[发明专利]一种醇醚催化转化制备高辛烷值燃料的催化剂及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种醇醚催化转化制备高辛烷值燃料的催化剂及方法。

背景技术

汽车燃料(汽油或含醇汽油)是最重要的交通燃料之一。在传统的化工路线中，汽油主要通过石油的炼制而得，为了交通行驶过程中的安全性，常要求汽油商品的辛烷值高于90。随着近年来大城市交通与环境管理标准越来越严格，汽油商品的辛烷值要求越来越高，逐渐达到95或97。

目前利用石油催化裂化直接而得的燃料产品，辛烷值只能维持在90左右，需要填加别的化合物才能够达到93或97，从而增加了成本。同时，由于炼油是吸热反应，需要催化剂烧碳再生反应将高温的催化剂即使返回为炼油反应供热。这样导致该类催化剂的再生技术中通入的氧总量大，且需要高强度烧碳。这样导致烧碳所产生的气体CO含量极低，而CO₂没有利用价值。更为严重的是，CO含量低的情况下，燃料中与空气中的氮被氧化生成NO排至大气中。由于炼油工业是世界上最大的化工产业，所以这也使得其成为很大的CO₂排放及NO排放行业，不利于温室气体减排，及降低单位GDP上的CO₂排放量。

使用甲醇为原料制备燃料时，由于甲醇不含硫与氮，所以生成的燃料也具胡低硫低氮，即过程NO相对较低的优点。如利用甲醇在分子筛催化剂作用下，可以直接高效得到液态产品，含30-39％芳烃，其辛烷值可达93。但该路线中副产大量干气(甲烷，乙烷)，且其气态产物的平均分子量在26％左右。这导致基于甲醇碳基的收率不足，且整个过程的经济性由于干气的低价值而受到影响。另外有可将甲醇在金属-分子筛催化剂上转化生成液态产品全为芳烃的技术，其液态产品的辛烷值可达110。但是甲醇全部生成芳烃的过程对于催化剂的酸性要求过高，而在有水(由甲醇分解生成)存在的转化过程中，催化剂的酸性不易保持。而频繁更换催化剂将显著降低过程的经济性。

同时目前的甲醇催化转化技术中，无论是使用纯分子筛，还是金属/分子筛复合型催化剂，催化剂均要失活，而目前技术均在较高温度与较高氧气含量下进行催化剂的烧炭再生，一方面高温不利于催化剂活性的保持，另一方面，高温生成的再生烟气多以CO₂为主要成份，没有利用价值。同时高温再生过程中，CO少导致过程的NO含量增加与CO₂排放增加，是一种不利于环境保护的生产技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种醇醚催化转化制备高辛烷值燃料的催化剂。

本发明的目的还在于提供一种醇醚催化转化制备高辛烷值燃料的方法。

一种醇醚催化转化制备高辛烷值燃料的催化剂，其特征在于，该催化剂为金属、分子筛和结构增强剂的复合体；催化剂中的金属为锌、银、钼、铜、镍、铈、镧、锰、铬、铂、铁、钌、钨、钒中的一种或两种及两种以上的复合；分子筛为ZSM-5、ZSM-11或两者的组合；金属的总负载量为分子筛总质量的0.05％-5％，分子筛占催化剂整体质量的30％-70％；增强剂为铝溶胶、硅溶胶、高岭土、拟薄水铝石中的一种或两种及两种以上的复合。

一种醇醚进行催化转化合成高辛烷值燃料的方法.其特征在于，包括如下步骤：

(1)将制备催化剂用金属对应的可溶性金属盐通过浸渍的方法，吸入分子筛内部，经过快速过滤，使90-95％的金属分布于分子筛内部，经过300-700℃焙烧后，固定金属与分子筛的相对位置，得到金属-分子筛复合结构，然后将金属-分子筛复合结构与结构增强剂成型制成催化剂，将催化剂装入反应器中；

(2)用甲烷气或液化气燃烧，生成高温烟道气直接通入反应器，或通入反应器的换热管中，控制反应器的温度为250-300℃，然后通入含醇醚的气体进行反应，反应放热，催化剂床层自行升温至400-500℃，控制反应器温度稳定；

(3)向反应器中持续通入含醇醚的气体，通过催化剂处理含醇醚的气体原料，在400-500℃温度和0.1-2.0MPa压力下生成高辛烷值液态烃燃料和气态产物；催化剂积炭失活后，向催化剂再生反应器中通入纯氧或空气，350-500℃温度下，经气氛置换进行原位再生或将催化剂移至催化剂再生反应器内进行再生，然后再返回反应器；通过催化剂再生反应器控制再生温度及再生后气体组成，将催化剂再生过程中产生的烟道气体中的CO经过变压吸附，返回反应器继续反应；将气态产物中的氢气和C₁-C₂烷烃分离，氢气返回反应器继续反应，C₁-C₂烷烃用作反应器启动的燃料或通往制备合成气的装置；