[發(fā)明專利]一種將一氧化碳轉(zhuǎn)化為烴類的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911049499.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112745879B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐潤(rùn);侯朝鵬;顧暢;夏國(guó)富;牛傳峰;胡志海
• 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
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種將一氧化碳轉(zhuǎn)化為烴類的方法，包括：一氧化碳和氫氣的合成氣原料通過(guò)一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，與催化劑接觸，將含有一氧化碳和氫氣的反應(yīng)原料通過(guò)加氫聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為烴類，所述層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器包含多層含有催化劑的反應(yīng)通道層和多層含有導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱通道層，所述反應(yīng)通道層由加載催化劑的多條反應(yīng)通道組成，所述導(dǎo)熱通道層由多條流體通道組成；所述催化劑為Fe基樹(shù)莓型微球空腔催化劑。本發(fā)明解決了現(xiàn)有微通道反應(yīng)器內(nèi)壓差不均，反應(yīng)器壓降大的問(wèn)題，并明顯提高了整體反應(yīng)活性和選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用鐵基催化劑將含有一氧化碳和氫氣的原料轉(zhuǎn)化為烴類的方法。

背景技術(shù)

將一氧化碳和氫氣經(jīng)過(guò)催化作用轉(zhuǎn)化為脂肪烴類的方法是1923年由德國(guó)科學(xué)家Frans Fischer和Hans Tropsch發(fā)現(xiàn)的，因此該反應(yīng)被命名為Fischer-Tropsch合成(費(fèi)托合成)反應(yīng)。通過(guò)該反應(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，開(kāi)辟了一條非石油燃料的技術(shù)路線。在費(fèi)托合成技術(shù)中催化劑和相關(guān)反應(yīng)器一直是核心技術(shù)。

通常Fe、Co、Ni、Ru等金屬可以作為催化劑的主要活性組分，而漿態(tài)床反應(yīng)器工藝和固定床反應(yīng)器工藝是目前工業(yè)上采用的主要技術(shù)。鐵基催化劑對(duì)原料氣的氫碳比、雜質(zhì)含量等要求低，而且催化劑成本低，使其成為多數(shù)以煤和生物質(zhì)為原料的技術(shù)路線的首選催化劑。常規(guī)的反應(yīng)器如固定床反應(yīng)器和漿態(tài)床反應(yīng)器有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，固定床反應(yīng)器操作簡(jiǎn)單，雜質(zhì)耐受性高，但存在壓降大和熱點(diǎn)問(wèn)題，漿態(tài)床反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)等溫操作，但存在傳質(zhì)阻力大和催化劑與產(chǎn)品的固液分離問(wèn)題。南非的Sasol公司的鐵基催化劑和漿態(tài)床反應(yīng)器工藝和荷蘭Shell公司的鈷基催化劑和固定床反應(yīng)器工藝是這個(gè)領(lǐng)域的主要代表技術(shù)。

微通道反應(yīng)器傳質(zhì)傳熱效率高，反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)等溫操作，目前微通道反應(yīng)器已經(jīng)成為化學(xué)工程的一個(gè)新方向和研究熱點(diǎn)。例如CN103418321B公開(kāi)一種層疊型微通道反應(yīng)器，反應(yīng)器由上蓋板、第一反應(yīng)板、第二反應(yīng)板、下蓋板組成，兩塊反應(yīng)板交替疊置可根據(jù)需要設(shè)置多組，并采用一個(gè)進(jìn)口兩個(gè)出口的設(shè)計(jì)，具有較高的反應(yīng)均勻性，反應(yīng)效率高，流體壓力損失小的特點(diǎn)。CN101733056B提出一種撞擊流微通道反應(yīng)器，在微通道平板上刻制有條形用于物料對(duì)撞的縱向通道或微孔式通道，在縱向通道的兩側(cè)刻制有一條或者多條橫向微通道，通道與流體入口和出口相連，解決了微通道反應(yīng)器流場(chǎng)分布不均的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)的高度均勻性。CN100529020C公開(kāi)了一種用于費(fèi)托合成的微通道反應(yīng)器，該反應(yīng)器采用高度或?qū)挾葹?0mm的處理微通道和熱交換通道組成，在含有鈷基催化劑的處理微通道中發(fā)生費(fèi)托合成反應(yīng)，將H₂和CO轉(zhuǎn)化為烴類，其中處理微通道和熱交換通道形成熱交換區(qū)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量由在熱交換區(qū)由熱交換通道內(nèi)的介質(zhì)吸收。

但是，現(xiàn)有技術(shù)微通道反應(yīng)器采用的催化劑為普通微球催化劑，會(huì)存在反應(yīng)通道內(nèi)壓差不均，反應(yīng)器壓降大，反應(yīng)性能低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種將一氧化碳轉(zhuǎn)化為烴類的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)通道內(nèi)壓差不均，反應(yīng)器壓降大，反應(yīng)性能低等問(wèn)題。

本發(fā)明提供的將一氧化碳轉(zhuǎn)化為烴類的方法，包括：一氧化碳和氫氣的合成氣原料通過(guò)一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，與催化劑接觸，將含有一氧化碳和氫氣的反應(yīng)原料通過(guò)加氫聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為烴類，所述層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器包含多層含有催化劑的反應(yīng)通道層和多層含有導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱通道層，所述反應(yīng)通道層由加載催化劑的多條反應(yīng)通道組成，所述導(dǎo)熱通道層由多條流體通道組成；所述催化劑為Fe基樹(shù)莓型微球空腔催化劑。

在優(yōu)選的情況下，所述層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器是由層狀結(jié)構(gòu)重復(fù)構(gòu)成，該層狀結(jié)構(gòu)由含有催化劑的反應(yīng)通道層和含有導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱通道層組成，n個(gè)反應(yīng)通道構(gòu)成單個(gè)反應(yīng)通道層，m個(gè)流體通道構(gòu)成單個(gè)導(dǎo)熱通道層，x個(gè)反應(yīng)通道層和y個(gè)導(dǎo)熱通道層組成層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其中n為5-10000，m為5-10000，其中x為1-10000，y為2-10000；所述反應(yīng)通道和流體通道的最小邊長(zhǎng)為10-1000微米，優(yōu)選為100-800微米。