[发明专利]一种固定床费托合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定床费托合成方法，属于煤化工技术领域。

背景技术

费托合成反应是指含H₂和CO的合成气在固体催化剂的作用下反应生成不同链长的烃类混合物以及含氧化合物的反应，是煤间接液化过程中的重要反应，目前已经成为煤间接液化制取各种烃类以及含氧化合物的重要方法之一。

固定床费托合成法由于其简便的操作形式，成为各大石油公司开发的主要合成技术之一。但固定床费托合成催化剂床层的温度控制存在一定的困难，若床层温差过大，则产品选择性就会变差，在极端的情况下，温度控制不当则会导致催化剂床层飞温，致使催化剂性能严重下降甚至烧结失活。因此，催化剂床层温度的控制是固定床费托合成的技术难点之一，如何将反应热及时移出是保证反应过程稳定操作的关键因素。目前，解决此问题的主要方法有以下几种：减小固定床反应管的直径；增大循环气流量；开发物化性质合适的催化剂。以上方法虽然可以从一定程度上解决催化剂床层温度较难控制的问题，但也存在各自的技术弊端。例如：减小反应管直径会直接影响催化剂的装量，降低反应器的利用率，增加设备制作难度；增大循环气流量会导致床层压降增大和气体压缩费用的升高，另外，受催化剂强度要求，循环气流量不能过大，否则过高的床层压降将导致催化剂破碎；物化性质合适的催化剂的开发则是一项非工艺上的解决方案。

CN101747127A公开了一种固定床费托合成方法，在该方法中，反应器流出物经过逐级降压、冷却和分离后，得到了气体、轻馏分油、中间馏分油、蜡和水等产物，将得到的轻馏分油部分返回到费托合成反应器入口，通过部分轻馏分油的循环，以此来控制催化剂床层的温度。

CN101928194A公开了一种固定床费托合成方法，在该方法中，反应器流出物经过初步冷却和分离后，得到气体烃类产品、液体烃类产品和水，其中液体烃类产品经分离后得到轻馏分油、中间馏分油和重馏分油。将得到的部分液体烃类产品（重质合成油、轻质合成油或是经过馏分切割后的液体产品）和部分气体烃类产品返回费托合成反应器入口，也用于对催化剂床层温度的控制，从而降低催化剂床层飞温的风险。

上述两种公开的固定床费托合成方法中，虽然提出将一部分液态费托合成产物返回至费托合成反应器，以借助部分液体烃类产品在催化剂床层中蒸发吸收费托合成反应放出的大量热量，从而使固定床费托合成反应器催化剂床层温度平稳。但是，返回至费托合成反应器的部分液体烃类产品中包括高沸点烃类和低沸点的烃类，在与费托合成反应器入口的原料气混合后，受气液平衡的影响，低沸点的烃类产品会蒸发吸收热量使得进入固定床费托合成反应器催化剂床层的气流温度降低，甚至降低到费托合成催化剂要求的最低温度（即，催化剂的起活温度）以下，从而导致费托合成反应终止。由于返回至费托合成反应器的液态费托合成产物为一系列烃类的混合物，成分复杂，烃类的蒸发量难以控制，使得费托合成催化剂床层的温度难以得到控制。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对在固定床费托合成过程中催化剂床层的温度控制困难，由此而产生的床层温差过大，易产生反应热点的问题，提供一种易于控制催化剂床层温度的固定床费托合成方法。

本发明提供了一种固定床费托合成方法，包括：将原料气送入固定床费托反应器，在钴基费托合成催化剂的作用下进行费托合成反应；将反应器流出物经冷凝、分离后得到的重质烃类物质与所述原料气经混合后在费托合成反应器中进一步参与费托合成反应。

在本发明中，将固定床费托反应生成物中的重质烃类物质返回到固定床费托反应器入口与原料气混合，由于重质烃类物质（注：本发明指的重质烃类是碳原子数≥10的烃类物质）具有较高的沸点，与原料气混合后蒸发量较小，可以确保重质烃类物质与原料气混合后的温度满足固定床费托合成催化剂床层温度的要求。同时，随着费托合成反应的进行，释放出的大量反应热，可以通过重质烃类物质在通过催化剂床层时蒸发及时移走，使固定床费托反应器催化剂床层温度平稳，既可以避免床层飞温，又能保证床层温度不会降低至催化剂起活温度以下，使费托合成反应正常进行。

进一步地，控制费托反应条件为：操作压力1.0-8.0MPa；反应温度150-300℃。

进一步地，所述重质烃类物质为碳原子数≥10的烃类物质。

进一步地，控制反应器流出物的冷凝温度在150-200℃之间，通过对冷凝温度的控制，可以得到所需要的碳原子数≥10重质烃类物质，同时也可以调整重质烃类物质的冷凝量。