[發明專利]用于費托反應器低級產物變體的方法和系統

無效

• 申請號: 200910130218.8
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101544527A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: P·S·懷萊士;A·弗里德曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C07C1/04
• 分類號: C07C1/04;C10J3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 鍇;范 赤

技術領域

本發明通常涉及碳至液系統，更具體地說，涉及用于最小化來自系統的 費托反應器部分的液體產物變體的方法和系統。

背景技術

術語C5+和“液體烴”以同義詞的形式使用并且是指具有五(5)個或更多 數目的碳的烴或含氧化合物，包括例如戊烷、己烷、庚烷、戊醇、戊烯，并 且其在正常大氣條件下是液體。

術語C4-和“氣態烴”以同義詞的形式使用并且是指具有四(4)個或更少 數目的碳的烴或含氧化合物，包括例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丁醇、丁 烯、丙烯，并且其在正常大氣條件下是氣態。

現代的費托(FT)單元已經為從天然氣生產合成氣(syngas)進行了優化，從 天然氣生產合成氣又稱為氣至液工藝(GTL)。通常，合成氣是指以下的混合 物，主要是H₂和CO，外加一些CO₂，全部處于各種不同的比例。FT反應器 在較高停留時間、高單程轉化率和低于消耗比例的H₂/CO比下操作以便改善 C5+選擇性并且最小化C4-選擇性，即天然氣和液化石油氣(LPG)生產。由于 運輸成本高，大多數碳至液工廠的偏遠位置使得天然氣和(LPG)聯產在經濟 上沒有吸引力。

最小化天然氣和LPG生產導致較大比例(30-40％)的FT液體，其被轉化 為蠟。這種蠟必須然后被轉化為柴油范圍產物(通常C10-C20范圍)，這使用 了單獨的加氫裂化反應器。同樣，用于最大化C5+生產的高單程轉化率限制 了FT反應器的壓力并且副產物水的分壓隨著轉化和總壓而增加。這種高的 水的分壓可以通過氧化活性催化劑位點引起催化劑的失活，而低的水的分壓 可以在催化劑活性位點上在水、CO和H₂之間引起競爭吸附，由此降低了 (CO+H₂)轉化率。鐵基FT催化劑，特別地，可以大大地受水的影響，而鈷基 FT催化劑往往是更耐水氧化的。在反應介質中，水的體積百分數應當在 15-25％的范圍以下，超過該范圍，已知催化劑失活效果是相當大。

其它含碳燃料也可以用于提供FT工藝的合成氣進料。然而，由上述的 現代FT氣至液系統的特點引起了不期望的產物變體。

發明內容

在一種實施方案中，操作碳至液系統的方法包括接收合成氣流，將合成 氣變換以增加合成氣的H₂/CO比，將氫氣與變換過的合成氣混合以增加 H₂/CO比，使氫氣/變換過的合成氣的混合物與催化劑在容器中在大約600psia 的壓力反應使得大約40％的氫氣/變換過的合成氣的混合物被轉化，將未反應 的氫氣/變換過的合成氣的混合物循環到容器中。

在另一實施方案中，碳至液系統包括合成氣源、配置成將合成氣變換以 增加合成氣的H₂/CO比的容器，該容器在下游與合成氣源以流動相通而連接 (coupled?in?flow?communicateon)、包括與變換過的合成氣以流動相通而連接的 氫氣的氣體源，該氣體源配置成與變換過的合成氣混合以增加變換過的合成 氣的H₂/CO比、包括入口和出口的容器，該入口配置成接收該氣體與變換過 的合成氣的混合物，該容器包括催化劑，其被配置成在大約600psia的壓力 促進費-托合成反應，使得大約40％的氫氣/變換過的合成氣的混合物被轉化、 和在所述入口和出口之間相通連接的循環通路，其配置成將未反應的氫氣/ 變換過的合成氣的混合物引導至所述容器的入口。

在又一個實施方案中，用于從氣態反應物形成液體烴的系統包括：合成 氣源，其包括比例為約1.4-約1.8的氫氣和一氧化碳、配置成將合成氣變換 以增加合成氣的H₂/CO比的變換反應器，該容器在下游與合成氣源以流動相 通而連接、包括與變換過的合成氣以流動相通而連接的氫氣的氣體源，該氣 體源配置成與變換過的合成氣混合以增加變換過的合成氣的H₂/CO比至約 1.9-約2.3、包括入口和出口的容器，該入口配置成接收該氣體與變換過的合 成氣的混合物，該容器包括催化劑，其被配置成在大約600psia的壓力促進 費-托合成反應，使得大約40％的氫氣/變換過的合成氣的混合物被轉化、和 在所述入口和出口之間相通連接的循環通路，所述循環通路配置成將未反應 的氫氣/變換過的合成氣的混合物引導至所述容器的入口。

附圖說明

圖1是示范的已知的整體氣化聯合循環(IGCC)發電系統的示意圖；和