CN1463290A - 由气态烃类原料生产汽油的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过下面步骤由气态烃类原料生产高辛烷值生态纯净汽油的方法:生产氮稀释的或未稀释的合成气,由合成气进行二甲醚的一步催化合成,由过程第二段的气体进行汽油的合成以及从气流中分离出汽油。
Description
发明领域
本发明涉及石油化工和炼油工业领域,更具体涉及由气态烃类原料生产合成发动机燃料领域。
发明背景现有技术描述
数十年来,由气态烃类原料生产不同用途的液体产品的问题实际上已是全世界所有工业发达国家的一个研究课题。就用于燃料的烃类气体的加工来说,经济学家通常指出,这样的生产本身处于利润的边缘,与由石油生产的燃料不能竞争。同时,还指出燃料市场可接受实际上任何数量的汽油和其他种类的发动机燃料,而其他化学产品的市场容量是有限的。
在这一问题的经济性方面的分析过程中,还需要考虑边远地区发动机燃料的价格指数以及与大量伴生石油气体有关的生态问题,它们常常在火炬中烧掉,特别是在海上平台。就使用合成发动机燃料的可行性来说,生态学的另一方面考虑是它们在排放气体纯度方面比石油燃料有利。
由于这些原因,在20世纪的最后几年,在包括俄罗斯在内的全世界工业发达国家中,有关烃类石油气体作为生产发动机燃料的原料的工业应用受到新的推动。
由专利和科技文献的分析得出,由气态烃类原料生产发动机燃料的典型流程包括生产合成气步骤、在任何费-托合成改进过程中生产液体烃类产品步骤以及最后生产所需质量的发动机燃料步骤。在合成气生产中,碳作为原料的应用是众所周知的,但这一点并未改变工艺流程的一般结构。可在系列过程中生产车用汽油也是众所周知的:合成气生产过程、含氧产品合成(甲醇或二甲醚)过程、汽油的生产过程。
生产合成发动机燃料的不同工艺流程的经济性分析表明,在工厂中不小于50%的投资额是用于生产合成气阶段,这部分费用在最终产品的成本中占55-60%。鉴于这一点,近年来许多公司都关注这一工艺阶段。
到目前为止,氧存在下在镍基催化剂上用水蒸汽转化甲烷的方法是一种专用于合成气生产的方法。
在这一方法中存在两个主要缺点:它的功率输入问题以及为实现上述反应必需建立一套生产氧的特殊装置。它不仅给经济造成沉重的负担,而且还增加了技术的危险性。已知1997年在一生产合成燃料的工业联合厂中,生产氧的装置就发生了破坏性爆炸。在氧存在下会发生以下反应:
在进行反应(2)和(3)时要释放热量。由于反应(2)的结果,在合成气中存在可观量的碳酸,以致在某些情况下CO/CO2比接近2。
为了克服第一个缺点,在一套装置中将耗能的根据反应(1)的水蒸汽转化过程(或称为水蒸重整过程)与产能的甲烷与氧的部分氧化反应过程(3)进行联合。这一联合过程称为“自热重整过程”。
根据空气过量系数α(反应体系中的氧量与烃完全氧化生成碳酸和水反应的化学计量氧之比)不同,部分氧化反应产物的组成在宽范围内变动。同时,应当强调的一点是,在进行α=0.25(对应于反应(3)的化学计量)条件下的部分氧化反应时,实际上总是伴有明显数量的炭黑生成。因此在实际操作中,部分氧化反应过程是在超化学计量α值下进行。
最近,一个自热重整的变通方案已经见报道,其中部分氧化过程是用空气或富氧空气进行,而不是用氧气进行。这样的方法迄今还未在工业上应用。
甲烷部分氧化生产合成气的方法也是众所周知的。Texaco Inc.和Royal Dutch/Shell Group公司的这一工艺已在工业上实现。这一方法是在高温(1200-1500℃)和高压(一直到150大气压)下进行。在大型工业装置中用氧气作为氧化剂。
由甲烷生产合成气的方法也可采用高温(1200°k)催化转化碳酸的过程来实现:
这样就使混凝土化学厂任何过程中所形成的或专门生产的碳酸得到利用成为可能。
