[发明专利]具有集成的有机朗肯循环的费托反应器

说明书

背景技术

费托(Fischer Tropsch)合成是将含有氢气和一氧化碳的合成气体(合成气)转变成长链烃产品的催化工艺。自从其由Franz Fischer和Hans Tropsch在20世纪20年代发明，该工艺及在其上的变型已经被普遍用于煤到液体以及气体到液体的操作。费托凝缩法是一种在合适的催化剂的存在以及通常在高温(例如100-350℃，125-300℃，或优选地175-250℃)和/或高压(例如5-100bar，或优选地12-50bar)下将一氧化碳和氢气转变为较长的链烃的反应，主要是石蜡系烃。费托反应是放热的，每个“CH₂”的形成约产生145kJ的热量。费托法能够被用于制备多种烃燃料，包括LPG，石脑油，煤油和柴油馏分。费托产物选择性依赖于温度和压强，所以为了获得所需的产品混合物以及避免催化剂损坏，反应热被迅速带走是重要的。温度升高可以导致不期望的甲烷选择性或碳沉积。在Amsterdam：4：Elsevier，2006的Steynberg，Andre和Mark Dry的Fischer-Tropsch Technology。沸水通常被用作费托反应器的冷却剂，以及由此形成的蒸气能够被用于产生轴功。

有机朗肯循环的概念至少追溯到1962年，当时H.Tabor和L.Bronicki申请了一种蒸气轮机的专利，其目的在于提供“一种基于在离开排气的蒸气通常是过热的朗肯循环中来运行涡轮机的方法”。参见Tabor等人的专利号为No.3,040,528的美国专利。通过使用回收器系统，Tabor和Bronicki能够将基于使用重流体的朗肯循环的效率提高到与基于使用蒸气的类似系统的效率相当或更高。有机朗肯循环在过去五十年不断被发展，现在被广泛地用于从低温热源产生电力的方法。参见Quoilin Sylvain和Vincent Lemort在2009年4月14-17日的第五届工业中能源经济和管理欧洲会议上发表的“Technological and Economical Survey of Organic Rankine Cycle Systems”。

用于这些有机朗肯循环的很多工作流体已经被提出和发展。最新的专利包括一种工作流体的发展，其是“商业上可行的，有机的，可在宽的温度范围内工作的，热稳定的，具有高自燃温度的，低冰点和高临界温度的，和对环境友好的以及对人类使用安全的”。参见Zimron等的专利号为No.7,225,621的美国专利，其在此通过引用并入本文。费托法已被建议作为所谓的双源有机朗肯循环(DORC)的有机朗肯循环的一种变型的潜在的热源。DORC的发明人已经指出存在有很多非常重要的(且被忽略的)大量的低级和中级的废热可以是同时可使用的情况。费托合成(FTS)反应器在500K-650K下剩余了数百兆瓦，且低温下在冷凝器中被剩余的量较小”。参见Dory F.D.于2007年11月25日提交的题为“High-Temperature Dual-Source Organic Rankine Cycle with Gas Separations”的美国专利公开No.20100300093A1(序列号No.12/673,554)，其在此通过引用并入全文。因此，存在研发用于从使用有机朗肯循环的费托法中回收废热的改良工艺的可能。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种工艺使用来自费托合成反应器的产物流作为该同样的费托反应器的冷却剂。然后所述流在相关有机朗肯循环中被用作工作流体。通过该方式，费托反应器的废热能够被有效地转换成费托设备中的轴功。然后费托流体能够再循环到反应器产物流中。