UA51644C2 - Спосіб одержання палива для двигунів внутрішнього згоряння - Google Patents

Abstract

Описується спосіб одержання палива для двигунів внутрішнього згоряння, що містить диметиловий етер, до 20 мас. % метанолу та до 20 мас. % води, який полягає у взаємодії синтез-газу в одному або більшій кількості реакторів з каталізатором, що є активним як при синтезі метанолу, так і при дегідратації метанолу, з наступним виділенням вказаного продукту з технологічної суміші диметилового етеру, метанолу і води, за рахунок того, що газову технологічну суміш охолоджують з утворенням рідкої фази, що містить метанол, диметиловий етер і воду, і газової фази, що містить синтез-газ, що не прореагував, і частину одержаного диметилового етеру, надалі рідку фазу подають в першу дистиляційну установку, де відганяють легку фракцію, що містить диметиловий етер і метанол, і видаляють залишок перегонки, що містить метанол і воду, залишок після перегонки подають у другу дистиляційну установку, де відганяють метанол, який використовують для промивання газової фази в установці для очистки промивкою, і потім потік диметилового етеру і метанолу з установки для промивки направляють в реактор для каталітичної дегідратації метанолу в диметиловий етер і воду в присутності каталізатора дегідратації, продукт дегідратації, що містить диметиловий етер, воду і метанол, що не перетворився, виводять з реактору, охолоджують і об'єднують з легкою фракцією першої дистиляційної установки і одержують продукт, що містить диметиловий етер.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується технології виробництва придатного в якості палива продукту на основі диметилового 2 етеру, більш конкретно до способу одержання продукту, що містить диметиловий етер, до 20 90 по масі метанолу і до 20 95 по масі води, який можна застосовувати як паливо в двигунах внутрішнього згоряння з запаленням від стискання.

Недавні дослідження показали, що продукти, що містять диметиловий етер, до 20 95 по масі метанолу і до 20 до по масі води, ефективні як паливо в двигунах внутрішнього згоряння з запаленням від стискання (Ріеїзсий Т., 70 Месапнг С., Вази А., Одоміспй С., Спагтроппеаци Р., бБіодом/зКе МУ., Міккеізеп 5.Е., МесСапаезз О., Нова чиста дизельна технологія, Міжнародний Конгрес і Виставка, Детройт, Мічиган, 27 лютого - 2 березня 1995 р.).

Відомий спосіб одержання метанолу, диметилового етеру або їх суміші, що можуть бути використані як паливо, що полягає в контактуванні синтезу-газу з каталізатором, що має властивість синтезу метанолу і дегідратації останнього в диметиловий етер, розділенні отриманої суміші на рідкі і газоподібні продукти і 12 виділенні цільового продукту, що містить ще воду і компоненти синтезу-газу, що непрореагували (див., наприклад, ОБ Мо. 5 254 596, С 07 С 27/06, 1993 р.).

Найбільш близьким винаходу по технічній сутності і ефекту, що досягається, є спосіб одержання продукту, що містить диметиловий етер, метанол і воду, що може бути використаний як паливо, що полягає в контактуванні синтезу-газу в одному або більшій кількості реакторів з каталізатором, що виявляє активність як при синтезі метанолу, так і при дегідратації метанолу, і наступному виділенні зазначеної суміші з газової технологічної суміші, що утворилася, диметилового етеру, метанолу і води (див. заявку ЕР Мо. О 409 086, 07 С 43/04, 1991).

Відомі способи не дозволяють одержати продукт, ефективний як паливо в двигунах внутрішнього згоряння з запаленням від стискання. с

Задачею винаходу є розробка способу одержання продукту, що містить диметиловий етер, до 20 95 по масі (3 метанолу і до 20 9о по масі води, ефективного як паливо в двигунах внутрішнього згоряння з запаленням від стискання.

Поставлена задача вирішується в запропонованому способі одержання палива для двигунів внутрішнього згоряння, що містить диметиловий етер, до 20 мас.9о метанолу та до 20 мас.95 води, який полягає у взаємодії в синтез-газу в одному або більшій кількості реакторів з каталізатором, що є активним як при синтезі метанолу, «Її так і при дегідратації метанолу, з наступним виділенням вказаного продукту з технологічної суміші диметилового етеру, метанолу і води, за рахунок того, що газову технологічну суміш охолоджують з утворенням о рідкої фази, що містить метанол, диметиловий етер і воду, і газової фази, що містить синтез-газ, ЩО Не прореагував, і частину одержаного диметилового етеру, надалі рідку фазу подають в першу дистиляційну 3о установку, де відганяють легку фракцію, що містить диметиловий етер і метанол, і видаляють залишок о перегонки, що містить метанол і воду, залишок після перегонки подають у другу дистиляційну установку, де відганяють метанол, який використовують для промивання газової фази в установці для очистки промивкою, і потім потік диметилового етеру і метанолу з установки для промивки направляють в реактор для каталітичної « дегідратації метанолу в диметиловий оетер і воду в присутності каталізатору дегідратації, продукт З 70 дегідратації, що містить диметиловий етер, воду і метанол, що не перетворився, виводять з реактору, с охолоджують і об'єднують з легсою фракцією першої дистиляційної установки і одержують продукт що містить з» диметиловий етер.

