[发明专利]一种使费托合成反应平稳进行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种费托合成方法，更具体地说，是一种使费托合成反应平稳进行的方法。

背景技术

以天然气、沥青、煤、生物质等含碳和氢的资源为原料生产出合成气，再以合成气为原料通过费托合成生产液态烃类，是一条很好的替代石油的技术。

通过费托合成反应，可将氢气和一氧化碳组成的合成气转变为液态烃或固态烃。由于费托合成反应为强放热且温度敏感的反应，为了保证费托合成反应的平稳运行，反应过程中温度等操作条件的控制需谨慎操作。通常，费托合成催化剂经活化后初始活性较高，费托合成反应初期阶段易造成催化剂局部反应剧烈、存在较多热点区域，存在发生超温的风险。在现有技术中，费托合成反应由初始活性较高阶段过渡到稳态阶段通常是在与费托合成反应的稳态反应温度和稳态反应压力相比之下较低的温度和压力下进行，之后逐步提高反应温度和反应压力，以渡过费托合成催化剂活性较高的初期阶段，达到减缓催化剂局部反应剧烈、减少热点、防止发生超温的目的。

US2904576中公开了使用流态化铁催化剂由合成气合成烃的工艺。通过在相对较低的压力(即不超过5个大气压)和较低的空速下使催化剂与合成气接触来调节催化剂的初始活性。随着催化剂活性的降低，压力和空速逐渐增大，直至达到实现烃类合成反应所期望的压力和空速。

US2602810中公开了一种在稳态条件下通过将合成气与富含氢气的循环物流组合并且调节H₂/CO摩尔比至少达到15的费托合成工艺。通过氢气进行加压和循环，首先调节温度达到费托合成反应所需的温度，然后在低的合成气流量和高的氢气流量下，使费托合成反应逐渐由初始阶段过渡到稳态阶段。随着催化剂活性逐渐降低，逐步增加合成气的流量，同时氢气流量随之降低。

在WO03068715A1中描述了一种费托合成反应的工艺。催化剂经活化后，最初在合成气流量低于稳定阶段时的流量和H₂/CO摩尔比高于稳定阶段时的摩尔比的条件下将合成气引入反应器，随着催化剂活性的逐渐降低，逐步将合成气流量调整至稳定阶段的值和将合成气中的H₂/CO摩尔比降至稳定阶段的值。

上述现有技术采用了在低于稳态阶段的压力和空速以及高于稳态阶段的H₂/CO摩尔比等条件下，使费托合成反应由反应初始阶段逐渐过渡到稳态阶段的方法，上述现有技术包括了较多操作条件的调整，势必带来操作条件的较大波动，不利于费托合成反应的平稳进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种使费托合成反应由反应初始阶段平稳进入稳态阶段的方法，以解决现有技术中操作条件调整过多，容易引起操作条件波动较大的技术问题。

本发明提供的方法为：费托合成催化剂经活化后进入费托合成反应初始阶段，在反应初始阶段，在合成气中引入惰性介质，使含氢气、一氧化碳及惰性介质的混合物流与费托合成催化剂床层接触进行反应，随着费托合成催化剂活性朝稳态发展，逐步降低反应物流中惰性介质的量，直至费托合成反应进入稳态阶段，其中，在反应初始阶段，其反应条件与稳态阶段的反应条件相同。

优选地，在反应初始阶段，反应温度、总反应器压力、反应混合物流气时空速、循环气流量与稳态阶段的反应温度、总反应器压力、反应混合物流气时空速、循环气流量相同。在反应初始阶段，反应器入口的混合物流中氢气和一氧化碳的摩尔比不变，与稳态阶段反应物流中氢气和一氧化碳的摩尔比相同。氢气和一氧化碳的摩尔比，优选通过补充新氢或排放尾气来调节。当氢气和一氧化碳的摩尔比降低时，通过补充新氢达到要求。

所述惰性介质选自甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气中的一种或几种。优选所述惰性介质为氮气。

随着一种或多种惰性介质的添加，合成气压力在本发明反应初始阶段的反应混合物流中只具有分压。这就避免了使用全部合成气时催化剂局部反应剧烈，减少了热点区域，降低了由反应初始阶段过渡到稳态阶段超温的风险。在反应初始阶段，混合物流中惰性介质体积占混合物流总体积的10％-90％，优选40％-80％。

本发明的方法中，在反应初始阶段(即催化剂活化结束到催化剂活性达到稳态之前的时期)，保持总反应器压力基本恒定，与稳态阶段总反应器压力相同或基本相同；反应温度基本恒定，与稳态阶段反应温度相同或基本相同；反应混合物流的气时空速基本恒定，与稳态阶段反应物流的气时空速相同或基本相同，并且保持反应混合物流中氢气和一氧化碳的摩尔比不变，与稳态阶段反应物流中氢气和一氧化碳的摩尔比相同或基本相同；循环气流量基本恒定，与稳态阶段的循环气流量相同或基本相同。