[发明专利]用于合成汽油的生产的方法和装置

说明书

本发明涉及一种在含有催化剂的反应器中将进料醇催化转化为含有水和烯烃、正链烷烃、异链烷烃、芳烃和环烷烃的烃混合物的产物混合物的方法，其中进料醇的水含量小于20质量百分比，并且将产物混合物分几个阶段分离以获得含杜烯的重芳烃馏分和稳定的汽油馏分。

技术领域

本发明涉及一种用于生产合成汽油，特别是用作汽油并由醇制成的高辛烷值汽油的方法和装置。

背景技术

由醇生产汽油的方法是已知的。因此，由甲醇合成高辛烷值的汽油是在1970年通过美孚石油公司(Mobil Oil Corporation)的MTG(“甲醇制汽油”)工艺开发的，其在US 3,894,102 A中进行了描述。在第一阶段，一种产物由一氧化碳和氢的混合物在由甲醇合成催化剂和主要含有二甲醚(DME)的酸性脱水催化剂组成的催化剂混合物上合成。在产物冷却和分离之后，将由此产生的二甲醚在第二阶段中与结晶铝硅酸盐沸石催化剂接触，并且形成主要由在汽油沸程(C₅至400°F)内的液态芳烃组成的产物。

甲醇到烃产物的转化可以在固定床反应器(参见例如US 3,998,899 A，US 3,931,349 A和US 4,035,430 A)中和在具有催化剂流化床的反应器(参见例如US 4,071,573 A和US 4,138,440 A)中进行。在MTG工艺中，将甲醇脱水，通常使用γ-氧化铝催化剂，并形成甲醇、二甲醚和水的平衡混合物。然后在ZSM-5(沸石)催化剂床中，将该混合物转化为在从轻烃(lighthydrocarbons)到汽油和水的沸程内的烃产物。

关于MTG工艺要解决的主要问题是反应器中的温度控制问题。由于强烈地放热反应，当甲醇转化为烃时，每千克转化后的甲醇释放约1740kJ。在绝热反应器中，这将导致大约650℃的温度上升，这将引起极快的催化剂老化甚至催化剂破坏。另外，绝热温度升高将导致不期望的副产物的形成。

在US 3,931,349中描述了一种用于避免催化剂床中的过度温度升高的方法。在平行催化剂床系统中，可以控制从甲醇到汽油烃的强烈地放热反应。蒸发进料甲醇，并在第一阶段中通过与γ-氧化铝催化剂接触将进料甲醇转化为二甲醚、甲醇和水的混合物，其中释放出从甲醇到汽油烃的总反应热的15％至20％。

从转化的第二反应阶段起，用C₅的轻烃气体稀释甲醇脱水的反应产物。这些气体在冷却后从烃合成的反应产物中分离，进行压缩和预热，然后与反应器的进料流混合。在晶体ZSM-5上的含氧化合物到烃的放热反应期间，循环气体冷却催化剂床。烃合成的反应在尽可能低的压力下进行，以最大程度地减少不期望的高分子量芳烃化合物(aromaticcompounds)(例如杜烯)的形成。基于纯甲醇的空速为1h^-1，甲醇的分压为1巴(bar)。反应物的低分压限制了不期望的重芳烃的形成。

US 3,998,899 A描述了一种将C₁-C₃醇(优选甲醇)转化为汽油沸程内的烃的工艺。在第一催化阶段，由醇形成醚产物，并且在第二催化阶段，在晶体ZSM-5沸石上形成汽油沸程内的沸石组分。

US 4,814,535 A描述了一种方法，尽管焦炭沉积物使催化剂逐渐失活，该方法仍可以在反应期间保持转化率恒定。为此目的，将用于烃合成的反应器的入口温度逐渐增加3至9℃，在这种情况下，辛烷值保持恒定。

上述方法需要非常高的(循环气体与进料流的)循环比，由于循环气体的必要的冷却、压缩和随后的加热，这使工艺变得复杂。

如果降低循环气体与进料流的比例以提高该工艺的有效性，则会导致在催化剂床上的温差增加，这不仅反映在催化剂的更快老化速率上，还反映在(由于在循环气体比例减少期间的水蒸气比例增加导致的)水蒸气分压的增加上。高的水蒸气分压对催化剂的寿命有负面影响，特别是当反应温度高时。