至于生产二甲醚(DME)的工艺,Haldor Topsoe公司的一步生产法首先成功(试验装置)。由氢气、一氧化碳和少量其他气体杂质组成的合成气用作该方法的原料。氮未在专利和科技文献中找到有关由其中除一氧化碳和氢气外还有二氧化碳和未反应的甲烷以及氮的合成气一步生产DME的可行性信息。
本发明所提出工艺的最后阶段是将二甲醚合成装置排出的气体混合物直接(没有另外净化和分离)送入一步法生产高辛烷值生态纯净汽油的反应器。有关这种方法的信息在专利和科技文献中未见。
上述方法在一定程度上使人想起80年代已知用于甲醇生产汽油的Mobil Oil公司的工艺。最初由Mobil建设的而现在属于Methanex公司在新西兰的装置现在仅生产甲醇。事实上主要是由于在由甲醇生产的汽油中芳烃的含量通常不小于50%的关系。它们包括苯、均四甲苯和偏四甲苯。鉴于国际标准Euro-3(2000年强制执行)和Euro-4(2005年强制执行),生态学家对这样的汽油的生态特性的有意见。事实上在这样的汽油中芳烃总量和苯含量都不能满足现代要求。
最类似于本发明的是按照US 5459166(1995)的通过合成气和二甲醚生产汽油馏分的方法。将这一技术解决方案作为本方法的原型。根据这一原型,将只含有一氧化碳和氢气的合成气送入二甲醚合成反应器。然后将纯的二甲醚送入生产汽油的反应器。为此,应将其从合成过程的气体中分离出来(专利中未提及)。二甲醚的转化率最大为55%。所得液体产品在馏分组成上相当于汽油馏分。
根据上述美国专利的发明有许多明显缺点。首先,应当指出,在生产最终产品的所有阶段中,只能用很纯的原料。这就需要在其制备和净化上有巨大的花费,并且使技术流程更加复杂。其次,从经济观点看,二甲醚的转化并不充分,因为有大约一半的二甲醚仍未反应,应从汽油中分出并返回该过程。此外,期望产物(汽油馏分)和气体的产率比,即过程的选择性不能令人满意。
最后应当指出的一点是完全没有提供最终产品的表征和示出所生产汽油馏分的实际价值的信息。实际上,如果最终的产品为汽油和非汽油馏分,那么应至少在最低程度用这样一些指标来表征,例如辛烷值、芳烃总量以及单独的苯含量(根据美国和欧盟的强制标准,汽油中苯的含量限制到1%)和不饱和烃含量。特别是这些数据可提供评估汽油馏分直接应用的生态前景的可行性。
发明概述
本发明的目的是克服原型的上述缺点。它确保用最简单和经济的工艺生产有很好的最终产品产率的高辛烷值生态纯净汽油,所述产品符合未来Euro-4标准(2005年)的要求。
根据本发明,用以下的方法达到这一目的:生产一种包含氢气、碳氧化物、水、气体生产后残留的未反应烃类和含或不含惰性氮气的合成气;通过冷凝将水从合成气中分出并除去;然后进行二甲醚的气相一步合成;将制得的未分离二甲醚的气体混合物在压力下通过改性高硅沸石来生产汽油,和将气流冷却以便分离出汽油。
在烃类原料于压力下部分氧化过程中进行合成气生产的方法为其不经另外压缩而进行催化处理提供了可行性。
也可通过烃类原料与水蒸汽的催化重整或通过自热重整来生产合成气。该过程可在送入空气、富氧空气或纯氧的同时进行。
合成气也可通过天然气与二氧化碳催化转化来生产。发明详述
将部分氧化法生产合成气的原料在与反应器外壁热表面接触以及通过冷凝除去合成气中所含的水使其残留浓度不大于0.5%(体积)以后送入反应器。
在实施本方法的过程中,连续测定合成气中的氧含量,当合成气中的氧浓度超过0.2%(体积)时停止送入生产二甲醚的反应器。将合成气通过位于汽油合成反应器和汽油冷凝器之间的换热器,使其加热到二甲醚合成过程的温度,实际上合成汽油和二甲醚的过程在等压下进行。
生产二甲醚和汽油的过程可在一个反应设备中进行。
因此,根据实施本方法的一个变通方案来合成气生产时,首先烃类原料部分氧化过程的压力与二甲醚催化合成阶段的压力单值关联,这样合成气在不另外压缩的条件下送入进行催化作用。在这方面,本方法与早期已知的方法有显著的差别。
