一种费托合成方法及重质和轻质油的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种费托合成方法，该方法包括：使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35-50％，本发明专利技术还涉及一种重质和轻质油的生产方法，本发明专利技术的方法较现有技术可以降低费托合成废水处理量50％以上，节约新鲜水消耗约10-20％，能源转化效率提高约2-3％。本发明专利技术的方法通过煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，并采用CO2选择性为35-50％的铁基催化剂，将费托合成反应与水煤气变换反应高度耦合，从而能够显著降低费托合成过程中能耗、水耗和废水排放，并提高整个系统的能效。

A production method of Fischer Tropsch synthesis method and heavy and light oil

The invention relates to a synthesis method of Fischer, the method includes: the syngas into Fischer Tropsch synthesis reactor for Fischer Tropsch synthesis in iron-based catalyst, the synthesis of H2 and CO gas in the gas volume ratio is 0.4-1.2:1, the Fischer Tropsch synthesis catalyst for iron-based catalyst, the selectivity of CO2 the iron-based catalyst is 35-50%, the production method of the invention also relates to a heavy and light oil, the method of the invention compared with the existing technology can reduce the amount of more than 50% Fischer Tropsch synthetic wastewater treatment, saving fresh water consumption is about 10-20%, the energy conversion efficiency is increased by about 2-3%. The method of the invention by coal gas combining H2 and CO in the gas volume ratio is 0.4-1.2:1, and the CO2 selectivity of iron-based catalyst 35-50%, the Fischer Tropsch reaction and water gas shift reaction are highly coupled to Fischer Tropsch synthesis process can significantly reduce the energy consumption, water consumption and waste water discharge, and improve the system efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤间接液化领域，具体地，涉及一种费托合成方法，以及一种重质和轻质油的生产方法。
技术介绍
煤间接液化过程将煤转化为清洁的液体燃料，但同时也是一个高耗能、高耗水过程，其能源转化效率约为42％，新鲜水耗约为10t/t产品。费托合成是煤间接液化过程的核心单元，如专利申请201110268041.5所公开的，在铁基催化剂作用下的费托合成反应体系中，除生产烃类的主反应外，还存在水煤气变换反应和甲烷生成反应。其中水煤气变换反应可以将水中的氢释放出来，向反应体系补充氢源，但当水煤气变换反应选择性过高时，会导致CO2选择性过高，使系统中的惰性CO2气体过多，不仅消耗CO，而且降低装置有效体积，增加操作成本。因此，水煤气变换反应是系统尽可能抑制的副反应。另一方面，煤气化合成气中的氢气/一氧化碳比(氢碳比)通常小于1，而铁基催化剂的费托合成方法通常要求加入反应器的合成气的氢碳比为1.4-1.8，钴基催化剂的费托合成方法要求合成气的氢碳比为1.8-2.2，因此需要对新鲜的煤气化合成气进行处理，将其氢碳比提高到合适的数值后方通入反应器中进行费托合成反应。例如，专利申请200580045288.3公开了一种利用水煤气变换反应提高合成气流中氢气/一氧化碳比的方法。专利申请201010511286.1公开了一种浆态床费托合成方法，具体公开了专利技术浆态床费托合成方法包括：氢气和一氧化碳从浆态床费托合成反应器的入口进入，通过气体分布器进入反应体系，在费托合成条件下和费托合成催化剂存在下，氢气和一氧化碳气体在浆态床反应器内进行费托合成反应，反应后气相流出物包括费托合成生成的轻质烃和水，气相流出物从反应体系中扩散到反应器的上部空间，经过浆态床反应器的上部空间从反应器出口进入气液分离系统，所述的气相流出物在浆态床反应器的上部空间升温至高于反应温度1-30℃后排出浆态床反应器。其中，费托合成反应的催化剂为钴基催化剂，且该钴基催化剂的CO2选择性较低。由以上描述可以了解，现有的费托合成技术主要注重抑制费托合成过程中水煤气变换反应(降低CO2选择性)，同时将费托合成反应与水煤气变换反应尽量分开，因而其能耗、水耗及废水排放较高。在当今节能减排的大趋势下，如何显著降低费托合成过程中能耗、水耗和废水排放，提高费托合成过程环境效应，受到了普遍关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中费托合成过程中能耗、水耗和废水排放较高的问题，提供一种新型费托合成方法及重质和轻质油的生产方法。