Частину газоподібної фази можна рециркулювати у реактори перетворення синтезу-газу.

Придатні каталізатори для використання на стадії перетворення синтезу-газу включають зазвичай використовуєм! для синтезу каталізатори, як, наприклад, каталізатори на основі міді, цинку і/або хрому, і і-й каталізатори для дегідратації метанолу, що зазвичай включають оксид алюмінію або алюмосилікати в якості - активних компонентів.

Каталізатори можуть бути завантажені в ректор для одержання диметилового етеру (далі: ДМЕ) у вигляді б фізичної або суміші у вигляді шаруватої основи з частками каталізатора, що чергуються, для синтезу метанолу і «їз» 20 для дегідратації метанолу. Використання фізичних сумішей каталізаторів приводить, однак, до більш низької селективності і утворення побічних продуктів, в основному, вищих спиртів і вуглеводнів. Таким чином,

Т» переважно використовуються каталітичні сполуки у вигляді нерухомого шару, що мають комбіновану активністю при утворенні метанолу, зміні співвідношення оксиду вуглецю і водню у водному газі і дегідратації метанолу.

Такі каталізатори можуть бути отримані, наприклад, при співосадженні каталітично активних речовин згідно із 25 широко відомими способами одержання каталізаторів.

ГФ) Проведення пропонованого способу пояснюється з посиланням на прикладені креслення, що представляють собою технічну схему процесу відповідно до кращого варіанта здійснення винаходу. Технологічна схема о спрощена, і багато загальноприйнятих елементів, як, наприклад, теплообмінні й охолоджувальні установки, не показані. 60 Потік 1 синтезу-газу перетворюється в системі для синтезу (реактори 2 для синтезу метанолу/ДМЕ), що може включати ряд адіабатичних реакторів, завантажених комбінованим каталізатором для одержання метанолу/ДМЕ, що складається з торгового каталізатору на основі окислів міді і цинку і торгового каталізатору на основі оксиду алюмінію, і пристрою для непрямого охолодження між реакторами або охолоджуємий реактор для малих виробничих потужностей. бо Свіжий синтез-газ змішується з потоком З рециркулюємого газу, відділеного від технологічного потоку, що залишає систему для синтезу.

Синтез-газ попередньо перед введенням в перший реактор нагрівають у теплообміннику для подаваного потоку вихідної сировини.

У системі для синтезу синтез-газ перетворюється в технологічну газову суміш ДМЕ, метанолу і води у відповідності з наступними реакціями (1) - (3).

СО» ЗНое СНЗОНяНгО (1) 2снзонНесНз-О-СНзяНгО (2)

СОН». ОєСОзо но (3)

Сумарна реакція екзотермічна, і тепло реакції видаляється в проміжних холодильниках, розташованих між реакторами. Газова технологічна суміш з реакторів, що входять у систему, охолоджуються і розділяється в сепараторі 4 на потоки газоподібної 5 і рідкої 6 технологічної фази, відповідно.

Потік 5 газоподібної фази, що містить неперетворений синтез-газ, розділяється на потік З рециркулюємого газу і потік 7, що направляється в установку 8 для очищення промиванням. Через низку конденсуємість ДМЕ в газовій технологічній суміші газовий потік; що направляється на очищення, 7 містить ще ДМЕ, що відокремлюється шляхом промивання за допомогою рециркулюємого по лінії 9У метанолу, що відводиться з установки 10 для дистиляції метанолу на кінцевій стадії очищення в пропонованому способі.

Потік 11, що витікає з установки 8, що містить отриманий ДМЕ, потім подається в реактор 12 для дегідратації метанолу, що містить нерухомий шар торгового каталізатора на основі оксиду алюмінію. Метанол у потоці продукту, що витікає, перетворюється при контакті з каталізатором дегідратації в ДМЕ по реакції (2), що проходить у ректорі, з якого по лінії 13 відводять дегідратований продукт, що представляє ДМЕ, метанол і воду. с

Потік 6 рідкої технологічної фази подають в установку 14 для дистиляції ДМЕ. Потік, що відганяється, 15 з утримуючої ДМЕ легкою фракцією продукту після виходу з колони 14 поєднують з потоком 13, що представляє і) дегідратований продукт, у потік 16, що представляє ДМЕ, і використовується як паливо.