事实是在生产合成气的所有工业技术中,在送入催化反应器以前,合成气都要经压缩。已知对于催化合成过程来说,特别是对于甲醇合成过程来说,合成气要预先在较低分压下除去其中所含的大量水蒸汽。这一步骤在压缩以前进行,以避免在压缩机中的水力冲击。只有在此后才压缩到合成气催化处理所需的压力。
本方法所考虑的不仅仅对标准方法的变通。进料组分在合成气生产过程以前被压缩。因此,可在较高的分压下分离出其中的水蒸汽,并变得更加有效。由于相同的原因,在合成气生产以前进行的进料组分硫净化过程效率也增加。同时,实施这些过程的设备尺寸减小。
在所申请的生产高辛烷值生态纯净汽油的方法中,序列步骤的主要部分为一步法生产DME过程。由氮含量超过50%的合成气生产DME的方法在文献中未见描述。也未找到相应的专利数据。但是,同时应指出,处理高度稀释惰性组分的技术有其特殊性,特别是涉及另外的放热水平和另外的气体热容。特别是由于这一点,上述基于采用不含惰性或其他杂质合成气的Haldor Topsoe公司一步法不能直接与本申请人提出的方法相比。
虽然在原型中描述了汽油馏分的生产(非销售汽油),但本发明的最后阶段—由DME通过催化处理一步法生产高质量生态纯净汽油—没有类似性,选择性和产率确实低于本发明,且由其他原料生产(由不含其他杂质的二甲醚生产)。
由二甲醚生产汽油的方法由脱水反应开始:
结果是含氧产物转化成烃类。然后发生低聚、环化、歧化和异构化反应的复杂序列反应,由此最终形成汽油的单个组成和馏分组成。
本发明基于反应(5)的生产汽油的方法的结果似乎与Mobil法的指标一致。从一般的化学概念出发,情况就是这样。但本发明得到的结果是原来完全意想不到的,并且不在传统的范围内。
首先,在本方法中只得到90%产率的汽油馏分。未发现更高沸点的烃类。其次,与由甲醇生产汽油的情况下得到的产品不同,在本方法生产的汽油中,异构烷烃的含量高得多,而芳烃的含量低得多(几乎低两倍)。在其组成中不存在象苯、均四甲苯和偏四甲苯这类生态有害的组分。考虑到对汽化器式发动机燃料要求改变趋向的特点是所容许芳烃含量的限制,所以这些结果有重要的生态意义。
按本方法的汽油催化生产过程是不将DME从大量杂质(在过程中惰性)稀释的气体中分离的条件下进行。这一点是本方法与所有其他由含氧化合物生产烃类产品的技术明显不同处。
现列出实施本方法的一些实施例,它们用来说明本发明,而不是对本发明范围的限制。实施例1
将甲烷和空气分别压缩到超过部分氧化反应器中压力。在甲烷标准吸附法硫净化过程后,将进料组分通过换热器,在换热器中被部分氧化产物的热量加热。在反应段中将各组分直接混合(变通方案为在反应段前方)。在这一实验中,甲烷-空气混合物中的空气过量系数α为0.387。
在54个大气压和反应器最高温度约1200°k下,在流动反应器中用空气氧进行甲烷部分氧化过程,生成的合成气通过位于部分氧化反应器和水分离器之间的换热器。进行合成气的等压冷却,使水冷凝。在合成气中的残留水含量为0.5%(体积)。生成的合成气在恒压下被加热到二甲醚合成反应开始的温度(约500°K),并送入操作压力为50大气压的流化催化反应器中。将生成的气体混合物(含有二甲醚作为所需的产物)加热到约700°K,并送入装有改性高硅沸石的催化流化反应器,在反应器中进行汽油合成。由反应器排出且含有所需产物汽油的气流被冷却,通过冷凝分出汽油。将生成的产物送去分析。
若合成气的压力大于DME合成反应器中的压力的话,则生成的合成气(取决于部分氧化反应器中所选的压力)可直接在分出水以后送入反应器,否则需另外压缩。
混合物中的甲烷含量在空气过量系数α的数值为0.35-0.55的范围内变化。在压力保持基本上恒定的条件下,将生成的合成气冷却,以便从中分出水蒸汽,使残留含量不大于0.4-0.5%(体积)。此后,不含过量水份的合成气在换热器中被加热。当甲烷/空气比对应于α=0.41时,生成的合成气(干燥后)有以下组成:CO-13.2%、H2-21.7%、CO2-2.5%、CH4-2.7%、其余为N2-至100%。
