[发明专利]从合成气制备烃类的方法

说明书

本发明涉及一种从合成气制备烃类的方法。

更具体地说，本发明涉及一种利用费-托法从合成气制备在室温和大气下为液体的烃类的方法。

从传统已知的合成气、即以氢和一氧化碳为基础的气体混合物来制备烃类的费-托技术在科学文献中是已知的。有关费-托合成反应的主要著作的总结见Bureau of Mines Bulletin,544(1955)中的题为“费-托合成及相关过程的参考书目”H.C.Anderson,J.L.Wiley and A.Newell。

大体上，费-托技术是以使用一种用于化学反应的反应器为基础的，其中化学反应是在三相体系中进行的，气相鼓泡进入固体在液体中的悬浮液。气相由合成气组成，其中H₂/CO的摩尔比的变化范围为1-3，分散的液相代表反应产物，即主要是带有多个碳原子的直链烃，固相则为催化剂。

因此，由反应器释放出来的反应产物由悬浮液组成，该悬浮液需要进行处理，从液相中分离出固体(催化剂)。而催化剂则循环回到合成反应器中，液体进行后续处理，如氢化裂解和/或氢化异构化处理，以获得具有工业意义的烃类组分。

已公开的欧洲专利申请609.079描述了一种用于费-托反应的反应器，该反应器由一个气体鼓泡塔构成，塔内装有由悬浮在液态烃中的催化剂颗粒所形成的悬浮液。合成气从反应器的底部加入，而合成的烃则在顶部回收。

为了避免催化剂颗粒的夹带，反应器设有安置在该反应器内上部的圆筒形的过滤装置。

已公开的国际专利申请WO97/31693描述了一种从固体颗粒悬浮液中分离液体的方法，该方法包括：在第一阶段中脱去悬浮液中的气体，在第二阶段中通过一个切向流过滤器过滤悬浮液。尤其是，悬浮液来自费-托反应器并且是由合成的、夹带催化剂颗粒的重烃所形成的。

用于分离离开费-托反应器的悬浮液中所含催化剂的方法的其它例子在已公开的欧洲专利申请592.176、已公开的国际专利申请WO94/16807、英国专利2.281.224、美国专利4.605.678和5.324.335以及德国专利3.245.318中均有所描述。

本申请人现在发现了一种利用费-托法来制备液态烃类的更进一步的方法，这一方法可以从制得的悬浮液中将液相回收，简单并且不需要借助于合成反应器内部或外部的专门的过滤系统。

因此，本发明涉及一种从合成气制备烃类的方法，该方法包括：

a)连续向用于费-托反应的反应器底部加入合成气，该反应器中装有分散在液相中的催化剂，合成气主要由氢和一氧化碳组成，其中H₂/CO的摩尔比范围为1-3；

b)连续从反应器的顶部排出费-托反应产物，该产物主要由处于悬浮状态的、含有催化剂的烃液相组成；

c)将悬浮液加入到至少一个一级旋液分离器中，以得到浓缩了的底部产物，该底部产物循环回到合成反应器中，并得到部分分离了的、含0.5-15％体积的固体颗粒的产物；

d)将部分分离了的产物加入到至少一个二级旋液分离器中，以得到第二个浓缩了的底部产物，该底部产物循环回到反应器中，并得到基本上不含固体颗粒的液体物流。

按照本发明的方法，用于费-托类反应的反应器为一个容器构成的鼓泡反应器，通常是立式的，比如塔，在反应器内部化学反应被激活，这些化学反应在三相体系中发生，其中气相鼓泡进入到液体中的固体悬浮液中。在这种情况下，气相由合成气组成，其中H₂/CO的摩尔比变化范围为1-3，分散的液相代表反应产物，即主要是带有多个碳原子的直链烃，固相则为催化剂。

以在美国专利5.645.613中所描述的反应为基础，合成气优选来自于蒸气转化或天然气的部分氧化。另外合成气也可以来自于其它的制备技术，比如来自于“自热式转化”或者来自于碳与水蒸气在高温下的气化作用，正如在“催化科学与技术”Vol.1,Springer-Verlag，纽约，1981中所描述的。

从费-托反应制得的主要有两相，较轻的一相是主要由轻质烃类、水蒸气、惰性产物等组成的气相，该气相与未反应的气体一起在顶部排放出来，另一较重的相则主要由在反应温度下处于液态的、含有饱和的高碳原子数直链烃混合物的石蜡组成。通常这些烃类混合物的沸点高于150℃。

费-托反应在150-400℃、优选为200-300℃的温度范围内，并维持反应器内部的压力为0.5-20MPa的条件下进行。有关费-托应的更为具体的细节可以在上面提到的“催化科学与技术”中得到。

最后，催化剂存在于反应器内部，悬浮在烃液相中。