一种一步法制备二甲醚的方法技术

本发明专利技术公开了一种一步法制备二甲醚的方法，其步骤如下：(1)将一步法三级混合催化剂装入反应器中，于常压下，通入H2和N2混合气对催化剂进行还原；(2)催化剂还原完成后，通入合成气经压缩升压后通入到反应器中进行二甲醚合成反应；未反应的合成气重新循环至反应器中；(3)反应后尾气经冷凝分离后，得到液相产物粗汽油产品，气体重新混合至压缩合成气中。本发明专利技术提供的方法具有良好的一氧化碳转化率，转化率大于97％以上，研究法测得的辛烷值不低于93％，二甲醚浓度可达到99.99％以上，具有良好的工业价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源合成
，具体涉及一种一步法制备二甲醚的方法。
技术介绍
能源不仅是现代经济社会发展的基础，制约着经济社会的发展，而且能源安全事关经济安全和国家安全，能源消耗也产生了严重的生态环境问题。随着世界人口的增加和经济的高速发展，能源需求日益增加，能源问题越发尖锐，世界各国已经把能源问题作为最重要的难题提上日程。近年来，我国经济发展迅速，能源需求持续增长，能源供应已成为制约国民经济发展的重要因素。随着世界人口的不断增长和世界经济规模的不断增大，世界一次能源消费量不断增加。根据《2004年BP能源统计》，1973年世界一次能源消费量仅为57.3亿吨油当量，2003年已达到97.4亿吨油当量。过去30年来，世界能源消费量年均增长率为1.8％左右。目前，化石燃料仍将是一次能源的主要来源，主要是煤炭、石油、天然气等。20世纪60年代，石油首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。目前，全球的石油需求与日俱增，伴随着国际油价的持续上涨，世界各国对石油资源的争夺也日益激烈。随着世界能源消耗量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增加，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据美国能源信息署(EIA)统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨，2001年达到239.0亿吨，预计2010年将达到277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年均增长1.85％。作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费的大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的1/10，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，反正经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来，能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点，日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。作为21世纪的新型清洁能源，二甲醚可替代柴油作发动机燃料及替代液化石油气作民用燃料，可由生物质基合成气制备，被称为“21世纪绿色燃料“。因此，二甲醚的推广应用是一条解决中国能源危机及环境污染的有效途径。中国专利文献CN1215716公开了一种二甲醚的分离方法，其特征是：合成气在反应器中进行反应后，产物气经换热器与原料合成气进行换热，在气液分离器分离出液体(主要为水)，在吸收塔脱除甲醇，反应尾气中的产物二甲醚在萃取塔中被溶液萃取下来，未反应的原料合成气经压缩机增压后与原料气混合后进入反应器，被萃取的二甲醚溶剂进入解吸-分馏塔进行解吸，并进一步提浓，脱除二甲醚的溶剂冷却后回萃取塔循环使用。该方法的不足是：耗水量较大，分离工艺中的副产二氧化碳没有得到进一步地分离和利用。中国专利文献CN1351986A提出了“一种由合成原料气直接制取二甲醚甲醇水溶液吸收工艺”，该工艺的特点是将产物合成气冷却冷凝到-20--10℃，分离出其中的部分二甲醚，用甲醇水溶液吸收未冷凝的二甲醚，含二甲醚和甲醇的水溶液经过精馏制得高浓度的二甲醚产品。该工艺的不足是：对能源的利用不尽合理：一方面，在分离过程中需要消耗大量的外加能源，另一方面，分离工艺产生的余热未加利用而大量外排，造成能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一步法制备二甲醚的方法，本专利技术用超临界法制得的发泡材料，具有泡孔分布均匀，泡孔尺寸可控，无化学发泡剂残留，力学性能好等优势。一种一步法制备二甲醚的方法，其步骤如下：(1)将一步法三级混合催化剂装入反应器中，于常压下，通入H2和N2混合气对催化剂进行还原；(2)催化剂还原完成后，通入合成气经压缩升压后通入到反应器中进行二甲醚合成反应；未反应的合成气重新循环至反应器中；(3)反应后尾气经冷凝分离后，得到液相产物粗汽油产品，气体重新混合至压缩合成气中。其中，所述合成气氢碳比(H2/CO)摩尔比为1-1.5。其中，步骤(1)中三级催化剂采用混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂和混合醚化催化剂续接而成，所述混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂和混合醚化催化剂比例为2:1:2。所述混合氧化物催化剂采用铜基催化剂，锌含量2-5％，铝含量5-8％，锆含量4-10％。所述铜颗粒氧化铝催化剂采用氧化铝表面镀有纳米氧化铜膜，所述纳米膜覆盖率为50-60％。所述混合醚化催化剂采用HZSM-5和硅铝酸盐混合而成，所述HZSM-5与硅铝酸盐质量比为5:6-8。其中，步骤(1)催化剂还原混合气的H2体积含量为2-8％，气体空速800-2000h-1，以升温速率3℃/min从50℃升温到260-290℃，然后在该温度下维持6-8小时，进行充分还原。其中，反应器中的催化剂采用内封闭式流通催化剂。其中，步骤(2)中的反应温度控制在280-350℃，反应压力保持在1.6-4.2Mpa，气体空速为800-2500h-1。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)一步法二甲醚突破了热力学限制，CO单程转化率高达72-80％，大大高于目前工业合成甲醇单程转化率(10-15％)，因此工艺过程中所需循环比很低，极大节省了气体压缩循环能耗，降低了压缩工段设备投资。2)，该工艺更加简单、灵活，整体运行压力低，整体投资少。3)产品汽油具有均四甲苯含量低，无硫等特点，汽油辛烷值(RON)为93-96，无需添加剂。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述：实施例一一种一步法制备二甲醚的方法，其步骤如下：(1)将一步法三级混合催化剂装入反应器中，于常压下，通入H2和N2混合气对催化剂进行还原；(2)催化剂还原完成后，通入合成气经压缩升压后通入到反应器中进行二甲醚合成反应；未反应的合成气重新循环至反应器中；(3)反应后尾气经冷凝分离后，得到液相产物粗汽油产品，气体重新混合至压缩合成气中。其中，所述合成气氢碳比(H2/CO)摩尔比为1。其中，步骤(1)中三级催化剂采用混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂和混合醚化催化剂续接而成，所述混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂...

