CN1360007A

CN1360007A - 利用植物纤维制取丙烷液化气和高辛烷值汽油的方法

Info

Publication number: CN1360007A
Application number: CN 01138935
Authority: CN
Inventors: 丛大拥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: CN1257960C

Abstract

本发明公开一种利用植物纤维制取丙烷液化气和高辛烷值汽油的方法,包括以下步骤:将植物纤维(如玉米秸秆、稻草、芦苇等)通过真空干馏裂解反应生成一氧化碳和丙烷混合气,采用PSA变压吸附法将一氧化碳和丙烷混合气体分离,分别生成、提纯氢气,对二氧化碳进行回收,制取丙烷液化气,将上述步骤制成的CO、CO₂、H₂用ICI低压法进行甲醇的合成,最后采用MTG法将甲醇制成汽油。采用真空裂解工艺获得理想的混合气体,杂质较少,采用生物质纤维素为原料,成本造价低廉,资源广泛,而且是能够可持续发展的环保型可再生的新资源。

Description

利用植物纤维制取丙烷液化气和高辛烷值汽油的方法

技术领域：

本发明公开一种利用植物纤维制取丙烷液化气和高辛烷值汽油的方法，涉及植物纤维转化为碳氢燃料的技术领域。

背景技术：

在我国利用干馏法将植物纤维(如玉米桔杆、稻草、芦苇等)通过干馏釜制取民用可燃气已得到应用，由于在常压状态下发生化学反应，生成的可燃气组分比较复杂，为CO、CO₂、氮气、氢气、甲烷等多种气体，但没有丙烷成分，虽然，甲烷的热值为39.819MJ/m³，但与丙烷热值(101.242MJ/m³)相比相差很远，在加上混合气中还含有10％左右的惰性氮气，则严重的影响了可燃气的燃烧质量；

在国际上是采用发酵法先将粮食制成甲醇，再制取烃类燃料，如美国是采用玉米为原料生成甲醇后应用MTG法制取汽油。南非的巴西SaSOI公司是应用甘蔗为原料生成甲醇后应用MTG法制取汽油，上述工艺复杂，成本较高，得不到实际推广应用。

发明内容：

本发明公开一种利用植物纤维制取丙烷液化气的方法，在真空状态下进行干馏裂解反应制取丙烷液化气；本发明的另一目的提供一种是利用CO、CO₂、H₂气体合成高辛烷值汽油的方法；

本发明的技术解决方案包括以下步骤：

1、真空干馏裂解反应：

将植物纤维秸杆粉碎后干燥除去内外部水份，温度为105℃-115℃，放入的干馏釜设备中，并加入辅助物料无烟煤粉，加入量是植物纤维秸杆粉碎干燥后重量的22-23％，真空状态下干馏裂解反应，从300℃-500℃进行梯度加温，反应时间为2.5至3分钟，得一氧化碳和丙烷混合气。

2、采用PSA变压吸附法将一氧化碳和丙烷混合气体分离；

工艺条件为：混合气温度为50℃-80℃，压力为0.1-0.15Mpa，一氧化碳减压回收压力为6-13Kpa，吸附循环周期12-20min冲洗气比(冲洗量/混合气量)0.3-0.7，一氧化碳纯为98～99％，收率大于80％。

3、制取丙烷液化气：

采用吸附法，以活性炭作为吸附剂，脱附的温度为235℃～265℃，脱附气经冷凝分离即可回收烃类，得到纯净的丙烷气体。

利用上述的生产方法继续进行工艺流程生产高辛烷值汽油：步骤如下：

1、氢气的产生：

将分离出的一氧化碳的60％加入过量水蒸气进行变换生成氢气和二氧化碳气体待用，而为未参与变换的一氧化碳用于加氢生成甲醇作准备。

变换使用的催化剂有中温变换和低温变换催化剂两种。常用的中温变换催化剂有铁铬催化剂(主要成份是Fe₂O₃、Cr₂O₃活性温度为450℃-500℃)或铁镁催化剂(主要成份是Fe₂O₃、MgO活性温度为350℃-500℃)。低温变换催化剂有铜锌铬催化剂(主要成份是CuO、ZnO、Cr₂O₃)或铜锌铝催化剂(主要成份是CuO、ZnO、Al₂O₃)其活性温度170℃-280℃范围内。

2、氢气的提纯；将所得的氢气通过PSA变压吸附法进行提纯。

3、二氧化碳回收；采用变压吸附法将二氧化碳回收。

4、甲醇的合成：

将上述步骤制成的CO、CO₂、H₂采用ICI低压法进行甲醇的合成，催化剂为氧基化合物，240℃～270℃温度、5MPa压力的条件下合成甲醇；

5、高辛烷值汽油的生成：

采用MTG法将甲醇制成汽油，MTG过程有两种床，即固定床和流化床，在固定床工艺中，反应分两段进行；第一段反应在压力为1.3-2.3Mpa及温度为300-400℃下将甲醇脱水为二甲醚平衡产物，然后进入第二阶段，装有ZSM-5沸石分子筛催化剂的裂解反应器。反应温度340-450℃，用轻质气体烃循环，除去部分反应热，以控制绝热温升。

