[发明专利]由烃类原料生产液态烃的工艺

说明书

本发明涉及一种以烃类原料生产液态烃的工艺方法和以此工艺获得的液态烃。

人们所熟悉的生产液态烃的方法是将烃类原料（如天然气）转化成含有氢和一氧化碳的合成气并使用催化的方法将合成气转化成液态烃。

然而，合成气的制备过程需要相当大量的能源消耗，在许多情况下，特别是使用部分氧化做为制备方法，需调整在烃合成过程中所使用气体的一氧化碳与氢的比率。另外，大量的含碳的材料不能转化成所需要的液态烃。而且大量的含碳材料通常不能转变为液态烃。

现在发现，生产液态烃可以使用一种非常有效利用能源和材料的综合的工艺方法。

本发明涉及一种以烃类原料生产液态烃的工艺方法，包括下列步骤：

（1）在至少一个重整反应区内，在高温和高压下对至少部分随蒸汽一起进入反应的烃进料进行催化重整;

（2）用含有二氧化碳的加热气体加热至少一个（或多个）重整区，加热气体中含有在氧化反应区中用含氧气体部分氧化步骤（1）获得的重整产物，或剩余部分的烃进料或其混合物所得的产物;

（3）从在步骤（2）中获得的加热气体中分离二氧化碳;

（4）在高温和高压下催化将步骤（1）获得的至少部分重整产物和/或步骤（3）中除去二氧化碳后得到的气体转化为常态液态烃;

（5）步骤（3）中获得的至少部分二氧化碳与步骤（1）和步骤（2）的至少一个烃进料混合。

本发明的工艺方法最主要的优点是步骤（2）获得的加热气体在步骤（3）被分离出二氧化碳，而后二氧化碳循环并与烃进料混合以达到对含碳物流的最好利用。

本发明的另外一个优点是重整区在步骤（2）加热的加热气体是由本工艺过程中自己产生出来的，而又进一步为本工艺过程所利用，因此避免了使用外部热源而使得本工艺比非综合性的工艺过程更节约能源。

在步骤（1）中得到的全部重整产品（含有一氧化碳、氢、另外还含有少量的二氧化碳、蒸汽和/或未转化的烃类）在步骤（2）中进行部分氧化为好，最好与没有在步骤（1）中进行催化重整的烃进料剩余部分一起进行。

为了更好地利用对前面提到的重整产品部分氧化所产生的热量，氧化区和重整区最好是在一个反应器里。例如在德国专利申请3244252号中所描述的：重整产品气是从充满了催化剂颗粒的重整炉管中流出来的，然后再与含氧的气体混合，也可与烃进料和/或循环气体混合，所得的加热气体（燃烧气体）是沿着上面提到的重整炉管的外壁方向流动。

按照本发明，步骤（1）的工艺过程可使用不同的重整催化剂，例如含有一种或多种选自元素周期表8族的金属的催化剂，最好是镍并以铝土或硅石或其混合物为载体。步骤（1）的操作温度是500℃至1100℃，最好是在500℃至1000℃，操作压力是在3至100巴，最好是在15至40巴。烃进料与混合蒸汽的气体的空速是1000至8000，最好是4000至6000升（标准温度压力）/升催化剂/小时。

按照本项发明工艺，在步骤（1）中转变的烃进料的百分比一般是50%至99%（重量），最好为80-95%（重量）。

步骤（1）的催化重整过程可以在催化剂颗粒的固定床、移动床或者流化床上进行;最好使用管内装催化剂颗粒的固定床多管重整装置。

作为在步骤（2）中使用的含氧气体，可以使用空气。但最好是使用含氧量大于空气的气体，特别是纯氧，即以体积含量计，氮和氩的含量低于百分之5的氧气;氮和氩的存在是不希望的，因为这些惰性气体会逐渐积存在系统内部。

本发明工艺方法的步骤（2）最好是在与步骤（1）基本相同的压力下进行非催化的操作，以确保上面提到的氧化和重整反应得以结合进行。步骤（2）获得的加热气体的温度当然最好是比被加热的重整区内的温度高一些;合适的加热气体的温度范围是500℃-1500℃，最好是700℃至1200℃。

特别是当在步骤（1）转化的烃进料的百分比相对高时，烃进料的剩余部分最好与步骤（1）的全部重整产品以及至少部分步骤（4）中从液态烃产品中分离出来产品气体（例如，未转化的进料气体、低烯化合物）一起在步骤（2）中使用。

由于通常氧化区的温度高于重整区的温度，任何烃进料剩余部分的转化率都高于在步骤（1）中所得到的转化率，尽管蒸汽与重整产物及含氧气体一起，或作为一单独物流引入氧化区以防止上述氧化区内的燃烧器过热。

另外，在步骤（2）中可使用相对冷的烃类原料和/或其它的进料物流以实现温控的目的。在步骤（2）中使用的烃进料的数量是步骤（1）中使用的烃进料按体积计0%至100%较好，最佳范围是10%至80%。