[发明专利]乙炔强化的合成气向费托烃产物的转化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 USC 119(e)要求2007年12月31日提交的美国临时申请序号61/018,272的优先权。本申请要求前述申请的优先权和权利，通过参考将其公开内容并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及将含碳产物如天然气转化成液态烃或燃料，更具体地，涉及利用费托(Fischer-Tropsch)(F-T)反应将合成气体或“合成气”(一氧化碳(CO)和氢气(H₂))催化转化成烃产物的方法。

发明背景

通常，人们期望使用费托反应将固态或者气态含碳产物转化成烃类液体。例如，所述碳基产物可以为煤、生物质或者天然气。在合成气发生器中将这些起始产物转换成合成气体，在下文中称之为“合成气”，其含有一氧化碳(CO)和氢气(H₂)气体。然后，在费托反应器中，典型地在铁或和钴基催化剂存在下，并在适宜的温度和压力下，将合成气转化成烃产物或者其它流出物。这种烃产物通常具有广泛分布的碳链长度(C₁～C₁₀₀₊)。在大约22℃和大气压条件下，这些生产的烃产物包括大量的气体(C₁～C₄)、液体(C₅～C₂₀)以及蜡质(C₂₀₊)产物。当然，关于气体、液体和蜡质(固体)产物的链长度的称呼取决于产物烃链的相对支化程度以及其他已知因素。

烃产物的常规F-T合成具有几个缺点。首先，所述合成不具有特殊的选择性并产生具有C₁～G₁₀₀₊碳链长度的宽范围烃产物。链长度非常短的轻质烃通常需要循环并在F-T反应器中作进一步加工以制造更期望的中等链长度的烃。或者，将这些轻质气体作为燃料进行燃烧以产生热。认为具有在这种链范围上端即通常为C₂₁～C₁₀₀₊的链长度的烃，在上述22℃和1个大气压下为蜡质而不是液体。通常需要进行加氢裂化以使得这些长链烃断裂成更短、粘度更低且更期望的液态烃产物。然而，在某些位置如生产近海石油和气体的平台处，由于重量、空间和经济限制而不期望放置加氢裂化设施。因此，不期望在近海平台上使用常规的F-T转化方法。此外，在偏远的陆地位置中，不期望引入加氢裂化装置，因为添加这种装置会增加与烃产物F-T生产相关的资金和运行开支。

常规F-T转化的另一个缺点在于，产生大量的甲烷。还一个缺点在于，在每次通过F-T反应器时，合成气中仅有非常有限量的一氧化碳被转化。本发明致力于解决传统F-T合成中的这些缺点，所述缺点典型地包括产生大量的甲烷和其他短链气态烃产物、以及大量长链、蜡质烃产物，同时在相对低的转化速率下将合成气中的一氧化碳转化成烃产物。

发明概述

本发明公开了一种将合成气转化成费托(F-T)烃产物的方法。向F-T反应器中提供包括一氧化碳和氢气的合成气。此外，向F-T反应器中供应乙炔。乙炔与合成气体的摩尔比约为0.01或大于0.01。在合适的反应条件下并在F-T催化剂存在下，所述合成气体与乙炔发生反应而生成F-T烃产物。然后，从反应器中回收F-T烃产物。可以以合并的进料料流或以分开的方式将合成气体和乙炔引入反应器中。理想地，催化剂具有选自Co、Ru和Fe中的至少一种的活性催化剂成分。

本发明的目的是提供一种在F-T反应器中乙炔强化的合成气转化，所述转化导致F-T产物比根据常规方法合成的F-T产物具有更集中的中等长度碳产物分布。

本发明的另一个目的是提供一种利用乙炔强化的合成气进料的F-T转化方法，其中与常规F-T法相比，生产的甲烷所占的百分比更低。

附图简述

根据下列说明、后附的权利要求书和附图，将使得本发明的这些和其他目的、特征和优势变得更易于理解，其中：

图1是一种假设图，其显示了利用合成气和乙炔进料、以及利用基本不含乙炔的合成气进料合成的F-T产物中，通过重量级分与碳数之间关系确定的产物分布的比较；

图2显示了各个步骤的流程图，所述步骤显示了将含碳产物转化成合成气，且理想地所述含碳产物为乙炔，然后将合成气与乙炔进料引入F-T反应器中，其中发生乙炔强化的F-T反应而生产F-T产物，所述F-T产物比常规F-T反应的F-T产物的蜡含量更低；

图3显示了对乙炔强化的合成气转化进行试验的实验装置；