CN1121477C - 醇醚混合有机燃料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种利用直接法来制造醇醚混合有机燃料的生产方法，即原料气经油分，再进入甲醇合成塔，用氧化铜作催化剂，在一定湿度和压力下，CO、H2、CO2反应生成甲醇和H2、N2混合物，进入醚合成塔，用氧化铝作催化剂，在适当温度和压力下，部分甲醇脱水生成二甲醚，醇、醚气态混合物经水冷，送入醇醚分离器，分离出液态醇、醚混合物，直接作燃料，其方法先进、简单，成本低，安全、方便，无污染，易推广应用，有显著的经济和社会效益。

Description

醇醚混合有机燃料的生产方法
本发明是涉及一种利用直接法来制造醇醚混合有机燃料的生产方法，特别适用于小氮吧厂生产。
目前小氮肥厂生产醇醚燃料均是采用间接法，即将甲醇首先升温气化，加热到300℃左右，在合成塔进行部分脱水生成醇，再冷却、降温、分离，这种间接法在生产中需大量蒸汽加热原料，反应温度较低，能耗高，成本高，醚转化率低，其产品难以有效推广应用。
本发明的目的是提供一种新的直接来制造醇醚混合有机燃料的生产方法，可很好地解决醇醚燃料生产耗能高，成本高，醇转化率低，产品难以有效推广应用的问题。
本发明的目的是这样来实现的，由一氧化炭(CO)、二氧化炭(CO2)、氢气(H2)、氮气(N2)构成的原料气，经油分，再进入甲醇合成塔，用铜基作催化剂，在一定温度和压力下，将原料气中的CO、H2、CO2反应合成甲醇，成为甲醇和H2、N2的气体混合物，控温进入醚合成塔，用氧化铝作催化剂，在适当温度及压力下，部分甲醇脱水生成二甲醚，该醇、醚气态混合物经水冷，再送入醇醚分离器，分离出液态甲醇(CH4O)、二甲醚(C2H5O)、丁醇(C4H9O)及水(H2O)的混合物，送入储槽，作燃料直接使用，或送入精馏，生产出高纯度的甲醇、二甲醚有机产品，未反应完的CO、CO2、H2和N2气送入合成氨系统。
本发明生产方法先进，简单，可利用原小氮肥厂设备，不需再增加新的设备投资，只要进行科学改造，便可直接生产出醇醚混合物燃料，由于所生产的产品为醇和醚的混合物，热值高，无污染，使用安全，方便，有效地改变了过去间接法的生产弊端，易推广应用，具有显著的经济和社会效益。
以下结合生产流程图对本发明作详细说明。
图1为本发明生产工艺流程图。
图2为本发明生产中带有各成份节点的流程图。
由图1所示，本发明的生产方法是以体积计，用含有1.5-9.5％的CO、70-80％的H2、0.1-1.0％CO2、18.4-19.5％的N2的原料气，经油分1，进入甲醇合成塔2，加入氧化铜(CuO)催化剂，在275-290℃、10.0-11.5Mpa压力下，将CO、H2、CO2气合成甲醇，成为甲醇和H2、N2气的混合物，由循环机7调温至175-185℃作下级热源后，再经醚合成塔3，加入氧化铝作催化剂，在370-380℃、10.0-11.0Mpa压力下，将甲醇脱水生成二甲醚，该醇、醚及未反应的气态混合物经水冷排4冷却之后，送入醇醚分离器5、6，分离出液态醇、醚及水的混合物，送入储槽，作燃料使用；未反应完的CO、CO2、H2气体和来参于反应的N2送入合成氨系统精炼。循环机7用作调整合成塔温度，以保证生产的顺利进行。本发明在生产中可充分利用甲醇反应热来作为下级合成塔的热源，方便、经济。
下边结合图2对本发明结合生产实施例再进一步对生产过程中的情况作定量说明。
图2中带( )括号的1-12为气体或产品各节点，如以生产100Kg、1000kg、10000kg的醇醚混合有机燃料，以mol为单位，100kg折合为2.9kmol，1000kg折合为290mol，10000kg折合为290Kmol的产品为例，其生产方法是：用氢气(H2)128×102mol，一氧化炭(CO)5.3×102mol、二氧化碳(CO2)3.5×102mol、氮(N2)16×102mol作原料气，经油分1，将分离油水后的原料气，送入甲醇合成塔2，用氧化铜(CuO)作催化剂，在280℃、11.0Mpa压力下，CO、H2、CO2反应合成甲醇，成为含有H2 49×102mol、CO 1.9×102mol、CO2 1.3×102mol、N2 16×102mol、C2H5O 20.7mol、CH4O 1633.8mol、C4H9O 6.9mol、H2O 723.3mol的混合物，经循环机调温，在180℃的温度下送入(进入)醚合成塔3，用氧化铝作催化剂，在370℃、11.0Mpa压力下，甲醇脱水生成二甲醚，成为含有H2 49×102mol、CO 1.9×102mol、CO2 1.3×102mol、N2 16×102mol、C2H5O 816.9mol、CH4O 284mol、C4H9O 59.2mol、H2O 841mol的混合物，这种气态混合经水冷排4冷却后，送入醇、醚分离器5、6，经分离器5分离出含有C2H5O 690mol、CH4O100mol、C4H9O 500mol、H2O 710mol的混合有机燃料装入储槽，经分离器6，分离出含有C2H5O 126.7mol、CH4O 183.7mol、C4H9O 9.2mol、H2O 130mol的混合有机物，送入储槽待作燃料用，另一部分含有H2 49×102mol、CO 1.9×102mol、CO2 1.3×102mol、N2 16×102mol的混合气送入合成氨精炼系统。
按上述同样方法和比例可生产出1000kg(29Kmol)、10000kg(290kmol)的醇醚燃料，下边给出三种生产量流程过程中各节点处物料成份的数值：
1、单位mol    产量100kg(2.9Kmol)H2 128×102      H2 69×102       H2 59×102(1)N2 16×102    (2)N2 11×102    (3)N2 5×102CO  5.3×102     CO  2.9×102      CO 2.4×102CO23.5×102      CO21.9×102      CO21.6×102
