[实用新型]一种生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及合成气间接合成汽油技术领域，尤其涉及一种生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统。

背景技术

我国石油资源严重不足，严重依赖于进口。虽然以煤基合成气为气源合成油品的间接液化技术已经相对成熟，进行了商业化生产，但是煤作为化石燃料带来的负面效应之一就是造成了严重环境污染且能效较低。生物质作为唯一能直接转化为液体燃料的可再生能源，不仅可以摆脱对有限石油资源的依赖，而且能够大幅度减少大气污染物及温室气体的排放，对我国经济社会的可持续发展具有重要的意义。

合成气经甲醇/二甲醚合成汽油技术(通称MTG技术)的研究已有40多年。20世纪七十年代，美国Mobile公司成功开发出以ZSM-5为催化剂的甲醇转化制汽油技术，并申请了多项专利，如：US3931349。该工艺采用两段法转化，第一段是甲醇脱水制二甲醚，然后生成的二甲醚、甲醇和水的混合物进入二段反应器，在分子筛催化剂的作用下生成汽油和液化气等产品。CN1923770A报道了中科院山西煤化所甲醇一步法制取烃类产品的工艺。该工艺将原料甲醇气化后，在沸石分子筛催化剂上直接转化为烃类产品的混合物。基于甲醇为中间产物的合成工艺，由于热力学限制，合成气合成甲醇单程转化率不超过15%，因此大量未反应的合成气需要大循环比返回至甲醇合成反应器，极大增加了压缩机的设备投资和运行能耗。

直接经二甲醚合成汽油的技术遵循以下反应方程式(1)-(2)，过程中间产物为二甲醚，没有甲醇生成。如：专利CN101940934A开发了一种合成气一步法制二甲醚的高效催化剂；专利CN103788980A基于此催化剂进一步研究开发合成气经一步法二甲醚合成汽油工艺。相比以甲醇为中间物的MTG，该技术对合成气H₂/CO摩尔比的要求由2:1降为1:1。反应平衡打破了甲醇的热力学限制，CO单程转化率比以甲醇为中间物的MTG技术明显提高。

(1)

(2)

生物质纯氧气化制备的合成气相比煤基合成气具有如下特点：(1)H₂/CO约为1:1；(2)合成气中惰性组分，如CO₂的含量较高；(3)气体中含有焦油和其它杂质。这样的合成气经过净化后，不需经过变换反应调变，即可按照一步法二甲醚合成反应(1)的化学计量比，直接经二甲醚合成汽油，热力学路径设计更为合理，工艺路线更为简化，节约了设备投资和运行成本，具有广阔的应用发展前景。

但是，生物质合成气中CO₂含量较高（18-22vol%），以及二甲醚生成时伴生的CO₂副产物使得上述反应(1)和(2)中的有效原料气被大大稀释。专利CN103788980A中，大量的CO₂、未反应的合成气随原料二甲醚一起进入二段汽油合成反应器；在三相分离器中，CO₂、未反应的合成气和汽油合成反应生成的低碳烃（主要C1-C2，少量C3）又一起分离进入循环气，返回一段二甲醚合成器前进行脱碳。显然，大量CO₂不仅大大稀释了反应原料气，而且CO₂的积累和循环也极大增加了压缩机的功耗。同时，这种二段出口返回至一段的循环工艺不利于各段反应器的单独操作和控制优化，易造成两段反应器的相互影响和调节滞后。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统，旨在解决针对生物质合成气H₂/CO摩尔比1:1，CO₂含量较高，导致原料转化率低、能耗大的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统，其中，包括依次连接的脱碳装置、一段反应器、高压水洗分离塔、解析塔、二段反应器和三相分离器，高压水洗分离塔塔顶的气相出口与脱碳装置连接，三相分离器塔顶的气相出口与二段反应器连接。

所述的生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统，其中，一段反应器为列管式反应器。

所述的生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统，其中，一段反应器的压力为2.5-5.0MPa，一段反应器的温度为210-280°C，气体体积空速为500-3000h^-1。

所述的生物质合成气经二甲醚生产汽油的系统，其中，高压水洗分离塔的压力为2.5-5.0MPa，高压水洗分离塔塔顶的温度为10-40°C。