[发明专利]一种由合成气制取液态烃的工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种从合成气制备烃类的工艺，更具体的说涉及一种以费托合成制取液态烃类的工艺。

背景技术

全球原油价格逐步攀升，发展非石油路线的能源工艺受到广泛关注。合成气制取长链烃类的费托合成工艺是自二战以来逐步发展起来的重要路线。伴随化学工业的发展，有过较大规模应用经历的费托合成的工艺路线包括：流化床工艺、浆态床工艺和以固定床反应器为核心的工艺路线(Fischer-Tropsch synthesis：Overview ofreactor development and future potentialities，B.H.Davis，Topics in Catalysis，32(3)：143-168)。费托合成产物选择性受催化剂影响特别大，不同的催化体系下的产物分布有很大的差别。反应工艺差异导致扩散、移热情况不同也会对产物分布造成影响。为了获得所需的产物分布，保证过程的稳定性，催化剂与过程工艺之间需要进行很好的优化匹配。流化床工艺主要应用在高温费托合成中，常见催化剂为Fe基催化剂。液态产物会导致催化剂颗粒聚结，影响流化状态，所以流化床工艺的产物分布通常集中在碳数较少的烃类范围(Trends in Fischer-Tropsch reactor technology——Opportunity for structure reactors，de Deugd et al，Topics inCatalysis，26(1)：29-39)。中国专利CN1814576描述了一种费托合成流化床工艺。浆态床工艺和以固定床为基础的工艺是目前合成气路线制长链烃方面研究和应用都较为广泛的两类费托合成工艺。浆态床工艺：细细的催化剂颗粒分散在预先加入的浆相内，合成气鼓泡进入反应器；未反应的合成气和轻质产物以气态形式离开反应器，液态产品直接从浆相移出；反应器内液相混合，能实现很好的温度控制。中国专利CN2701526、CN1589957、CN1600412、CN2649174和CN1433838都涉及到了这一工艺。但该工艺的浆相中固体催化剂浓度不能过高(＜20％)、催化剂磨损严重、产物与催化剂分离困难等因素也严重影响了它的推广与应用。固定床反应器体积利用率高，不存在催化剂与产物的分离等问题，适于制备长链烃类物质。著名的Arge工艺、Shell公司的中间馏分油工艺(SMDS)都是比较典型的固定床费托工艺。移热问题是该工艺在工业应用过程中所面临的主要困难。

总的来说以上各工艺要求都过于苛刻，往往不能适应原料气源或催化剂的变化，尾气没能充分利用或者利用工艺特别是气态低碳烃分离工艺过于复杂成本较高，而对氢碳比这些关键参数控制又不够严格，原料气净化也不充分不利于催化剂长期运转增加了操作成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，碳利用率高，过程稳定的以费托合成制取液态烃类的工艺。

本发明的目的是这样实现的：源自碳质基原料(煤炭、天然气及生物质等)的合成气初步脱硫、氢碳比调整、脱氧、脱水后输送到反应系统，进反应器前再精脱硫、脱氧、脱羰和脱水。合成气在浆态床或固定床费托合成反应器里经催化剂催化生产长链烃，生成的长链烃经下游加工步骤最终获得柴油、汽油、润滑油、食品级硬蜡等。系统尾气进入膜分离器分成两部分：未反应的原料气和气态低碳烃，未反应的原料气打循环进入精脱环节再进入反应器；气态低碳烃分出惰性气体后，返回气化系统或进入低碳烃收集环节。

具体实施步骤如下：

(1)碳质基原料与气化剂进行气化反应生成合成气，合成气经过文丘里洗涤器除尘、初步脱硫、变换反应调节氢碳比、初步脱氧和初步脱水，得到初步净化的合成气；

(2)初步净化的合成气与来自步骤(5)的未反应的原料气混合后形成原料气进行精脱硫、精脱氧、精脱羰基化合物和精脱水后，在费托反应条件下与催化剂作用进行费托反应，产物由长链烃类、水以及尾气组成；

(3)步骤(2)的产物经三相分离后分别得到长链烃类、水和尾气；

(4)步骤(3)中得到的长链烃类进行油品加工生产润滑油、食品级硬蜡、柴油和石脑油；

(5)步骤(3)产生的尾气经加压后进行尾气膜分离，得到未反应的原料气与气态低碳烃；

(6)步骤(5)产生的气态低碳烃再经膜分离后得到低碳烃、CO₂和N₂产品，低碳烃也可直接将其进行合成气反应制取合成气；

(7)步骤(3)形成的水作为气化剂进行气化制取合成气，也可经净化后排放。

如上所述的碳质基原料是煤、生物质或天然气。