[發明專利]一種合成氣制汽油的工藝

有效

• 申請號: 201410079811.5
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103820140A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 王東飛;馮永發;章清;李忠;孟凡會;鄒佩良;張洪建
• 申請（專利權）人: 山西潞安礦業（集團）有限責任公司;太原理工大學
• 主分類號: C10G2/00
• 分類號: C10G2/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明屬于一種合成氣制汽油工藝，尤其涉及一種漿態床-固定床聯用制汽油的工藝。

背景技術

我國富煤少油，預計到2020年，我國石油的對外依存度有可能接近65%，因此，發展石油替代能源迫在眉睫，煤制油成為我國能源戰略的重要趨勢。

目前，煤制油工藝主要包括煤的直接液化工藝和間接液化工藝。煤的直接液化的工藝條件非常苛刻，產品復雜，不易分離；煤的間接液化技術是先將煤氣化成合成氣，然后以煤基合成氣（一氧化碳和氫氣）為原料，在一定溫度和壓力下，將其催化合成為烴類燃料油及化工原料的工藝。目前，煤間接液化技術主要包括費托合成法及合成氣經甲醇制汽油法兩種。費托合成制得的產品復雜，輕質液體烴少，一般還需加氫處理，投資太大；而合成氣經甲醇制汽油法可以定向合成汽油、芳烴、烯烴，且這種方法制得的汽油抗爆震性能好，不存在常用汽油中的硫、氯等組分，且化學組成與常用汽油很相似，有較好的工業應用前景。專利(CN101519336A)中介紹了一種合成氣制烴類的工藝，該工藝主要是由合成氣制甲醇及甲醇脫水制烴類兩部分組成。該專利中，合成氣制甲醇采用固定床，但由于甲醇合成反應（1）屬于強放熱反應，在反應過程中，催化劑極易在高溫條件下失活，需要大量的循環冷卻介質，且必須限制合成氣轉化率，不能因轉化率太高而產生過多熱量使催化劑燒結失活，因此，該工藝能耗高，產品收率低。甲醇脫水包括兩步反應（2）和（3）均是強放熱反應，在反應過程中，催化劑極易高溫結焦失活，使催化劑壽命縮短，不符合工業化的生產要求。

CO+2H₂→CH₃OH+102.5kJ???(1)

CH₃OH→1/2(CH₃)₂O+1/2H₂O+10.1kJ???(2)

1/2(CH₃)₂O→‐CH₂‐+1/2H₂O+34.7kJ???(3)

發明內容

本發明的目的是提供一種合成氣的單程轉化率高，能耗低，成本低，催化劑壽命長的合成氣制汽油的工藝。

由合成氣制汽油反應（1）、（2）、（3）可知，所有反應均為放熱反應，為達上述目的，本發明采用漿態床一步法合成氣制二甲醚，利用漿態床床層溫度均勻、反應易控制的優勢可大大提高CO的單程轉化率，進而避免催化劑的燒結和失活，減少合成氣的循環量，避免循環冷卻液體的使用，同時，將汽油合成階段的原料變為二甲醚，從而可降低第二階段放出的熱量，并可提高催化劑的壽命。

本發明的工藝步驟如下：

加壓合成氣通過送入裝有合成二甲醚催化劑的漿態床反應器中合成二甲醚，從漿態床反應器出來的氣體直接進入裝有合成汽油催化劑的固定床反應器中合成汽油，從固定床反應器出來的混合氣體一部分通過換熱器預熱合成氣后進入氣液分離器，剩余部分經廢熱鍋爐回收熱量后進入氣液分離器，分離后得到液相和氣體，液相為汽油和水，一部分氣體排空或它用，另一部分氣體通過壓縮機循環回漿態床反應器。

如上所述的二甲醚催化劑采用雙功能催化劑，如清華大學開發的雙功能催化劑LP201+TH16（LP201質量含量67%，TH16質量含量33%）、南化集團開發的雙功能催化劑CN1176742C（該催化劑的組成主要包括金屬氧化物和酸性組分，其中適宜的金屬氧化物重量含量：CuO為20%-40%，ZnO為15%-30%，酸性組分為假勃姆石焙燒制得的γ-Al₂O₃，其重量百分含量為25%-85%），二甲醚的合成條件為合成氣氫碳體積比1－4，反應溫度在220－300℃，反應壓力在0.5－8MPa，空速在1000－8000ml·g^-1·h^-1。

如上所述的二甲醚的合成條件更優為合成氣氫碳體積比2－3，反應溫度230－250℃，反應壓力2－4MPa，空速3000－6000ml·g^-1·h^-1。

采用漿態床一步法合成氣制二甲醚，要求催化劑的性能能夠達到CO單程轉化率＞60%，H₂單程轉化率＞40%，合成的二甲醚進一步反應生成汽油。解決了合成氣制汽油中的關鍵問題——CO的轉化率低，提高了CO轉化率的同時不至于使反應放出的熱量影響催化劑的催化性能。

如上所述的合成汽油催化劑采用改性制備的ZSM-5催化劑，具體為如下幾種：