[发明专利]一种由合成气生产清洁柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由合成气生产清洁柴油的方法，更具体地说，是一种通过费托合成反应得到的烃类，再通过多个加氢处理过程生产柴油的方法。

背景技术

由氢气和一氧化碳通过Fischer－Tropsch合成（费托合成）得到烃类产品，经过深加工可得到优质液体燃料如汽油、柴油和航空煤油和其他化工原料如润滑油基础油、食品级蜡等，由于氢气和一氧化碳可以方便的从煤、天然气或者生物质转化而来，这条技术路径受到世界能源化工行业的极大关注，许多国际能源公司分别开发了以费托合成为核心的合成油工艺。其中最为成功的是南非Sasol公司和荷兰Shell公司。Sasol的I、II、III三个工厂，年产油品和化学品720万吨。Sasol和PetroSA共同建设的PetroSA项目，该项目产能为36000桶/天，提供了南非7%的液体燃料。2001年Sasol和Qatar Petroleum成立了Oryx合资公司，共建Oryx天然气制合成油厂，生产能力34000桶/天。Shell在马来西亚的合成油项目于1993年建成投产，生产能力62.5万吨/年。Shell和Qatar Petroleum于2007年共同建设了Pearl项目，该项目生产能力140000桶/天，目前已经部分建成投产。

采用列管式固定床反应器进行费托合成的工艺具有操作简单，形式灵活多样的特点，被许多研究机构作为首先研发的技术。但固定床反应器存在的许多问题限制了其大规模的应用，例如：固定床反应器由于受到传热的影响反应器存在热点；单程转化率低，需要对大量的循环气进行压缩循环，能耗高、而且反应器压降大；大颗粒催化剂的使用使催化剂性能受到影响等等。为了改善固定床传热性能不好的缺点，现有技术中将液体介质导入反应器的方法，因为液体有较大的热容，液体介质加入可以减少催化剂床层的热点。例如，CN1662476A公开了一种方法，将惰性的流体介质导入反应器，连续的液体介质流动可以促进热量的转移，明显改善了反应性能。但这种方法也存在局限性，因为液体的加入使反应器的显著压降增加，另外需要增加循环介质的分离和循环设备，增加了工艺的复杂性。通过对反应器的改进也可以解决传热问题，例如CN1736574A公开了一种无热点列管式固定床反应器，该反应器是在反应管中增加一套冷却内管，冷却介质可以在反应管中内管和反应器壳层内流动取热，此方案可以增加热交换面积，可以减小催化剂床层的径向温差、有效解决传热问题，但这种改进使反应器变的十分复杂，而且反应器有效空间被冷却内管占据了很大部分，经济性较低。

通过费托合成得到的产品主要为直链烷烃，具有不含硫、氮、芳烃等组分的优点，但是也有一定的局限性，例如包含少量烯烃和含氧化合物、低温流动性能差、凝固点高，因此费托合成产品需要经过相应的加氢提质过程才能得到符合使用规格的液体燃料或燃料调和组分。US5378348公开了一种以费托合成产物为原料通过加氢裂化和加氢异构化工艺生产中间馏分油的方法，该方法通过将费托合成反应产物分成石脑油、轻馏分和重馏分三个馏分，重馏分进行加氢裂化反应，未转化的重质馏分循环回加氢裂化反应器继续裂化。所用催化剂为贵金属催化剂或Ni+Co/Mo催化剂，转化率控制在39～53重量％；轻馏分和加氢裂化反应得到的轻组分混合后进行加氢处理主要发生烯烃饱和反应和加氢脱氧反应，然后煤油进行加氢异构化。该方法可以增加煤油、柴油的馏分油的产率。但该方法增加了许多工艺设备，例如异构降凝过程，使工艺复杂化；加氢精制过程生成的水直接进入了异构降凝反应器中，影响催化剂性能；中间馏分油收率不高。US6296757公开了一种从费托合成油生产柴油的方法，该方法是降费托合成油切割为>371℃的重馏分和<371℃的轻馏分；重馏分进入加氢异构反应器，然后与轻馏分混合后进入分馏系统，得到相应的柴油馏分，分馏塔底油循环回加氢异构反应器。而这种方法得到的柴油质量较差，且收率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种由合成气生产清洁柴油的方法，既解决了氢气和一氧化碳发生费托合成反应时，反应热难于控制，反应器存在传热困难和热点的问题，又提供了针对该过程产生烃类的特点最经济有效的生产柴油的方法。

本发明所提供的方法包括以下步骤：

（1）原料合成气进入列管式固定床反应器进行与催化剂接触发生费托合成反应，合成产品经过热分离器、冷分离器，分别分离出重质烃和轻质烃；

（2）轻质烃与氢气混合进入加氢精制反应器与加氢精制催化剂接触进行加氢饱和反应和加氢脱氧反应；