Метанол і воду, відділені від рідкого технологічного потоку, після відводу з установки 14 для дистиляції

ДМЕ У вигляді потоку 17, що представляє собою залишок від перегонки, піддають подальшій перегонці в « зр установці 10 для дистиляції метанолу, з якої потік, що відганяється, З легкої фракції відділеного метанолу повертають в установку 8 для очищення промиванням, як описано вище. в

Фактично склад кінцевого потоку 16, що представляє собою ДМЕ, регулюється і визначається головним «я чином технологічними параметрами, що використовуються в системі синтезу ДМЕ.

Результати, отримані при інженерних розрахунках описаного вище процесу, приведені нижче в таблицях. -

Номера потоків продукту в таблицях відповідають позиціям, приведеним на кресленні. ю

Потік під номером 18 у таблицях 1 і 2 відноситься до потоку, що представляє собою ДМЕ, продукту, отриманого аналогічним способом, за винятком того, що потік 11 з установки 8 для очищення промиванням не піддається дегідратації в реакторі 12 для дегідратації. Потік 18, що представляє ДМЕ, одержують, таким чином, при прямому об'єднанні потоку 11 з потоком 15 легкої фракції продукту, що відганяється. Промивний агент, що « застосовується установці 8, відводять по лінії 19. шщ с При розрахунку використовували дві різних склади синтезу-газу (потік 1), що приводять до двох продуктів, що представляють ДМЕ, що використовують як паливо, з різним вмістом метанолу і води, як показано в таблиці :» 1,2. в сл юю рр вронфроарровів - мая 11111111

Ф 00 воде озовлаво ово охоро ооо ооо 005 005 002 002 я. 2 0 лоогоові зо» за ооо ооо ооо осо оо? 002 осо ооо їх 70 еовулецю|воятотоо тло 004 001 000 000 о от ооо оо 0 двоокюсвутецю слоговз|2овз| обл ов 000 осо 182 182 120 120 ден ом ов вв ооо осо ооо осо ост 001 ооо осо вв межи злватог птоз обоз ост ооо ооо ол 014 оов| 00 0 мешюлі оо од олтртло тв вара вто теле еле пове 327 о 111111дме) ооотво отвовоті ета ооо) ооо тот вав в149 65,6о іме) о

Се р ровравратрвриа|рві в мою 011 1 ГГ 00 водень ма ово ово, оо оо ооо оо оо оо оо дв 0 вода ооо оо зе оо взе| ов азми 83 ол

Азот 03) 05 15 00 00 обо ооо 00) 00 оо

70 есвецю зл, тя| т5| оо, оо оо оо оо осі оо ол 7 двсодювулецю| зо 243, 243 00 1/1) 000022 22 13 15 0 меено вовк ове оо оо ооо ом ой оо оо,

С меюлоо ол ви ото влізвлоти вивитя 91795, 1111лма) оо ля) мя) ява вав оо оо тіл вес вол вв

Як очевидно з результатів, приведених у таблицях 1, 2, вміст метанолу в продуктах із ДМЕ (потік 18), отриманих по способу без використання реактора для дегідратації, виходить за рамки діапазону концентрацій, /о0 що заявляються, і такі продукти з ДМЕ не можуть застосовуватися як паливо без подальшої ректифікації.

Приклад

Цей приклад ілюструє з посиланням на креслення одержання застосовуваного як паливо ДМЕ в напівзаводському масштабі.

На пілотній установці, що включає непоказану на кресленні секцію попереднього нагрівання газу, що /5 подається, охолоджуваний реактор для синтезу метанолу/ДМЕ і не показані на кресленні, підключені до реактора холодильник для газу, що утвориться, сепаратор для поділу продукту на рідину і газ і циркуляційний компресор, змішують 6,9 м? /годину (при нормальних умовах) поток 1 синтез-газу з 26,5 м'/годину поток З рециркулюємого газу.

