[发明专利]低阶煤和生物质为原料合成甲烷和汽柴油的方法及系统

摘要

本发明提供了一种低阶煤和生物质为原料合成甲烷和汽柴油的方法及系统，所述方法包括：将低阶煤焦化处理，得到固体产物半焦和气相产物，将气相产物分离出热解气和焦油；将固体产物半焦进行气化得到半焦气化合成气；将生物质气化后得到生物质气化合成气；将热解气、半焦气化合成气和生物质气化合成气混合后进行费托反应，然后将得到的油气分离得到合成油和未转化气体；将得到的合成油与焦油混合，蒸馏得到温度小于180℃、180-320℃和大于320℃的馏分，将上述馏分加氢处理并分离出碳原子数在4以内的轻烃；将碳原子数在4以内的轻烃和未转化气体混合合成甲烷。本发明的方法有利于大规模发展低阶煤的开发，提高了系统的经济效益。

主权项

一种以低阶煤和生物质为原料合成甲烷和汽柴油的方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将低阶煤焦化处理，得到固体产物半焦和气相产物，其中将气相产物分离出热解气和焦油；（2）将步骤（1）的固体产物半焦进行气化得到半焦气化合成气；（3）将生物质气化后得到生物质气化合成气；其中优选所述生物质与低阶煤干燥无灰基质量比为0.50～1.5；（4）将步骤（1）的热解气、步骤（2）的半焦气化合成气和步骤（3）的生物质气化合成气混合后进行费托反应，然后将得到的油气分离分别得到合成油和未转化气体；优选所述费托反应的条件为：温度310‑370℃，催化剂为Co和/或Ru系催化剂；优选为Ru、TiO₂、Co、Zr、SiO₂和MgO中的一种或两种以上的组合；其中更优选为Ru/TiO₂，Co/Zr/SiO₂或Co/MgO/SiO₂；（5）将步骤（4）得到的合成油与步骤（1）得到的焦油混合，并进入烃类回收塔蒸馏分别得到温度小于180℃、180‑320℃和大于320℃的馏分；分别将上述馏分进行加氢处理；其中优选是将上述馏分中的温度小于180℃和180‑320℃的馏分进行加氢精制，优选加氢精制的反应条件为催化剂是SiO₂‑Al₂O₃型催化剂，压力35‑65atm，温度350‑500℃，氢油摩尔比5‑10:1；然后分别收集上述加氢精制得到的碳原子数在4以内的轻烃、碳原子数为5‑6的组分、碳原子数为7‑12的组分、碳原子数为13‑20的组分；其中优选通过馏分切割进行收集；其中还优选碳原子数为5‑6的组分进行异构化作为助剂以提高汽油的辛烷值；其中优选异构化的反应条件为催化剂是B₂O₃‑Al₂O₃型催化剂，压力30‑40atm，温度320‑450℃，氢油摩尔比5‑10:1；碳原子数为7‑12的组分进行加氢型催化重整反应作为助剂以提高汽油的辛烷值；其中优选催化重整反应条件为催化剂是Pt/L‑型沸石催化剂，压力30‑40atm，温度350‑500℃，氢油摩尔比5‑10:1；碳原子数为13‑20的组分作为柴油初产品；对上述大于320℃的馏分进行加氢裂化；优选反应条件为以硅酸镁分子筛为催化剂，压力35‑65atm，温度400‑600℃，氢油摩尔比8‑15:1；加氢裂化产物分为四股：1）碳原子数在4以内的轻烃气；2)碳原子数为5‑6的组分和温度小于180℃的馏分加氢处理产生的碳原子数为5‑6的组分混合后进行异构化，异构化反应条件与上述异构化一致；3)碳原子数为13‑20的组分直接作为柴油初产品；4)剩下组分进行非加氢催化重整；优选非加氢催化重整过程中只有60%～80%的烷烃异构化生产重整体烷烃用以增加汽油辛烷值，催化重整条件为ZSM‑5型催化剂，压力25‑45atm，温度300‑500℃；（6）将步骤（5）的碳原子数在4以内的轻烃和步骤（4）的未转化气体混合后用于合成甲烷；其中优选步骤（5）的碳原子数在4以内的轻烃和步骤（4）的未转化气体加压到25atm后作为甲烷化反应气；其中还优选控制步骤（5）的碳原子数在4以内的轻烃和步骤（4）的未转化气体混合后，混合气包括如下体积百分比成分：CO：15～25%、H₂：20～30%、CO₂：30～40%、CH₄：7.0～15%、C₂H₆：5.0～10%、C₂H₄：3.0～5.0%、C₃H₈：2.0～4.0%、C₃H₁₀：1.0～3.0%、C₄H₁₀：0.5～2%、C₄H₈：0.5～2%。