甲醇制汽油工艺
学院：化学工程学院
班级：化工研11-4 姓名：徐津泉 学号：S11030499
甲醇制汽油工艺
摘要:甲醇汽油是车用燃料替代，是新能源的重要组成部分。原油是全球最主要的一次能源，当前能源短缺的实质是原油短缺。车用燃料是原油最主要的应用领域，占全球原油总消耗量的70%以上。甲醇汽油是一种\以煤代油\路径，可以作为汽油的替代物从而实现对原油的部分替代。
关键词:甲醇汽油; 辛烷值；；固定床工艺；流化床工艺；多管式反应器；
引言
甲醇是一种重要的有机化工原料，它在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。随着世界石油资源的日益匮乏和甲醇生产成本的降低，甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势，因此甲醇制汽油(MTG)项目备受关注。
1 甲醇汽油的发展前景
由于目前经济大发展及汽车保有量的增加，我国汽柴油的供应已出现严重短缺。国家和各种科研院所为缓解石油资源的短缺状况曾提出各种新能源的使用，其中包括生物柴油、天然气、液化石油气、二甲醚、乙醇以及电动汽车等各种措施，但就目前来看甲醇是最理想的选择。
1.1 常见新能源的局限性
(1) 生物柴油主要是原料问题难以解决，一是以菜籽油为原料生产的生物柴油成本高，据统计，生物柴油制备成本的75% 是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键[1]。二是用化学方法合成生物柴油有以下缺点：工
艺复杂、醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高，设备投入大；色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；酯化产物难于回收，回收成本高；生产过程有废碱液排放[2]。
(2) 乙醇虽在一些地区进行使用。但是，由于3.3 吨粮食才能生产1 吨乙醇，成本很高，而且我国粮食并不富裕，用粮食转化为乙醇作为汽油替代燃料的现实作用并不是很大。我国作为一个地处温带气候的国家，生物质能源并不是很丰富，加之人口众多，环境保护的任务非常艰巨，所以像巴西用丰富的生物质做原料转化成为乙醇作为汽柴油的补充对我国来说并没有多大的借鉴意义。所以用乙醇汽油作为替代燃料对解决我国目前的能源紧张状况还是远远不够的。
(3) 天然气、二甲醚和液化石油气都是气体燃料，其主要缺点是需要大的储气罐，这样就限制了燃料的携带量，需要经常加气，再就是在离气田近的地方用的比较划算，但是对于离气田较远的地区用起来就不如汽油划算，且发动机需要做大的改动，因此也不是适合广泛的推广[3]。
1.2甲醇汽油的主要优点
(1) 通用性好
甲醇汽油方便普及与推广使用，无须改动加油站的机器设备，更无须改动车辆发动机即可直接添加交叉使用。在以汽油为燃料的汽车上使用，可直接替代国标93#、97#、98#汽油使用；可以按任意比例与国标90#、93#、98#车用汽油互溶，且不影响汽车发动机正常工作[4]。 (2) 腐蚀性无
甲醇汽油经过单车行使20万公里，经上海内燃机研究所等权威检测证明，其腐蚀性与普通汽油类同，未发现对汽车发动机有腐蚀形象。 (3) 互溶性优
甲醇汽油专利配方中的添加剂，变性剂可以使甲醇和汽油的互溶性增强，可与普通汽油任意混合或交叉使用。 (4) 动力性强
甲醇汽油能有效地预防和消除汽车部件的积炭形成，有利疏通油路，延长车辆发动机寿命，辛烷值高，抗爆性好，降低油耗噪音，具有高效动力节省燃油，可提高发动机的效率，增强动力[5]。
（5）替代性好
甲醇汽油将工业原料一甲醇，经高科技改性后，大比例加入汽油中，替代车用能源，可节约替代大量石油资源，符合国家政策导向，有助于缓解因石油资源枯竭造成的紧张局面。 （6）环保性好
甲醇汽油由于含氧量高，燃烧充分，能有效地减少50%以上的有害气体排放，其中CO 、HC 和NOx排放降低90%以上，经国家权威机构的多项检测，各项指标均已达到欧IV标准，减少排放，满足环保需求，大大改善生态环境。 （7）便捷推广
甲醇汽油常温下存放，品质有效期可达到2年之久，有效的解决了贮存、运输和销售各环节所需的时间。 （8）品质稳定
甲醇汽油在35℃高温气候条件下使用，汽车油路不会发生气阻现象，同时在气候零下35℃的低温条件下，不分层，不乳化，发动机可正常起动，特别适应高寒地区规模化生产和使用，低温易启动、高温无气阻。
2 技术发展历程
与F—T过程相比较，甲醇制汽油(MTG)技术的优点是能量效率高、流程简单及装置投资少，缺点是只能生产汽油和LPG馏分。MTG工艺是在Mobil公司的甲醇通过ZSM一5分子筛催化剂转化为芳烃的基础上发展而来的。Mobil法甲醇制汽油技术于1976年公布，其总流程是首先以煤或天然气作原料生产合成气，再用合成气制甲醇，最后将粗甲醇转化为高辛烷值汽油。该工艺有两种形式：固定床和流化床，在实验室规模和中试装置中，广泛地进行了研究。新西兰政府曾于1979年引进Mlobil公司技术，在国内建成了l785t／d的甲醇转化制汽油工业化装置，并成功运转，由于当时油价较低，装置运行连年亏损，最终停止运转并拆除。目前，MTG工业化装置稳定运行的只有晋煤集团天溪煤制油分公司。
3 MTG工艺流程
3.1 国外技术及发展现状
根据反应器的不同，现有的MTG 工艺路线可以分为3 条，即经典的固定床工艺、流化床工艺及多管式反应器工艺[6-7]。
3.2 固定床工艺
MTG固定床工艺流程是由两步脱水反应器系统组成：在第l步反应器内，生成接近平衡的甲醇／二甲醚／水混合物；在含有ZSM-5催化剂的第2步反应器中生成烃。第2步产品后冷却，使之在高压分离器中闪蒸，得到的轻质气体循环回第2步反应器，以控制反应温度的上升。最后去分馏塔，分离出液态烃、气态烃和水。循环气与出脱水反应器的气体体积比是9，控制温度可以增加汽油的收率。当反应产物中测定出未反应的甲醇时，表明催化剂结炭，活性已达不到要求。此时，采取空气与氮混合气燃烧法除去催化剂表面的积炭，从而使反应器内的催化剂再生。工业化的流程中并联设置4台转化反应器，3台运转，l台再生催化剂。生成物中除了极少的C1和C2，并副产少量的C3和C4外，80％左右为C+5。从烃类产物中可以得到85％的汽油，其辛烷值(研究法)高达93，其余是液化石油气和少量的燃料气。
MTG 固定床工艺于1985 年首次推向工业化，在新西兰Motunui 投运了一套装置。该装置已运行10 年，以天然气为原料生产甲醇，再合成汽油，汽油产量达57 万吨/年，是继南非Sasol 之后世界第二座大型工业化合成油厂。固定床反应器工艺的优点是转化率比较高、工艺成熟，缺点是工艺过程和设备复杂、能耗高、投资高[8]。山西晋城煤业集团公司年产30 万吨甲醇10 万吨汽油示范项目已于2009 年6 月28 日正式出油，经过近60 h 的开车运转，于6 月30 日18 时30 分顺利产出第一桶合格油品[9]。该项目以晋城高硫煤为原料，采用中国科学院山西煤炭化学研究所灰熔聚流化床加压气化技术、国内甲醇合成、引进Mobil公司的MTG 技术。
3.3流化床工艺
Mobil公司在德国进行了流化床技术的试验开发，规模相当于l 800t／a。主要装置有流化床反应器、再生塔和外冷却器。原料甲醇和水按一定比例配料并进行气化，过热后进入流化床反应器。流化床反应器顶部出来的反应产物经除去夹带的催化剂后，进行冷却，分离为水、稳定的汽油和轻烃。流化床中的反应是急剧的放热反应，采用外部冷却器移走热量[10,11]。为了控制催化剂表面积炭，将一部分催化剂循环至再生塔。由于不断加入新鲜催化剂，使反应器内的催化剂性能保持基本稳定，从而带来了生产操作和产品质量的稳定。
MTG 流化床工艺具有下述特点：①汽油收率比固定床法略高；②操作中易移去反应热，可将反应热用来生产高压蒸汽；③循环量比固定床大大降低。该工艺完成中试以
甲醇制汽油工艺