将有上述组成的氮稀释的合成气送入催化反应器,在反应器中于50大气压下在合成-脱水组合催化剂上进行DME的合成。
DME的产率取决于合成气中的CO数量、压力和其他工艺条件。在50大气压力下,CO中高达65-70%的碳转化成DME,接近在该条件下的平衡含量。
在DME催化合成反应器中,生成的气体在换热器中或用其他方法加热,此后将它送入汽油合成催化反应器。在与DME合成相同的压力(50大气压)下进行汽油合成。DME的转化率实际上为100%,汽油馏分的产率为91.5%,干气(C1-C3)的产率为8.5%。
指出这一点是重要的,按本方法生产的汽油就诸如硫含量(不超过0.5ppm)这样的重要生态特性来说明显优于所有其他类型汽化器式发动机燃料。下表列出说明其高质量的数据。
表.由DME生产的汽油馏分的各个烃类组成
合计:正构烷烃 2.3%
No | 烃类 | % | No | 烃类 | % |
1 | 丙烷 | - | 17 | 3,3-二甲基戊烷 | 0.01 |
2 | 异丁烷 | 0.01 | 18 | 环-己烷 | |
3 | 正丁烷 | 0.05 | 19 | 2-甲基己烷 | 2.23 |
4 | 异戊烷 | 0.57 | 20 | 2,3-二甲基戊烷 | 0.33 |
5 | 正戊烷 | 0.24 | 21 | 1,1-二甲基环戊烷 | |
6 | 2,2-二甲基丁烷 | 22 | 3-甲基己烷 | 3.37 | |
7 | 环戊烷 | 0.02 | 23 | 1,3-二甲基环戊烷(c) | 0.18 |
8 | 2,3-二甲基丁烷 | 0.25 | 24 | 3-乙基戊烷 | 0.13 |
9 | 2-甲基戊烷 | 1.58 | 25 | 1,2-二甲基环戊烷(t) | 0.13 |
10 | 3-甲基戊烷 | 1.01 | 26 | 正庚烷 | 0.47 |
11 | 正己烷 | 0.39 | 27 | 2,2-二甲基己烷 | |
12 | 2,2-二甲基戊烷 | 28 | 1,2-二甲基环戊烷(c) | 0.11 | |
13 | 甲基环戊烷 | 0.21 | 29 | 1,1,3-三甲基环戊烷 | |
14 | 2,4-二甲基戊烷 | 0.04 | 30 | 甲基环己烷 | 0.64 |
15 | 1,2,4-三甲基丁烷 | 0.05 | 31 | 2,5-二甲基己烷 | |
16 | 苯 | 0.04 | 32 | 2,4-二甲基己烷 | 0.08 |
No | 烃类 | % | No | 烃类 | % |
33 | 乙基环戊烷 | 0.28 | 65 | 未测 | |
34 | 2,2,3-三甲基戊烷 | 66 | 未测 | ||
35 | 1,2,3-三甲基环戊烷(tc) | 0.35 | 67 | 2,4-二甲基庚烷 | 0.42 |
36 | 3,3-二甲基己烷 | 0.12 | 68 | 2,2,3-三甲基己烷 | |
37 | 甲苯 | 0.83 | 69 | 未测 | |
38 | 1,2,3-三甲基环戊烷(tc) | 70 | 2,6-二甲基庚烷 | 0.15 | |
39 | 2,3,4-三甲基戊烷 | 71 | 2,5-二甲基庚烷 | 0.34 | |
40 | 2,3-二甲基己烷 | 72 | 3,5-二甲基庚烷 | 0.10 | |
41 | 2-甲基-3-乙基戊烷 | 0.30 | 73 | 1,2-二甲基环戊烷(c) |
42 | 2-甲基戊烷 | 1.66 | 74 | 乙基环己烷 | 0.46 |
43 | 1,1,2-三甲基环戊烷 | 75 | 乙基苯 | 0.51 | |
44 | 4-甲基庚烷 | 1.45 | 76 | 1,1,3-三甲基环己烷 | |
45 | 3,4-二甲基己烷 | 0.07 | 77 | 1,1,4-三甲基环己烷 | 0.10 |
