[发明专利]来自费-托反应的水流的纯化方法

说明书

本发明涉及来自费-托反应的水流的纯化方法。

更具体地，本发明涉及来自费-托反应的水流的纯化方法，其包括将所述水流的一部分供给饱和器，将所述水流的一部分供给蒸馏和/或汽提塔，将离开所述蒸馏和/或汽提塔顶的水流供给饱和器。

在科学文献中已知用于由按惯例称为合成气的基于氢气和一氧化碳的气体混合物制备烃类的费-托技术。概括了关于费-托反应的主要著作的概略包含在H.C.Anderson、J.L.Wiley和A.Newell的题为“Bibliography of the Fischer-Tropsch Synthesis and Related Processes”的矿务局公报544(1955)中。

费-托技术一般地基于浆态反应器的使用，该反应器用于在多相体系中进行的化学反应，其中将气相鼓泡入固体(固相)在液体(液相)中的悬浮体。在费-托反应的情况下，气相包括合成气或“合成煤气”，它是氢气(H₂)与一氧化碳(CO)以1-3、优选约为2的H₂/CO摩尔比的组合，液相在反应温度下普遍地由反应产物、即碳原子数多的基本上线性的烃类组成，以及固相普遍地由催化剂组成。合成气可以任选地包含较少量的二氧化碳(CO₂)和/或水。硫、氮、卤素、硒、磷和砷或者它们的衍生物在所述合成气中的存在是不合意的。为此，并且取决于合成气的品质，优选在将所述合成气供给费-托反应器之前脱除硫和其它污染物。脱除这些污染物的方法是本领域已知的。对于脱除硫或其衍生物，优选使用称为“保护床”的基于氧化锌的保护床层。此外，一般优选脱除任选地由合成气形成的二氧化碳(CO₂)，还有仍未脱除的硫或其衍生物。为此目的，例如，可以通过在填充塔中使合成气与中等碱性的溶液(例如碳酸钾溶液)接触来操作。

合成气优选来自天然气、典型地甲烷、或者任选存在于天然气中的其它更重质烃类(例如乙烷、丙烷、丁烷)按照本领域已知方法的蒸汽重整和/或部分氧化。

在蒸汽重整方法中，一般地将脱硫天然气与蒸汽混合并且在高温高压下操作通过催化床层，该催化床层包括含过渡金属、优选含镍的催化剂。通常借助于饱和器供给蒸汽，在饱和器中使水与上述预热过的天然气接触。

或者，合成气可以来源于其将高纯度氧气流或者富空气料流连同脱硫天然气和催化剂一起使用的其它生产方法如自热重整方法或称为C.P.O.(催化部分氧化)的方法，或者来源于煤或其它含碳产品如同在例如“Catalysis Science and Technology”第1卷，Springer-Verlag，New York，1981中所述的用高温蒸汽气化。

在费-托反应中，一氧化碳和氢气被转化成水和主要含碳和氢的有机分子(即，烃类)。此外，在费-托反应过程中能够形成称为含氧化合物的除了碳和氢之外还含有氧的其它有机分子。

通常在等于或高于150℃、例如180℃-350℃的温度下进行费-托反应，在反应器内维持0.5MPa-10MPa、优选1MPa-5MPa的压力。

如上所述，通过催化剂促进费-托反应。所述催化剂优选具有提高反应速率的作用而本身在反应过程中不耗尽。催化剂种类影响由费-托反应获得的烃类的相对量。通常用于费-托反应的催化剂一般含有至少一种属于元素周期表(在注明2007年6月22日的IUPAC标记法中)第8、9或10族的金属。

含钴、铁、钌和/或镍的催化剂可以有利地用于合成气向适合生产汽油和/或柴油的烃类的转化。例如，钴特别适合用于由合成气生产重质烃类的费-托催化剂。铁具有容易得到且相对经济的优势，但是其缺点在于使称为“水煤气变换”的反应增长，该反应将一部分一氧化碳和产生的水转化成二氧化碳与氢气。镍促进终止反应以及有利地用于由合成气选择生产甲烷。钌具有高活性的优点，但是相当昂贵。

费-托反应典型地产生碳原子数从1到100或更多且具有不同分子量的气态烃、液态烃和蜡的混合物。根据分子量分布，所述混合物适合于不同的用途。例如，可以使含有液态烃的混合物经受进一步处理以便获得汽油、以及中间馏分油。可以使蜡经受进一步处理以便转化成液态和/或气态烃。因此，为了将费-托反应用于后续的燃料生产，期望提高液态烃和/或蜡、例如每分子具有至少5个碳原子的烃(C₅₊烃)的产量。

除了烃类混合物之外，费-托反应还按照如下方程式生成水：

n CO+2n H₂→C_nH_2n+n H₂O