甲醇制汽油文献综述

刘于英，原丰贞，赵霄鹏. 甲醇制汽油工艺概述[J].山西化工，2009,29（4）：2-3

随着世界石油资源的日益匮乏和甲醇生产成本的降低,甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势,因此甲醇制汽油(MTG)项目备受关注。

与其他甲醇下游技术相比,甲醇制汽油技术相对简单,并在反应器技术、油品后处理技术及油品品质等方面都有一定优势。特别是甲醇转化生产的汽油经简单加工后既可以直接使用,也可以作为优质油组分进行高清洁汽油(国家Ⅲ类标准)的调和。甲醇制汽油(MTG)工艺是由Mobil公司开发的甲醇于ZSM 25 分子筛催化剂上转化成芳烃的基础上发展而来的。Mobil法甲醇制汽油技术首次发表于1976 年,它首先以煤或天然气作原料生产合成气,再以合成气制甲醇,最后将粗甲醇转化为高辛烷值汽油。

甲醇制汽油工艺在中国能否立足,取决于煤制甲醇是否过剩。一旦煤制甲醇过剩,MTG 就有可能成为甲醇的后继产业链。甲醇加入汽油不如甲醇制汽油,后者对环境、发动机都没有影响,因此此技术具有非常广阔的应用前景

埃克森美孚公司在1990年代所作的改进包括减少了投资和操作费用。采用MTG技术的第一套煤制汽油工艺设计和建设已在中国山西晋城无烟煤矿公司进行之中。该装置初期阶段设计能力为10万t／a，但预计该项目第二阶段将扩增至100万t／a。埃克森美孚公司于2008年12月也将采用MTG技术建设美国第一套MTG型CTL项目。DKRW先进燃料公司通过其旗下的Medicine Bow燃料和电力公司接受MTG技术转让，在怀俄明州Medicine Bow建设1.5万桶／d CTL装置。晋城无烟煤矿公司和DKRW先进燃料公司的装置都将比新西兰原有装置有很大改进，并积累了10a多来的操作经验。

从事气化技术的美国合成能源系统公司(SES)与埃克森美孚公司合作，加快推广通过甲醇途径的煤制汽油技术，截至2008年9月底，在全球推行其u·GAS煤炭气化装置，已转让甲醇制汽油(MTG)技术达15套。SES公司已计划利用MTG技术与美国西弗吉尼亚州、密西西比州和北达科塔州的合作伙伴在其煤气化项目中应用。如果这些项目建成，将可生产约1亿加仑／a汽油。将埃克森美孚公司的MTG技术与SES公司专有的U—GAS气化技术相结合，可利用低成本、丰富的煤炭，包括褐煤和废煤转化生产高价值的运输燃料。

据埃克森美孚公司计算，460万t煤炭进料可生产约140万t／a(约3．6万桶／d)汽油。产率和投资成本取决于煤质(灰分、湿度、硫含量和热值)。据UC Davis公司于2007年公布的加州低碳燃料标准所作技术分析，由MTG工艺生产的全部能源产品总的生命循环周期温室气体排放(无碳捕集和封存，CCS)，最多可与平均的煤制油工艺的排放(48．7g/MJ炼制产品)相当。然而，每MJ汽油的排放较高(64．69 g／MJ汽油)。相对比较，从常规石油生产的汽油总的排放为25．7g／MJ，从焦油砂或超重质石油生产的燃料为29．4～35．9g／MJ。油砂燃料为33～70g／MJ。以Pittsburgh和Houston为基地从事合成能源系统开发、美国最的沥青煤生产商Consol能源公司与合成能源系统公司(SES)于2008年9月组建合资企业，推动通过甲醇使煤制汽油技术，合资企业在美国西弗吉尼亚州Benwood附近Marshall郡工业园区建设煤制汽油工厂，该工厂邻近Consol能源公司Shoemaker煤炭生产联合企业。计划于201 1年投产，这将是美国采用SES公司U—Gas气化技术的第一套装置。该公司从美国气体技术研究院取得该技术转让。Shoemaker煤炭生产联合企业将为转化生产合成气供应3 000 t／a煤炭。合成气将用于生产约72万t／a甲醇，甲醇再转化成l亿加仑／a辛烷值为87的汽油。该合资企业与埃克森美孚研究与工程公司签约以取得甲醇制汽油技术。在U—Gas气化过程中，粒状煤炭在单段、流化床气化器中于约1。8500F和200磅／平方英寸下被气化。U—Gas技术也包括以下过程，将使来自煤炭的二氧化碳副产品封存地下，以有助于减小对影响的影响。SES公司在中国的第一套商业化煤制甲醇装置于2008年1月投产，在中国的第二套煤制甲醇装置将于2010年投运。煤炭制取甲醇，由甲醇再制汽油(MTG)路线正在我国山西省跃跃欲试。山西晋城无烟煤矿公司与德国伍德公司于2006年12月签署了