46 | 3-甲基庚烷 | 3.11 | 78 | 1,3,5-三甲基环己烷(cc) | 0.16 |
47 | 3-乙基己烷 | 79 | 2,3,4-三甲基己烷(α) | 0.52 | |
48 | 1,2,4-三甲基环戊烷(ct) | 0.06 | 80 | 2,3,4-三甲基己烷(β) | 0.05 |
49 | 未测 | 81 | 对二甲苯 | 4.30 | |
50 | 1,2,3-三甲基环戊烷(cc) | 82 | 间二甲苯 | 5.11 | |
51 | 1,1-二甲基环己烷 | 0.89 | 83 | 2,3-二甲基庚烷 | 0.25 |
52 | 1,3-二甲基环己烷(c) | 84 | 4-乙基庚烷 | ||
53 | 1,4-二甲基环己烷(t) | 85 | 1,3,5-三甲基环己烷(ct) | ||
54 | 1-甲基-3-乙基环戊烷(c) | 0.59 | 86 | 4-甲基辛烷 | 1.82 |
55 | 1-甲基-3-乙基环戊烷(t) | 0.75 | 87 | 2-甲基辛烷 | 0.70 |
56 | 1-甲基-2-乙基环戊烷(t) | 88 | 3-乙基庚烷 | 0.30 | |
57 | 未测 | 89 | 未测 | ||
58 | 1-甲基-1-乙基环戊烷 | 0.33 | 90 | 3-甲基辛烷 | 1.15 |
59 | 正辛烷 | 0.58 | 91 | 1,3-二甲基-2-乙基环戊烷(tc) | |
60 | 1,2-二甲基环己烷(t) | 92 | 邻二甲苯 | 1.77 | |
61 | 1,3-二甲基环己烷(t) | 0.58 | 93 | 1,2-甲基-3-乙基环戊烷(tc) | |
62 | 1,4-二甲基环己烷 | 94 | 1,2-二甲基-4-乙基环戊烷(ct) | ||
63 | 2,3,5-二甲基己烷 | 0.04 | 95 | 1,2,4-三甲基环己烷(tt) | 0.26 |
64 | 2,2-二甲基庚烷 | 0.11 | 96 | 1,2-二甲基-3-乙基环戊烷(ct) | |
No | 烃类 | % | No | 烃类 | % |
97 | 1,2,3-三甲基环己烷(tt) | 0.42 | 124 | 2,6-二甲基辛烷 | |
98 | 1,1,2-三甲基环己烷 | 0.51 | 125 | 3,3-二甲基辛烷 | |
99 | 1,2,4-三甲基环己烷(cc) | 0.48 | 126 | 2,3,3-三甲基庚烷 | |
100 | 1,2,4-三甲基环己烷(ct) | 127 | 2,3,4-三甲基庚烷 | ||
101 | 1,2-二乙基环戊烷(t) | 0.15 | 128 | 3,4-二甲基辛烷 | 0.23 |
102 | 1-甲基-3-乙基环己烷(c) | 0.64 | 129 | 未测 |
103 | 1,3-二乙基环己烷(c+t) | 0.29 | 130 | 1-甲基-3-乙基苯 | 2.16 |
104 | 异丙苯 | 0.38 | 131 | 1-甲基-4-乙基苯 | 1.49 |
105 | 正壬烷 | 0.31 | 132 | 1,1,3,4-四甲基环己烷(c) | |
106 | 1-甲基-4-乙基环己烷(t) | 0.02 | 133 | 1,2,4,5-四甲基环己烷(tct) | |
107 | 1,2,3,4-四甲基环己烷(ccc) | 0.04 | 134 | 1,2,3,5-四甲基环己烷(ttc) | |
108 | 未测 | 0.05 | 135 | 1,2,4,5-四甲基环己烷(ttt) | |
109 | 未测 | 136 | 1,1,2,4-四甲基环己烷(f) | ||
110 | 未测 | 137 | 4-乙基辛烷 | 0.08 | |
111 | 1,2,3-三甲基环己烷(tc) | 0.30 | 138 | 2,3-二甲基辛烷 | 0.13 |
