[发明专利]一种提高液体烃选择性的费托合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高液体烃选择性的费托合成方法。

背景技术

石油是保障国家经济命脉和政治安全的重要战略物资。上世纪九十年代以来，我国石油消费不断增长，大大超过同期原油生产的增长速度，不得不依靠进口补充国内资源的不足。自1993年起我国成为石油净进口国以来，石油供需缺口逐年扩大，2010年我国原油进口2.5亿吨左右，对外依存度超过55％。如此大规模的石油进口，增加了我国对国外石油的依赖程度，国际石油市场的波动和变化将直接影响我国经济乃至政治的安全和稳定。因此，我国必须从战略上走资源多元化的道路，大力发展替代石油技术，降低我国石油风险。

以天然气、沥青、煤、生物质等各种含碳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技术。其产物油品主要由直链烃组成，经过提质加工后，产物石脑油馏分是优质的蒸汽裂解制乙烯原料，三烯收率在60重量％左右；柴油馏分硫含量小于3μg/g，氮含量小于0.5μg/g，十六烷值在74以上，可满足现有最苛刻的柴油标准；尾油馏分可作为生成III类或IV润滑油基础油的原料，具有极高的附加值。随着人们环保意识的提高，国家将对柴油做出更严格的要求，费托合成生产的柴油产品可作为高十六烷值、低芳烃含量的调和组分与质量较差的柴油调和生产合格柴油产品。

CN 1691978A公开了一种并联式的反应器操作系统。其包括一个或多个共用的反应物进料管线、两个或多个单个的单元操作反应器区和一个或多个共用的产品排放管线。该反应器系统特别适合于在催化剂的作用下由合成气来制备烃。

US5827902公开了一种多段浆态床费-托合成方法，该方法采取多个浆态床反应器串联的方式进行操作，反应器个数为2-5个。

CN101475427A公开了一种新一代费托合成工艺，该方法将多个费托反应器采用串联或串、并联结合在一起，气体在每个费托反应器后都经冷却、分离，将液相产物石蜡、重组份、轻组分和反应水取出后，未反应的尾气送入下一费托反应器。该工艺基于固定床的费托合成技术，是具有模块化、易放大、单程多产物特点的工艺。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上，提供一种提高液体烃选择性的费托合成方法。该方法包括如下步骤：

(1)合成气进入第一固定床费托合成反应器，与费托合成催化剂I接触进行合成反应，产生第一固定床反应器流出物；

(2)第一固定床反应器流出物进行气液分离，得到水I、气体I、液体烃I；

(3)步骤(2)所得的气体I进入第二固定床费托合成反应器内，与费托合成催化剂II接触进行合成反应，产生第二固定床反应器流出物；

(4)第二固定床反应器流出物进行气液分离，得到水II、气体II、液体烃II；

(5)步骤(4)所得的气体II循环回第一固定床反应器和第二固定床反应器继续参与反应；

所述第二固定床反应器内费托合成催化剂II的当量直径小于第一固定床反应器内费托合成催化剂I的当量直径。

优选所述费托合成催化剂II与费托合成催化剂I的当量直径比为1∶1.1～1∶1.8，进一步优选其当量直径比为1∶1.2～1∶1.6。

列管式固定床费托合成反应器的取热问题是固定床费托合成技术研发的难点之一。在本发明发明人的研究过程中发现，合成气中惰性气体含量的多少是影响单位体积原料气放热量的关键因素，也是影响床层温度分布的关键因素。此外，催化剂颗粒大小是影响热量扩散的重要参数，同时也是影响合成反应效果的重要因素。因此，本发明合理分配费托合成过程中的有效合成气浓度及催化剂颗粒大小，将二者实现最优结合，以实现费托合成的最大化液体烃选择性。

在另一个优选的实施方案中，所述的第二固定床反应器中反应管直径大于第一固定床反应器中反应管直径。更优选，第二固定床反应器中反应管直径与第一固定床反应器中反应管直径的比例为1.1∶1～1.8∶1，进一步优选为1.2∶1～1.6∶1。

列管式固定床费托合成反应器由于受热量传递的限制，其反应管的尺寸受到限制。对于列管式反应器中反应管的排布，如果反应管太细，虽然反应器单位截面积可以排布更多的反应管，但是反应管的总截面积是小的，意味着单位体积反应器中反应管的总体积小、催化剂的总装填量小，那么该反应器的产量就会相应降低。因此，增大反应管内径是提高反应器单位体积产量的关键因素。