Потік газової суміші пропускають потім через реактор і піддають перетворенню при тиску 42 бар і 20 температурі 240 - 2907С в присутності комбінованого каталізатору, що складається з торгового каталізатору на основі оксидів міді і цинку і каталізатора на основі оксиду алюмінію. Одержуваний газовий потік потім охолоджують і розділяють на рідку фазу (2,8 кг/годину) у потоці б з складом, зазначеним у таблиці 3, і газовий потік 5, що розділяють на рециркулюємий потік З і газовий потік 7, що направляється на очищення (0,88 мУ/годину). Склад зазначених потоків приведений у таблиці 3. Га щі о ет рр 7 расюд веоввтвв ода массть 7 Вюдену ад ит, оо пт массть - зо / Опювутлецювів 98 00 98 массть з

С метнол оо ооо оо массть Ф

Диметиловий стер, 00 36,3 497 36.4 массть 771 Вода! 00 00165) об)масово) м 35 Іс)

Газовий потік 7 направляється на очищення, рекуперується при промиванні метанольним потоком 9, що відводиться з установки для перегонки метанолу, шляхом уведення потоку 7 (0,88 м З/годину) при тиску 40 бар у нижню частину установки 8 і промивання потоку метанольним потоком 9, що вводиться у верхню частину « установки 8 зі швидкістю 0,87 кг/годину і з температурою 1470. З нижньої частини установки 8 відводять потік 40.11 зі швидкістю 1,05 кг/годину. Склади зазначених вище потоків приведені в таблиці 4. - що :» ожеледі 78 7 Водентз| оо 00 масоть сл / Фесвулецю 98.00. 00 масті й | Двоокисвутецю 426 00, 00 массть 0 Метноя обов вто масть

Ф Диметиловий стер 364) 00 17.5 массть вою 111 водвоо тя тв мат

Чл» Потік 11 потім уводять при витраті 1,05 кг/годину і тиску 13 бар у не показану на кресленні секцію попереднього нагрівання, де його нагрівають до 28070.

Попередньо нагрітий потік направляють у ректор 12 дегідратації метанолу, у якому метанол, що міститься в потоці, піддається дегідратації при контакті з нерухомим шаром торгового каталізатору на основі оксиду алюмінію, що діє в адіабатичних умовах. З реактора 12 відводять потік 13 дегідратованого продукту складу: іФ) 17,4 моль. 906 метанолу, 46,2 мол. 95 ДМЕ і 36,2 моль. 95 води. ко Потік 13 продукту поєднують з потоком 15 легкої фракції продукту з установки 14 для дистиляції ДМЕ, у якій відганяється ДМЕ, що міститься в потоці 6, що представляє собою рідку технологічну фазу. 60 При звичайних умовах перегонки потоку 6 регенерують чистий ДМЕ, що у кількості 0,67 мУ/годину відводять як потік 15 з дистиляційної установки 14. Потік 15 поєднують з потоком 13 у потік 16 кінцевого продукту (2,43 кг/годину), що складається з ДМЕ, що використовується в якості палива, що містить ДМЕ, метанол і воду згідно представленим у таблиці 5 даним: 5

Мо потоку 15 13) 16

С метнюл оо 73 масть

Диметиловий етер/1000 637842 массзб 7 Вода) о0еє 85 масову

Як видно з таблиці 5, склад продукту потоку 16 без подальшого очищення продукту задовольняє технічним умовам для ДМЕ, що використовується як паливо в двигунах внутрішнього згоряння з запаленням від стискання.

Claims (2)

70 Формула винаходу

1. Спосіб одержання палива для двигунів внутрішнього згоряння, що містить диметиловий етер, до 20 мас. 95 метанолу та до 20 мас. 95 води, який полягає у взаємодії синтез-газу в одному або більшій кількості реакторів

75.3 каталізатором, що є активним як при синтезі метанолу, так і при дегідратації метанолу, з наступним виділенням вказаного продукту з технологічної суміші диметилового етеру, метанолу і води, який відрізняється тим, що газову технологічну суміш охолоджують з утворенням рідкої фази, що містить метанол, диметиловий етер і воду, і газової фази, що містить синтез-газ, що не прореагував, і частину одержаного диметилового етеру, надалі рідку фазу подають в першу дистиляційну установку, де відганяють легку фракцію, що містить диметиловий етер і метанол, і видаляють залишок перегонки, що містить метанол і воду, залишок після перегонки подають у другу дистиляційну установку, де відганяють метанол, який використовують для промивання газової фази в установці для очистки промивкою, і потім потік диметилового етеру і метанолу з установки для промивки направляють в реактор для каталітичної дегідратації метанолу в диметиловий етер і воду в присутності каталізатора дегідратації, продукт дегідратації що містить диметиловий етер, воду і сч ль Метанол, що не перетворився, виводять з реактора, охолоджують і об'єднують з легсою фракцією першої дистиляційної установки і одержують продукт, що містить диметиловий етер. (о)

2. Спосіб згідно з пунктом 1, який відрізняється тим, що частину газової фази рециркулюють в реактори перетворення синтез-газу. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2002, М 12, 15.12.2002. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і Ж науки України. «со «- Іс)

-

. и? 1 - (о) щ» с» іме) 60 б5