112 | 1,2,3-三甲基环己烷(cc) | 139 | 1,1-二甲基-4-乙基环己烷 | ||
113 | 1-甲基-1-乙基环己烷 | 0.14 | 140 | 1,2,3,5-四甲基环己烷(ttt) | |
114 | 2,4-二甲基辛烷 | 0.14 | 141 | 5-甲基壬烷 | 0.79 |
115 | 1,1,3,4-四甲基环己烷(t) | 142 | 1-甲基-2-乙基苯 | 0.53 | |
116 | 4,4-二甲基辛烷 | 0.03 | 143 | 未测 | |
117 | 1,1,3,5-四甲基环己烷(t) | 0.12 | 144 | 4-甲基壬烷 | |
118 | 2,5-二甲基辛烷 | 0.16 | 145 | 1,3,5-三甲基苯 | 0.42 |
119 | 3,5-二甲基辛烷 | 146 | 2-甲基壬烷 | 0.07 | |
120 | 1-甲基-2-乙基环己烷(c) | 0.10 | 147 | 3-乙基辛烷 | |
121 | 正丙苯 | 0.72 | 148 | 1,2,3,5-四甲基环己烷(ccc) | |
122 | 3,6-二甲基辛烷 | 0.08 | 149 | 1,4-二甲基-2-乙基环己烷(tc) | |
123 | 2,7-二甲基辛烷 | 150 | 3-甲基壬烷 | 0.27 | |
No | 烃类 | % | No | 烃类 | % |
151 | 1,1,2,3-四甲基环己烷(tct) | 0.03 | 163 | 1,2,3,4-四甲基环己烷(cct) | 0.77 |
152 | 1,2-二甲基-4-乙基环己烷(tc) | 0.06 | 164 | 1,2,3,4-四甲基环己烷(ctc) | 0.12 |
153 | 1,4-二甲基-2-乙基环己烷(tt) | 0.12 | 165 | 1-甲基-3-正丙基环己烷(c) | |
154 | 1,3-二甲基-4-乙基环己烷(tt) | 0.03 | 166 | 1,3-二甲基-2-乙基环己烷(tt) | |
155 | 1,2,4-三甲基苯 | 11.62 | 167 | 1,2-二甲基-3-乙基环己烷(tt) | |
156 | 1,2-二甲基-4-乙基环己烷(tt) | 168 | 1-甲基-3-异丙基苯 | ||
157 | 1,1-二甲基-2-乙基环己烷 | 3.99 | 169 | 正癸烷 | 0.24 |
158 | 1,2,3,5-四甲基环己烷(cct) | 3.04 | 170 | ∑(C11+C12) | 23.38 |
159 | 1,2,3,4-四甲基环己烷(tct) | 0.40 | 171 | C4+C5烯烃 | 0.08 |
160 | 1,4-二甲基-2-乙基环己烷(cc) | 0.30 | 172 | C6烯烃 | 0.23 |
161 | 1,2,3,4-四甲基环己烷(ctt) | 0.36 | 173 | C7烯烃 | 0.62 |
162 | 1-甲基-3-异丙基环己烷(c) | 174 | C8烯烃 | 0.35 |
异构烷烃 31.0%
环烷烃 35.4%
芳烃 30.0%
烯烃 1.3%辛烷值: 92.2表注:
1.在汽油分离过程中,一部分C4-C6馏分损失。
2.“c”和“t”表示顺式和反式构型物。实施例2
将甲烷和空气分别压缩到超过部分氧化反应器中压力。在甲烷标准吸附法硫净化过程后,将进料组分通过换热器,在换热器中被部分氧化产物的热量加热。直接在反应段中进行各组分混合。混合物中甲烷的空气过量系数α值在0.35-0.55的范围内变化。
在部分氧化反应器中压力大于DME合成反应器中压力的情况下,其中生成的合成气用于两个变通方案。第一种方案是将分离水后的合成气直接送入DME合成反应器。