建设甲醇制汽油(MTG)装置的工程和技术供应合同。该装置是晋城公司建设的中型规模联合装置的一部分，包括流化床、硬煤气化装置和甲醇装置。计划生产10万t／a汽油，2009年投产。该甲醇制汽油(MTG)装置将采用埃克森美孚研究工程公司专利的专有工艺，采用ZSM-5沸石催化剂将甲醇转化为辛烷值92的汽油，不产生费一托工艺的蜡副产物。该工艺由美孚公司第一次开发于上世纪70年代后期，由伍德公司和其合作伙伴在德国Wesseling 建设了第一套100桶／d的验证装置。该MTG工艺于1986年首次推向工业化，在新西兰Motunui投运了1.45万桶／d装置，该装置已运转了10a。

我国一步法甲醇制汽油技术取得突破。由云南煤化集团解化公司、中科院山西煤炭化学研究所、化学工业第二设计院等共同设计开发的3 500 t／a合成汽油工业示范装置，于2007年12月中旬在解化公司投产以来，已批量生产出合格汽油产品。这是国内目前已投运的、规模最大的煤变油中试装置，意味着对我国西南地区储量丰富的褐煤资源进行有续开发将成为现实。云南省煤炭保有储量237亿t，其中褐煤储量居全国第一。由于褐煤的碳含量和放热量较低、燃烧时烟雾大，其应用仅限于火力发电厂和民用等。但是，褐煤的氢含量相对高，比其他煤种更容易液化。利用这一特点，解化公司采用三家共同开发的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油技术及装置，以甲醇为原料制取合格的汽油产品。该工艺的主要特征是：甲醇逐步脱水转化生成汽油的全部过程，在同一个反应器和触媒上完成。所得油品具有良好的蒸发性和抗腐蚀性，达到GBl7930—2006车用汽油(Ⅲ)的要求，符合欧Ⅲ排放标准；油品成分仅有27种，比现行的93#汽油成分(有128种)少许多，杂质品种少、品质高，属优质汽油；并且它的抗爆能力好，辛烷值合乎93#汽油要求。经检测，油品的安定性好、诱导期长、实际胶质小，完全可以替代传统的93#汽油。我国已经发现的褐煤资源量为1 291．32亿t，约占我国煤炭保有资源量的12．7％，开发潜力巨大。云南煤化集团装置的主反应器是直径为1 m的固定床绝热反应器，在此基础上可直接放大到单台反应器年产10万t汽油的规模。该项目的开发成功，将有力推动我国能源结构的变革，同时为云南省丰富的低热值褐煤利用找到切实可行、附加值高的路径，为下一步我国煤制油产业的大规模工业化，提供了技术支持和生产经验。山西新能源煤化工技术公司首套应用国内自主知识产权的甲醇制汽油技术万吨级试验装置于2006年11月初在山西晋城市投入建设，标志着焦炉煤气转化和甲醇深加工有了一条新的途径。该万吨级工业化试验装置在2007年建成投入工业化试运行。2009年1月13日，我国首套应用国内自主知识产权的甲醇制汽油技术万吨级工业试验装置在山西晋城完成甲醇合成汽油工业试验，得到合格汽油产品，标志着焦炉煤气转化和甲醇深加工有了一条新的途径。据介绍，该装置已经获得“甲醇制汽油反应器”实用新型技术专利证书，发明专利正在申报阶段。该试验装置每吨汽油消耗甲醇2．58 t，循环水343 t，动力电410 kW 时，所产轻汽油产品具有低烯烃和无苯含量、无硫等特点，经国家燃料油质量监督检验中心检验，符合国家93号车用汽油的标准。

统计资料表明，到2010年，我国甲醇生产能力将达到1 500万t／a，已经获批或者备案的甲醇装置能力达到3 400万t。我国甲醇装置的能力将大大超过市场需求，迫切需要可以大规模转化甲醇的下游开发应用技术。甲醇制汽油(MTG)试验，奠定了由万吨级加工能力的

工业化实验装置进一步规模放大生产装置的基础，将为我国甲醇深加工提供广阔市场，极具市场竞争力；同时为山西省丰富的高硫无烟煤利用找到切实可行、附加值高的路径，为下一步我国煤制油产业的大规模工业化，提供了技术支持。

钱伯章，甲醇制汽油路线及其应用[J],化工设计通讯，2009，35（4）

甲醇制汽油(M T G) 技术可使粗甲醇直接转化为低硫、低苯含量、辛烷值为87 的汽油,它可直接销售或与常规的炼油厂汽油相调合。由该工艺过程生产的汽油产率约为89 % ,L P G 产率约为10 % ,燃料气约为1 %。

M T G 化学可简述如下: