[發(fā)明專利]提高工業(yè)費(fèi)托合成投料開車效率的費(fèi)托合成裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910387568.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN110003933A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚敏;郭中山;趙建寧;黃斌;魏旭禮;王峰;李虎;劉吉平;張安貴;李順平;楊占奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司;神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C10G2/00
• 分類號(hào): C10G2/00
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄

本發(fā)明公開了一種提高工業(yè)費(fèi)托合成投料開車效率的費(fèi)托合成裝置，所述費(fèi)托合成裝置包括催化劑送料單元、合成氣氫碳分離單元、催化劑還原單元、費(fèi)托合成單元；本發(fā)明還公開了利用上述裝置的相應(yīng)方法。本發(fā)明初次投料開車和檢修后開工，催化劑在費(fèi)托合成反應(yīng)器內(nèi)還原，催化劑一次還原量大，大大縮短了合成反應(yīng)器達(dá)到滿負(fù)荷的時(shí)間，提高了投料開車效率，增加了效益。在合成反應(yīng)器中原位還原，方法簡(jiǎn)單易行，操作簡(jiǎn)便，節(jié)約了開車成本。采用該工藝，可以大大縮短投料開車時(shí)間，提高了裝置的運(yùn)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及費(fèi)托合成領(lǐng)域，特別涉及一種提高工業(yè)費(fèi)托合成裝置投料開車效率和穩(wěn)定運(yùn)行的裝置和方法。

背景技術(shù)

近幾年，費(fèi)托(Fischer-Tropsch)合成技術(shù)在國(guó)內(nèi)快速工業(yè)化。由于費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器具有溫度均勻易控、氣速操作范圍寬、催化劑可在線置換等優(yōu)點(diǎn)，在煤炭間接液化項(xiàng)目中被廣泛采用。典型的費(fèi)托合成工藝流程為：首先，煤/天然氣經(jīng)氣化或部分氧化、重整轉(zhuǎn)化為合成氣，再將合成氣脫硫、脫氧凈化后，根據(jù)采用的費(fèi)托合成工藝條件及催化劑，調(diào)整H/CO比，然后進(jìn)入費(fèi)托合成反應(yīng)器制取混合烴。最后，合成產(chǎn)物經(jīng)分離加工改質(zhì)后即可得到不同目標(biāo)產(chǎn)品。

費(fèi)托漿態(tài)床合成是煤間接液化工藝的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。費(fèi)托漿態(tài)床合成是指合成氣經(jīng)催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锏倪^(guò)程，主要發(fā)生生成烷烴和烯烴的反應(yīng)，同時(shí)還伴隨有含氧化合物的生成和水煤氣變換(WGS)反應(yīng)等。費(fèi)托漿態(tài)床合成技術(shù)關(guān)鍵是開發(fā)高活性、高產(chǎn)品選擇性和高穩(wěn)定性的催化劑。在漿態(tài)床費(fèi)托合成工藝中，無(wú)論采用鈷基催化劑還是鐵基催化劑。由于制備的催化劑不具備對(duì)合成反應(yīng)起催化作用所需要物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)狀態(tài)，需要將其進(jìn)一步還原為具有一定的物理化學(xué)性質(zhì)后，才具有催化劑的活性。一般而言，催化劑在送入漿態(tài)床反應(yīng)器之前，需要被還原成一定的活性，或者采用費(fèi)托合成反應(yīng)器直接還原催化劑。中國(guó)專利CN1247305C公開了一種漿態(tài)床催化劑的原位還原工藝，催化劑直接在費(fèi)托合成反應(yīng)器中活化，然后切換進(jìn)氣條件后直接進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)。

眾所周知，對(duì)于漿態(tài)床費(fèi)托鐵系催化劑壽命上的局限性，需要時(shí)常進(jìn)行在線更新，才能保證費(fèi)托合成裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于工業(yè)漿態(tài)床反應(yīng)器，如果合成過(guò)程和還原過(guò)程在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，在催化劑的首次還原完成后，隨著合成反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，催化劑逐漸失活，需要添加新的催化劑來(lái)替換部分失活催化劑，確保合成反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)催化劑的在線更新和還原同時(shí)進(jìn)行，合成反應(yīng)器也無(wú)法連續(xù)平穩(wěn)操作，需要中斷合成過(guò)程。就大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)裝置而言，顯然不能以此方式來(lái)操作。故對(duì)于工業(yè)的漿態(tài)床費(fèi)托合成來(lái)說(shuō)，應(yīng)配置一個(gè)獨(dú)立的還原反應(yīng)器及其配套的還原單元。

顯然，無(wú)論在低溫費(fèi)托合成過(guò)程還是高溫費(fèi)托合成過(guò)程中，都存在著同樣的問(wèn)題，需要配套還原單元，以確保排出的催化劑量與補(bǔ)充的新催化劑量相同，以保障催化劑活性最佳，反應(yīng)器效能最佳。另外，還原單元的催化劑可以進(jìn)行適時(shí)更新、還原，及時(shí)輸送至合成反應(yīng)器，這樣可以實(shí)現(xiàn)費(fèi)托合成過(guò)程長(zhǎng)期和穩(wěn)定的生產(chǎn)。此外，由于還原是獨(dú)立的，可以和合成同步進(jìn)行，避免了合成過(guò)程的中斷。

在實(shí)際工業(yè)裝置運(yùn)行過(guò)程中，盡管可以定期向合成反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充新鮮的還原催化劑，但由于隨著合成反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，催化劑最佳性能逐漸下降，即在一個(gè)催化劑補(bǔ)充周期內(nèi)，合成反應(yīng)器內(nèi)的催化劑整體性能是不斷變化的。為了充分發(fā)揮催化劑的性能，相應(yīng)合成操作條件需要隨之進(jìn)行調(diào)整，尤其入口氫碳比需要及時(shí)調(diào)整。如何調(diào)控入反應(yīng)器的循環(huán)氣氫碳比是發(fā)揮費(fèi)托反應(yīng)處于最佳狀態(tài)的關(guān)鍵因素。目前，商業(yè)化的費(fèi)托合成工藝中費(fèi)托反應(yīng)器入口循環(huán)氣氫碳比主要通過(guò)控制新鮮原料氣氫碳比來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于循環(huán)氣量非常大，而補(bǔ)充的新鮮氣原料氣小于30％，很難實(shí)現(xiàn)入費(fèi)托反應(yīng)器的循環(huán)氣中氫碳的精確配比，氫碳摩爾比僅在原料氣進(jìn)入費(fèi)托合成裝置之前進(jìn)行分析和調(diào)節(jié)。但是，工業(yè)運(yùn)行結(jié)果表明，現(xiàn)有工藝很難實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣中氫碳比以最佳配比進(jìn)入反應(yīng)器，造成了費(fèi)托反應(yīng)經(jīng)常處于非最佳狀態(tài)，制約了費(fèi)托裝置經(jīng)濟(jì)效益最大化。因此，如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)氣中氫碳比的快速、精確調(diào)控以滿足費(fèi)托反應(yīng)處于最佳狀態(tài)是迫切需要解決的問(wèn)題。