甲醇转化成汽油解析

甲醇制汽油工艺甲醇制汽油工艺是一种新型的能源转化技术，它是将甲醇作为原料通过一系列的化学反应制备出汽油。

这种技术可以有效地降低石油资源的消耗，减少对环境的污染，因此备受关注。

下面将详细介绍甲醇制汽油工艺的原理、流程以及优缺点。

一、原理甲醇制汽油工艺是基于催化转化技术实现的。

首先将甲醇和氧气在催化剂的作用下进行氧化反应，得到一氧化碳和二氧化碳。

然后将一氧化碳和二氧化碳与水蒸气在催化剂的作用下进行合成反应，生成合成气。

最后通过调节合成气中各种组分比例，在催化剂的作用下进行加氢裂解反应，得到汽油。

二、流程1. 原料准备：首先需要准备好甲醇、空气和水等原料。

2. 氧化反应：将甲醇和空气送入催化器中，在适当温度和压力下进行催化燃烧反应，生成一氧化碳和二氧化碳。

3. 合成反应：将一氧化碳、二氧化碳和水蒸气送入催化器中，在适当的温度、压力和催化剂的作用下进行合成反应，生成合成气。

4. 加氢裂解反应：将合成气送入催化器中，在适当的温度、压力和催化剂的作用下进行加氢裂解反应，得到汽油。

5. 分离纯化：将汽油从反应产物中分离出来，并通过各种纯化工艺得到高纯度的汽油产品。

三、优缺点1. 优点：（1）甲醇是一种可再生资源，相对于石油资源更加环保和可持续。

（2）甲醇制汽油工艺可以有效地降低石油资源的消耗，减少对环境的污染。

（3）甲醇制汽油工艺可以根据市场需求灵活调整产量和品种，具有较好的市场前景。

2. 缺点：（1）甲醇制汽油工艺需要大量投资建设工厂和设备，并且技术难度较高，需要专业人才进行研发和生产。

（2）甲醇制汽油工艺中需要使用催化剂，催化剂的价格较高，对成本造成影响。

（3）甲醇制汽油工艺中需要消耗大量的能源，对环境造成一定程度的污染。

综上所述，甲醇制汽油工艺是一种具有广阔前景的新型能源转化技术，可以有效地降低石油资源的消耗，减少对环境的污染。

但是在实际应用中还需要克服一些技术难点和经济上的限制。

一、甲醇制汽油（MTG）路线的应用现状费托合成工艺是间接煤制油一般所选用的方案，当前，另一方案：煤制甲醇再制汽油（MTG）方案正在成为合成气转化为运输燃料的途径之一，并受到关注。

煤制油（CTL）项目最近的升温使甲醇制汽油（MTG）技术在市场上重新受到青睐。

甲醇制汽油（MTG）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%，LPG产率约为10%，燃料气约为1%。

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/年汽油。

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。

埃克森美孚公司的MTG技术于20年前曾在新西兰实现商业化应用。

据埃克森美孚公司计算，460万吨煤炭进料可生产约140万吨/年（约3.6万桶/天）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（64.69g/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、美国最大的沥青煤生产商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。

甲醇制汽油工艺LT源紧张状况还是远远不够的。

(3) 天然气、二甲醚和液化石油气都是气体燃料，其主要缺点是需要大的储气罐，这样就限制了燃料的携带量，需要经常加气，再就是在离气田近的地方用的比较划算，但是对于离气田较远的地区用起来就不如汽油划算，且发动机需要做大的改动，因此也不是适合广泛的推广[3]。

1.2甲醇汽油的主要优点(1) 通用性好甲醇汽油方便普及与推广使用，无须改动加油站的机器设备，更无须改动车辆发动机即可直接添加交叉使用。

在以汽油为燃料的汽车上使用，可直接替代国标93#、97#、98#汽油使用；可以按任意比例与国标90#、93#、98#车用汽油互溶，且不影响汽车发动机正常工作[4]。

