在串联布置的反应器中转化合成气的方法技术

本发明专利技术涉及一种将合成气转化为液体烃的方法，它在至少两个串联布置的反应器中进行，在反应器中包含有至少一种悬浮在液相中的固体催化剂的催化剂悬浮液，其中所述反应器基本上被完美混合，最后一个反应器的进料的至少一部分是在至少一个其它反应器出口处收集的至少一种气态馏分的至少一部分，至少一个反应器要喂以直接从另一个反应器得到的催化剂悬浮液流，从一个反应器得到的至少一个催化剂悬浮液流至少被部分分离，以便获得基本上不含催化剂的液体产物和循环利用的富催化剂的催化剂悬浮液。即待公开的图是图８。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
在串联布置的反应器中转化合成气的方法先有技术通过费托合成生产液体燃料为远离主市场的气藏的利用开辟了卓有意义的前景。这些发展的前提条件是必须降低成本，最主要是降低投资成本以提高这一领域的收益。实现这一目标的途径之一包括进行规模化操作以降低所得每吨液体产品的投资成本。用于促进合成反应的以液相(“浆液”)中悬浮液形式使用的催化剂的利用使得能够形成非常大的尺寸均一的反应器，并且达到非常高的产能，例如用单个三相反应器每天达到10000桶。这种三相反应器包括悬浮在溶剂中的催化剂，所述溶剂在反应中通常为惰性，这种反应器通常被称为浆液反应器。在不同类型的浆液反应器中，特别公知的是完美搅拌的高压釜型反应器或者在可变流体动力条件下操作的泡罩塔型反应器，它们从完美搅拌的反应器一直延伸到以活塞模式操作而不存在分散的反应器，这两者均用于气相和液相。近来，在费托合成中考虑使用这种型式的反应器而不是传统的固定床反应器，因为这种固定床反应器的缺点是不容易驱散反应中放出的热。因此，专利US 5 961 933和US 6 060 524描述了一种用于费托合成的可以泡罩塔型浆液反应器操作的方法和设备。在这两个专利中，浆液反应器包括内或外液体循环体系，这使得能够对于每一费托反应器来说都达到较高的产能。专利申请WO 01/00595描述了一种在三相反应器，优选泡罩塔型三相反应器中由合成气合成烃的方法，其中，液相的流体动力条件使得液相的Peclet数大于0并小于10。此外，气体的表面速度优选低于35cm.s-1。专利EP-B-450860描述了一种可以以最佳方式操作泡罩塔型三相反应器的方法。该专利设法将这种类型的单一反应器的操作最佳化。其表明，性能水平主要取决于气相的分散(气相的Peclet数)和将催化-->剂以悬浮液形式保持在液相中。特别是，气相的Peclet数绝对必须大于0.2。因此，该专利建议，只要关注气相(Peclet数接近于0)，就不使用基本上完美搅拌的反应器，因为这类反应器会导致性能水平不足。因此，这一方法与某些限制，特别是与轴向混合现象相关联的限制相违背。为了促进气-液传质、固液传质和热交换，有利的是对存在的液相和气相剧烈搅拌以增加轴向混合。另外，对于大直径，例如8-11米的反应器来说，存在显著的内循环运动，这会致使液相发生非常重要的混合。这些现象就气-液传质、固液传质和热交换而言是有利的，但是非常大的混合可能会妨碍反应的进程。本专利技术的方法旨在通过把至少两个三相反应器，优选至少三个三相反应器结合起来来克服这些问题。实际上可观察到，剧烈混合的这一系列反应器的结构可以使反应的进展恰如其分并同时促进热量的逸散。这一流程可以实现希望产品的高产能，即，产品基本上是基本上具有高于5个碳原子数，优选高于10个碳原子数的烃，与此同时限制轻质产物(C1-C4)烃的生成。
技术实现思路
本专利技术涉及一种烃的合成方法，所述烃在其分子中优选具有至少两个碳原子，更优选在其分子中具有至少5个碳原子，该方法是通过使主要包含一氧化碳与氢气的气体在反应区中接触而实现的，所述反应区包含固体颗粒的液体悬浮液，其中在所述液体中包括反应的固体催化剂颗粒。所述催化剂悬浮液也称为浆液。因此，本专利技术的方法在三相反应器中使用。本专利技术的方法将优选用于泡罩塔型三相反应器中。本专利技术的方法是将合成气转化为液体烃的方法，它在至少两个串联布置的反应器，优选至少三个串联布置的反应器中进行，在反应器中包含至少一种悬浮在液相中的催化剂，其中所述反应器被完美搅拌，最后一个反应器的进料的至少一部分是在至少一个所述反应器出口处收集的至少一种气态馏分的至少一部分，在最后一个反应器排出的液相产物与催化剂的混合物至少被部分分离，以便获得基本上不含催化剂的液体产物和循环利用的富催化剂的液体馏分(富催化剂的催-->化剂悬浮液，或者浓缩的催化剂悬浮液)。使用的各个反应器均为泡罩塔型反应器，其中气体与非常细小的液体/固体混合物接触(根据英语技术术语为“浆液”反应器或者“泡罩塔浆液”)。使用的催化剂可以具有非常各异的性质，并且通常包含至少一种金属，该金属优选选自新周期表第5-11族的金属。催化剂可以包含至少一种活化剂(又称促进剂)，其优选选自新周期分类第1-7族元素。这些促进剂可以单独或结合使用。基质通常是多孔物质，并且往往是多孔无机难熔氧化物。例如，该基质可以选自氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、稀有金属或至少两种这些多孔无机氧化物的混合物。通常，悬浮液可以包含10-65重量％的催化剂。催化剂颗粒的平均直径最通常是在约10微米-约100微米之间。更细的颗粒可以任选通过研磨，即起始催化剂颗粒的破裂来制备。在本专利技术的方法中，各个反应器均进行剧烈搅拌并接近于完美的混合条件。因此，本专利技术的反应器定义为接近于完美搅拌的反应器，有利的是，可以使用Peclet数作为可用来度量所述反应器搅拌程度的标准。因为反应在液相中进行，所以对该相的流体动力的控制是很重要的。对于每一个反应器来说，可以对液相适用活塞分散模式，因为它非常适用于连续相。与此模式相关的Peclet数为Peliq＝VI*H/Dax，其中VI是反应器中液体的速率，H是催化剂床的膨胀高度，Dax是轴向分散系数。它将优选低于10，更优选低于8。这种模式不太适合于表示气相中的混合现象。虽然如此，但如果用它来解释示踪实验，在测定Peclet数时，例如由出口处浓度分布的变化来测定Peclet数时，看起来有可能达到优选低于0.2的值，优选低于0.18，更优选低于0.15，甚至更优选低于0.1，甚至低于0.05，在某些情况下低于或者等于0.03。在非常大直径，例如大于6厘米的反应器情况下，这些条件更容易结合。但是，当反应器直径较小时，通过调节流体动力条件，也有可能促进搅拌并因此促进气-液和液-固传质。这种搅拌可以通过本领域技术人员已知的所有方式实现，特别是，例如，通过用反应器中的-->内构件或诸如再循环环管的外部再循环装置使液相形成再循环运动。如果所述气相以直径不超过，例如几微米的气泡形式细分散，则气相中的混合作用将会得到提高。另外，这种条件也有利于反应动力学。为了促进反应进程，在本专利技术的方法中使用至少两个，优选至少三个串联布置的反应器。这可以另外使合成气的注入交错排列，这也是本专利技术的另一个目的。通过这种方式，可以使串联布置的反应器获得最佳配置。特别是，当目标是实现高串联能力以利用规模经济时，一般来说，反应器的最大直径会因设计与道路运输而受到限制，该直径可以是，例如11米。在这种情况下，为了获得最大的生产能力，使用相同直径的反应器是有利的，并且这可以通过调节送往各个反应器的合成气量来实现。各个反应器在操作时，温度优选为180℃-370℃，优选180℃-320℃，更优选200℃-250℃，压力优选为1-5Mpa，更优选1-3Mpa。总之，本专利技术的方法是一种将合成气转化为液体烃的方法，它在至少两个串联布置的反应器中进行，在反应器中包含至少一种悬浮在液相中的催化剂，其中所述反应器基本被完美搅拌，最后一个反应器的进料的至少一部分是在至少一个所述反应器出口处收集的至少一种气态馏分的至少一部分，在最后一个反应器排出的液相产物混合物与催化剂至少被部分分离，以便获得基本上不含催化剂的液体产本文档来自技高网...