 *        *           *        *            *        *H2 49×102       H2 32.8×102     H2 16.2×102N2 16×102       N2 10.72×102    N2 5.28×102CO 1.9×102      CO  1.3×102      CO 0.6×102(4)CO21.3×102   (5)CO20.9×102   (6)CO20.4×102C2H5O 20.7      C2H5O 13.8      C2H5O  6.9CH4O   1633.8    CH4O    1094.7    CH4O    539.1C4H9O 6.9       C4H9O 4.6       C4H9O  2.3H2O    723.3     H2O     482.2     H2O     241.1
 *        *          *         *            *         *
H2  49×102      H2  49×102       H2  49×102
N2  16×102      N2  16×102       N2  16×102
CO  1.9×102     CO   1.9×102      CO  1.9×102(7)CO2 1.3×102  (8)CO2 1.3×102   (9)CO2 1.3×102
C2H5O 816.9     C2H5O 816.9       C2H5O 126.9
CH4O   284       CH4O    284        CH4O    184
C4H9O 59.2      C4H9O 59.2        C4H9O 9.2
H2O    841.0     H2O     841         H2O    131
 *        *          *          *           *         *
H2  49×102      C2H5O  690        C2H2O  26.7
N2  16×102      CH4O    100         CH4O   183.7(10)CO 1.9×102  (11)C4H9O 500     (12)C4H9O 9.2
CO2 1.3×102     H2O     710         H2O    130
  *       *          *          *           *         *2、单位：mo1    产量：1000kg(29kmol)H2  128×103                            H2  69×103(1)N2  16×103                         (2) N2  11×103CO  5.3×103                            CO   2.9×103CO2 3.5×103                            CO2 1.9×103
  *       *                                 *         *H2  59×103N2  5×103CO  2.4×103(3)CO2 1.6×103   H2  49×103                     H2 32.8×103N2  1.6×103                    N2 10.72×103CO  1.9×103                    CO  1.3×103(4)CO2 1.3×103C2H5O  207                  (5)CO2 0.9×103CH4O    16338                   C2H5O  138C4H9O  69                      CH4O    10947H2O     7233                    C4H9O  46
                                   H2O     4822
 *       *                           *          *H2  16.2×103                   H2  49×103N2  5.28×103                   N2  16×103CO  0.6×103                    CO   1.9×103(6)CO2 0.4×103                    CO2 1.3×103C2H5O   69                  (7)C2H5O  8169
                                  CH4O     2840CH4O     5391                   C4H9O  592C4H9O   23                     H2O     8410H2O      2411
