[发明专利]对来自费托反应的含水流股进行提纯的方法

说明书

本发明涉及对来自费托反应的含水流股进行提纯的方法。

更具体地，本发明涉及对来自费托反应的含水流股进行提纯的方法，所述方法包括将所述含水流股供应至一个或多个渗透蒸发单元中，以获得富集有机化合物的含水流股(渗余物侧)和富集水的含水流股(渗透物侧)，将所述富集有机化合物的含水流股供应至饱和器中，以获得离开所述饱和器的气体流股，将所述气体流股供应至合成气生产装置中。

由基于氢气和一氧化碳的气体混合物(通常称作合成气)制备烃的费托技术是在科学文献中公知的。在Bureau of Mines Bulletin，544(1955)中的作者为H.C.Anderson，J.L.Wiley和A.Newell且名称为“Bibliography of the Fischer-Tropsch Synthesis and Related Processes”的文献中包含了概述费托反应的主要工作的概要。

费托技术通常基于浆液反应器的使用，该浆液反应器用于以多相体系进行的化学反应，在该多相体系中，气相鼓泡进入固体(固相)在液体(液相)中的悬浮液中。在费托反应的情况中，气相包含合成气或“合成气体”，它是氢气(H₂)和一氧化碳(CO)的组合物，其H₂/CO的摩尔比为1～3，优选约2，在反应温度下，液相主要包含反应产物，即具有高碳原子数的基本上直链的烃，固相主要包含催化剂。合成气还任选地含有更少量的二氧化碳(CO₂)和/或水。在所述合成气中，不希望存在硫、氮、卤素、硒、磷和砷，或它们的衍生物。鉴于此，并根据合成气的质量，优选在所述合成气进料到费托反应器之前除去硫和其它污染物。除去这些污染物的方法是本领域公知的。优选使用基于氧化锌的称作“保护床”的防护床来除去硫或其衍生物。此外，通常优选从合成气中除去任选形成的二氧化碳(CO₂)以及尚未除去的硫或其衍生物。为了该目的，例如可以在填料塔中将合成气与中等碱性的溶液(例如碳酸钾溶液)接触。

根据本领域的已知工艺，该合成气优选来自蒸汽重整和/或天然气(典型地是甲烷)或任选存在于天然气中的其它更重的烃(例如乙烷、丙烷、丁烷)的部分氧化。

在蒸汽重整过程中，脱硫的天然气通常与蒸汽混合并通过在高温和高压下运行的包括含过渡金属(优选镍)的催化剂的催化床层。该蒸汽通常通过饱和器来提供，在该饱和器中，将水与以上预热的天然气接触。

或者，该合成气也能够来源于其它生产过程，例如来自自热重整或称为C.P.O.(催化部分氧化)的工艺，该工艺使用与脱硫的天然气在一起的高纯度氧气流或富氧空气流和催化剂，或者来源于煤或其它含碳产品的气化，使用在例如″Catalysis Science and Technology″，Vol.1，Springer-Verlag，New York，1981中所描述的高温下的蒸汽。

在费托反应中，一氧化碳和氢气转化成水和主要含碳和氢的有机分子(即烃)。此外，在费托反应期间还能形成除了含碳和氢还含有氧的其它有机分子，被称为含氧化合物。

费托反应通常在等于或高于150℃如180℃-350℃的温度下进行，在反应器内的压力维持在0.5MPa-10MPa，优选1MPa-5MPa。

如上所述，可使用催化剂促进费托反应。该催化剂优选具有能提高反应速率但在反应中其本身不会被用尽的功能。这类催化剂对从费托反应获得的烃的相对量有影响。在费托反应中通常使用的催化剂通常含有至少一种属于元素周期表(在2007年6月22日的IUPAC标记法中)中第8、9或10族的金属。

含钴、铁、钌和/或镍的催化剂能有利地用来将合成气转化成适合于生产汽油和/或柴油的烃。例如钴特别适合于用于从合成气生产重质烃类的费托催化剂。铁具有容易获得和相对经济的优点，但缺点是增加了被称为“水煤气变换”的反应，该反应将部分一氧化碳和形成的水转化成二氧化碳和氢。镍有助于终止反应并有利地用来由合成气选择性地生产甲烷。钌具有高活性的优点，但较为昂贵。

费托反应典型地生产气态烃类、液态烃类和蜡的混合物，其碳原子数为1到100或更多，且具有不同的分子量。取决于分子量分布，这些混合物适合于不同的用途。例如，含液态烃类的混合物能够被进一步处理以获得汽油及中间馏出物。蜡能够被进一步处理以转化成液体和/或气态烃类。因此，为了使费托反用于随后燃料的生产，希望增加液态烃类和/或蜡例如每分子至少5个碳原子的烃(C₅₊烃)的生产。

除了烃混合物，根据下列方程式，费托反应还产生水：