(2) 腐蚀性无甲醇汽油经过单车行使20万公里，经上海内燃机研究所等权威检测证明，其腐蚀性与普通汽油类同，未发现对汽车发动机有腐蚀形象。

(3) 互溶性优甲醇汽油专利配方中的添加剂，变性剂可以使甲醇和汽油的互溶性增强，可与普通汽油任意混合或交叉使用。

(4) 动力性强甲醇汽油能有效地预防和消除汽车部件的积炭形成，有利疏通油路，延长车辆发动机寿命，辛烷值高，抗爆性好，降低油耗噪音，具有高效动力节省燃油，可提高发动机的效率，增强动力[5]。

（5）替代性好甲醇汽油将工业原料一甲醇，经高科技改性后，大比例加入汽油中，替代车用能源，可节约替代大量石油资源，符合国家政策导向，有助于缓解因石油资源枯竭造成的紧张局面。

（6）环保性好甲醇汽油由于含氧量高，燃烧充分，能有效地减少50%以上的有害气体排放，其中CO 、HC 和NOx排放降低90%以上，经国家权威机构的多项检测，各项指标均已达到欧IV标准，减少排放，满足环保需求，大大改善生态环境。

（7）便捷推广甲醇汽油常温下存放，品质有效期可达到2年之久，有效的解决了贮存、运输和销售各环节所需的时间。

（8）品质稳定甲醇汽油在35℃高温气候条件下使用，汽车油路不会发生气阻现象，同时在气候零下35℃的低温条件下，不分层，不乳化，发动机可正常起动，特别适应高寒地区规模化生产和使用，低温易启动、高温无气阻。

甲醇制汽油、芳烃、稳定轻烃以及组分油的对比分析通过查阅网络和三维、蒙华的可行性研究报告（网络未查到甲醇制组分油和稳定轻烃的相关内容）。

经过自己的理解分析总结如下：1、石化汽油为碳数为4到12（C4-C12）的烷烃和环烷烃，并含少量的芳烃的混合烃类物品，以C5-C9为主；为提高辛烷值需要加入四乙基铅（有毒）或增加芳烃的含量。

而甲醇制汽油、芳烃、稳定轻烃以及组分油的芳烃含量可以达到40%左右，可以做调和石化汽油的组分。

2、甲醇制汽油、芳烃、稳定轻烃以及组分油的组分主要都为烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃。

3、甲醇制汽油、芳烃、稳定轻烃以及组分油虽然字面不一样，但是生产方法和工艺过程都属于MTG的范畴；区别为选择的工艺和方法不同以及产出的组分（烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃）质量分数比例不同（见表1）。

4、甲醇生产的汽油由于辛烷值太高（不易燃烧，在排气行程时发生燃烧，即放炮现象）和直接使用会造成资源浪费和环境污染增加，因此，一般用于调和石化汽油的组分，而不直接使用。

5、甲醇制芳烃：芳烃现在一般是指苯、甲苯、二甲苯等接近于汽油组分的烃类混合物，因此一般的甲醇制芳烃就是指甲醇制汽油。

如果要得到纯净的单一芳烃（如苯、甲苯、二甲苯等）需要经过抽提工序才能分离得到，一般工业项目没有抽提工序。

6、甲醇制组分油：主要指调和汽油时所需要的主要组分，大量的C5-C12的烷烃和芳烃。

7、甲醇制稳定轻烃：主要指极少量的气态（C1-C4）烃类，大量稳定的液态烷烃和芳烃（C5-C12）。

8、MTG生产技术不同，其组分比例也有很大的区别（见表2）。

具体概念和对比情况详见以下部分：1、汽油主要是烷烃，主要成分是 C4-C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物；其中以C5-C9为主，为混合烃类物品之一；各种汽油的组分不同，所以它们的理化常数也不一样。

按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号，汽油辛烷值越高，越稳定，不易自燃、爆燃和抗爆；但辛烷值太高，不易燃烧，在排气行程时发生燃烧（俗称放炮）。

甲醇制汽油工艺过程固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油技术及JX6021催化剂固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油主要应用于煤化工领域和石油化工领域。

