一种费托合成反应方法技术

一种费托合成反应方法，合成气经流体分散结构分散为气泡后，进入混合器中与含有纳米催化剂的催化液充分混合，混合均匀后的反应物流经物流入口进入微反应器的反应微通道中，进行费托合成反应生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热微通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa，所述的微反应器的产物出口排出的物料为合成气、气相反应产物、含纳米催化剂的液相和液相反应产物，进入分离器中进行气液分离，由分离器液相烃类出口排出的液相为烃类产品。本发明专利技术提供的费托合成反应方法中采用微反应器，反应设备体积小、结构紧凑，同时具有良好的移动性和投资低的特点。

A Fischer Tropsch synthesis reaction method

A Fischer Tropsch synthesis method, synthesis gas through a fluid dispersion structure dispersed into bubble, into the mixer mixing with the catalytic liquid containing nano catalyst, the reaction mixture after the logistics logistics entrance into the micro reactor reaction in the micro channel, for making Fischer Tropsch synthesis reaction heat transfer medium for hydrocarbons. The heat produced by the heat release reaction and heat transfer in the micro channel, the reaction temperature in micro channel reactor within 100 to 250 DEG C, the reaction pressure is 0.5 ~ 4.0MPa, the micro reactor product outlet material for synthesis gas, liquid phase and gas phase reaction products, containing nano fluid the catalyst is the reaction product into the separator for gas-liquid separation, the liquid hydrocarbon separator outlet for liquid hydrocarbon products. The micro reactor for Fischer Tropsch synthesis method of the invention, the reaction device has the advantages of small size, compact structure, and good mobility and the characteristics of low investment.

【技术实现步骤摘要】
一种费托合成反应方法
本专利技术涉及一种费托合成反应方法，更具体地说，涉及一种通过微通道反应器进行费托合成的方法。
技术介绍
费托合成技术是一种非常重要的替代能源技术，能将合成气(H2和CO)通过催化剂转化为烃类物质。一般费托合成反应器包括固定床、流化床和浆态床等三种形式，在反应器内催化剂为固体颗粒，合成气进入反应器后与固体颗粒接触进行反应。上述三种费托合成反应器适合于处理量大、产量高的情况，且反应器的规模较大，设备基本不具备可移动性。但是对于合成气量较小，而且合成气气源分散的情况，就开发出了体积小、便于移动的微通道反应器。200680010313.9提供了一种用于费托合成紧凑型反应器，包含有多条通道，优选的通道宽度小于10mm。通道内设有可移动的催化剂结构。催化剂结构是在无孔金属基体上涂附掺入催化材料的涂层。201280014772.X提出在微通道反应器内装填催化剂颗粒，进行费托合成反应。在实际应用中，如果经过一段反应时间，催化剂失活需要再生，以上两种微通道反应器用于费托合成反应的方法均需要停止反应过程，再进行催化剂的再生或者更换。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种反应器结构紧凑、操作稳定的费托合成反应方法。一种费托合成反应方法，合成气经流体分散结构分散为气泡后，进入混合器中与含有纳米催化剂的催化液充分混合，混合均匀后的反应物流经物流入口进入微反应器的反应微通道中，进行费托合成反应生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热微通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa，所述的微反应器的产物出口排出的物料为合成气、气相反应产物、含纳米催化剂的催化液和液相反应产物，进入分离器中进行气液分离，由分离器液相烃类出口排出烃类产品。优选地，分离器中分离得到的合成气返回混合器中继续反应，分离器底部排出的催化液返回混合器中继续反应。本专利技术提供的费托合成反应方法中，所述的混合器设有带有流体分散结构的气相入口、液相入口和混合器出口，能够将合成气分散为气泡，并分布于催化液中；所述的微反应器由物流入口、反应微通道、换热微通道和产物出口组成，所述的物流入口连通反应微通道的一端，所述的反应微通道的另一端连通产物出口，所述的换热微通道与所述的反应微通道不相通，其中，所述的反应微通道的横截面积为0.01～100mm2，相邻的反应微通道之间的距离为0.5～20mm；所述的分离器为对产物物流进行静置分离的容器，设置流体入口、气相出口、液相烃类出口和催化液出口，分离器的催化液出口与混合器的液体原料入口相通，分离器的气相出口与混合器的气相入口相通。本专利技术提供的费托合成反应方法的有益效果为：本专利技术提供的费托合成反应装置中采用微反应器，反应设备体积小、结构紧凑，同时具有良好的移动性和投资低的特点，本专利技术提供的费托合成微反应系统和反应方法适用于在各分散的小合成气气源地，设备操作安全，容易实现稳定安全的运行，技术经济性能较优。费托合成微反应器内设置换热通道，通过相变换热，来强化换热过程，实现反应器操作温度的稳定。附图说明附图1为费托合成反应装置的流程示意图；附图2为费托合成微反应器的结构示意图；附图3为费托合成微反应器设置反应微通道和换热微通道的结构示意图；附图4为反应微通道和换热微通道多层排列的侧视图。其中：1－微反应器物流入口；2－换热微通道；3－反应器壁；4－反应微通道；5－微反应器产物出口；6－分流构件；7－收集室；8－分布构件；9－分布室；10－新鲜催化液相入口；11－新鲜合成气相入口；12－微反应器换热介质入口；13－微反应器换热介质出口；14－分离器液相烃类出口；15－催化液相尾液；16－尾气；17－混合器；18－微反应器；19－分离器具体实施方式一种费托合成反应方法，合成气经流体分散结构分散为气泡后，进入混合器中与含有纳米催化剂的催化液充分混合，混合均匀后的反应物流经物流入口进入微反应器的反应微通道中，并发生费托合成反应，生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热微通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa，所述的微反应器的产物出口排出的物料为合成气、气相反应产物、含纳米催化剂的液相和液相反应产物，进入分离器中进行气液分离，由分离器液相烃类出口排出烃类产品。本专利技术提供的费托合成反应方法中，所述的混合器设有带有流体分散结构的气相入口、液相入口和混合器出口，能将合成气分散为气泡并分布于催化液中；所述的微反应器由物流入口、反应微通道、换热微通道和产物出口组成，所述的物流入口连通反应微通道的一端，所述的反应微通道的另一端连通产物出口，所述的换热微微通道与所述的反应微通道不相通，其中，所述的反应微通道的横截面积为0.01～100mm2，相邻的反应微通道之间的距离为0.5～20mm；所述的分离器为对产物物流进行静置分离的容器，设置流体入口、气相出口、液相烃类出口和催化液出口。本专利技术采用的费托合成反应装置中，所述的换热微通道的一端与换热介质入口相通，另一端与换热介质出口相通。本专利技术采用的费托合成反应装置中，所述的反应微通道和所述的换热微通道分层间隔排列，相邻的反应微通道和换热微通道之间的距离为0.5～20mm。反应微通道和换热微通道设置为多层，所述的反应微通和所述的换热微通道分别设置在不同层中并且间隔设置。本专利技术采用的费托合成反应装置中，所述的反应微通道为平行线型通道和/或交叉网状通道。如附图2和附图3所示。微反应器内可以设置分流构件以形成网状交叉反应微通道，通过流体的不断分流与合流，促进流场均匀分布，强化反应和换热过程。此外分流构件使流体不断的分流、合流，有利于反应通道内的流体温度的均匀分布，并能提高换热系数，从而强化换热过程。分流构件形状可以是菱形、三角形、扇形、矩形、纺锤形、针形等各种形状，或者是所述各种形状的组合，优选为矩形或菱形。本专利技术采用的费托合成反应装置中，所述的反应微通道和换热微通道的内表面为粗糙面，比表面积为10-100m2/g。微反应器的反应微通道和换热微通道可以进行表面处理，以增加通道的表面积，也可以不进行表面处理。优选对换热通道进行表面处理，表面处理的方法可以是酸蚀、激光刻蚀、喷砂的方法。通过表面处理，增加换热微通道的比表面积，增加换热面积，并可提供气化中心，使得换热过程易于处于沸腾换热状态，以强化换热过程的进行。本专利技术采用的费托合成反应装置中，优选地，微反应器中所述的物流入口与所述的反应微通道之间设置分布室，所述的分布室内设置分布构件。当多个微通道处于一层的时候，为保证流体能够均匀的通过每条微通道，在流体入口与微通道之间设有分布室，分布室内可设分布构件，以保证物料能够均匀的通过各条分布流道，避免偏流或者分布不均造成的不良影响，如微通道内反应过量造成飞温等问题。分布构件的形式可以带有筛孔、条缝等特征结构，也可以设置多片分布构件。本专利技术采用的费托合成反应装置中，微反应器中所述的反应微通道与所述的产物出口之间设置收集室。收集室的作用是把各条微通道排出的物料收集起来，统一排出反应器。本专利技术采用的费托合成反应装置中，所述的反应微通道和所述的换热微通道的横截面为矩形，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种费托合成反应方法，其特征在于，合成气经流体分散结构分散为气泡后，进入混合器中与含有纳米催化剂的催化液充分混合，混合均匀后的反应物流经物流入口进入微反应器的反应微通道中，进行费托合成反应生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热微通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa，所述的微反应器的产物出口排出的物料为合成气、气相反应产物、含纳米催化剂的催化液和液相反应产物，进入分离器中进行气液分离，由分离器液相烃类出口排出烃类产品。

【技术特征摘要】
1.一种费托合成反应方法，其特征在于，合成气经流体分散结构分散为气泡后，进入混合器中与含有纳米催化剂的催化液充分混合，混合均匀后的反应物流经物流入口进入微反应器的反应微通道中，进行费托合成反应生成产物烃类，反应生成的热量通过与换热微通道内的换热介质进行换热释放，在反应器的微通道内的反应温度为100～250℃，反应压力为0.5～4.0MPa，所述的微反应器的产物出口排出的物料为合成气、气相反应产物、含纳米催化剂的催化液和液相反应产物，进入分离器中进行气液分离，由分离器液相烃类出口排出烃类产品。2.按照权利要求1所述的费托合成反应方法，其特征在于，所述的混合器设有带有流体分散结构的气相入口、液相入口和混合器出口，合成气经流体分散结构分散为气泡，并分布于含有纳米催化剂的催化液中；所述的微反应器由物流入口、反应微通道、换热微通道和产物出口组成，所述的物流入口连通反应微通道的一端，所述的反应微通道的另一端连通产物出口，所述的换热微通道与所述的反应微通道不相通，其中，所述的反应微通道的横截面积为0.01～100mm2，相邻的反应微通道之间的距离为0.5～20mm；所述的分离器为对产物物流进行静置分离的容器，设置流体入口、气相出口、液相烃类出口和催化液相出口，分离器的催化液相出口与混合器的液体原料入口相通，分离器的气相出口与混合器的气相入口相通。3.按照权利要求2所述的费托合成反应方法，其特征在于，所述的换热微通道的一端与换热介质入口相通，另一端与换热介质出口相通。4.按照权利要求2所述的费托合成反应方法，其特征在于，所述的反应微通道和所述的换热微通道分层间隔排列，相邻的反应微通道和换热微通道之间的距离为0.5～20mm。5.按照权利要求4所述的费托合成反应方法，其特征在于，所述的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓津，朱振兴，韩颖，黄涛，刘凌涛，王子军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11