[發明專利]具有連續費托反應器和補充氫的將氣體轉變為液體的裝置

無效

• 申請號: 200780043513.9
• 申請日: 2007-11-23
• 公開（公告）號: CN101617027A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: R·埃爾林
• 申請（專利權）人: GTL.F1股份公司
• 主分類號: C10G2/00
• 分類號: C10G2/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 周建秋;王鳳桐

背景技術

在通過費托(Fischer-Tropsch，F-T)過程生產烴類時，對于原料有多種 選擇，包括天然氣、煤、重油、生物質等。此外，可以合成多種產品作為一 次產品或二次產品，例如蠟、柴油、烯烴、基礎油、石油化學石腦油 (petrochemical?naphtha)等。這些不同的產品的共同點是首先制成合成氣， 然后通過F-T型聚合反應來轉化該合成氣。

有很多種合成氣的技術和組合，但如今對于天然氣(NG)原料的一個 富有吸引力的選擇是，使用與預重整器(prereformer)和空氣分離單元(air separation?unit，ASU)結合的自熱重整(autothermal?reforming，ATR)。還 已知當前值得考慮的興趣在于將這種基于NG的技術在主要產品為柴油和石 腦油的60.000bbl/d或以上的大型裝置中商業化?，F有兩種轉化天然氣的中 型尺寸的裝置，但認為這些裝置沒有使用效率最高的技術。

對于所有F-T裝置以及新的大型裝置的主要挑戰是降低每桶產品的投資 以及高的碳效率(carbon?efficiency)，即降低CO₂的排放。另外，對于可行 的F-T反應器尺寸不僅從技術和制造的角度會有限制，而且也是因為需要運 輸到遙遠的地區并在該地區組裝所造成的。

發明內容

因此，根據本發明的一個方面，提供了使用費托合成反應將含有氫氣和 一氧化碳的合成氣體轉化為烴類的方法，該方法包括以下步驟：

a)將含有氫氣和一氧化碳的氣體原料輸送至第一F-T反應器中；

b)從第一反應器中除去烴類物流；

c)從第一反應器中除去第一氣體流出物的物流；

d)將部分的第一氣體流出物的物流輸送至第二F-T反應器；

e)向第二F-T反應器中添加額外的氫源；

f)從第二反應器中除去烴類物流；和

g)從第二F-T反應器中除去第二氣體流出物的物流。

本發明還延伸至實施所述方法的裝置。

優選所述的合成氣體基本上為氫氣和一氧化碳，也可以含有一些未轉化 的甲烷和二氧化碳。

優選從第一F-T反應器和/或第二F-T反應器除去的烴類物流為液體物 流。

已發現，在投資、碳效率和反應器尺寸方面可以通過使用至少兩個串聯 的F-T反應器來轉化合成氣以分別或同時實現F-T裝置性能上的很大改善。 在這種F-T反應器模塊中，重要的是以對一個或多個反應器為最佳的方式來 安排廢氣的循環，和優化F-T模塊的尾氣處理并循環至合成氣單元。令人意 外地發現，向第二F-T反應器以及任選的第一F-T反應器的入口物流中添加 獨立的氫氣物流，可以處理所提到的挑戰。甚至當通過產生氫氣的獨立的裝 置(如蒸汽重整器)來產生這種氫氣時發現性能得到了改善，并且來自于這 種單元的所有損失和排放都得到解決。

以這種方式添加氫氣的效果，特別是在F-T反應器中使用鈷催化劑時， 可以通過考慮以下內容來理解。

通常將非化學計量的合成氣(即，H₂/CO＜2)進料至(第一)F-T反應 器以在反應器中得到低的H₂/CO比，這促進了很高的C5+選擇性。然而，消 耗的比例為2左右或者略微大于2。這表示，如果要轉化所有的CO，就應 該添加氫氣?，F在已發現，這可以通過串聯兩個(或更多個)反應器、并通 過向第二(并優選隨后任何的)反應器中添加額外的氫氣來最有效地完成。

可以預見對于具有用鈷或鐵催化劑運行的F-T反應器的CTL(煤轉變為 液體)或BTL(生物質轉變為液體)裝置有相似的優點。在開始，基于煤或 生物質的氣化的CTL或BTL裝置產生了具有更低的H₂/CO比的合成氣，但 該范圍潛在地在很寬的范圍上變化，從低于0.5至接近2(Martyn?V.Twigg (ed.)，Catalyst?Handbook，2nd?ed.，Wolfe?Publishing，1989，p.195)。在這些情況 下，用添加的氫氣來平衡原料組合物會變得更重要。

在WO?0063141中，描述了使用具有鐵催化劑的淤漿反應器(slurry reactor)的串聯的多個費托反應器的系統。其中建立的觀點是，對于Fe催化 劑，兩種主要的反應為：