[发明专利]一种费托合成尾气转化为费托合成原料气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将费托合成尾气转化为费托合成原料气的方法。

背景技术

费托合成尾气是指经合成气(H₂与CO)在催化剂的存在下经费托合成反应转化为烃类化合物的过程中产生的主要由H₂、CO、CO₂及低碳烃等组成的混合气体。其中，低碳烃以CH₄为主，其含量通常在20－60％(摩尔百分比)，此外低碳烃中还含有1－10％(摩尔百分比)的低碳烯烃。目前公开的现有技术中，费托合成尾气的利用主要有两种方式，一种是通过分离可以获得H₂和甲烷燃气等；另一种是将尾气中烃类化合物(主要是甲烷)转化为合成气，然后作为原料气返回费托合成单元进一步合成油品，从而提高原料利用率和油品收率。

专利CN101273112B公布了一种制备和转化合成气的方法，该方法是在变换阶段对含有CH₄的原料气进行变换以生成H₂和CO合成气，进而用于费托合成反应，费托合成的尾气则通过蒸汽变换尾气中的CH₄，并除去CO₂从而产生富氢气体。

专利CN102614763A公布了一种费托合成尾气的处理方法，包括脱碳、膜分离、低温油洗、尾气转化和变压吸附步骤，该处理方法需经过脱碳除去费托合成尾气中的CO₂组分，然后再经膜分离单元以及粗合成气经过变换和变压吸附单元回收H₂供全厂使用，解析气则作燃料气使用。

专利CN102614764B公布了一种费托合成尾气制取高纯度氢气的工艺，该工艺包括轻烃部分氧化、变换、脱碳、变压吸附四个步骤，可以获得纯度达99％以上的氢气。因此，该工艺的主要目的是制取高纯度氢气。

专利CN102703108A提供了一种费托合成及尾气利用的工艺方法，该方法是利用变压吸附技术从费托合成尾气中提取氢气和甲烷，然后按一定的比例与费托合成原料气混合，从而实现费托合成尾气的循环利用。该方法的主要目的是降低费托合成装置中变换工序的负荷，从而提高费托合成装置的生产效率及经济性，但是该方法中对H₂和CH₄的纯度控制要求较高。

专利CN102730637A公布了一种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺，该工艺将费托合成反应后的不循环尾气转化为富氢气体，并从富氢气体中提取高纯度氢气加以利用的过程。

费托合成尾气中含有CO₂、部分低碳烃，且尾气中的氢碳比无法直接满足费托合成的要求，将费托合成尾气转化为费托合成原料气，从而能够提高碳的利用率和合成油装置的生产能力，经检索未发现报道。

发明内容

本发明的目的是提供了一种工艺简单、操作方便的费托合成尾气转化为费托合成原料气的方法。

本发明是通过对费托合成尾气中不饱和低碳烃进行催化加氢、蒸汽重整、部分氧化及水汽变换工艺调节，获得适宜于作为费托合成气所要求的H₂/CO配比的原料气。

本发明所采用的技术方案是：

一种将费托合成尾气转化为费托合成原料气的方法，包括催化加氢，蒸汽重整及部分氧化反应，中温水汽变换反应，余热回收及气液分离四个工序，其特征在于所述催化加氢工序是通过在装有加氢催化剂的加氢反应器中进行催化加氢反应，将费托合成尾气中不饱和烃加氢转化为饱和烃；所述水蒸气重整及部分氧化反应工序包括一段转化炉和二段转化炉两个转化炉，水蒸气与所述经过催化加氢的费托合成尾气组成的混合气体进入装有重整催化剂A的一段转化炉完成初步转化，从一段转化炉出来的气体进入装有重整催化剂B的二段转化炉内，同时经过预热的纯氧通入二段转化炉内进行少量的费托合成尾气氧化反应而完成深度转化，通过控制蒸汽和纯氧的通入量，对一段转化炉内混合气体的水碳比和二段转化炉内混合气体的氧碳比、以及一段转化炉和二段转化炉的操作温度和操作压力进行调节，最后在装有催化剂的中变炉内进行水汽变换反应，所述余热回收及气液分离工序是将水汽变换反应得到的物料先经回收热量，再进行气液分离，气相为满足费托合成所要求的氢碳配比的原料气。