可使用燃料级甲醇为原料。重时空速对裂解催化剂为0.15-1.5(对甲醇)。

可得汽油86％，马达法辛烷值MON为93。

本发明的积极效果在于：采用生物质纤维素为原料，成本造价低廉，资源广泛，而且是能够可持续发展的环保型可再生的新资源。在真空状态下干馏裂解可获得含丙烷的混合气体，杂质较少，气体热值成倍提高，不仅可直接燃烧，还能达到发动机燃气标准。

具体实施方式：

实施例1

取玉米秸杆，粉碎成颗粒状和辅料无烟煤拌均，在105℃～115℃温度下干燥除去内部水份，将干燥后秸杆100kg、无烟煤22kg放入真空干馏釜中，温度为300℃～500℃梯度升温，进行裂解反应，反应时间为2.5分钟，每4公斤原料可获得1m³混合可燃气体，其中30％为丙烷气体，70％为CO气体。

采用PSA四床变压吸附法将CO一次性分离。工艺操作条件：原料气体温度为50～80，压力0.1～0.5Mpa，CO减压回收压力为6～13Kpa，吸附周期12～20min，冲洗气比(冲洗量/原料量)0.3～0.7。CO产品纯度为98～99％，回收率大于80％。

将分离出CO的60％加过量的水蒸气在温度为400～480℃、催化剂的作用下，进行反应生成氢气和二氧化碳。

采用中温变换催化剂中铁铬催化剂，主要成分重量％是Fe₂O₃：89±2，Cr₂O₃：9±2，活性温度为450℃～500℃，空速：2000小时^-1投入量；中温变换塔直径为1.4米，高为6.09米，日产410kgH₂，需催化剂5.39m³。

将所得氢气通过PSA六床变压吸附提纯氢气装置，对氢气进行提纯，纯度为99.59％，收率可达86％以上。

二氧化碳的回收采用物理法，既变压吸附提纯法，回收C₂的纯度大于99.5％。

制取丙烷液化气采用吸附法以活性炭为吸附剂，碳层高度1.5米，物流速度6em/S，用三台吸附器交替操作，可获得理热纯净的C3气体。在临界点压力为4.15Mpa，温度为96.67℃时液化，产生丙烷的水蒸气进行反应生成氢气和二氧化碳。

2)、氢气的提纯；采用PSA变压吸附法。

3)、二氧化碳回收；采用变压吸附法将二氧化碳回收。

4)、甲醇的合成：

将上述步骤制成的CO、CO₂、H₂采用ICI低压法进行甲醇的合成，催化剂为氧基化合物，温度240℃～270℃、5MPa压力的条件下合成甲醇；

5)、高辛烷值汽油的生成：

采用MTG法将甲醇制成汽油。

Claims

1、一种利用植物纤维制取丙烷液化气的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、真空干馏裂解反应：

将植物纤维秸杆粉碎后加入辅助物料无烟煤粉干燥除去内外部水份，温度为105℃～115℃，放入的干馏釜设备中，加入量为是植物纤维秸杆粉碎干燥后重量的22～23％，真空状态下干馏裂解反应，从300℃～500℃进行梯度加温，反应时间为2.5至3分钟，得一氧化碳和丙烷混合气；

2)、采用PSA变压吸附法将一氧化碳和丙烷混合气体分离；

3)、制取丙烷液化气：

采用吸附法，以活性炭作为吸附剂，脱附的温度为235℃～265℃，脱附气经冷凝分离即可回收烃类，得到纯净的丙烷气体，在临界点液化。

2、一种利用植物纤维制取高辛烷值汽油的方法，包括将植物纤维在真空干馏裂解反应生成丙烷气和一氧化碳混合气，并采用PSA变压吸附法将一氧化碳气体分离出来，其特征在于还包括下述步骤制取汽油；

1)、氢气的产生：

分离出占混合气总量70％的一氧化碳，其中CO的60％加过量液化气。

甲醇的合成：将原料混合气中剩余40％的一氧化碳和生成氢气工程中产生的二氧化碳与氢气，用ICI低压法生成甲醇，生成条件为：压力5Mpa，温度200℃～270℃，使用铜锌铝催化剂(主要成分CuO，ZnO，Al₂O₃)，组成铜70％、铝10％、锌20％，空速为10000^-1，投入量：用LC300型合成器，产量1.5吨/小时甲醇，需1m³催化剂。

采用MTG法中固定床工艺，第一段反应在压力为1.3～2.3Mpa和温度为300℃～450℃下将甲醇脱水为二甲醚平衡产物，然后进入第二阶段，用ZSM-5沸石分子筛对甲醇进行裂解反应制成汽油，反应温度340℃～450℃，可获得汽油，马达法辛烷值MON为93，收率为86％。