[发明专利]涉及煤到液体方法的改进

说明书

技术领域

本发明涉及在费-托工艺中涉及使用煤和其它重质烃质原料的改进。

背景技术

费-托工艺可用于将烃质原料转化为液体和/或固体烃。将原料(如天然气、伴生气、煤层甲烷、生物质、重质渣油、煤)在第一步骤中转化为氢和一氧化碳的混合物(这种混合物通常称为合成气体或合成气)。然后将合成气体进料至反应器，其中将该合成气体通过合适的催化剂在升高的温度和压力下转化为从甲烷到含至多200个碳原子或在特定情况下甚至更多碳原子的高分子物质的链烷类化合物。费-托工艺的例子描述于如WO-A-02/02489、WO-A-01/76736、WO-A-02/07882、EP-A-510771和EP-A-450861。

已经开发了许多类型的反应器系统以进行费-托反应。例如，费-托反应器系统包括固定床反应器(特别地多管式固定床反应器)、流化床反应器(如夹带式流化床反应器和固定流化床反应器)和淤浆床反应器(如三相淤浆鼓泡塔和沸腾床反应器)。

上述的″煤″和重质渣油是用于费-托工艺的原料的例子。但是，存在许多可以用作为该工艺原料的固体化石燃料，其包括固体燃料如无烟煤、褐煤、烟煤、次烟煤、褐煤(lignite)、石油焦炭、泥煤等。所有这些类型的燃料具有不同的‘质量’水平，该‘质量’水平是氢和碳的比例以及被认为是‘杂质’的物质(其通常是硫和硫基化合物、含氮化合物、灰分、重金属等)的比例。

固体碳质燃料如煤的气化是公知的，和通常包括碾磨或以其它方式研磨燃料到优选的尺寸或尺寸范围，随后在气化器中使燃料与氧反应。这样产生氢和一氧化碳的混合物，其称为合成气或合成气体。在许多已知的工艺中，N₂用作输送煤到气化反应器的燃烧器的输送气体。使用N₂作为输送气体的问题是尽管N₂是相对惰性的，N₂可能不希望地使下游催化剂的效率降低。此外氮气的存在会在相同的生产能力下要求更大的反应器体积以进行费-托合成，特别是当在费-托反应器中使用合成气体循环时。

US-A-3976442描述了一种方法，其中将固体碳质燃料在富含CO₂的气体中输送到加压气化反应器的燃烧器，该气化反应器在约50巴下操作。根据此公开文献的实施例，在约1.0的CO₂与煤的重量比下在150ft/sec的速度下将煤和二氧化碳的物流提供到环形燃烧器的环形通道。在300℉的温度下和在250ft/sec的速度下将氧通过燃烧器的中心通道。US-A-3976442因此提供了一种方法，其中在加压反应器中进行部分氧化和其中避免了使用氮气作为输送气体。然而在中间的30年中从没有实施或认真地考虑过使用二氧化碳作为输送气体。这可能是由于由这个公开文献公开的方法的低碳效率。煤到合成气体的低效率最终影响从煤开始到从费-托工艺获得的产品的总体工艺的效率。

发明内容

本发明的目的是提供具有更高效率的方法。

一个或多个的以上或其它目的由本发明通过提供从固体碳质燃料制备烃产品的方法达到，该方法至少包括如下步骤：

(a)将固体碳质燃料和含氧物流提供到气化反应器的燃烧器，其中含CO₂的输送气体用于输送所述固体碳质燃料到所述燃烧器，其中步骤(a)中CO₂与碳质燃料的重量比以干基计小于0.5；

(b)在所述气化反应器中部分氧化所述碳质燃料，从而获得至少包含CO、CO₂和H₂的气体物流；

(c)从所述气化反应器除去步骤(b)中获得的所述气体物流；

(d)任选地变换转化至少一部分在步骤(c)中获得的气体物流，从而获得贫含CO的物流；

(e)将步骤(c)的气体物流和/或任选的步骤(d)的贫含CO的物流进行费-托反应以获得烃产品。

申请人发现通过在步骤(a)中使用相对低的CO₂与碳质燃料的重量比，与US-A-3976442的方法相比在工艺过程中消耗更少的氧和达到更高的对一氧化碳和氢的选择性。这显著提高了本发明方法的总效率。此外通过不使用氮气作为载气，提供较少量的惰性气体到费-托步骤(e)，由于然后可以应用更小体积的反应器故这样是有利的。进一步的优点是气体物流中的CO₂含量比US-A-3976442中低。由于与氮相同的原因这是有利的。另外有利的是在发明的优选实施方案中，其中在进行步骤(e)之前将二氧化碳从气体物流中分离出来。在这个实施方案中需要从气体物流脱除较少的二氧化碳。