[发明专利]一种基于固定床反应器的费托合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于固定床反应器的费托合成工艺。

背景技术

费托合成是指将煤炭、天然气或者生物质经合成气在催化剂作用下转变为烃类的过程。通过这一过程可以获得汽油、柴油、蜡、石脑油、低碳烯烃等众多洁净燃料和化学品。当今，流化床、浆态床和固定床反应器是费托合成反应的主要反应器。固定床反应器具有催化剂磨损小，装量小，活性稳定，适宜于高温高压操作等优点，而常用于费托合成工艺。但是固定床反应器也存在床层温度分布不均匀和床层导热性较差的问题，导致费托合成反应的热点突出，整床层效率低下，产率不高。滴流床反应器，是气体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层，以进行气液固三相反应过程的一种反应器。滴流床反应器中催化剂以固定床的形式存在，所以滴流床反应器也可看作固定床反应器的一种。相比三相浆态床，滴流床气液两相并流向下，避免了返混，液固比低，液相副反应少，并能避免催比剂细粉的回收问题，但是可以发挥其温度均匀，产品收率高的优势。对费托合成固定床反应器的催化剂床层注入液体可视为滴流床，可以发挥滴流床的作用。文献Catalysis Today79–80(2003)495–501，Catalysis Today105(2005)357–361，Chemical Engineering Science58(2003)583–591和Applied Catalysis A：General283(2005)39–46等作了固定床装填整体型催化剂并进行油循环的实验，虽然对床层温控有一定效果，但是反应器利用率低，产能不达要求。中国专利CN101275080A也公开介绍了固定床费托合成油循环工艺，但是现有工艺对固定床油循环的概念比较模糊，喷油组分比较宽泛，喷油动力消耗大，喷油产生的效果并不明确。

发明内容

本发明提供一种产品收率高、床层温度均匀、无热点、操作稳定并易于控制的基于固定床反应器的新型费托合成工艺。

本发明所述的费托合成工艺采用寿命较长的、适合于固定床工艺的钴基催化剂。所述的催化剂床层可以是上下一致，也可以是根据床层热点分布，用稀释剂按不同比例稀释装填，这样可以更好地实现整个反应床层的温度均匀，使得本发明的优势更加突出。

本发明提供一种基于固定床反应器的费托合成工艺，通过以下具体步骤实现：

（1）将床层划分为上、中、下三段，对三个床层段需要装填的催化剂，按稀释剂与催化剂体积比为0－1：1稀释后进行装填；

（2）循环介质从固定床反应器的顶部进入催化剂床层。

（3）新鲜合成气与循环气混合形成原料气预热后与循环介质从反应器的顶部并流进入催化剂床层，或者不与循环介质并流混合，单独从反应器的上进料口进入催化剂床层，进行费托合成反应，产物与循环介质从反应器底部流出。

（4）反应产物全部汇集然后进行油气水三相分离，分离出来的合成水进入废水处理装置，分离出来的气体进入循环缓冲罐，待进入稳态后，一部分为驰放气作其它用途，一部分循环，与新鲜合成气汇合作为原料气；分离出来的液体进入精馏塔进行进一步的切割分离，将分离得到的中间馏分C₁₀－C₂₂的一部分作为循环介质使用，其余作其它用途。

如上所述，稀释剂为无有害杂质的、不参与反应的、耐高温的瓷环、铝球、硅球等的一种。

如上所述，费托合成工艺采用的催化剂包括能用于费托合成反应的所有钴基催化剂。

催化剂可以按专利CN1398669描述的方法制备：按最终催化剂组成，配制一定浓度的Co(NO₃)₂·6H₂O、ZrOCl₂及Mn(NO₃)₂的混合溶液和Na₂CO₃溶液，在连续加热搅拌下，将上述两种溶液同时滴加到烧杯内沉淀，控制pH值，沉淀结束后老化，反复洗涤至没有Cl离子。将滤饼在干燥1，然后在马弗炉内焙烧，制得Co-Mn/ZrO₂催化剂，压片。催化剂原子比为Co：Mn：Zr=100：5－15：250－350。