[发明专利]一种将一氧化碳转化为烃类的方法

说明书

本发明公开了一种将一氧化碳转化为烃类的方法，包括：一氧化碳和氢气的合成气原料通过一个层状结构反应器，与催化剂接触，将含有一氧化碳和氢气的反应原料通过加氢聚合反应转化为烃类，所述层状结构反应器包含多层含有催化剂的反应通道层和多层含有导热介质的导热通道层，所述反应通道层由加载催化剂的多条反应通道组成，所述导热通道层由多条流体通道组成；所述催化剂为Fe基树莓型微球空腔催化剂。本发明解决了现有微通道反应器内压差不均，反应器压降大的问题，并明显提高了整体反应活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种采用铁基催化剂将含有一氧化碳和氢气的原料转化为烃类的方法。

背景技术

将一氧化碳和氢气经过催化作用转化为脂肪烃类的方法是1923年由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch发现的，因此该反应被命名为Fischer-Tropsch合成(费托合成)反应。通过该反应可以大规模地制取洁净燃料和其它高附加值化学品，开辟了一条非石油燃料的技术路线。在费托合成技术中催化剂和相关反应器一直是核心技术。

通常Fe、Co、Ni、Ru等金属可以作为催化剂的主要活性组分，而浆态床反应器工艺和固定床反应器工艺是目前工业上采用的主要技术。铁基催化剂对原料气的氢碳比、杂质含量等要求低，而且催化剂成本低，使其成为多数以煤和生物质为原料的技术路线的首选催化剂。常规的反应器如固定床反应器和浆态床反应器有各自的优缺点，固定床反应器操作简单，杂质耐受性高，但存在压降大和热点问题，浆态床反应器可实现等温操作，但存在传质阻力大和催化剂与产品的固液分离问题。南非的Sasol公司的铁基催化剂和浆态床反应器工艺和荷兰Shell公司的钴基催化剂和固定床反应器工艺是这个领域的主要代表技术。

微通道反应器传质传热效率高，反应操作简单，实现等温操作，目前微通道反应器已经成为化学工程的一个新方向和研究热点。例如CN103418321B公开一种层叠型微通道反应器，反应器由上盖板、第一反应板、第二反应板、下盖板组成，两块反应板交替叠置可根据需要设置多组，并采用一个进口两个出口的设计，具有较高的反应均匀性，反应效率高，流体压力损失小的特点。CN101733056B提出一种撞击流微通道反应器，在微通道平板上刻制有条形用于物料对撞的纵向通道或微孔式通道，在纵向通道的两侧刻制有一条或者多条横向微通道，通道与流体入口和出口相连，解决了微通道反应器流场分布不均的问题，实现了反应的高度均匀性。CN100529020C公开了一种用于费托合成的微通道反应器，该反应器采用高度或宽度为10mm的处理微通道和热交换通道组成，在含有钴基催化剂的处理微通道中发生费托合成反应，将H₂和CO转化为烃类，其中处理微通道和热交换通道形成热交换区，反应产生的热量由在热交换区由热交换通道内的介质吸收。

但是，现有技术微通道反应器采用的催化剂为普通微球催化剂，会存在反应通道内压差不均，反应器压降大，反应性能低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种将一氧化碳转化为烃类的方法，以解决现有技术中反应通道内压差不均，反应器压降大，反应性能低等问题。

本发明提供的将一氧化碳转化为烃类的方法，包括：一氧化碳和氢气的合成气原料通过一个层状结构反应器，与催化剂接触，将含有一氧化碳和氢气的反应原料通过加氢聚合反应转化为烃类，所述层状结构反应器包含多层含有催化剂的反应通道层和多层含有导热介质的导热通道层，所述反应通道层由加载催化剂的多条反应通道组成，所述导热通道层由多条流体通道组成；所述催化剂为Fe基树莓型微球空腔催化剂。

在优选的情况下，所述层状结构反应器是由层状结构重复构成，该层状结构由含有催化剂的反应通道层和含有导热介质的导热通道层组成，n个反应通道构成单个反应通道层，m个流体通道构成单个导热通道层，x个反应通道层和y个导热通道层组成层状结构反应器，其中n为5-10000，m为5-10000，其中x为1-10000，y为2-10000；所述反应通道和流体通道的最小边长为10-1000微米，优选为100-800微米。