[发明专利]费托合成反应系统和费托合成方法

说明书

费托合成反应系统和采用该系统的费托反应方法，费托合成反应系统包括微反应器、合成气、液相介质和纳米催化剂，所述的微反应器由液相入口、气相入口、反应微通道、换热微通道和产物出口组成，所述的液相入口连通反应微通道的一端，所述的反应微通道的另一端连通产物出口，所述的气相入口经设置于液相入口端的反应微通道上的分布孔与所述的反应微通道相通，所述的换热微通道与所述的反应微通道不相通，其中，所述的反应微通道的横截面积为0.01～100mm²，相邻的反应微通道之间的距离为0.5～20mm，所述的分布孔的直径为0.1‑2mm。本发明提供的费托合成反应系统中采用微反应器，反应设备体积小、结构紧凑，具有良好的移动性和投资低的特点。

技术领域

本发明涉及一种费托合成反应系统及费托合成方法，更具体地说，涉及一种通过采用微通道反应器进行费托合成的系统和方法。

背景技术

费托合成技术是一种非常重要的替代能源技术，能将合成气(H₂和CO)通过催化剂转化为烃类物质。一般费托合成反应器包括固定床、流化床和浆态床等三种形式，在反应器内催化剂为固体颗粒，合成气进入反应器后与固体颗粒接触进行反应。上述三种费托合成反应器适合于处理量大、产量高的情况，且反应器的规模较大，设备基本不具备可移动性。但是对于合成气量较小，而且合成气气源分散的情况，就开发出了体积小、便于移动的微通道反应器。200680010313.9提供了一种用于费托合成紧凑型反应器，包含有多条通道，优选的通道宽度小于10mm。通道内设有可移动的催化剂结构。催化剂结构是在无孔金属基体上涂附掺入催化材料的涂层。201280014772.X提出在微通道反应器内装填催化剂颗粒，进行费托合成反应。在实际应用中，如果经过一段反应时间，催化剂失活需要再生，以上两种微通道反应器用于费托合成反应的方法均需要停止反应过程，再进行催化剂的再生或者更换。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反应器结构紧凑、操作稳定的费托合成反应系统和费托合成方法。

一种费托合成反应系统，包括微反应器、合成气、液相介质和纳米催化剂，所述的微反应器由液相入口、气相入口、反应微通道、换热微通道和产物出口组成，所述的液相入口连通反应微通道的一端，所述的反应微通道的另一端连通产物出口，所述的气相入口经设置于液相入口端的反应微通道上的分布孔与所述的反应微通道相通，所述的换热微通道与所述的反应微通道不相通，其中，所述的反应微通道的横截面积为0.01～100mm²，相邻的反应微通道之间的距离为0.5～20mm，所述的分布孔的直径为0.1-2mm。

其中，所述的纳米催化剂为具有催化活性的高分散性金属纳米颗粒，所述的金属选自铁、钴、镍和钌中的一种或几种的混合物，金属纳米颗粒的直径为0.5～10nm。

一种费托合成方法，采用上述的费托合成微反应系统，液相介质经液相入口进入微反应器的反应微通道中，合成气经分布孔进入反应微通道中，合成气与含有纳米催化剂的液相介质混合，并发生费托合成反应，生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa。

本发明提供的费托合成反应系统和费托合成反应方法的有益效果为：

本发明提供的费托合成反应系统中采用微反应器，反应设备体积小、结构紧凑，同时具有良好的移动性和投资低的特点，本发明提供的费托合成微反应系统和反应方法适用于在各分散的小合成气气源地，设备操作安全，容易实现稳定安全的运行，技术经济性能较优。费托合成微反应器内设置换热通道，通过相变换热，来强化换热过程，实现反应器操作温度的稳定。

附图说明

附图1为费托合成微反应器的侧视图；

附图2为费托合成微反应器的俯视图；

附图3为费托合成微反应器设置反应微通道和换热微通道的结构示意图；