[发明专利]重复利用来自费‑托反应器的水的饱和器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体饱和器。本发明涉及例如在气至液(GTL)装置内重复利用来自费-托反应的水的方法。

背景技术

可以应用费-托方法转化合成气为液态和/或固态烃。合成气可以由含烃原料在如下方法中获得：其中原料如天然气、伴生气和/或煤层甲烷、重油和/或渣油馏分、煤、生物质等在第一步中转化为氢和一氧化碳的混合物。该混合物通常称为合成气。合成气在GTL装置的合成气生产单元中产生。由甲烷形成合成气按如下反应进行：

因为该反应需要水，通常通过直接物流注入将水加入到原料气中或替代地通过在合成气生产单元上游在饱和器中用水使原料气饱和而将水加入到原料气中。

合成气优选来自天然气(通常为甲烷)和/或可能存在于天然气中的其它重烃(如乙烷、丙烷、丁烷)的蒸汽重整和/或部分氧化。在蒸汽重整方法中，天然气通常在饱和器中与蒸汽混合，和在合成气生产单元中通过包含催化剂的催化床层。合成气也可以衍生自其它生产过程，例如自热重整或称为C.P.O.(催化部分氧化)的过程。在后一种过程中，应用高纯氧物流或富氧空气物流与脱硫天然气和催化剂，或者来自煤或其它含碳产品在高温下用蒸汽气化。

将所获得的合成气进料至一个反应器，在其中在合适催化剂作用下在高温和高压下使其在一步或多步中通过费-托法转化为链烷烃化合物和水。所获得的链烷烃化合物从甲烷直到高分子量组分。所获得的高分子量组分可以包含高达200个碳原子或在特定情况下甚至更多个碳原子。已经开发了多种类型的反应器系统来实施费-托反应。例如费-托反应器系统包括固定床反应器，特别是多管式固定床反应器、流化床反应器如夹带流化床反应器和固定流化床反应器，和浆液床反应器如三相浆液鼓泡塔和沸腾床反应器。

在费-托(FT)方法中，一氧化碳和氢(合成气的组分)将按如下通用反应式转化为烃和水：

(2n+1)H₂+n CO→C_nH_(2n+2)+n H₂O

在合成气转化为链烷烃化合物的过程中也形成水。这股水作为废水物流离开FT反应器。

在形成烃之后，在费-托方法过程中也可能形成含氧的有机分子。这些化合物被称作含氧化合物。含氧化合物包括醇、醛、酮和有机酸。

在环境化学中，化学需氧量(COD)测试通常用于间接测量水中这种有机化合物的量，其中COD以每升毫克数(mg/l)或百万重量份的份数(ppmw)来表示。

COD测试的基础是几乎所有有机化合物均可以用强氧化剂在酸性条件下完全氧化为二氧化碳。氧化有机化合物为二氧化碳、氨和水所需要的氧量由下式给出：

COD＝(C/FW)(RMO)(32)

其中：

C＝样品中可氧化化合物的浓度，

FW＝样品中可氧化化合物的化学式量，

RMO＝#氧摩尔数#与在反应中生成CO₂、水和氨的可氧化化合物摩尔数的比。

国际标准组织在ISO 6060中描述了化学需氧量的标准测量方法。

在GTL装置中，产生了大量水，其作为废水物流离开FT反应器。这股废水包含有微量金属和含氧化合物。由于微量金属和含氧化合物的存在，这股水在可以排放前需要进行处理。从废水物流中脱除微量金属和含氧化合物所需要的水处理需要复杂和费成本的水处理装置。

US2008/119574公开了通过使废水进料至上游饱和器而由费-托反应循环废水物流的方法。所述废水物流包含含氧化合物。与含氧化合物一起循环废水的缺点是不能从水中气提出有机酸，导致酸与饱和器的废水一起离开饱和器。因此，这股废水是强酸性的和需要复杂和费成本的废水处理设备来进行处理。另外，因为酸不循环，这对原料气转化为链烷烃的效率产生负面影响。

如上文所指出的，饱和器的功能通常是在将处理气体进料至合成气生产单元之前提供饱和处理气体(优选天然气，经常为甲烷)需要的水蒸汽。在饱和器中，通常使水与上述经过预热的处理气体逆流接触。针对本发明的目的，可以有利地调整任何现有技术的气体饱和器。所述饱和器通常不装填料(喷雾塔)、装填料(规整或非规整填料)或为板式塔/容器，允许按需传递热量和质量实施水饱和。

将来自费-托反应的废水直接进料至饱和器可能会引起各种问题。在该股水中存在的有机化合物可能导致设备如反应器和管道腐蚀，导致不想要的发泡和/或可能导致催化剂中毒。

发明内容

本发明的目的是提供在合成气生产中减少新鲜水/蒸汽用量的方法。