[发明专利]一种利用固定床装置进行费托合成反应的工艺及设备

说明书

技术领域

本发明提供一种费托合成的反应工艺，具体地说涉及一种利用合 成气由费托合成反应转化为化学品的工艺及固定床装置。

背景技术

随着世界原油的日益短缺和环保标准的不断提高，可以预见在 未来一定时期需要替代化学品来源。其中，通过费托合成反应制化学 品已经成为当今化学工业最为关注的技术之一。费托合成能提供从甲 烷到石蜡等相当宽范围的烃类，通过加氢裂解、加氢精制等改质反应， 可生产液体燃料和高附加值的化学品。

目前研究较多的费托合成反应器类型主要包括有固定床、气固 流化床和浆态床。其中气固流化床只用在短链烃的生产上。浆态床有 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。但是浆态床反应器体积利用率低，固液分离困难。固定床反应器 是较早被采用的反应器类型，著名的Arge工艺和Shell的SMDS工艺 都是以固定床反应器为基础的。此外，固定床反应器整体工艺简单， 易于实施，对于众多中小型经由费托合成重质烃路线制诸如食品级硬 蜡等精细化学品合成具有很大的吸引力。但固定床传热性能不好，制 约其发展，所以利用固定床高效反应同时高效移热是目前该类费托合 成工艺研究的重要内容。

专利CN101085930A公开了一种维持固定床反应器温度恒定的工 艺，在该工艺中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，循环水在下部吸热，上部放热， 从而维持反应器的温度恒定，采用双段反应器合成气转化率达到65％ 以上。但是由于费托合成反应是在温度180-350℃，压力1.0-5.0MPa 的条件下进行，此时套管中的循环水已经完全汽化，而该工艺中没有 设置循水冷凝装置，这给设备提出了更高的要求，给操作带来了不便； 该工艺采用双段反应，工艺复杂并增加操作费用，经济上不合理也不 适宜较大规模的精细化学品的制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作方便，适合较大规模精细化学品连 续生产的固定床费托合成反应工艺及装置。

原料气分两部分进入反应系统。一部份原料气进入紧密缠绕在反 应器外壁上的盘管被预热后与另一部分混合后进入反应器。待预热的 合成气流动过程中与炙热的催化剂床层间接换热。当反应过于剧烈时 调控调节阀，进料中冷合成气比重逐渐增大。反应中生成的高沸点重 质烃从反应器底部流出，反应器顶部出来的尾气在三相分离器内冷 却、分离，出来的不凝气中部分未反应的原料气被分离出来与新鲜气 体混合调节反应器进口原料气的H₂/CO比例。当过程有失控迹象时调 控调节阀使反应器进口组成中H₂明显增大，抑制反应使过程趋于平稳 避免过程失控。

本发明的工艺包括如下步骤：

(1)合成气、步骤(3)的未反应合成气以及外加H₂在第一混合 器中混合调节原料气H₂/CO比例后经分流器分成两部分，一部分原料 气进入紧密缠绕在反应器上的盘管经过与反应器换热后被预热后，与 另一部分冷的原料气在冷热原料气混合器中混合后进入反应器；

(2)步骤(1)中进入反应器的原料气由下而上通过催化剂床层 进行费托合成反应，生成的高沸点液态重质烃类从反应器底部流出， 反应器顶部出来的尾气在三相分离器中冷却、分离得到液态烃、水相 以及气态低碳烃和未反应原料气组成的不凝气；

(3)步骤(2)形成的不凝气进行尾气分离，分离出未反应原料 气和气态低碳烃，气态低碳烃作为燃气产品或进入气化系统，未反应 原料气进入第一混合器；

(4)步骤(2)形成的水相进入造气系统作气化剂，液态烃进行 油品加工；

如上所述的待预热的原料气占原料气总量的10-80vol％，预热温 度在120-240℃范围内。

如上所述的费托合成反应在0.5-8MPa、150-280℃、350-3000h^-1的条件下进行，原料气H₂/CO＝1.6-2.4，最好为1.8-2.0。

如上所述的费托合成反应催化剂按中国专利CN1398669、 CN1303738、CN1454714、CN1562471、CN1562476、CN1597105等描述 的方法制备。

如上所述的三相分离器为冷高压分离器，操作压力0.5-8MPa。