[发明专利]一种利用固定床装置进行费托合成的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种费托合成反应的方法，尤其是利用一种经过改进的固定床装置将合成气通过费托合成反应转化成液态烃类的方法.

背景技术

由于石油资源的日益短缺和劣质化，随着成品油需求的不断增加，以及环保法规的日益严格，通过新的方法获取优质的液态成品油燃料，是当前中国乃至全球面临的重大问题。费托合成是利用H₂和CO为主要成分在催化剂的作用下合成烃的过程，是生产液体燃料的新途径，也是目前最有效最有前景的技术。它可以用于煤制油、天然气制油等多种加工过程。

根据催化剂的不同，费托合成反应器可以有多种形式，例如固定床、气固流化床和浆态床等。其中气固流化床操作复杂、容易积碳，现在已较少使用。浆态床具有传热效果好，反应温度易于控制等优点，是费托合成反应器发展的主流。但是浆态床反应器的单程转化率低，固液分离困难，只适合于大型合成油装置。固定床则具有操作简单，形式灵活多样的特点，对于众多中小型合成油装置具有很大的吸引力，但固定床传热性能不好是制约其发展的重要因素。

传统的费托合成用固定床装置是采取气体从上到下的进料方式，换热介质在套管中从下到上的逆流循环。这种换热方式并不能有效地将催化剂床层前端所释放的大量反应热迅速移出，容易导致反应器“飞温”，使生成目的产物的选择性下降，并易于形成积碳。而且采用固定床装置的气体单程转化率不高，需要利用动力装置进行尾气循环，增加了装置的运行成本。

发明内容

本发明提供一种利用新型固定床装置进行费托合成的方法，使反应热能够有效移出，避免出现反应热点和飞温现象，使整个反应体系温度维持在“恒温范围”，保证了反应的顺利进行，而且可以通过实行多段反应器操作，提高了合成气的单程转化率，使尾气不用循环。

本发明的目的在于提供一种利用固定床装置进行费托合成的方法，借助新型固定床装置，使合成气从固定床底部进入催化剂床层发生费托合成反应，在反应器外的套管中通入循环水，循环水在反应器下部吸热，上部放热，从而维持反应器的温度恒定，杜绝了飞温的发生，本发明的方法适用于中小型规模的简单方便的液态烃的生产过程。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

本发明提供了一种固定床装置进行费托合成的方法，其特征在于，该方法在下述固定床装置中实施，它至少由两组首尾相串连的固定床组成，每组固定床均包括反应器、加热器、套管、换热器和三相分离器，所述每组固定床的反应器都有相应的加热器与之相连接，其中，每组固定床的加热器内设置有原料气管道和换热介质烟道气管道，加热器的器壁上设有原料气入口和原料气出口，该原料气出口与该组反应器相连通，加热器的器壁上还设有烟道气入口、烟道气出口，以及加热器的循环水入口和循环水出口，通过烟道气将进入加热器中的循环水加热，而热的循环水将加热器中的通过原料气管道的原料气加热至合适的预热温度；所述的每组加热器的循环水出口与该组套管相通，所述的两组串连的反应器之间均依次串连有换热器和三相分离器；所述的费托合成的方法包括：以H₂和CO为主要成分的合成气(或称原料气)首先进入上述第一组加热器中，在加热器的原料气管道中流动，被热的循环水加热到合适的预热温度后，该合成气以从下至上的进料方式进入并通过该第一组固定床的反应器，并与在第一组固定床的套管内从下至上运行的循环水进行热量交换，从而发生费托合成反应；在该第一组反应器中反应完全的液态产品直接沿该反应器的器壁流出，而未反应完全的产品进入下一组加热器以及反应器中继续反应。

本发明的方法优选在反应温度为180-350℃、压力为1.0-5.OMPa和操作线速度为O.02-3.2m/s条件下发生反应。

上述方法中所述的循环水的温度优选比费托合成反应的温度低10-20℃。

为了达到本发明的目的和效果，上述的固定床装置设置为至少由两段反应器串联而成；所述的固定床装置的每一组反应器的底部均依次连接设置有产品收集器和产品槽，每组反应器的顶端均连接有换热器和三相分离器；该方法包括：所述的合成气先经过第一组反应器，在该第一组反应器中反应完全的液态产品直接沿该反应器的器壁流入产品收集器和产品槽，而未反应完全的产品进入下一组反应器继续反应。