[发明专利]用合成气生产中的氢进行再生催化剂和烃类转化的气相转化反应

说明书

发明背景

发明范围

本发明涉及一种由合成气生产烃类和氢的方法。更具体地说，本发明涉及一种由合成气合成烃类和生产氢的气相转化方法，氢气用于(ⅰ)烃类合成催化剂的再生和(ⅱ)烃类产品改质中的至少一种。

发明背景

烃类合成方法是已知的，在这些方法中，将含有H₂和CO混合物的合成气进料送入烃类合成反应器，在该反应器中，合成气进料在费托合成催化剂存在下，在有效生成更高分子量烃类的条件下反应。这些方法包括固定床烃类合成、流化床烃类合成和浆液烃类合成，所有这些方法都在各种技术文献和专利中发表。在许多情况下，希望合成的烃类主要含有C₅+烃类(例如C₅+-C₂₀₀)，优选C₁₀+烃类，其中至少一部分在标准的室温和室压条件下是固体。在浆液烃类合成法中，优选烃类主要含有C₅+烷烃。通过一种或多种加氢转化操作，使这些烃类改质成更有价值的产品，其中至少一部分的分子结构通过与氢反应而改变。所以，加氢转化操作都需要氢气。为了使烃类合成催化剂再生、以及有时还为了维持或改变用于烃类合成的合成气进料的H₂/CO比，也需要氢气。希望有这样一种烃类合成方法，它生成用于烃类合成催化剂的再生以及合成的烃类的加氢转化改质所需要的氢气，而不依赖外界的氢源。

发明概述

本发明涉及一种用于烃类催化合成和由含有H₂和CO混合物的合成气生产氢气以及合成的烃类改质的气体转化方法，其中氢气用于(a)烃类合成催化剂的再生和(b)通过至少一种加氢转化操作，使至少一部分合成的烃类进行改质中的至少一种。所谓的气体转化方法至少包括烃类合成、由合成气生产氢气以及至少一部分合成的烃类的转化。所谓的转化是指这样一种方法，其中至少一部分烃类的分子结构在转化段中被改变，如下所述，它包括催化法和非催化法，有氢气或没有氢气作为共反应物。所以，广义上，本发明包括烃类合成和由合成气生产氢气，以及合成气生产的氢气用于上述方法中至少一种的方法。更具体地说，本发明包括这样一种气体转化方法，它用于烃类合成和由含H₂和CO混合物的合成气生产氢气，以及用于至少一部分所述的合成的烃类的转化，所述的方法包括，将所述的合成气与烃类合成催化剂接触；在所述的合成催化剂和可使所述的催化剂可逆失活的物质存在下，在有效生成烃类和使所述的催化剂可逆失活的反应条件下，使所述的H₂和CO反应；通过至少一种转化操作，使至少一部分所述的合成烃类改质，以及涉及(a)通过所述的催化剂与由所述的合成气生产的所述氢气接触，使它再生和(b)通过至少一部分所述的烃类与由所述的合成气生产的所述氢气在加氢转化催化剂存在下反应，改变它们的分子结构，因而使它们改质中的至少一个。在另一些实施方案中，由合成气生产的氢气可用于烃类合成和/或氢气生产。用以下的一种或多种方法由合成气生产氢气：(a)物理分离方法，例如变压吸附(PSA)、膜分离或变温吸附(TSA)；以及(b)化学方法，例如水蒸汽转换反应。氢气生产的物理方法通常用于从合成气中分离氢气，以便得到所需纯度(例如至少约99％)的氢气，不管是否使用化学方法，例如水蒸汽转换反应。虽然从外界来源得到合成气是可能的，但通常合成气的生产也是所述气体转化方法的一部分。因此，在合成气的生产是气体转化装置的一部分的实施方案中，本发明包括(a)在有效生成含有H₂和CO混合物的合成气的条件下，使气态烃质材料、氧和任选的水蒸汽反应，(b)在有效使所述的H₂和CO反应并生成烃类以及使所述催化剂可逆失活的反应条件下，使一部分所述的合成气与烃类合成催化剂接触，(c)由另一部分所述的合成气生产氢气，以及(d)氢气用于(ⅰ)使所述的催化剂再生和(ⅱ)使至少一部分所述的合成烃类加氢转化中的至少一种。