【技术保护点】
一种一步法制备二甲醚的方法，其特征在于，其步骤如下：(1)将一步法三级混合催化剂装入反应器中，于常压下，通入H2和N2混合气对催化剂进行还原；(2)催化剂还原完成后，通入合成气经压缩升压后通入到反应器中进行二甲醚合成反应；未反应的合成气重新循环至反应器中；(3)反应后尾气经冷凝分离后，得到液相产物粗汽油产品，气体重新混合至压缩合成气中。

【技术特征摘要】
1.一种一步法制备二甲醚的方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)将一步法三级混合催化剂装入反应器中，于常压下，通入H2和N2混合
气对催化剂进行还原；
(2)催化剂还原完成后，通入合成气经压缩升压后通入到反应器中进行二
甲醚合成反应；未反应的合成气重新循环至反应器中；
(3)反应后尾气经冷凝分离后，得到液相产物粗汽油产品，气体重新混合
至压缩合成气中。
2.根据权利要求书1所述的一种一步法制备二甲醚的方法，其特征在于，所
述合成气氢碳比(H2/CO)摩尔比为1-1.5。
3.根据权利要求书1所述的一种一步法制备二甲醚的方法，其特征在于，步
骤(1)中三级催化剂采用混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂和混合醚化
催化剂续接而成，所述混合氧化物催化剂、铜颗粒氧化铝催化剂和混合醚化催
化剂比例为2:1:2。
4.根据权利要求书3所述的一种一步法制备二甲醚的方法，其特征在于，所
述混合氧化物催化剂采用铜基催化剂，锌含量2-5％，铝含量5-8％，锆含量4-10％。
5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：车春玲，
申请(专利权)人：山东联星能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37