[发明专利]一种选择性调控费托合成产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性调控费托合成产品的方法，具体的说，涉及一种利用超重力反应器在超重力条件下进行费托合成的方法，包括定向合成烯烃、炔烃、汽油、柴油、石蜡、混合醇等产品。

背景技术

费托合成(Fischer-Tropsch process)，又称F-T合成，是以合成气(CO，CO₂和H₂的混合气体)为原料在催化剂和适当条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料工艺过程。传统的费托合成产物主要为直链烷烃、烯烃、少量芳烃和醛醇，以及副产水和二氧化碳，产物组成复杂，选择性较差，轻质液体烃少。

费托合成反应已有80余年历史，现在拥有较大规模费托合成生产能力的有Sasol，PetroSA，Shell和Oryx公司等。近年来，随着石油资源的逐渐耗竭以及世界范围内对新能源和资源需求的不断攀升，通过费托合成反应制备液体燃料或高附加值化学品的途径已经获得广泛认可。费托合成反应的反应物，即合成气，可由煤炭，天然气，生物质经气化或重整等过程转化而来。费托合成产物的链增长服从聚合机理，产物的选择性遵循Anderson-Schultz-Flory分布。该分布除甲烷和重碳烃类可取得较高的选择性外，其他产物的选择性均不高。采用不同类型的反应器，如固定床，流化床或浆态床，对费托合成产物的选择性几乎没有影响。

超重力分离技术最早是由英国帝国化学工业公司(ICI)提出的，在地球上通过旋转产生加速度大于9.8m/s²的模拟超重力环境而加以实现，被称为Higee(High“g”，g为地球加速度，＝9.8m/s²)技术，国内译为超重力技术。EP0023745A3提出超重力旋转床可以用于吸收，解吸，蒸馏等过程。中国专利CN1064338A，CN1116146A，CN1116185A突破超重力分离技术局限性，创新性地提出超重力反应技术，成功实现了将超重力旋转床应用于工业规模的油田注水脱氧过程和超细碳酸钙的制备。中国专利CN1507940A，CN1895766A提出在超重力反应器中进行烃类催化反应并公开了在超重力反应器中进行烃类全加氢和部分加氢的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性调控费托合成产品的方法，具体的说，就是提供一种利用超重力反应器强化费托合成反应的新方法。

本发明的一种选择性调控费托合成产品的方法的工艺条件为：费托合成反应在超重力反应器中进行。

本发明方法所述的超重力反应器是指模拟超重力环境的加速度大于地球引力加速度(g＝9.8m/s²)的各种类型的超重力反应器，其示意图如附图1所示的超重力反应器。

本发明的方法是以完全不同于固定床、流化床和浆态床反应器的方式进行费托合成反应选择性生产烯烃、汽油、柴油、石蜡、混合醇，是一种全新的费托合成反应方法。

本发明方法的具体过程包括：将费托反应在模拟的超重力环境中进行，将费托反应的催化剂固定在超重力反应器的转子上(即催化剂床层)，在反应过程中催化剂床层始终处于旋转状态，反应物料由超重力反应器的入口进入，合成气通过高速旋转的催化剂床层发生费托反应，生成的产物由超重力反应器出口排出；反应物料为煤基合成气、天然气基合成气、煤层气基合成气或生物质基合成气，其组成为各种比例的CO+CO₂+H₂，CO+H₂，CO₂+H₂；超重力反应器的超重力水平为2-400g；反应温度为180℃-500℃，反应压力为1-100atm，气体空速为100-100000h^-1，选择性地合成特定产品。超重力反应器的超重力水平在2-100g时使用相应的催化剂分别生产柴油、石蜡和混合醇产品，超重力水平在20-200g时使用相应催化剂分别生产柴油，汽油产品；超重力水平在50-400g时使用相应的催化剂分别生产汽油、烯烃，炔烃产品。费托反应的催化剂包括各种方法制备的Co基、Ru基和Fe基等催化剂。

具体来说，本发明的选择性调控费托合成产品的方法为：费托合成反应在超重力反应器中进行，反应物料为煤基合成气、天然气基合成气、煤层气基合成气或生物质基合成气；超重力反应器的超重力水平为2-400g；反应温度为180℃-500℃，反应压力为1-100atm，气体空速为100-100000h-1，在催化剂作用下，分别选择性地合成特定产物，包括烯烃、炔烃、汽油、柴油、石蜡及混合醇。