[發(fā)明專利]一種費托合成及尾氣利用的工藝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210213566.3
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102703108A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳義龍;宋侃;蒯平宇;張巖豐;金家琪
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司
• 主分類號: C10G2/00
• 分類號: C10G2/00;B01D53/047;C07C9/04;C07C7/12;C01B3/50
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種費托合成及尾氣利用的工藝方法，具體涉及先從費托合成裝置尾氣分離出H₂，再將尾氣分離出的CH₄重整制得高氫碳比合成氣，然后，原料氣混合這部分H₂和高氫碳比合成氣，經(jīng)變換凈化工序后，最后通過費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的工藝方法。

背景技術(shù)

費托合成是將煤、天然氣等化石能源或生物質(zhì)等可再生能源轉(zhuǎn)化形成的合成氣在催化劑作用下生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程。在降低對石油路線能源及化學品生產(chǎn)依存度及清潔能源利用方面有重要作用。

在費托合成裝置中，對于原料氣，普遍采用工藝是合成氣先經(jīng)水煤氣變換調(diào)節(jié)，再經(jīng)脫碳工序脫除CO₂后，從而滿足費托合成生產(chǎn)的要求。

中國專利CN1354779A、CN1761734A分別公布了一種用于費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的工藝方法，但未對原料合成氣的低氫碳比有效處理給予關(guān)注。

中國專利CN200610140020.4公布了一種兩段式費托合成的工藝方法，其中，主要是堿洗法脫除CO₂后的費托合成尾氣，轉(zhuǎn)化為合成氣與原料氣混合，再經(jīng)水煤氣變換和脫碳工序處理，作為費托合成反應入口合成氣的過程。

中國專利CN200310108146.X公布了一種合成氣生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的工藝，該工藝采取兩級裝置費托合成，第一級費托合成裝置生產(chǎn)的惰性氣體將會在第二級裝置中累積，導致在實際操作中必須通過加大第二級裝置的尾氣排放量以降低第二級裝置中循環(huán)氣體中惰性氣體的濃度以維持操作，降低了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性。專利中未對原料合成氣的低氫碳比有效處理給予關(guān)注。

中國專利CN101979468A提出了將排放尾氣送至二氧化碳重整裝置，使富甲烷的不凝尾氣與來自脫碳工序的二氧化碳發(fā)生重整反應生成合成氣，所得合成氣返回與原料合成氣混合后，再經(jīng)水煤氣變換調(diào)節(jié)氫碳比、脫碳分離出二氧化碳后作為費托合成反應入口合成氣。

綜上所述，變換凈化工序是費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品工藝方法中普遍采用的一個環(huán)節(jié)，如果能降低變換凈化工藝處理量，不但提高了整個裝置的經(jīng)濟性，而且有效降低了后續(xù)溫室氣體CO₂的排放。此外，生物質(zhì)能量密度較低、收集半徑有限，采用水煤氣變換過程中帶來的有效碳損失會限制生物質(zhì)合成油裝置生產(chǎn)規(guī)模。目前還沒有一種有效的工藝方法解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高效、簡單、低成本的費托合成及尾氣利用的工藝方法。該方法將H₂、CH₄從費托合成裝置尾氣中分離出來加以循環(huán)利用，在實現(xiàn)整個裝置CO₂減排的同時，降低了變換凈化工序的負荷，從而提高了費托合成裝置的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：本發(fā)明的費托合成及尾氣利用的工藝方法，步驟如下：

1）費托合成原料氣經(jīng)變換凈化送入費托合成反應器，費托合成反應器的操作條件為溫度150-300℃，壓力為2-4Mpa(A)，采用的催化劑為鐵基或鈷基，進行費托合成反應，生產(chǎn)出液態(tài)烴產(chǎn)品，并生成水排出裝置；

2）步驟1)產(chǎn)生的費托合成尾氣，進入變壓吸附分離氫裝置，從費托合成尾氣中提取氫氣，氫氣純度控制在80-99%；

3）使用變壓吸附裝置從步驟2）的尾氣中提取甲烷，甲烷純度控制在80-95%；

4）將步驟2)變壓吸附提取的氫氣的一部分送至與步驟1)的費托合成原料氣混合，再進入變換凈化工序，用于調(diào)節(jié)費托合成原料氣的氫碳比；

5)將步驟3)所產(chǎn)生的甲烷進入甲烷重整工序進行重整反應，產(chǎn)生高氫碳比合成氣，再送至與步驟1)的費托合成原料氣混合，再進入變換凈化工序，用于調(diào)節(jié)費托合成原料氣的氫碳比。

所述的步驟2)變壓吸附提取的氫氣送至與步驟1)的費托合成原料氣混合，再進入變換凈化工序，用于調(diào)節(jié)費托合成原料氣氫碳比的部分，占提取氫氣的30～60%；提取的氫氣的2～8%送到費托合成催化劑的活化及還原工序，其余送到費托合成液態(tài)烴產(chǎn)品后續(xù)加工工序。

所述的步驟3)產(chǎn)生的脫除了CH₄的尾氣送至烴類重整單元，用作烴類重整單元的燃料或送至燃燒供熱或發(fā)電。

優(yōu)選地，所述的步驟2)所述的氫氣純度控制在85-95%。

優(yōu)選地，所述的甲烷純度控制在90-95%。

所述步驟5)的甲烷重整反應產(chǎn)生高氫碳比合成氣，其H₂/CO體積比為2～5。