[發明專利]一種漿態床費托合成方法

有效

• 申請號: 201010511286.1
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN102441352A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 李杰;張舒冬;宋喜軍;倪向前;張喜文;陳楠
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22;C10G2/00;C07C1/04
• 代理公司: 撫順宏達專利代理有限責任公司 21102
• 代理人: 李微

技術領域

本發明涉及一種漿態床費托合成方法。

背景技術

費托合成是指合成氣(CO+H₂)在催化劑上催化合成烴類液體燃料的反應。隨著石油資源的日益枯竭，以費托合成反應制備液體燃料更加受到了世界各國的重視。

費托合成方法中所涉及的反應器先后有固定床、循環流化床、固定流化床和漿態床。固定床反應器有熱點、堵塞和生產能力低等缺點，循環流化床的流化過程難于控制，催化劑利用率低磨損嚴重，而且生產能力仍然偏低。固定流化床是循環流化床的改進形式，不僅結構簡單容易操作、也解決了催化劑利用率低和磨損的問題，生產能力大大提高。天然氣液化的發展促進了漿態床反應器的發展，特別是近幾年，漿態床費托合成技術得到大力發展。漿態床反應器和固定流化床反應器的結構相似，都是屬于三相反應器。在漿態床費托合成工藝中，合成氣從反應器底部進入，通過氣體分布器，氣體以氣泡形式進入漿態床層，氣體通過液相擴散到懸浮的催化劑顆粒表面進行反應，生成烴和水。重質烴形成漿態相的一部分，而輕質氣態產品和水通過液相擴散到氣相。氣態產品和未反應的合成氣由反應器頂端的氣體出口離開反應器。

CN200810225473.6公開了一種漿態床費托合成方法，其中合成氣經過反應器底部的氣體分布器均勻分布進入漿態床同催化劑反應，反應后的氣體從漿態床層進入沉降段，氣體中的較大的固體顆粒重新沉降到漿態床層，而未沉降的小顆粒隨氣體進入洗滌段，經洗滌后氣體產物中剩余的顆粒大部分也落入漿態床層，洗滌后的氣體產物進入除沫段，將氣體產物中的剩余霧沫和細顆粒分離出來，最后流出反應器的氣體再進入下游的常規費托合成氣液分離流程。CN03151109.0公開的漿態床費托合成方法中所用的漿態床反應器包括由入口氣體分布管組成的進行氣體均布的入口氣體分布部件，一層或多層對床層進行加熱/冷卻的換熱管部件，一層或多層可以自動清洗的液固分離器部件，除去液沫和固體夾帶的出口除塵除沫器部件。

漿態床費托合成反應過程中，生成二氧化碳的反應需要消耗一氧化碳、生成甲烷的反應消耗氫氣量大，產品價值低，它們均是非目的產物，因此降低費托合成過程中的甲烷及二氧化碳選擇性是本領域追求的目標之一。另外催化劑的活性穩定性是決定催化劑更新速率的重要因素，對費托合成過程的操作費用具有明顯的影響。漿態床費托合成反應過程中，甲烷及二氧化碳選擇性和催化劑活性穩定性一方面取決于催化劑的自身性能，另一方面也受反應過程中的各種因素影響。上述現有漿態床費托合成過程及反應設備中，沒有從反應過程優化操作過程，以提高催化劑活性穩定性和降低二氧化碳的選擇性以及甲烷選擇性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種漿態床費托合成方法，該方法能夠提高一氧化碳的轉化率及費托合成催化劑的穩定性。

本發明漿態床費托合成方法包括如下內容，氫氣和一氧化碳從漿態床費托合成反應器的入口進入，通過氣體分布器進入反應體系，在費托合成條件下和費托合成催化劑存在下，氫氣和一氧化碳氣體在漿態床反應器內進行費托合成反應，反應后氣相流出物包括費托合成生成的輕質烴和水，氣相流出物從反應體系中擴散到反應器的上部空間，經過漿態床反應器的上部空間從反應器出口進入氣液分離系統，所述的氣相流出物在漿態床反應器的上部空間升溫至高于反應溫度1-30℃后排出漿態床反應器。

所述氣相流出物在漿態床反應器上部空間升溫至高于反應溫度5-15℃后排出漿態床反應器。氣相流出物升溫通過設置在漿態床反應器上部空間的加熱部件實現，所述的加熱部件可以采用換熱管進行加熱。所述的換熱管可以是螺旋盤管式的換熱管，是多圈與反應器同心的盤管，換熱介質在盤管內自上而下螺旋式流動；也可以是迂回式多層換熱管，多根垂直的換熱管通過上下連接彎頭組合在一起，每組換熱管內液體上下迂回流動，這種型式的換熱器在同一截面上可以設置多組換熱管。使用螺旋盤管式的換熱器，提供的換熱面積較小，但結構簡單；使用迂回式多程換熱管，可充分利用反應器的容積，換熱面積大，但結構較為復雜。

所述氣相流出物升溫也可以采用通入高溫氣體的方式實現，如向漿態床反應器上部氣相空間通入溫度高于反應溫度的惰性氣體、溫度高于反應溫度的氫氣或一氧化碳等實現。

所述的費托合成反應條件為：合成氣中H₂/CO的摩爾比為1.0～4.0；反應溫度為180～350℃，反應壓力為0.5～10MPa，合成氣的體積空速為500～5000h^-1。