而二种方案中,在压力保持大致恒定下,将生成的合成气冷却,以便从中分出水蒸汽,使其量不超过0.4-0.5%(体积)。此后,将不含过量水气的合成气在换热器中加热。在甲烷/空气比对应于α值=0.41的情况下生成有如下组成的合成气(干燥后):CO-13.2%、H2-21.7%、CO2-2.5%、CH4-2.7%,其余为氮-至100%。
将有上述组成的氮稀释合成气送入催化反应器,在反应器中于50大气压下在合成-脱水组合催化剂上进行DME合成。DME的产率取决于合成气中的CO数量、压力和其他工艺条件。在50大气压下,CO中高达65-70%的碳转化成DME,它接近在这些条件下的平衡含量。
在DME合成催化反应器中生成的气体在换热器中或用任何其他方法加热,此后将它送入汽油合成催化反应器。在与DME合成过程相同的压力(50大气压)下进行汽油合成过程。DME的转化率实际上为100%,汽油馏分的产率为91.5%,而干气(C1-C3)的产率为8.5%。
指出这一点是重要的,就诸如硫含量(不超过0.5ppm)这样的重要生态特性来说,本方法生产的汽油明显优于所有其他类型的汽化器式发动机燃料。表中所列数据证实了它的高质量。实施例3
保持实施例1的所有条件不变,不同的是送入部分氧化反应器的进料组分的混合条件。它们在送入反应段以前在特殊的混合器中进行混合。总的来说,得到类似的结果,但在合成气中甲烷的残留含量从2.7降低到2.3%。实施例4
将组成为CH4-86.9%、C2H6-10.1%、C3H8-3%的烃类气体用作进料。干燥以后,得到有如下组成的合成气:CO-14.1%、H2-21.5%、CO2-2.9%,甲烷残留含量为2.9%。CO含量增加对该过程的产品产率有利,它实际上与合成气中CO含量的增加成正比,即提高约7%。实施例5
在100大气压和在类似实施例1所述的条件下进行DME合成。CO中高达85%的碳转化成DME,它接近在这些条件下的平衡含量。进一步的处理如实施例1。
Claims (12)
1.一种由烃类气体原料生产汽油的方法,包括生产二甲醚作为中间产物,所述的方法的特征在于:在高压下生产合成气,所述的合成气含有氢气、碳氧化物、水、气体生成后残留的未反应的烃类,还含或不含惰性氮气;通过冷凝将水从合成气中分出并除去;然后进行二甲醚的气相一步催化合成,将制得的未分离二甲醚的气体混合物在压力下通过改性高硅沸石来生产汽油,和将气流冷却以分离出汽油。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于:在烃类原料于压力下部分氧化过程中进行合成气生产的方法为其不经另外压缩而进行催化处理提供了可行性。
3.根据权利要求1的方法,其特征在于:通过用水蒸汽的催化转化烃类原料来生产合成气。
4.根据权利要求1的方法,其特征在于:通过自热重整过程来生产合成气。
5.根据权利要求2或4的方法,其特征在于:该过程在同时送入空气或富氧空气或纯氧下进行。
6.根据权利要求1的方法,其特征在于:通过用碳酸气催化转化天然气来生产合成气。
7.根据权利要求1或2的方法,其特征在于:将经部分氧化法生产合成气的原料在与反应器外壁的热表面接触后送入反应器。
8.根据权利要求1的方法,其特征在于:通过冷凝除去合成气中所含的水,使其残留浓度不大于0.5%(体积)。
9.根据权利要求1的方法,其特征在于:连续测定合成气中的氧含量,当合成气中的氧浓度超过0.2%(体积)时,停止氧送入生产二甲醚的反应器。
10.根据权利要求1的方法,其特征在于:合成气通过位于汽油合成反应器和汽油冷凝器之间的换热器使合成气加热到二甲醚合成法所需的温度。
11根据权利要求1的方法,其特征在于:合成汽油和合成二甲醚的过程在实际上相等的压力下进行。
12根据权利要求1的方法,其特征在于:在一个反应设备中进行生产二甲醚和汽油的过程。
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