*        *                           *          *H2 49×103                     H2 49×103N2 16×103                  (9)N2 16×103CO 1.9×103                    CO 1.9×103CO2 1.3×103                   CO2 1.3×103(8)C2H5O  8169                   C2H5O  1269CH4O    2840                   CH4O     1840C4H9O  592                    C4H9O   92H2O     8410                   H2O      1310
 *       *                            *         *
 H2 49×103      C2H5O 6900      C2H5O 1267.3(10)N2 16×103  (11)CH4O   1000  (12)CH4O    1836.9
CO  1.9×102     C4H9O 500       C4H9O  91.8
CO2 1.3×102     H2O    7100      H2O     1304
 *        *          *         *           *         *3、单位：mol       产量10000kg(290kmol)
H2 128×104    H2 69×104          H2 59×104(1)N2 16×104  (2)N2 11×104       (3)N2 5×104
CO 53×104     CO  2.9×104         CO 2.4×104
CO23.5×104    CO21.9×104         CO21.6×104
 *        *          *         *            *        *
H2 49×104      H2 32.8×104       H2 16.2×104
N2 16×104      N2 10.72×104      N2 5.28×104
CO 1.9×104     CO 1.3×104        CO 0.6×104(4)CO2 1.3×104 (5)CO2 0.9×104    (6)CO2 0.4×104
C2H5O 2070     C2H5O 1380        C2H5O   690
CH4O   163380   CH4O    109470      CH4O     53910
C4H9O 690      C4H9O 460         C4H9O   230
H2O    72330    H2O     48220       H2O      24110
 *       *           *          *           *         *
H2 49×104      H2 49×104         H2 49×104
N2 16×104      N2 16×104         N2 16×104
CO 1.9×104     CO  1.9×104        CO 1.9×104(7)CO2 1.3×104 (8)CO2 1.3×104    (9)CO2 1.3×104
C2H5O 81690    C2H5O 81690       C2H5O  12690
CH4O   28400    CH4O    28400       CH4O    18400
C4H9O 5920     C4H9O 5920        C4H9O  920
H2O    84100    H2O     84100       H2O     13100
  *      *           *          *            *        *
 H2  49×104     C2H5O 69000     C2H2O 12673(10) N2 16×104 (11) CH4O   10000 (12)CH4O   18369
 CO  1.9×102    C4H9O 5000      C4H9O 918
 CO2 1.3×102    H2O    71000     H2O    13040
由上述情况可以看出，本发明可以用原料气直接生产出醇醚混合物有机燃料，经检测，其产品甲醇含量在36.4％、二甲醚含量在52.1％左右，完全符合质量要求。本发明可以生产以醚基为基础的汽车燃料、柴油机燃料，民用液化燃料，锅炉燃料等，实用性强，成本低，质量高，是对现有间接生产法制造有机燃料的一个创造性革新，有显著的经济和社会效益，无环境污染，能耗比原生产方法节约50％，成本大幅度下降，投产少，见效快，特别适于小氮肥厂生产，市场广阔，前景光明。

Claims (1)

1、一种醇醚混合有机燃料的生产方法，其特征在于，用以体积计，由1.5-9.5％的CO、70-80％的H2、0.1-1.0％的CO2、18.4-19.5％的N2组成的原料气，经油分(1)进入甲醇合成塔(2)，加入CuO催化剂，在275℃-290℃、10.0-11.5Mpa压力下，将CO、H2、CO2气合成甲醇，成为甲醇和H2、N2的混合物，由循环机(7)调温至175-185℃作下级热源后，再经醚合成塔(3)，加入氧化铝作催化剂，在370-380℃、10.0-11.0Mpa压力下，将甲醇脱水生成二甲醚，该醇、醚及未反应的气态混合物经水冷排(4)冷却之后，送入醇醚分离器(5)、(6)，分离出液态醇、醚及水的混合物，送入储槽作燃料，未反应完的CO、CO2、H2气体和未参于反应的N2送入合成氨系统精炼。
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