一、项目简介
目前煤炭转化较为成熟的工艺之一是煤炭气化、甲醇合成。因此随着甲醇生产规模不断扩大，造成甲醇产能过剩。因此发展甲醇下游技术，生产大宗能源产品和大宗化学品，成为我国发展煤化工的重要发展方向。
中国科学院山西煤炭化学研究所开发的“甲醇专用小晶粒ZSM-5分子筛工业合成技术”于2007年通过了由山西省科技厅组织的成果鉴定，该成果“达到国际先进水平”。所合成的分子筛在甲醇转化方面具有良好的反应活性、选择性和较强抗积碳能力，具有较长的单程寿命。
煤化所第一代MTG催化剂代号为JX6021，拥有一套生产能力为150吨/年的生产线，可满足生产能力30万吨汽油/年的工业装置催化剂需求。已生产220吨MTG工业化催化剂，供三家企业使用。JX6021催化剂主要物性参数见表1。
表1 JX6021催化剂主要物性参数
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项目 |
指标 |
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晶体粒径nm |
200-500nm |
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晶胞参数Å |
a-20.061;b-19.983;c-13.418 |
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孔径Å |
4.8～5.2 |
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酸性分布 |
强酸25～40％；弱酸60～75％ |
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比表面积m2/g |
400～500 |
针对国外两步法MTG工艺存在的两段工艺流程长，两段催化剂寿命不匹配，以及操作过程复杂等问题，中国科学院山西煤炭化学研究所开发了固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油的新工艺。该技术于2014年3月18日，在云南先锋化工有限公司20万吨/年甲醇转化制汽油工业示范装置一次投料试车成功，并实现满负荷运行。该项目是目前国内已投产的单套最大规模甲醇转化制汽油装置。产品主要为高清洁汽油，副产LPG、燃气和高纯度均四甲苯。所产汽油具有无硫、无氮、低烯烃、低苯等特点，既可作为高辛烷值清洁汽油直接加入车辆使用，也可与传统炼油技术生产的汽油进行调和，达到提升目前汽油品质的目的。
二、工艺流程和主要技术参数
甲醇转化部分的工艺流程示意图见：
表2 固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油反应工艺主要技术参数和技术指标
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反应压力（Mpa） |
1.6 |
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反应温度（℃） |
315～430 |
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甲醇重量空速（h-1） |
WHVS=1.0～1.6 |
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甲醇转化率（%） |
100 |
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汽油收率（以甲醇质量计，%） |
33～36 |
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LPG收率（以甲醇质量计，%） |
5～8 |
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催化剂单程寿命（以处理甲醇能力计，吨/吨） |
≧500 |
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预期总寿命 （以处理甲醇能力计，吨/吨） |
≧10000 |
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吨汽油消耗催化剂（kg） |
0.3 |
表3 重汽油加氢主要工艺参数和技术指标
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反应压力（Mpa） |
3.5 |
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反应温度（℃） |
550～580 |
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重汽油空速（h-1） |
0.5h-1 |
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氢油比 |
800～1000 |
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原料均四甲苯含量（%） |
≧30 |
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加氢油均四甲苯含量（%） |
≦7 |
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催化剂单程寿命（天） |
≧60 |
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预期总寿命（天） |
≧300 |
固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油工艺生产的汽油产品具有良好的性能，其主要特点是具有低烯烃含量（5～15%）、低苯含量（﹤0.5%）、无硫等特点，汽油辛烷值大于93（RON）。
表4 产品汽油主要性能指标
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研究法辛烷值（RON） |
93 |
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１０%蒸发温度，℃ |
48.7 |
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５０%蒸发温度，℃ |
120.7 |
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９０%蒸发温度，℃ |
171.8 |
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蒸气压/Kpa |
91.6 |
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实际胶质mg/100mL |
无 |
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诱导期min |
＞480 |
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硫含量/%（质量分数） |
<0.0007 |
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硫醇硫含量/%(质量分数) |
0.0003 |
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铜片腐蚀（50℃,３h）/级 |
1a |
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水溶性酸或碱 |
中性 |
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机械杂质 |
无 |
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烯烃含量%(v/v) |
<20 |
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苯含量%(v/v) |
<0.5 |
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芳烃含量%(v/v) |
30～55 |
三、产品应用领域及市场前景
采用本技术生产的汽油具有无硫、无氮、低烯烃、低苯含量等特点，是典型的清洁汽油。目前我国汽油生产的基本格局是以FCC汽油为基础（约占汽油来源的80%），存在烯烃含量超标、炼制成本逐渐增加的势头。因此石油化工采用本工艺生产汽油，不仅有助于缓解石油资源日益短缺的问题，还可以通过本技术生产的油品与石油化工汽油进行调和，解决油品烯烃含量超标、硫含量超标等问题，解决石油化工路线汽油产品“从劣到好”的问题。
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