【技术保护点】
将合成气转化为液体烃的方法，它在至少两个串联布置的反应器中进行，在反应器中包含有至少一种悬浮在液相中的固体催化剂的催化剂悬浮液，其中所述反应器基本上被完美混合，最后一个反应器的进料的至少一部分是在至少一个其它反应器出口处收集的至少一种气态馏分的至少一部分，至少一个反应器要喂以直接从另一个反应器得到的催化剂悬浮液流，从一个反应器得到的至少一个催化剂悬浮液流至少被部分分离，以便获得基本上不含催化剂的液体产物和循环利用的富催化剂的催化剂悬浮液。

【技术特征摘要】
FR 2001-11-20 01/15023;FR 2002-9-27 02/120431.将合成气转化为液体烃的方法，它在至少两个串联布置的反应器中进行，在反应器中包含有至少一种悬浮在液相中的固体催化剂的催化剂悬浮液，其中所述反应器基本上被完美混合，最后一个反应器的进料的至少一部分是在至少一个其它反应器出口处收集的至少一种气态馏分的至少一部分，至少一个反应器要喂以直接从另一个反应器得到的催化剂悬浮液流，从一个反应器得到的至少一个催化剂悬浮液流至少被部分分离，以便获得基本上不含催化剂的液体产物和循环利用的富催化剂的催化剂悬浮液。2.根据权利要求1的方法，其中各个反应器通过直接送到另一个反应器中的悬浮液流而与至少一个另外的反应器相连。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述催化剂含量高的催化剂悬浮液循环到最后一个反应器R3中，从而使该最后一个反应器与其它反应器，如一个或多个反应器(R1、R2)相比富含催化剂悬浮液。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A明基宁，R博诺，A罗耶，
申请(专利权)人：法国石油公司，恩尼有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]