[发明专利]进行多相催化转化反应的方法

说明书

本发明涉及一种进行连续多相催化反应的方法，该方法特别(但不是专门地)用于通过费—托型合成反应将由甲烷转化生成的合成气催化转化成烃燃料。可用于该方法的其他反应系统包括由合成气生产石油化学品、生产氧化产品的各种油浆反应及脱氢反应。

在许多化学方法中使用三相催化反应体系，在石油化学工业中它们的应用看来正在增加。在使用的三相体系中，机械搅拌的环形及泡罩塔油浆反应器含有少量分散在液相中的催化剂颗粒。在大多数的应用中，液体必须要与油浆分离，以除去液体产物，或者以便催化剂再生。在液体是惰性介质的这样的情况下，有时由于杂质的降级或积聚该液体可能必须要置换。

由于很低的质量传递及耐热，机械搅拌的油浆反应器对间歇过程是特别方便的。这些特征也使得它们适用于实验室中测定反应动力学。但是，这种类型的反应器的严重缺点和限制是在任何连续操作中很难分离催化剂颗粒。

工业上，仅机械搅拌的反应器用于由棉子、大豆、玉米、葵花子等得到的油的双键的加氢。由于使用镍催化剂，该产物包括人造奶油，催化加氢植物油、皂和脂膏。根据脂油的低扩散系数和高粘度来选择反应器。由于不用过滤就可得到完全没有催化剂的产物这样的优点，所以提出用固定床操作。许多其他的加氢反应也在搅拌的反应器中进行，例如硝基化合物的加氢。

泡罩塔油浆反应器的操作是很简单的，因为避免使用机械搅拌移动部件。由于低的扩散阻力和有效的传热的结合，这些反应器对很多工业过程是有吸引力的。但是，固-液分离通常在反应器的外部在精细过滤和沉降系统中进行。催化剂油浆循环到反应器，有时要用油浆泵。于是，在连续操作的泡罩塔油浆反应器中可能遇到严重的问题。

由于世界石油资源减少，使用天然气作为能源就变的更有吸引力，使其改质成为高级烃燃料的方法的重要性正在增加。

因此，本发明的一个目的是提供一种进行多相催化反应的连续方法，该方法没有现有技术的这些缺点。

本发明的一个特殊目的是提供这样一种方法，该方法很适用于转化天然气成合成气再转化成柴油燃料。

根据本发明，提供一种进行连续的多相催化反应的方法，该方法中产物包括至少一种液体组分，而催化剂是细分散的固体，该方法包括：气体反应物以泡流形式引入位于反应器容器的油浆区域的油浆中，所述油浆由反应物、液体产物和催化剂组成，以维持所述油浆呈稳定搅拌的湍流状态；用过滤器把液体产物与其余的油浆分离；建立一个越过该过滤器的平均压差；使得该平均压差升降或波动；通过引入气体组分作为气泡物流或气泡群进到该油浆中来维持该油浆在稳定的搅拌状态。

这样一种方法是比较简单然而是有效的。通常认为特别成问题的分离步骤可以在不太复杂的情况下进行，并且在适当的操作条件下该过滤器是自动清洗的。

反应物可以是例如甲烷转化生成的CO和H₂。该反应可以是费-托合成法的催化转化，产生甲醇和高级烃。

优选的是，该气体组分包括任何气体反应物。优选的是，该油浆通过气体鼓泡保持在湍流状态。

优选的是，通过施加过压到过滤器的油浆一边，和/或通过施压负压到过滤器的产物(滤液)一边来达到该压差。最好通过使用过滤器滤液边的恒位面设备，至少部分地维持该油浆的液面在过滤器的滤液一边的产物液面之上来达到该压差。不应该让该压差增加到超过相当低的最大限度，否则过滤器设备就要堵塞。最好把油浆之上的空间和滤液之上的空间连通，以防止压差增加而超过相当于静压的压力。

可以用各种方法使压力升降或波动。可以通过反应器中的油浆的湍流运动和/或通过过滤器外边的气泡上升来进行压力的升降或波动，压力升降或波动自身可以引起湍流状态。也许，这可以通过对滤液的共振作用，优选通过连通油浆和油浆之上的气体空间和滤液之上的气体空间来传递或增加。另外，通过施加一种脉冲压力到滤液区域、优选滤液之上的气体空间可以达到该压力波动。

该压力波动值可以约为该压差值，例如为该压差的10-200％。该压差的实际值可以是1-1000毫巴，优选2-50毫巴。在合成气费-托转化成烃产物的情况下，在2-10毫巴可以得到很好的操作结果。