[发明专利]一种制备液化石油气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液化石油气的制备方法。具体地说是以分子筛或金属改性的分子筛为催化剂，以甲醇/二甲醚为原料直接制备液化石油气。

技术背景

液化石油气(LPG)主要成分为丙烷和丁烷，常温常压下为气态，稍加压或降温即可转化为液态，它不仅是一种环境友好型的清洁燃料，还是重要的化工原料，其需求量的增长速率远高于石油。但目前LPG主要来源于以烷烃为主的油田伴生气和石油精炼过程中的副产物，其产量已不能满足日益增长的市场需求，迫切需要开发新的工艺生产LPG。

甲醇/二甲醚合成工艺相当成熟，且原料来源丰富，可由煤、天然气和生物质通过合成气（CO+H₂）直接合成得到。由甲醇/二甲醚直接制备液化石油气，对这一新工艺而言，合适的催化剂是关键所在。甲醇/二甲醚可在酸中心作用下脱水转化为烃类。根据不同工艺，现已实现的工业化过程可分为MTO、MTP和MTG。MTO过程是以SAPO-34为催化剂，主产物为乙烯和丙烯。MTP过程是以ZSM-5为催化剂，主产物为丙烯。MTG过程是以ZSM-5为催化剂，主产物为汽油。然而，关于甲醇/二甲醚制LPG过程的报道相对较少。日本北九州市立大学的研究小组考察了以甲醇为原料制备液化石油气的过程，C₃和C₄组分在烃类中的选择性仅约50%(Fuel Processing Technology,2004,85,1151~1164)。此外，该小组还考察了β分子筛上二甲醚制备液化石油气的过程(Catalysis Letter,2008,120,95~99)，并申请了相关专利(CN101511477A)。

现今，工业上可由煤、天然气、生物质经合成气大量生产甲醇/二甲醚，若能开发甲醇/二甲醚生产液化石油气的工艺，必能为我们提供清洁的液态燃料，从而降低对石油资源的依赖。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对以往文献中甲醇制备液化石油气中丙烷和丁烷选择性低、收率低的问题，提供一种新的甲醇制备液化石油气的方法。该方法用于甲醇制备液化石油气反应时，具有丙烷和丁烷选择性高、收率高的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种甲醇转化制液化石油气的方法，以甲醇为原料，惰性或非惰性气体为载气，在反应温度250~500℃，反应压力0.1~5.0MPa下，甲醇通过催化剂床层转化生成液化石油气。

本发明使用催化剂中分子筛包括MCM-22和Y分子筛。改性分子筛所用金属包括Pd、Pt、Ru、Rh、Cu。

本发明所述金属担载到分子筛上的过程包括下述两种方法：

A.将含所述金属组分的水溶液与Y分子筛在水浴情况下离子交换，抽滤，干燥，500~800℃焙烧，得到目标产物；

或B.将含所述金属组分的水溶液与Y分子筛等体积浸渍，干燥，500~800℃焙烧，得到目标产物；

目标产物通过氢气还原后可进行应用，氢气气氛还原230~250℃、2-5小时；

本发明所述分子筛改性方法中，干燥温度为100~120℃，干燥时间为5~12小时；焙烧温度为500~800℃，较好为500~600℃；焙烧时间至少2小时，以4-6小时为佳；升温速率至少为0.5℃/min,以3-5℃/min为佳。本发明甲醇/二甲醚转化制液化石油气过程中，反应温度为250~500℃，较佳反应温度为280~450℃，反应压力0.1~3.0MPa。

本发明采用的MCM-22和Y分子筛以及金属改性后的MCM-22和Y分子筛作为催化剂，其催化性能比文献报道催化剂有了明显的改善。Y分子筛作为催化剂，甲醇为原料转化率可达100%，液化石油气的收率可达80%以上，取得了较好的技术效果。

具体实施方式

本发明制备的液化石油气主要成分是丙烷和丁烷，是一种环境友好型的液态燃料。本发明以惰性或非惰性气体为载气，分子筛或金属改性的分子筛为催化剂，通过载气将甲醇蒸汽带入反应器中，在催化剂的作用下，产物可获得较高的液化石油气选择性(>60%)和收率。该方法所需设备投资少，合成成本低廉，因而有很好的应用前景。

本发明技术细节由下述实施例加以详尽描述。需要说明的是所举的实施例，其作用只是进一步说明本发明的技术特征，而不是限定本发明。

实施例1