一種生產(chǎn)醚基汽油的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，以合成氣為原料，在甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑作用下直接反應(yīng)生成DME，合成氣包括H2、CO、CO2。合成氣可來源于工業(yè)廢氣。本發(fā)明方法能夠拓寬原料來源，使資源循環(huán)利用。該方法制備的醚基汽油辛烷值高、能耗低、成本低且節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種生產(chǎn)醚基汽油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醚基汽油的制備方法，特別是涉及一種生產(chǎn)醚基汽油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醚基汽油是醚基(汽油)燃料的簡稱，是利用天然氣、煤炭、焦?fàn)t氣、生物質(zhì)楂桿、沼氣、瓦斯氣、城市垃圾、工業(yè)廢氣等為原料生產(chǎn)的世界公認的“21世紀超潔凈替代能源”二甲醚，經(jīng)與低碳混合醇等多種化工原料合成的一種新型車用、工業(yè)用及民用液體燃料。具有辛烷值高，蒸汽壓低，無苯、無硫、無烯烴、無芳烴、無鉛、無鐵、無錳、實際膠質(zhì)低、誘導(dǎo)期長的優(yōu)點，價格比汽油便宜30%以上，既可以單獨使用，又可任意比例與汽油混溶摻燒。既有甲醇、乙醇汽油的高辛烷值、清潔等特點，又解決甲醇和乙醇汽油的高油耗、動力不足等缺點，對汽車動力和部件有益無害，是未來應(yīng)用前景非常廣闊的替代新能源。
[0003]實驗調(diào)查顯示，以30%醚基混合物與車用汽油，20%醚基混合物與乙醇汽油混溶摻燒，除動力明顯提高外，還可降低油耗5-20%，解決了甲醇汽油(容易分層)保質(zhì)期短，替代比低，乙醇汽油動力不足，汽油燃燒排放污染環(huán)境，高清汽油含MTBE污染水源的五大世界性科技難題，醚基汽油各項指標均優(yōu)于歐IV、歐V及日本、美國汽油標準，超越了世界 未來汽油高辛烷值、低蒸汽壓、低苯、低硫、低芳烴、低烯烴、無鉛的目標。
[0004]隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)增長，各國對能源的需求不斷增加，包括石油在內(nèi)的能源資源日趨緊張，能源危機、積極開發(fā)可替代能源，成為全球發(fā)展面對的共同課題。在這樣的背景下，盡快開發(fā)新型可替代能源，成為擺在我們面前的一項艱巨任務(wù)。二甲醚(簡稱DME)是一種最簡單的脂肪醚，用途廣泛。二甲醚有高的十六烷值，作為柴油替代燃料，具有良好的燃燒性質(zhì)，其排放物比美國加州超低排放標準要低。二甲醚物性與液化石油氣相似，可代替液化石油氣(LPG)作為民用潔凈燃料。醚基汽油的生產(chǎn)具有原料市場供應(yīng)充足，成本低廉、便于擴大生產(chǎn)等優(yōu)點。其生產(chǎn)成本目前為1700~2000元/噸，僅是汽油、乙醇汽油成本的三分之一，因此具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種生產(chǎn)醚基汽油的方法。本發(fā)明方法能夠拓寬原料來源，使資源循環(huán)利用。該方法制備的醚基汽油辛烷值高、能耗低、成本低且節(jié)能環(huán)保。
[0006]本發(fā)明的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法技術(shù)方案為，以合成氣為原料，在甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑作用下直接反應(yīng)生成DME，合成氣包括H2、C0、C02。合成氣可來源于工業(yè)廢氣。
[0007]反應(yīng)生成DME的反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。
[0008]甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑為Cu0-Zn0-Al203/HZSM_5系列催化劑。
[0009]H2, CO、CO2按一定體積比進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑置于管中，管間為水，兩端填充1.0 mm的瓷環(huán)，壓力5-8 Mpa，溫度210-280 e。[0010]進入反應(yīng)器的所有氣體都經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0011]合成氣按體積比H2: CO = 1:1-8, COiCO2= 2:1-6。
[0012]優(yōu)選為，合成氣按體積比H2:CO = 2:9, COiCO2= 1:3。
[0013]具體步驟為:合成氣按體積比H2:C0 = 2:9, COiCO2= 1:3進入固定床管式反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量1.0 g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 _的瓷環(huán)，壓力8Mpa，溫度210°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的方法達到了資源的合理利用，有效利用了工業(yè)廢氣，解決了耗能高、轉(zhuǎn)化率低的問題，同時，在節(jié)約生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，提高了催化劑的種類、活性、壽命、CO的轉(zhuǎn)化率和二甲醚收率。該方法制備的醚基汽油辛烷值高、能耗低、成本低且節(jié)能環(huán)保。
[0015]【具體實施方式】:
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
[0016]實施例1