本专利技术的专利技术人在研究中发现，使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35-50％，从而有助于促进水煤气变换反应，将费托合成反应与水煤气变换反应高度耦合，进而显著降低费托合成过程中能耗、水耗和废水排放。因此，为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种费托合成方法，该方法包括：使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35-50％。另一方面，本专利技术还提供了一种重质和轻质油的生产方法，该方法包括：按照上述的方法进行费托合成反应，然后将反应得到的混合气体进行第一气液分离，得到液体重质油，再将气液分离得到的气体进行第二气液分离，并将得到的液体进行水油分离，得到轻质油和水。本专利技术的方法较现有技术可以降低费托合成废水处理量50％以上，节约新鲜水消耗约10-20％，能源转化效率提高约2-3％。本专利技术的方法通过煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，并采用CO2选择性为35-50％的铁基催化剂，将费托合成反应与水煤气变换反应高度耦合，删除了传统工艺中独立存在的用于提高合成气中H2和CO体积比的工艺步骤，从而能够显著降低费托合成过程中能耗、水耗和废水排放，并提高整个系统的能效，降低系统的制造成本和控制成本。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1是本专利技术一种优选实施方式的重质和轻质油的生产设备和工艺图。附图标记说明1精脱硫反应器2费托合成反应器3第二换热器4高温气液分离器5第一换热器6冷却器7低温气液分离器8脱碳单元9循环气体压缩机10水油分离器。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。一方面，本专利技术提供了一种费托合成方法，该方法包括：使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35-50％。优选地，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.6-1.0:1，从而能够进一步降低费托合成过程中能耗、水耗和废水排放。本专利技术中，煤气化合成气含有H2、CO、N2、CO2和CH4，其中，除了H2和CO体积比有上述比例要求外，对N2、CO2和CH4的量没有特别要求，优选地，煤气化合成气中CO2的体积含量低于5％，能够提高CO转化率和CO2选择性。根据本专利技术所述的方法，其中，费托合成反应的条件可以为常规的反应条件，例如，费托合成反应的条件可以包括反应温度为230-270℃，反应压力为2-4MPa，反应器入口气体空塔气速为0.2-0.4m/s，反应器入口气体体积流量与催化剂质量之比为9000-18000:1Nm3/h/t；更优选地，反应器入口气体中CO2的体积含量低于5％。根据本专利技术所述的方法，其中，所述铁基催化剂含有Fe、Cu和K，Fe、Cu和K的质量比为100:6-10:6-10，优选为100:7-8:8-9。本专利技术中，费托合成反应在费托合成反应器中进行。根据本专利技术所述的方法，其中，煤气化合成气在进入费托合成反应器前还可以进行预热脱硫处理。其中，预热脱硫处理为本领域常规的预热脱硫处理，例如可以为加氢脱硫或ZnO脱硫，只要使得进入费托合成反应器的气体中硫的含量低于40ppm即可。另一方面，本专利技术还提供了一种重质和轻质油的生产方法，该方法包括：按照上述的方法进行费托合成反应，然后将反应得到的混合气体进行第一气液分离，得到液体重质油，再将气液分离得到的气体进行第二气液分离，并将得到的液体进行水油分离，得到轻质油和水。根据本专利技术所述的方法，其中，为了节约能耗，降低水耗，优选地，该方法还包括：将第二气液分离得到的气体中的一部分做脱碳处理，将剩余的第二气液分离得到的气体和脱碳处理得到的气体混合后作为循环尾气换热后用作费托合成反应的部分原料，即将脱碳处理得到的气体与未进行脱碳处理的第二气液分离得到的气体混合并作为循环尾气换热后用作费托合成反应的部分原料。其中，脱碳处理得到的气体可以部分也可以全部与第二气液分离得到的气体混合作为循环气，当部分与第二气液分离得到的气体混合作为循环气时，剩余的部分气体作为尾气排出系统，其中排出尾气与用作循环气的部分脱碳处理得到气体的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种费托合成方法，其特征在于，该方法包括：使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4‑1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种费托合成方法，其特征在于，该方法包括：使煤气化合成气进入费托合成反应器，在铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.4-1.2:1，所述费托合成的催化剂为铁基催化剂，所述铁基催化剂的CO2选择性为35-50％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤气化合成气中H2和CO体积比为0.6-1.0:1。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述费托合成反应的条件包括：反应温度为230-270℃，反应压力为2-4MPa，反应器入口气体空塔气速为0.2-0.4m/s，反应器入口气体体积流量与催化剂质量之比为9000-18000:1Nm3/h/t。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁基催化剂含有Fe、Cu和K，Fe、Cu和K的质量比为100:6-10:6-10，优选为100:7-8:8-9。5.根据权利要求3所述的方法，其中，反应器入口气体中CO2的体积含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李初福，许明，卜亿峰，门卓武，田博，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11