[發(fā)明專利]一種提高重質(zhì)烴收率的費(fèi)托合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210414840.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103773415A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐潤(rùn);胡志海;聶紅;吳昊;李猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C10G2/00
• 分類號(hào): C10G2/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以合成氣為原料通過費(fèi)托合成生產(chǎn)液態(tài)烴的方法，具體地說(shuō)是一種固定床費(fèi)托合成的方法。

背景技術(shù)

將合成氣（CO和H₂）經(jīng)過催化作用轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴類的方法是1923年由德國(guó)科學(xué)家Frans?Fischer和Hans?Tropsch發(fā)明的，因此該反應(yīng)被命名為費(fèi)托合成（F-T）反應(yīng)。通過費(fèi)托合成反應(yīng)可以大規(guī)模地制取潔凈燃料和其它高附加值化學(xué)品，正因?yàn)槿绱耍@條非石油的技術(shù)路徑受到世界能源化工行業(yè)的極大關(guān)注。

費(fèi)托合成反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，如不能較好的控制反應(yīng)熱量，將造成反應(yīng)惡化甚至催化劑的損壞。采用固定床反應(yīng)器的費(fèi)托合成過程具有操作簡(jiǎn)單，形式靈活多樣的特點(diǎn)，對(duì)于中小型規(guī)模的合成油廠或者偏遠(yuǎn)煤、煤層氣、天然氣田轉(zhuǎn)化利用等具有很大的吸引力。但固定床傳質(zhì)速度較低、傳熱性能不好，容易導(dǎo)致反應(yīng)器超溫，是制約其發(fā)展的重要因素。

通過對(duì)反應(yīng)器的改進(jìn)可以解決部分傳熱問題，例如CN1736574A公開了一種無(wú)熱點(diǎn)列管式固定床反應(yīng)器，該反應(yīng)器是在反應(yīng)管中增加一套冷卻內(nèi)管，冷卻介質(zhì)可以在反應(yīng)管中內(nèi)管和反應(yīng)器殼層內(nèi)流動(dòng)取熱，此方案可以增加熱交換面積，可以減小催化劑床層的徑向溫差、有效解決傳熱問題，但這種改進(jìn)使反應(yīng)器變的十分復(fù)雜，而且反應(yīng)器有效空間被冷卻內(nèi)管占據(jù)了很大部分。

通過增加冷卻介質(zhì)也可以實(shí)現(xiàn)改善固定床反應(yīng)器的傳熱。US5786393公開了一種轉(zhuǎn)化合成氣的液相方法，在固定床反應(yīng)器中加入了惰性液體促進(jìn)取熱。惰性液體可以與反應(yīng)原料氣同向或反向進(jìn)入催化劑床層，在反應(yīng)器后的第一個(gè)分離器中未反應(yīng)的原料氣和氣態(tài)產(chǎn)品被分離出去，液體產(chǎn)品和惰性液體經(jīng)過加熱進(jìn)入第二分離器，惰性液體被加熱以氣體形式分離出來(lái)，冷卻后循環(huán)回反應(yīng)器入口，液體產(chǎn)物從分離器下段導(dǎo)出。采用這種工藝可以明顯改善固定床反應(yīng)器的傳熱性能。CN1662476A提出了一種多段固定床反應(yīng)器合成烴的方法，每一段反應(yīng)器均加入冷卻流體介質(zhì)用來(lái)吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，冷卻流體介質(zhì)可以循環(huán)使用。這種液體再循環(huán)的方式可以明顯改善固定床傳熱，減少反應(yīng)熱點(diǎn)提高反應(yīng)性能。上述兩專利均采用了類似“滴流床”或者說(shuō)“鼓泡床”反應(yīng)器的操作模式，惰性液體加入量大，例如US5786393實(shí)例1中惰性液體的表觀流速控制在4.5cm/s，體積空速在160h^-1以上，雖然可以改善反應(yīng)床層的傳熱狀況，但惰性液體的加入明顯會(huì)增加反應(yīng)器的總壓降，如果控制壓降的增加，在總物料質(zhì)量流速一定的前提下，則有效原料的質(zhì)量流速就會(huì)受到限制，從而整體生產(chǎn)能力下降，而大量的液體介質(zhì)存在也會(huì)影響原料氣在催化劑表面的傳質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是固定床費(fèi)托合成催化劑床層的溫度控制困難，由此產(chǎn)生的床層溫差過大，易產(chǎn)生反應(yīng)熱點(diǎn)的問題。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

（1）經(jīng)過凈化的原料合成氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器，在費(fèi)托合成催化劑的作用下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，其反應(yīng)流出物經(jīng)分離得到氣體烴類產(chǎn)品、液體烴類產(chǎn)品和水；

（2）液體烴類產(chǎn)品混合后進(jìn)入分餾塔；

（3）由分餾塔分離出不同餾分的液體烴類產(chǎn)品，部分液體烴類產(chǎn)品通過循環(huán)泵返回至反應(yīng)器入口。

在本發(fā)明所述的方法中H₂和CO（合成氣）可以通過煤、天然氣、瀝青、石油焦、有機(jī)物制取，但必須經(jīng)過凈化脫除其所含的硫等對(duì)費(fèi)托合成催化劑有毒害作用的物質(zhì)。原料合成氣中H₂與CO比例為0.5～3，優(yōu)選為1.0～2.5。

步驟（1）中固定床反應(yīng)器采用列管式固定床反應(yīng)器，所述列管式固定床反應(yīng)器的反應(yīng)管分別由反應(yīng)器上管板和反應(yīng)器下管板固定排列在反應(yīng)器筒體內(nèi)，所述的反應(yīng)管的管壁由多孔表面層和光滑表面層組成。

接觸冷卻介質(zhì)的表面為多孔表面層，接觸催化劑的表面為光滑表面層。如催化劑裝填在反應(yīng)管內(nèi)，則所述反應(yīng)管管壁的外表面為多孔表面層，內(nèi)表面為光滑表面層。冷卻介質(zhì)流過反應(yīng)器殼程將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶出反應(yīng)器，折流板按照一定間距分布在反應(yīng)器中間。

所述反應(yīng)管管壁的多孔表面層的厚度為0.1~0.5mm，所述多孔表面層均勻分布多個(gè)小孔，小孔可為規(guī)則圖形，也可為不規(guī)則圖形，其等效孔徑為0.02~0.5mm，開孔面積率為50％~80％，優(yōu)選所述多孔表面層的厚度為0.2~0.4mm，等效孔徑為0.05~0.4mm，開孔面積率為55％~75％。所述的開孔面積率是指，以無(wú)孔情況下的外表面積為基準(zhǔn)，所有小孔面積之和占整體表面層的外表面積的比率。

所述光滑表面層的厚度為1~8mm。