反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。合成氣按一定體積比H2 = CO = 2:9，CO:CO2=1: 3進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量1.0 g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 _的 瓷環(huán)，壓力8Mpa，溫度210°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0017]結(jié)果顯示，CO的轉(zhuǎn)化率達到86.81%，二甲醚收率達到73.87%，產(chǎn)物中辛烷值高的芳烴和異構(gòu)烷烴組分的含量均大于87%。以此制備的醚基汽油能耗與汽油相當(dāng)，與汽油混溶摻燒，能耗率降低8%以上?？墒蛊囄廴九欧盼顲0、CH化合物以及NOx降低50% -80%,致癌癥物苯排放系數(shù)幾乎為O。同時還可有效清除燃燒系統(tǒng)積碳，延長發(fā)動機的使用壽命。其生產(chǎn)成本僅是汽油、乙醇汽油成本的三分之一。
[0018]實施例2
反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。合成氣按一定體積比H2:C0 = 2:7, COiCO2= 2:1進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量l.0g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 mm的瓷環(huán)，壓力7 Mpa，溫度270°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0019]結(jié)果顯示，CO的轉(zhuǎn)化率達到92.14%，二甲醚收率達到82.47%，產(chǎn)物中辛烷值較低的直鏈烷烴所占比例較低，異構(gòu)烷烴占飽和烴的90%以上，產(chǎn)物中高辛烷值組分的芳烴和異構(gòu)烷烴總含量在85%以上。以此制備的醚基汽油使發(fā)動機功率提高16%，熱效率也提高2%~3%，基本實現(xiàn)了無煙運行，即無可見微粒排放。
[0020]實施例3
反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。合成氣按一定體積比H2:C0 = 1:7, COiCO2= 2:5進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量1.0 g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 _的瓷環(huán)，壓力6 Mpa，溫度250°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0021]結(jié)果顯示，CO的轉(zhuǎn)化率達到90.87%，二甲醚收率達到約80%，高辛烷值的芳烴和異構(gòu)烷烴總含量大于82%，其中芳烴含量在38%~42%，異構(gòu)烷烴含量40%~45%，低辛烷值的正構(gòu)烷烴含量小于3%。以此制備的醚基汽油燃燒尾氣中NOx是燃用柴油的60%，CH化合物的排放量下降40%左右，氣缸中最高壓力下降7MPa~9MPa，氣缸中壓力升高率也相應(yīng)降低，從而使工作時噪音下降。醚基汽油的生產(chǎn)具有原料市場供應(yīng)充足，成本低廉、便于擴大生產(chǎn)等優(yōu)點。其生產(chǎn)成本目前為1700-2000/噸。
[0022]實施例4
反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。合成氣按一定體積比H2:C0 = 3:4, COiCO2= 2:5進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量1.0 g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 _的瓷環(huán)，壓力6 Mpa，溫度260°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
[0023]結(jié)果顯示，CO的轉(zhuǎn)化率達到89.98%，二甲醚收率達到85.37%，高辛烷值的芳烴和異構(gòu)烷烴組分含量達80%~90%。以此制備的醚基汽油成本僅為我國汽油、乙醇汽油及合成汽油成本的60%，實現(xiàn)了無能源消耗，無三廢排放，避免了生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，以合成氣為原料，在甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑作用下直接反應(yīng)生成DME，合成氣包括H2、CO、C02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，反應(yīng)生成DME的反應(yīng)在固定床管式反應(yīng)器中進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑為Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，H2,CO、CO2按一定體積比進入反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑置于管中，管間為水，兩端填充1.0 mm的瓷環(huán)，壓力5-8 Mpa，溫度210-280 e。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，進入反應(yīng)器的所有氣體都經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，合成氣按體積比H2:CO = 1:1-8，COiCO2= 2:1-6。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，合成氣按體積比H2:CO = 2:7，COiCO2= 2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一 種生產(chǎn)醚基汽油的方法，其特征在于，具體步驟為:合成氣按體積比H2 = CO = 2:7，COiCO2= 2:1進入固定床管式反應(yīng)器，固體顆粒催化劑Cu0-Zn0-Al203/HZSM-5系列催化劑裝量1.0 g置于管中，管間為水，兩端填充1.0 mm的瓷環(huán)，壓力7Mpa，溫度270°C，進入反應(yīng)器的所有氣體都先經(jīng)5A分子篩脫水、402脫氧劑脫氧。
【文檔編號】C10L1/185GK103725331SQ201310677298
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】車春玲 申請人:濟南開發(fā)區(qū)星火科學(xué)技術(shù)研究院