Состав продуктов реакции.

Из 100 кг метанола образуется 58 кг воды и 42 кг углеводородов (бензина). Выход побочных продуктов, таких как СО, С02, Н2 менее 0,5 % (мае). Углеводороды примерно на 75 % состоят из С5 и выше, 22 % - н-бутан и н-пропан. Этана и метана менее 3 %. Дальнейшее алкилирование пропана, бутана и изобутилена повышает выход бензина до 99% на мета­нол. Благодаря цеолиту в продуктах практически отсутствуют углеводоро­ды выше Сю- Вполне вероятно образуются и высокомолекулярные арома­тические соединения, но они реформируются в более низкомолекулярные соединения.

Типичный бензин из метанола содержит 60% (объемн.) насыщенных (парафинов и нафтенов), 10 % - олефинов и 30% ароматики. Большая часть насыщенных углеводородов - разветвленные парафины. В бензине нет никаких соединений серы и азота. Сравнительные испытания показали, что этот продукт сопоставим с самыми высококачественными нефтяными топливами.

Влияние технологических факторов.

Исследование влияния параметров процесса на выход и состав про­дуктов показало, что при изменении температуры в интервале 310—540 °С и давления от 0,1 до 5 МПа с ростом температуры увеличивается выход парафинов Q—Сз и олефинов Сг—С4 при снижении выхода алифатиче­ских углеводородов С$ и выше, а с увеличением давления в указанном тем­пературном интервале повышается выход бензина, в составе которого рас­тет доля высших ароматических углеводородов. Реакции превращения ме­танола в углеводороды и воду протекают с выделением тепла в количестве 1,74 МДж/кг (на превращенный метанол). Поэтому при проектировании реакторного блока основной проблемой является отвод тепла.

Перспективы процесса.

Предложено два варианта технологии процесса получения бензина из метанола: со стационарным и псевдоожиженным слоем катализатора. В первом варианте с двумя реакторами отвод тепла реакции осуществляется за счет рециркуляции газа. Во втором варианте реактор с псевдоожижен­ным слоем катализатора обеспечивает хороший отвод тепла и постоянную высокую активность катализатора, который непрерывно регенерируется. Однако аппаратурное оформление этой схемы значительно сложнее.Затраты на сооружение завода составили около 1,5 млрд дол. Стои­мость метанола составляла около 90% в стоимости произведенного бензи­на. Следовательно, по цене он был сопоставим с обычным бензином, хотя экономические показатели весьма не стабильны. После того, как цены на нефть упали, процесс оказался экономически несостоятельным и в значи­тельных масштабах он так и не был реализован.

В настоящее время в связи с ростом цен на нефть процесс фирмы «Mobil» снова представляется привлекательным, хотя появились и новые

разработки, обещающие по крайней мере экономические преимущества по сравнению с синтезом бензина из метанола.

Особенности одностадийного каталитического синтеза углеводородов из синтез-газа через диметиловый эфир.

Одной из новых оригинальных технологий получения синтетическо­го топлива является процесс, разработанный в Институте Нефтехимиче­ского Синтеза им, А.В. Топчиева РАН. Ученые предложили экологически чистую технологию получения синтетического моторного топлива из газо­вого углеводородного сырья с большим выходом конечного продукта (вы­ход бензина более 90%). В её основе лежит также производство синтез-газа. Использование комбинированного процесса - "автотермического риформинга" ведет к удорожанию конечного продукта.

Способ получения синтез-газа только в процессе парциального окис­ления метана пытались развивать на фирмах Texaco Inc. и Royal Dutch/Shell Group. Но процесс требовал высоких температур (1200-1500°С) и давления (до 150 атм), а в качестве окислителя на мощных промышлен­ных установках опять таки приходилось использовать кислород, что никак не снижало степень риска подобных производств.

Российские же ученые разработали качественно новую технологию, обеспечивающую получение по максимально простой и экономичной схе­ме высокооктанового экологически чистого бензина с хорошим выходом конечного продукта, удовлетворяющего перспективным требованиям стандарта Евро-4.

Сущность их метода получения бензина состоит в следующем. Сна­чала при повышенном давлении получают синтез-газ, содержащий водо­род, оксиды углерода, воду, не прореагировавший углеводород, а также балластный азот.

Получение синтез-газа осуществляют различными способами, на­пример, в процессе парциального окисления углеводородного сырья под давлением, обеспечиваюпщм возможность его каталитической переработ­ки без дополнительного компримирования. Или же получают путем ката­литического риформинга углеводородного сырья с водяным паром или пу­тем автотермического риформинга. При этом процесс проводят при подаче воздуха, воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода. Были отлажены и другие варианты.

Затем, путем конденсации из синтез-газа выделяют и удаляют воду и после этого осуществляют газофазный, одностадийный каталитический синтез диметилового эфира. Полученную таким образом газовую смесь без выделения из нее диметилового эфира под давлением пропускают над мо­дифицированным высококремнистым цеолитом для получения бензина и охлаждают газовый поток для выделения бензина.

Поскольку диметиловый эфир (ДМЭ) является промежуточным про­дуктом в известном технологическом процессе превращения метанола в углеводороды, то его переработка в бензин, естественно, облегчена по сравнению с переработкой метанола.