[发明专利]从合成气中生产烃特别是汽油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从不含烃的化合物中、尤其从包含一氧化碳和氢的合成气中生产烃特别是汽油的方法。

背景技术

能够从碳和氢的各种容易获得的固态和气态来源中产生主要是一氧化碳和氢的混合物的合成气。基于合成气所合成的烃原料和发动机燃料是汽油烃的实际替代品并且在其质量上是部分更好的。因此，将合成气转化成烃的技术的效率多年来是一个主题问题。

在1925年开发的费托合成（US 1,746,464）中，合成气被直接催化转化为烃。

已知能够按照以下两个步骤从合成气生产汽油：首先进行含氧化合物（如甲醇或二甲醚或者这两种化合物的混合物）的合成，然后在含沸石的催化剂上将含氧化合物转化为烃的混合物。根据这一方案，从合成气生产汽油的一些方法由“美孚石油”公司所开发。该方法的两个步骤描述在科学、技术和专利文献中：甲醇的合成例如详细阐述在Karawajewa M.M.等人的著作“Technology of synthetic methanol（合成甲醇的技术）”，M.：Chimija，1984中；甲醇和二甲醚的混合物的合成在US 3,894,102中；从甲醇和二甲醚合成烃，参见C.D.Chang的综述Catal.Rev.（催化学报）-Sei.Eng.，第25卷，第1期（1983）和1983年的US 4404414。

US 6,191,175公开了生产甲醇和二甲醚的方法。在该专利中，首先从合成气进行甲醇的合成，该合成气被预热和引入第一反应器中。反应产物可能混合有合成气并将该反应产物再次转移到第二反应器中，该第二反应器用于甲醇合成或二甲醚的合成。为了实现高的生产能力，该方法优选绝热地进行。

US 5,908,963A公开了生产二甲醚的方法。该产品能够含有最高达20重量%的甲醇和最高达20重量%的水。在第一方法步骤中，在一个或多个反应器中将合成气转化成二甲醚、甲醇和水的气体混合物。所使用的催化剂既具有甲醇合成活性又具有甲醇脱水能力。将该气体混合物通过多个蒸馏和洗涤步骤分离，以获得纯的二甲醚。

在根据US 3,894,102（1975）而将合成气转化成汽油的方法中，实现了在371℃的温度下在生产含二甲醚的产物的条件下使合成气与催化转化剂进行接触，所述催化转化剂由甲醇合成催化剂和脱水酸性催化剂的混合物组成。在第二步骤中，实现了在288-454℃的温度、最高达21Mpa的压力和0.5-1000h^-1的原料供应质量流量下至少将二甲醚与沸石催化剂进行接触，从而生产出产物，其有机部分优选是汽油。第一步骤的产物能够被直接引入第二步骤中，或将其分离，例如，将水（有或没有甲醇）分离，也将H₂和一氧化碳（未转化的合成气）分离，它们被回收至第一阶段（可能在CO₂向外释放之后）。

根据现有技术，通常在第一阶段中被合成的甲醇和二甲醚的转化方法在几乎完全转化的情况下实现，由此含氧化合物在水中累积，则有了使用废水和/或从含水流中分离含氧化合物的问题，这显著恶化了该方法的经济指标。

在这种情况下，在现有技术中提出了将含氧化合物转化成烃的方法，其解决了由于将原料的转化率维持在超过99%的水平所引起的问题。从最终产物中所分离的水从系统中被带走并被供应至生物或生物化学的纯化。

US 4,814,535（1989）公开了从具有1至4个碳原子数的含氧化合物中生产汽油的方法。通过在反应器入口处逐渐增加温度，由此将原料的转化率维持在99.9%的水平，并且降低了原料流。当将转化率降低至低于99.9%时，则原料的供应被中断。

US 4,523,046（1985）公开了从在其中所公开的甲醇生产汽油的方法。此专利中，催化剂被放置在单床中并且通过原料与催化剂床的接触，原料的转化率几乎达到了100%。在转化率降低的情况下，原料被引入下一催化剂床。

为了改进从合成气或甲醇或者从甲醇和二甲醚（DME）生产汽油的方法，根据现有技术，考虑了各个方面，包括在甲醇和DME转化成烃的高放热区段中的温度控制以及汽油选择性和质量，具体地是在所生产的汽油中的芳族烃含量、尤其是重质烃的含量。

在甲醇和DME转化成烃的区段中的温度控制通过在原料中使用稀释成分来进行，所述稀释成分本身并不参与反应。在根据US 4035430（1977）的方法中，使用至少一种来自C₁至C₅烃的化合物和冷却的含均四甲苯的产物。后一化合物与温度一起影响了芳族烃的产率以及所含的BTX（苯、甲苯、二甲苯）的馏分的含量。