属于以煤炭为原料生产清洁汽油的煤炭转化技术。

要实现甲醇转化制汽油过程，需要解决两个方面的问题。

一方面需要解决催化剂问题，通过对催化剂表面酸性、孔道结构等的调整，使生成的烃集中在C5～C10范围内；另一方面，需要采取适当的工艺措施，将反应释放的大量热量移出反应器，使反应器温度得以控制。

一步法甲醇转化制汽油过程的化学原理该反应的主要原理是，甲醇在酸性催化剂作用下脱水，生成完全不含氧元素的烃类物质：在适当的催化剂和适当的工艺条件下，由于分子筛催化剂的孔道制约和择型作用，上述反应生成的烃类物质的碳原子数主要集中在C5～C10之间，符合汽油馏分的基本要求，可以直接作为产品汽油使用，也可以作为石油路线炼制汽油的优良组分油使用，以提高石油路线汽油的品质。

上述反应同时生成部分C3～C4烃，经分离后，这部分产物可以作为液化石油气（LPG）使用；同时生成少量甲烷、乙烷，可以作为生产过程的燃料使用。

上述反应是一个放热过程，每转化1kg 甲醇，放出热量为1.74MJ。

甲醇转化制汽油的ZSM-5分子筛催化剂由山西煤化所独立开发，工艺过程由山西煤化所和化学工业第二设计院合作开发。

技术的主要特色是甲醇在分子筛催化剂的作用下，一步转化为以汽油为主的烃类产物。

固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油技术与国外MTG技术的区别是，一步法技术省略了甲醇转化制二甲醚的步骤，甲醇在ZSM-5分子筛催化剂的作用下一步转化为汽油和少量LPG产品，其显著优点是工艺流程短，汽油选择性高，催化剂稳定性和单程寿命等指标均优于已有技术。

甲醇转化部分的工艺流程示意图见图1。

图1一步法甲醇转化制汽油工艺流程示意图原料甲醇经预热气化，与循环气体混合，达到反应温度后，进入装有JX6021催化剂的MTG反应器，在催化剂的作用下转化为以C5～C10为主的烃类混合产品和水。

煤基甲醇制汽油技术研究现状及发展前景甲醇汽油（MTG）作为新型能源，是传统石化车用燃料的潜在替代品。

我国煤制甲醇技术成熟，产能过剩，煤基甲醇制汽油技术可以有效吸收甲醇工业过剩产能，改变我国能源消耗结构。

本文主要阐述了煤基甲醇制汽油的各种工艺，分析了甲醇制汽油产业发展存在的问题及发展前景。

标签：甲醇汽油甲醇合成工艺Abstract：As a new energy source，Methanol gasoline （MTG）is a potential substitute for traditional petrochemical gasoline. Coal to methanol technology is mature in our country，and the methanol output is overproduction. Coal-based MTG technology could effectively absorb the overproduction methanol，and change the structure of energy consumption in our country. This article mainly describes the coal-based MTG process currently，and has an analysis to the existing problems and development prospects of MTG industry.Keywords：Methanol gasoline，methanol，synthesis process引言随着我国经济的快速发展，能源消费急剧增加。

我国能源现状是“富煤、少油、少气”，而煤炭的储备、生产和消费均居于世界前列[1，2]。

石油、天然气资源探明储量较少，我国石油进口比例将会继续增长，甚至到2020年，有可能对外的石油依存度会高达60%[3]。

甲醇制汽油工艺技术概论1 前言最近几年来，在石油资源不断紧缩的阻碍下，煤制油（CTL）研究不断升温，而甲醇制汽油（MTG），作为CTL后半段的核心工艺，也再次受到青睐[1]。

甲醇制汽油（MTG）工艺是在Mobil公司开发的甲醇于ZSM-5分子筛催化剂上转化成芳烃的基础上进展而来的。

它第一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。

Mobil法甲醇制汽油技术第一次发表于1976年，历经30连年的改良和创新后，MTG工艺技术有了专门大的进步[2,3]，与石油炼制生产汽油线路的竞争力也愈来愈强，这对我国来讲尤其重要。

