门切换，使第一反应器独立进行催化剂再生操作，再生操作完
毕，切换阀门，第一反应器处于备用状态；
(5)、当第二反应器中的甲醇转化制汽油反应进行到催化剂接近失活、甲醇
即将穿透催化剂床层，即第二反应器床层温度分布的“S”形曲线的“后拐点”
接近催化剂床层末端时，通过阀门的切换，使两台反应器以相互串联模式工作，
即第二反应器出口物料进入第一反应器的入口，并在第一反应器中继续进行甲
醇转化制汽油反应，第二反应器床层温度分布的“S”形曲线继续向床层出口方
向移动，并逐渐延续到第一反应器中，直至第二反应器床层温度分布的“S”形
曲线的“前拐点”接近第二反应器催化剂床层的末端；
(6)、通过阀门的切换，将反应物料进入反应系统的入口由第二反应器的入
口切换至第一反应器的入口，关闭第二反应器反应物料的进口和出口，两台反
应器以各自独立模式工作，第一反应器独立完成甲醇转化制汽油反应；
(7)、通过阀门的切换，使第二反应器独立进行催化剂再生操作。再生操作
完毕，切换阀门，第二反应器处于备用状态；
(8)、重复步骤(2)至步骤(7)的操作，即可实现固定床绝热反应器甲醇
转化制汽油连续反应与再生操作。
2.如权利要求1所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述甲醇还是甲醇蒸汽与循环干气的混合物，或是由甲醇通
过预先转化部分生成二甲醚和水之后再与循环干气形成的混合物。
3.如权利要求1所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述甲醇是精甲醇或粗甲醇。
4.如权利要求3所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述粗甲醇中水的质量含量在0.5～12wt％之间。
5.如权利要求4所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述粗甲醇中水的质量含量在0.5～8wt％之间。
6.如权利要求1所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述两台固定床绝热反应器中的甲醇转化催化剂选自ZSM-5、
ZSM-11、ZSM-12或FeZrZSM-5催化剂。
7.如权利要求6所述的一种固定床绝热反应器甲醇转化制汽油连续反应与再生
工艺，其特征在于所述甲醇转化催化剂催化剂采用ZSM-5或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文怀，张庆庚，李晓，崔晓曦，潘国平，范辉，牛凤芹，
申请(专利权)人：山西沸石科技有限公司，赛鼎工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14