[发明专利]一种二甲醚制汽油的工艺技术

说明书

技术领域：

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种二甲醚制汽油的工艺技术。

背景技术：

在全球石油资源越来越少，日趋紧张，并且汽车尾气对大气污染越来越严重的情况下，寻找能够代替石油的清洁新型燃料引起国内外的广泛关注，许多国家对低污染的醇燃料作为液体燃料进行了开发、研究。目前现有的资料记载中，将甲醇与汽油按一定比例混合并加入一定添加剂后制作甲醇--汽油混合燃料，但因甲醇有腐蚀性，且燃烧动力不够强劲，把它转化为汽油显然要比将它掺和到汽油中使用更有吸引力。在20世纪七十年代，美国的Mobil公司成功开发了以ZSM-5型合成沸石为催化剂，用甲醇制汽油的MTG方法最引人注目。这种方法制得的汽油抗爆震性能好，不存在常用汽油中的硫，氮，铅等对环境有害组分，而烃类组成与常用汽油很相似。MTG方法一般采用固定床两段式转化工艺，其中一段是将甲醇脱水生成二甲醚，然后在二段中将二甲醚和水以及没反应完的甲醇混合物在催化剂作用下生成汽油，此种方法存在汽油收益率低，反应温度和压力高，不易控制的缺点。

在国内，甲醇制汽油技术大多处于研究实验阶段，成熟的工艺方法几乎空白。但是我国的资源特点是缺油、少气、富煤，所以开展煤基能源研究，促进能源利用多样化一直是国内能源化工发展的特点。随着近年来煤化工的快速发展，甲醇以及二甲醚企业的过快扩张导致国内二甲醚产能严重过剩，加之二甲醚除作为燃料外其它用途尚未得到较好的开展，许多企业面临停产的困境。

发明内容：

本发明通过反复的研究，经试验论证，对MTG生产方法进行改进，优化工艺条件，成功开发了一种高效节能的二甲醚制汽油新方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。一种二甲醚制汽油的工艺技术，如附图所示，具体步骤包括将原料气二甲醚经原料气进料管8，由换热器2预热升温至350-360℃后，以质量空速(h^-1)为1.0-2.0送入汽油合成反应器1的上进口，控制汽油合成反应器1内温度在400℃左右，压强0.8-1.0Mpa，经改性ZSM-5型催化剂床层6催化反应，合成烃类混合物。其中合成反应中的改性ZSM-5型催化剂床层6至少要两层，在改性ZSM-5型催化剂床层6之间设置双管环形多孔冷却气体分布器7。从汽油合成器下出口流出的高温合成产物，先后经换热器2，冷却器3降温后进入分离器4。在分离器4内下部为水，上部为液态烃类汽油和气态烃类。气态烃类经压缩机5压缩后作为循环气，一部分经由冷却器3加热后进入原料气进料管8与原料二甲醚混合，经换热器2进入合成反应器继续反应，一部分通过管线进入催化剂床层之间的双管环形多孔冷却气体分布器7。循环气与原料气的摩尔比控制在9∶1，这不仅有利于吸收反应热，便于控制温度，而且能够保证水分的分压较低而延长催化剂寿命。

由于二甲醚制汽油合成反应是强放热反应，在反应过程中催化剂极易在高温条件下失活，为保证生产的连续性和安全性，有效准确地控制反应温度至关重要。控制汽油合成反应器的温度可以采用以下几种方法：

1、热循环气控温。经过降温冷却分离后的C₅以上的组分液态烃为粗汽油，其他一些低碳值的组分还为气态烃，然后将这一部分已经降低到常温状态的气态烃作为循环气，经压缩机压缩后和二甲醚混合，通过换热器加热升温到催化剂活性温度后再送入汽油合成反应器中继续反应。这种控温方式主要是调节循环气与原料气的成分比例，精确控制进汽油合成反应器进口的原料气的温度，使最上层的催化剂能够立即达到活性温度，是反应得以顺利进行。同时，通过利用高温高热的混合气体经换热器加热循环气，循环气体中大量的低碳组分继续反应生成汽油，提高了汽油的产率，使反应中产生的热量得到有效利用，避免了能源浪费。

2、冷循环气控温。将一部分降低到常温状态的循环气压缩后，经各催化剂床层之间的双管环形多孔冷却气体分布器直接送入汽油合成反应器继续参与反应，该部分常温循环气正好吸收了大量的反应中产生的热量，实现控制反应器温度的目的。

3、直接将冷却气体送入汽油合成反应器的催化剂床层之间，方法同上述方法2。通过载热能力强且不参与反应还可减少积碳的冷却气体，如N₂或CO₂，将反应中的热量带出。

上述方法可以单独使用，也可以采取第一种控温方法为主，其他方法为辅助配合手段。