甲醇制汽油工艺研究及反应热分析

俞安平，李静静，刘林娇

(中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心，河南 洛阳 471003)

甲醇制汽油工艺研究及反应热分析

俞安平，李静静，刘林娇

(中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心，河南 洛阳 471003)

在100 mL固定床实验装置上，考察了反应温度、压力、空速对甲醇制汽油反应(MTG)的影响并对反应过程的反应热进行了理论计算。结果表明：在反应温度380 ℃，压力0.50 MPa，空速1.0 h-1的条件下，MTG进料的反应放热量为52.74 kJ/mol，绝热温升为586.12 ℃。

甲醇；汽油；反应热

石油资源的日益减少将限制汽油的供应，而国内汽车保有量的快速提升，对汽油的需求却逐年增加[1]。同时我国"缺油、少气、富煤"的能源结构形成了煤基甲醇产能严重过剩的局面，由煤化工路线制取汽油已引起国内外科研工作者的广泛关注[2]。由甲醇制汽油(MTG)既能解决甲醇的产能过剩问题，又可在一定程度上缓解石油资源供给的压力。本文考察了工艺条件对MTG反应的影响，并对该过程反应热进行了分析计算，得到了MTG反应的摩尔进料放热量和绝热温升，为MTG工程放大提供数据支持。

1 实验部分

1.1 实验原料与催化剂

实验所用原料为工业甲醇(纯度≥99.0%)，催化剂为LSC-1，物化性质见表1。

表1 催化剂的物化性质

1.2 实验装置

100 mL等温固定床实验装置见图1。在反应器中央装填100 g催化剂，两端装入石英砂。反应系统用氮气充压后，床层程序升温至指定的反应温度，原料由计量泵以稳定的流量注入反应器进行MTG反应。反应产物经两级冷凝管冷却，从而实现气液产物的分离。收集液相产物，油水分离后计量并使用Agilent 7890B气相色谱仪分析油相及水相的组成；气相产品经气体流量计计量后使用Agilent 7890B气相色谱仪分析其组成。根据计量和分析结果计算物料平衡。

图1 100 mL等温固定床实验装置流程

2 结果与讨论

2.1 反应温度对甲醇制汽油反应的影响

表2 反应温度的影响

2.2 反应压力对甲醇制汽油反应的影响

表3 反应压力的影响

2.3 反应空速对甲醇制汽油反应的影响

利用100 mL等温固定床实验装置，在反应温度380 ℃，反应压力0.50 MPa的条件下，考察了反应空速对MTG反应的影响，实验结果见表4。随着反应空速增加，汽油收率呈先增加后降低的趋势。这是因为随反应空速的增加，油气在反应床层停留时间减少，干气和液化气中的部分烯烃未能充分转化为汽油组分。

表4 反应空速的影响

2.4 反应过程放热量及绝热温升的计算

以100 mL等温固定床装置实验数据为基础，对MTG反应的放热量与绝热温升进行计算，具体反应条件为：反应温度380 ℃、空速为1.0 h-1和压力0.50 MPa，实验结果见表5。各物质的△fHmθ(T)和Cp,m(T)值见表6，其中热力学数据大部分取自文献[3-5]，其它由文献[6]中基团供献法求得。以表5和6中数据为计算依据，对MTG反应过程的放热量△Q进行了计算，结果为甲醇进料的放热量为52.74 kJ/mol；同时对反应绝热温升进行计算[7]，结果为586.12 ℃，说明MTG反应为强放热反应。

表5 反应产物组成 %

表6 各物质热力学数据

表6(续)

3 结论

实验考察了反应温度、压力、空速对MTG反应的影响，获得了较优的MTG反应条件，即反应温度380 ℃、压力0.50 MPa和空速1.0 h-1，并对MTG的反应热和绝热温升进行计算，MTG反应的放热量为52.74 kJ/mol，绝热温升为586.12 ℃，计算结果可为MTG的工业设计提供参考。

[1] 朱 伟，朱建华，任潇航，等.一步法甲醇制汽油工艺的研究[J].现代化工，2014，34(1)：68-71.

[2] 李国林，刘艳升，郝代军.不同硅铝比ZSM-5分子筛催化剂一步法甲醇制汽油[J].工业催化，2015，23(10)：792-797.

[3] John A Dean.兰氏化学手册[M]. 魏俊发,译. 2版.北京：科学出版社，2003.

[4] 马沛生.石油化工基础数据手册(续编)[M].化京：化学工业出版社.1993：158-210.

[5] 卢焕章.石油化工基础数据手册[M].化京：化学工业出版社,1982：138-244, 306-338.

[6] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].化京：化学工业出版社. 2003：868-871.

[7] 袁本旺，丁晓伟，李吉春，等.C4烃芳构化烷基化反应工艺过程热力学分析[J].石油炼制与化工，2009，39(1):34-38.

(本文文献格式：俞安平，李静静，刘林娇.甲醇制汽油工艺研究及反应热分析[J].山东化工，2016，45(12)：33-35.)

Methanol to Gasoline Process Research and their Reaction Heat Analysis

Yu Anping，Li Jingjing，Liu Linjiao

(Luoyang R&D Center of Technology Sinopec Engineering (Group) Co., Ltd.,Luoyang 471003, China)

The influence of reaction temperature, time and space velocity on the methanol to gasoline process was investigated on a 100 mL fixed bed apparatus and the thermodynamic calculation was carried out. The results showed that reaction heat release was 52.74 kJ/mol at 380 ℃ and 0.50 MPa with space velocity of 1.0 h-1, and the adiabatic temperature rise was 586.12 ℃.

methanol; gasoline;reaction heat

2016-04-26

俞安平(1969—)，女，工程师，1993年毕业于石油大学，现从事石油化工方面工作。

TE667

A

1008-021X(2016)12-0033-03