何瑞忠（冀中能源峰峰集团有限公司，河北`邯郸`056500）

甲醇制烃基燃料技术分析

何瑞忠
（冀中能源峰峰集团有限公司，河北`邯郸`056500）

甲醇制烃基燃料主反应器的反应转化率及选择性决定了该工艺的先进性，反应属于强放热反应，对反应器的设计有较高的工艺要求。介绍甲醇制烃基燃料技术方案，提出节能措施。

甲醇制烃基燃料；甲醇；节能措施

一、概述

我国液体燃料面临两个迫切问题，一是总量不足，每年从国外进口大量的原油和成品油；二是品质不高，我国汽油的近80%来自FCC过程，存在的最大问题是烯烃含量高。此外硫含量高也是我国汽油面临的主要问题之一。北京地方标准和国Ⅲ汽油标准中，对烯烃、苯以及硫的含量均作了更加严格的规定。采用现有的炼油技术，要满足上述标准的要求，不仅具有一定的技术难度，而且在成本上也会有很大的增加。

国内旺盛的汽油需求和日益匮乏的石油资源迫使我国能源供应寻找新的出路。甲醇制烃基燃料工艺是目前技术比较成熟，经济上可行的能源替代技术。

甲醇制烃基燃料技术对于解决国内严重过剩的甲醇产能是非常必要的。从投资上考虑，甲醇制烃基燃料一般采用两步法，第一步甲醇生成二甲醚，第二步二甲醚生成烃基燃料。

第一步所采取的工艺和目前国内的二甲醚流程类似，只需要在其后另加一套制烃基燃料反应器即可。该工艺易于控制，产品可以是二甲醚，也可以是烃基燃料，产品质量稳定，具有较强的竞争力。通过工艺参数的调整还可以多产芳烃以适应市场的变化，提高经济效益。

二、甲醇制烃基燃料工艺技术方案

甲醇制烃基燃料主反应器的反应转化率及选择性决定了该工艺先进与否。因该反应属于强放热反应，对反应器的设计有较高的要求。较理想的是两步法。

第一步如图1所示，甲醇在固定床内催化脱水生成二甲醚。采用“甲醇气相脱水法”制二甲醚的工艺路线，并选用成都天成碳一化工有限公司开发的反应一精馏一体化甲醇气相催化脱水制二甲醚新工艺技术。

图1　甲醇气相脱水制二甲醚工艺流程简图

第二步脱水平衡组分和后面循环来的轻质烃经冷却、混和后进入ZSM-5固定床反应器生成烃基燃料，如图2所示。

随着催化剂失活，反应热点逐渐下移到床层下部，在有甲醇或二甲醚排出时表示床层需要再生。在整个周期内选择性有变化，烃基燃料收率在所得烃类中平均占85%。

受两步法工艺的影响，产品烃基燃料中含有大量的均四甲苯，不能完全作为烃基燃料燃烧。一般来讲，两步法甲醇烃基燃料中均四甲苯的含量为5%～l0%。烃基燃料中均四甲苯含量过高容易导致发动机积碳，温度过低时，均四甲苯容易从烃基燃料中析出，因此，需要将均四甲苯从烃基燃料中提取出来。

从另外一个角度讲，甲醇烃基燃料的组成中芳烃含量偏高，密度较大，燃烧时容易形成黑烟，胶质含量也偏高，因此，MTG工艺需要配套烃基燃料蒸馏塔，通过简单蒸馏将烃基燃料和重芳烃分开。此举可以降低烃基燃料终馏点，减少胶质含量，提高烃基燃料质量。

目前一般的甲醇制烃基燃料工艺分为甲醇制烃基燃料单元、粗烃基燃料分离单元和重芳烃分离单元。在该工艺中，产品分布为燃料气3%、液化气15%、稳定烃基燃料72%、重芳烃10%。在液化气和重芳烃价格便宜的地区，显然MTG工艺是没有利润的。常规的MTG工艺如图3所示。

图2　两步法固定床工艺流程示意图

图3　Mobile公司两步法MTG　工艺流程图

目前市场上烃基燃料价格远高于液化气和重芳烃，如果对这两种组分不加以利用，会大大降低本工艺的经济可行性。

三、节能措施

1.催化剂采用分级装填技术，可有效降低反应器的压降，降低床层温差，提高催化剂效率，减少热量损失。

2.利用自产干气作为燃料用于锅炉和导热油炉，代替可研中的二甲醚燃料，节约能源。

3.生产装置工艺、电气、仪表、建筑等各专业设备选型，均选用节能型和国家推荐的节能设备，不能选用已公布淘汰的机电产品。

4.运转设备使用节能电机和机泵，用于回流、进料、采出的泵以及压缩机均采用变频调节，减少电能的浪费。传统的活塞式空压机容易受损的部件比较多，可靠性较差。项目选用螺杆式空压机，采用高容量压缩组件，其转子外圆速度低而且达到最佳注油，实现了高效率、高可靠性，系统温度及压缩空气温度极低，保证所有部件均达到最佳冷却效果及最长使用寿命，正常操作期间完全无需维护。

螺杆式空气压缩机设计节省了不必要的维护费用。所有零部件均采用长寿命设计，大尺寸的入口过滤器、油过滤器和精细分离器确保最佳压缩空气质量。所有油过滤器以及22kW（30hp）以内各型号的分离器组件均为离心式启闭，维修时间进一步减少。所有螺杆式压缩机均装有智能控制系统，其控制菜单简便易用。

5.合理使用转动设备，尽量利用位差放料，减少电能消耗；合理利用热能，尽可能避免了生产工艺中能量的不合理转换。

6.生产工艺泵用冷却水全部回收用于循环冷却水的补水。生产用水采用闭路循环，降低用水量。

7.换热、冷凝设备在满足工艺要求情况下，选用换热效率高的螺旋板换热器，提高传热系数，减小传热温差，提高传热效果。螺旋板换热器是一种新型高效换热设备，换热介质分别流过螺旋板的两侧，其中冷介质沿螺旋通道由外向内，至中心出口流出；而热介质则沿螺旋通道由中心进口，由内向外流出；两种介质呈纯逆流方式流动。

采用螺旋板换热器，以板代管，材料利用率高，换热效果好，在换热面积相同的条件下，采用螺旋板换热器所用的设备费为管壳式换热器的4/5，降低了成本。

8.电气设计采用低损耗节能型变压器，配电室靠近用电负荷中心以减少线路损耗。选用绿色照明光源，并在车间内进行无功补偿，减少无功损耗。

9.在蒸汽管道上设置性能良好的疏水器或阻汽排水器。设备及管道保温保冷采用性能良好的绝热材料，以减少热能损失。加强对水、电、汽消耗的统计管理工作，完善计量设施。

10.对蒸汽凝结水进行回收利用，由于凝结水温度可达到80℃以上，冬季时可用来采暖，且热水采暖卫生条件好、运行稳定。此项措施使余热得以很好地回收利用。

11.设备、热力管网系统采用的保温措施。

本项目有较多反应器、蒸发器、分馏塔和换热器，因工艺要求，这些设备大多具有100℃以上温度。在工艺中对这些设备和管道及相应的阀门、附件均进行保温，主保温材料选用超细玻璃棉制品，防止热能损失，既节约能量，又满足工艺生产要求。

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1671-0711（2015）09-0078-03

（2015－05－21）