[发明专利]从含氧化合物制备烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产烃，尤其是汽油的方法。

特别地，本发明涉及一种从合成气生产汽油化合物的联合工艺步骤，其中在该合成气中存在的和在该方法过程中产生的二氧化碳从最终液体汽油化合物中被分离。

背景技术

众所周知，合成汽油的工艺包含两个步骤：合成气转化为含氧化合物和含氧化合物转化为汽油产品。这些工艺步骤可以是集成的，生成含氧化合物中间体，例如甲醇或二甲醚混合物，其与未转化的合成气一起全部送入下一个步骤转化为汽油；或者该工艺也可以在两个分离的步骤中进行，其中中间分离出来含氧化合物例如甲醇或粗甲醇。

有用的含氧化合物包括甲醇、二甲醚和高级醇及其醚，但是含氧化合物如酮类、醛类和其他含氧化合物也适用。

在每种情况下，将合成气转化为含氧化合物都会产生热量，因为将合成气转化为含氧化合物和将含氧化合物进一步转化为汽油产品都是放热过程。

在美国专利US4481305中也讨论了借助于集成的工艺方案来生产汽油。烃，尤其是汽油，是通过在两个连续的反应器中将合成气催化转化来制备的，该合成气包含氢气和碳氧化物，其中CO/H₂摩尔比高于1，反应最初CO/CO₂的摩尔比是5-20。在第一步骤中，合成气以高效率转化为主要包含二甲醚(DME)的含氧化合物中间体，在第二步骤中上述混合物被转化为汽油，其净反应方案如下：

3H₂+3CO→CH₃OCH₃+CO₂+热      (1)

CH₃OCH₃→1/n(CH₂)_n+H₂O+热    (2)

(CH₂)_n表示汽油合成步骤中得到的宽范围的烃。分离烃产品后，包含氢气和碳氧化物的没有转化的合成气在至少部分去除CO₂后，例如通过洗涤CO₂，循环到含氧化合物合成步骤中。

发明内容

本发明的一般目的是提供一种改进的从富含一氧化碳的合成气制备沸点在汽油馏程的有价值的烃类的集成工艺方案，和提供中间含氧化合物的合成，不必将二氧化碳从合成气进料物流和中间含氧化合物合成产物中移除。

本发明是基于如下发现：在压力下，从液相中分离二氧化碳要比从气相中分离二氧化碳容易、有利，以及更进一步的发现：较大量的二氧化碳对含氧化合物反应生成高级烃没有不利的影响。

继而，本发明在其最宽的实施方案中提供了制备烃产品的方法，该方法包括如下步骤：

(a)提供一种包括氢气、一氧化碳和二氧化碳的合成气；

(b)在至少3MPa的压力下，在一种或多种共同催化氢气和一氧化碳反应生成含氧化合物的催化剂存在下，使至少部分合成气反应生成包括甲醇和二甲醚的含氧化合物混合物；

(c)从步骤(b)抽出包括一定量的甲醇、二甲醚、二氧化碳和水以及未反应的合成气的反应混合物，并且冷却该反应混合物得到具有所述量的甲醇、二甲醚和水的液相，并且同时在液相中溶解二氧化碳；

(d)将包含二氧化碳的液相与剩余的包含氢气和一氧化碳的气相分离；

(e)在具有将含氧化合物转化为高级烃和含二氧化碳的尾气的活性的催化剂存在下，将从步骤(d)抽出的液相蒸发和反应；

(f)将尾气与包含高级烃的液相分离；

并且其中在步骤(c)-步骤(f)中使用的压力和在步骤(b)中使用的压力基本相同。

优选将合成气调整为H₂/CO比为约1，且在氧化催化剂存在下反应，所述催化剂包括已知的甲醇催化剂，例如含铜、锌和铝的氧化物与包括固体酸如沸石、氧化铝或氧化硅-氧化铝的脱氢催化剂结合得到的催化剂。

在这样的富含CO条件下，水煤气变换反应导致转化率有很大提高，这是因为在热力学上有利，因为含氧化合物生产步骤中生成的水，通过与CO反应生成氢气和二氧化碳而实质上完全被变换。因此净反应实质上成为：氢气+一氧化碳生成DME+CO₂。

已知当从富含CO的合成气制备时，烃和/或燃料例如二甲醚、高级醇和汽油的合成同时还会产生副产物CO₂。

本发明方法的优点是不需要任何独立的上游或中间二氧化碳的去除。