[发明专利]起动由合成气制备烃的工艺的方法

说明书

技术领域

本发明提供了由通常由烃质进料提供的合成气制备通常为气态、通常为液态和任选固态的烃的催化工艺(例如费-托工艺)的起动方法。特别地，本发明提供由天然气或伴生气特别是在远程位置以及离岸平台制备烃(特别是通常为液态的烃)的一体化的低成本工艺的起动方法。本发明进一步提供了使用本文中的方法由合成气制备通常为气态、通常为液态和任选通常为固态的烃的工艺。 

背景技术

已知有很多文件描述了(气态)烃质进料(特别是甲烷、天然气和/或伴生气)催化转化为液态产物(特别是甲醇和液态烃，特别是链烷烃)的工艺。在这一方面，通常提及远程位置和/或离岸位置，在那里不可能直接应用气体。气体的运输(例如通过管线或以液态天然气的形式)并不总是实际的。在相对较小的气体生产率和/或气田情况下更是这样。气体的回注会增加石油开采的成本，和在伴生气的情况下，会导致对原油开采的不利影响。由于烃来源的贫乏和空气污染，伴生气的燃烧就成为不希望的选择。 

费-托工艺可以用于将烃质原料转化为液态和/或固态烃。通常，在第一步中，原料(例如天然气、伴生气和/或煤层甲烷、煤、生物质以及残余(粗)油馏分)转化为氢气和一氧化碳的混合物(该混合物通常称作合成气体或合成气)。然后将该合成气进料到反应器中，在其中在一个或多个步骤中经适合的催化剂在高温和高压下转化为范围为甲烷到包含最多200个或者在特殊情况下甚至更多的碳原子的高分子量化合物的链烷烃化合物。 

已经开发了多种反应器系统用于实施费-托反应。例如，费-托反应器系统包括固定床反应器(特别是多管固定床反应器)、流化床反应器(例如夹带流化床反应器和固定流化床反应器)和浆液床反应器(例如三相浆液鼓泡塔和沸腾床反应器)。 

费-托反应是极其放热且温度敏感的，因此需要仔细的温度控制来实现最佳操作条件和所需的烃产物选择性。事实上，反应器各处的紧密温度控制和操作是主要目标。 

这种工艺的起动将涉及新的和再生的催化剂材料。然而，新的或再生的催化剂材料通常比其在反应条件下已经达到稳态活性时更具活性。在例如费-托反应的化学反应中，如上所述其是极其放热且温度敏感的，在反应器起动时催化剂的高活性水平是极为重要的。在费-托反应中，较高的活性可能容易地导致过度转化，例如由于合成气中氢气与二氧化碳之比降低导致的较高的水产量或催化剂的碳酸盐化，其会导致不希望的催化剂失活。 

因此需要使用初始更高活性的新的催化剂材料直至反应过程达到稳态的途径。在现有技术中已经提出几种起动方法以处理催化剂的初始较高活性。 

例如，在WO2005/026292和WO2005/026293中，公开了在浆液鼓泡塔中起动烃合成工艺的方法。该起动方法包括将催化剂颗粒进料到转化反应器中的特别程序。在进料过程结束时，将反应器连续进料惰性气体以防止催化剂沉降。在随后的调节阶段过程中，使温度达到适合调节的数值，逐渐用合成气取代惰性气体直至浓度在5-50体积％范围内，和将该浓度保持24-72小时。然后，逐渐升高压力和温度直至稳定状态数值，和将惰性气体的浓度逐渐降低至0。 

在WO03/068715中描述了一种起动费-托反应器的方法，其中最初在低于稳态流量的流量和高于稳态比的H₂/CO摩尔比下将合成气送入反应器。然后将合成气流量升至稳态值和将合成气中的H₂/CO摩尔比降至稳态值。 

在US2,602,810中公开了一种在稳态条件下通过将合成气与富含氢气的循环物流组合使用具有非常高即至少15的H₂/CO摩尔比的反应器进 料流的费-托工艺。通过用氢气对其加压和然后开始循环而起动反应器。然后使反应器达到引发转化反应所需的温度。然后在低的流量下将合成气送入反应器和在高的流量下送入氢气。在起动期间，合成气的流量增加而氢气的流量降低。 

发明内容

已经发现一种用于由合成气制备烃的稳态工艺的新起动方法，其中降低进料流中的初始合成气分压，同时可以将进入反应器的合成气流量和进料流中的H₂/CO摩尔比保持恒定。 

因此，本发明提供了由合成气制备通常为气态、通常为液态和任选通常为固态的烃的稳态工艺的起动方法，该方法包括以下步骤： 

(i)提供合成气； 

(ii)在一个或多个转化反应器中在高温和高压下催化转化合成气得到通常为气态、通常为液态和任选通常为固态的烃；和