[发明专利]一种固定床费托合成的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以合成气为原料通过费托合成生产液态烃的方法，具体地说是一种固定床费托合成的方法。

背景技术

随着世界经济的发展，对成品油的需求量迅速增加，而石油资源储量和开采量却逐步降低和劣质化，需求与储量之间的矛盾日益突出，同时国际国内环保法规的要求越来越高，因此通过新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。通过费-托(F-T)合成反应可以大规模地制取洁净燃料(特别是高品质的柴油)和其它高附加值化学品。而费托合成的原料合成气(CO和H₂)来源广泛，可以由煤炭、天然气、生物质经过气化得到。正因为如此，这条技术路径受到世界能源化工行业的极大关注。

费托合成反应可以通过多种形式的反应器实现，目前工业上采用的有固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器。流化床反应器以高温法费托合成生产化工产品为主，反应器操作复杂、产品灵活性低。浆态床反应器具有传热效果好、反应温度易于控制等优点，是费托合成反应器发展的主要方向之一，适合于大型合成油装置。但浆态床反应器也存在操作复杂，存在固液分离困难等问题。固定床反应器具有操作简单，形式灵活多样的特点，对于中小型合成油装置具有很大的吸引力。但固定床传质速度较低、传热性能不好，容易导致反应器超温，这是制约其发展的重要因素。

CN101085930A公开了一种利用固定床装置进行费托合成的方法，它由两组首尾相串连的固定床组成，与传统固定床反应器不同之处在于每组固定床包括反应器、加热器、套管、换热器和三相分离器，原料气从反应器底部引入，冷却介质在反应器下部吸热上部放热，这种方案可以有效解决反应放热的导出和温度分布梯度过大等问题。

CN1736574A公开了一种无热点列管式固定床反应器，该反应器是在反应管中增加一套冷却内管，冷却介质可以在反应管中内管和反应器壳层内流动取热，此方案可以增加热交换面积，可以减小催化剂床层的径向温差、有效解决传热问题。

US5786393公开了一种转化合成气的液相方法，为了消除固定床费托合成造成的热点，在固定床反应器中加入了惰性液体促进取热。惰性液体可以与反应原料气同向或反向进入催化剂床层，在反应过程中惰性液体部分气化以吸收反应热，在反应器后的第一个分离器中未反应的原料气和气态产品被分离出去，液体产品和惰性液体经过加热进入第二分离器，惰性液体被加热以气体形式分离出来，冷却后循环回反应器入口，液体产物从分离器下段导出。采用这种工艺可以明显改善固定床反应器的传热性能，可以增加C5+烃类收率。CN1662476A提出了一种多段固定床反应器合成烃的方法，每一段反应器均加入冷却流体介质用来吸收反应产生的热量，冷却流体介质可以循环使用。这种液体再循环的方式可以明显改善固定床传热，减少反应热点提高反应性能。上述两专利均采用了类似“滴流床”或者说“鼓泡床”反应器的操作模式，惰性液体加入量大，例如专利US5786393实例1中惰性液体的表观流速控制在4.5cm/s，体积空速在160h^-1以上，虽然可以改善反应床层的传热状况，但惰性液体的加入明显会增加反应器的总压降，如果控制压降的增加，在总物料质量流速一定的前提下，则有效原料的质量流速就会受到限制，从而整体生产能力下降，而大量的液体介质存在也会影响原料气在催化剂表面的传质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是固定床费托合成催化剂床层的温度控制困难，由此产生的床层温差过大，易产生反应热点的问题。本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种一段法的固定床费托合成方法。

本发明提供的方法包括：

新鲜原料气H₂和CO进入固定床费托合成反应器，在费托合成催化剂的作用下进行费托合成反应，其反应流出物经分离得到气体烃类产品、液体烃类产品和水；所述的液体烃类产品经过分馏可分离为轻馏分油、中间馏分油和重馏分油；部分气体烃类产品和部分液体烃类产品返回费托合成反应器入口。

所述的液体烃类产品由以下三种情况得到：(1)热高压分离器分离得到的液体物流，为重质合成油主要包括中间馏分油和重馏分油；(2)冷高压分离器分离得到的液体物流，为轻质合成油主要包括轻馏分油和中间馏分油；(3)也可以将热高压分离器和冷高压分离器的液体物流混合进入分馏塔进行馏分切割，得到轻馏分油、中间馏分油和重馏分油。