从含氧化合物生产汽油、烯烃和芳族化合物的装置和方法制造方法及图纸

本文提供了用于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、烯烃和芳族化合物的装置和方法。

Apparatus and process for producing gasoline, olefins, and aromatics from oxygenated compounds

An apparatus and method for converting oxygen-containing feedstocks, such as methanol and two methyl ether, into hydrocarbons in a fluidized bed containing catalysts, such as gasoline, boiling components, olefins, and aromatics, are provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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C4-轻质气体和所述C5+汽油产物。在另一个方面，本专利技术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，本专利技术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。在另一个方面，本专利技术的实施方式提供用于将含氧化合物原料转化为芳族化合物的方法，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分离芳族化合物。其它实施方式，包括上文概述的实施方式的特定方面，从以下详细描述中将变得显而易见。附图说明图1示出具有内部冷却的分级流化床甲醇至汽油(MTG)反应器。图2示出具有外部冷却的分级流化床MTG反应器。图3示出具有轻质气体再循环的内部冷却的流化床MTG工艺。图4示出具有轻质气体再循环的外部冷却的流化床MTG工艺。图5示出具有轻质气体再循环至第二反应器的内部冷却的流化床MTG工艺。图6示出具有轻质气体再循环至第二反应器的外部冷却的流化床MTG工艺。图7示出具有轻质气体再循环至催化剂冷却器的外部冷却的流化床MTG工艺。图8示出具有烷基化的内部冷却的流化床MTG工艺。图9示出具有烷基化的外部冷却的流化床MTG工艺。图10示出具有轻质烯烃再循环的内部冷却的流化床MTG工艺。图11示出具有轻质烯烃再循环的外部冷却的流化床MTG工艺。图12示出具有内部冷却与DME原料的分级流化床反应器。图13示出具有外部冷却与DME原料的分级流化床反应器。图14示出具有轻质气体再循环与DME原料的内部冷却的流化床工艺。图15示出具有轻质气体再循环与DME原料的外部冷却的流化床工艺。图16示出具有轻质气体再循环至第二反应器与DME原料的内部冷却的流化床工艺。图17示出具有轻质气体再循环至第二反应器与DME原料的外部冷却的流化床工艺。图18示出具有轻质气体再循环至催化剂冷却器与DME原料的外部冷却的流化床工艺。具体实施方式在本专利技术的多个方面，提供用于将含氧化合物例如甲醇和DME在包含催化剂的流化床中转化为烃例如汽油、烯烃和芳族化合物的装置和方法。I.定义如本文所用，术语“芳族化合物”是指具有6至18个环碳原子(例如，6至12个环碳原子)的不饱和环烃，例如但不限于苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、异丙基苯、萘、甲基萘、二甲基萘、乙基萘、苊、蒽、菲、苯并[a]蒽(tetraphene)、并四苯、苯并蒽、荧蒽、芘、苯并菲等，以及它们的组合。所述芳族化合物可包含单环、双环、三环和/或多环(在一些实施方式中，至少单环、仅单环和双环，或仅单环)并且可以是稠环。如本文所用，术语“烯烃”是指含有至少一个碳碳双键的长度为2至约12个碳原子的不饱和烃链。所述烯烃可以是直链或支链的。非限制性实例包括乙烯、丙烯、丁烯和戊烯基。“烯烃”旨在包括烯烃的所有结构异构形式。如本文所用，术语“轻质烯烃”是指具有2至4个碳原子的烯烃(即，乙烯、丙烯和丁烯)。如本文所用，术语“链烷烃”是指长度为1至约12个碳原子的饱和烃链，例如但不限于甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。所述链烷烃可以是直链或支链的。“链烷烃”旨在包括链烷烃的所有结构异构形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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：催化剂；和至少一个填料层；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；以及将包含C2‑C4烯烃的C4‑轻质气体和所述C5+汽油产物与所述烃气相和所述烃液相分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.10 US 62/062,423;2014.10.10 US 62/062,3961.一种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：催化剂；和至少一个填料层；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；以及将包含C2-C4烯烃的C4-轻质气体和所述C5+汽油产物与所述烃气相和所述烃液相分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流化床反应器中的温度是约600℉至约900℉和/或其中所述流化床反应器中的压力是约25psig至约400psig。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述催化剂包含沸石如ZSM-5。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述含氧化合物原料包含甲醇和/或二甲醚。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述流化床反应器包括至少两个填料层。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中C5+汽油产物的产率是至少80重量％，例如约80重量％至约90重量％。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括从所述反应器流出物除去催化剂细粉。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括内部地或外部地从所述流化床反应器除去热量。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括在一定条件下将包含C2-C4烯烃的C4-轻质气体任选地再循环到所述流化床反应器，再循环到第二反应器，和/或再循环到催化剂冷却器，以将所述C2-C4烯烃转化为C5+汽油产物。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述再循环比是约3。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括将所述C5+汽油产物送至储存。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括再生所述催化剂。13.一种用于生产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：用于原料的流体入口；催化剂；和至少一个填料层；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。14.一种用于将含氧化合物原料转化为C5+汽油产物的方法，其包括：(a)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包含C5+汽油产物的烃混合物，其中所述流化床反应器包括：(i)催化剂；和(ii)两个填料层，其将所述流化床反应器分成两级；(b)内部地或外部地冷却所述流化床反应器；(c)将包含焦炭的废催化剂转移到与所述流化床反应器和再生器流体连通的空气流；(d)将含有废催化剂的所述空气流进料到所述再生器并烧除所述催化剂的焦炭以形成再生催化剂；和(e)将来自所述再生器的所述再生催化剂转移到所述流化床反应器，其中所述再生器与所述流化床反应器流体连通。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述流化床反应器在每级用热交换器内部冷却，和/或其中所述流化床反应器用与所述流化床反应器流体连通的催化剂冷却器外部冷却。16.根据权利要求14或15所述的方法，其进一步包括将轻质气体再循环流进料到所述流化床反应器或者将所述轻质气体再循环流与所述含氧化合物原料组合。17.一种用于将含氧化合物原料转化为C5+汽油产物的方法，其包括：(a)加热所述含氧化合物原料；(b)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包含C5+汽油产物的烃混合物，其中所述流化床反应器包括：(i)催化剂；和(ii)两个填料层，其将所述流化床反应器分成两级；(c)内部地或外部地冷却所述流化床反应器；(d)将所述反应器流出物转移到与所述流化床反应器流体连通的一组两级旋风分离器；(e)在所述两级旋风分离器中将反应器蒸气与所述催化剂分离并除去催化剂细粉至细粉收集单元；(f)将所述反应器流出物转移到与所述细粉收集单元流体连通的热交换器并且冷却所述反应器流出物并相对于引入的含氧化合物进料冷凝所述反应器流出物的一部分以形成混合相流出物；(g)将所述混合相流出物转移到与所述热交换器流体连通的分离器并且将所述混合相流出物分离成含水液相、烃气相和烃液相；(h)将所述烃气相和所述烃液相转移到与所述分离器流体连通的稳定器/脱丁烷器，其中分离一部分的包含C2-C4烯烃和LPG的C4-轻质气体和所述C5+汽油产物；(j)将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜冰，塞缪尔·A·塔巴克，米奇·L·欣德曼，埃里克·B·舍恩，大卫·L·约翰逊，穆赫辛·N·哈伦迪，克莱·R·萨顿，韩璐，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US