我国拥有丰硕的煤炭资源，MTG工艺的应用不仅能够优化我国的能源配制和利用，推动可持续进展，而且还有助于减缓国内甲醇生产能力多余的局面。

与其他甲醇下游技术相较，甲醇转化制汽油技术相对简单，在反映器技术、油品后处置技术及油品品质等方面都有必然优势。

而且，甲醇转化生产的汽油经简单加工即可直接利用，也能够作为优质汽油组分进行高清洁汽油（国Ⅲ标准）的调合[4]。

由此来看，MTG工艺在国内具有良好的应用前景，可是，目前国内在这方面的研究，尤其是对MTG催化剂的研究并非多。

采纳自主研发的高性能催化剂，不仅能够提升MTG 工艺的经济性和竞争性，还能够推动国内CTL工业的快速进展，为此，对MTG催化剂及MTG工艺进程的研究是十分必要的。

2 MTG工艺的应用美国Mobil公司最先在1986年初就在新西兰实现了MTG的工业化[5]，所建装置年产合成汽油60万吨，并成功运行了10年。

以后随着石油价钱的回落，该装置改成生产化学级甲醇。

二十连年来，有关煤汽化制甲醇，再由甲醇制汽油的研究从来没有停止过，而且工艺技术也越发成熟[2]。

2020年3月下旬，世界首家煤基甲醇合成油企业——晋煤集团天溪煤制油分公司煤合成油示范项目试产成功。

其中的甲醇制汽油装置采纳埃克森美孚研究工程公司的专有工艺，以ZSM-5沸石为催化剂将甲醇转化为辛烷值为92的汽油，不产生费-托工艺的蜡副产物。

MTG工艺的起伏关键词：MTG, 工艺序言MTG（甲醇制汽油）工艺是指以甲醇作原料，在一定温度、压力和空速下，通过特定的催化剂进行脱水、低聚、异构等步骤转化为C11以下烃类油的过程。

这是甲醇制烃类工艺中的一种，是未来甲醇化工的主线之一。

图1为甲醇化工示意图。

图1 甲醇化工图1、历史起伏人们虽然能将甲醇直接掺和到汽油中形成甲醇汽油，但是把甲醇转化成汽油要比掺和到汽油中使用更具吸引力。

由于世界煤储藏量远比石油和天然气多得多，因此从煤出发制合成气、甲醇，最后制汽油的研究在国外曾经受到重视。

其中尤以Mobil公司开发成功的采用ZSM-5型合成沸石催化剂的方法最引人注目。

这种方法制得的汽油抗爆震性能好，不像常用的汽油存在硫、氯等组分，而有用的组分与常用汽油很相似。

Mobil法甲醇制汽油技术于1976年问世，其总流程是首先以煤或天然气作原料生产合成气，再用合成气制甲醇，最后将粗甲醇转化为高辛烷值汽油。

甲醇合成烃类的方法，从一出现就为人们所注意。

这是一个相当好的方法，在常压～3 MPa、350～400 ℃的条件下，甲醇的转化率达100％，且催化剂的活性不易衰减。

由这个方法制造烃类，有如下特点：（1）基本上不生成碳数为11以上的烃类Mobil方法不会出现碳数11以上的烃类，这是采用ZSM-5沸石分子筛的缘故。

如果将沸石进行改性，适当改变反应条件，生成物的分布就会发生变化。

将这一反应的产物油用作石化工业裂解的原料时，乙烯和丙烯的收率可提高。

（2）对原料的纯度要求不高无需将粗甲醇中其他含氧化合物除去就可以用作MTG工艺的原料。

（3）副产物价值高该工艺产生的少量副产物是液化石油气和高热值燃料气。

（4）产物性能优良此种产物油作为汽油使用时，性能是非常优良的。

其生成物中，一部分为芳香族烃，其中大部分被甲基化；另一部分是脂肪族烃类，其中支链烃类占多数。

在无四乙基铅的情况下，产物汽油的辛烷值为90～95。

而目前F-T合成法（用铁系催化剂由CO＋H2直接合成烃类的方法）所得到的烃类，主要是直链的烯烃和烷烃，且碳数分布范围较广，产物中有半数是蜡，裂解后主要是柴油。