液态烃的制备方法技术

用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：　（Ａ）通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成一氧化碳和氢气；　（Ｂ）将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种或多种较高分子量烃和水；　（Ｃ）从该水中萃取或回 收一种或多种含氧剂；　（Ｄ）催化燃烧该含氧剂，由此为步骤（Ａ）提供热量；和　（Ｅ）在该催化燃烧的温度达到或超过甲烷的催化燃烧引发温度时或在此之后，用甲烷取代步骤（Ｄ）中的含氧剂的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于将甲烷转化为液态烃的方法。专利技术背景WO03/048034描述了方法，其中在第一阶段，在所谓的重整阶段中，在第一催化反应器中将甲烷和蒸汽反应以生成一氧化碳和氢气(“合成气”)，和在第二阶段中，在第二催化反应器中将所得到的合成气经过费托反应以生成较高分子量且在室温下通常为液态的烃。所得到的结果是将甲烷气体转化为液态烃，因此该转化有时也称作气体到液体(“GTL”)。上述转化是具有吸引力的，因为其能够将油或气井中存在的天然气转化为更容易输送的有价值且有用的液态烃。WO03/048034公开了该重整阶段是吸热反应，可能通过在钯或铂催化剂上燃烧甲烷用以提供热量。然而，在空气中直到其达到约400℃的温度之前，甲烷不会发生催化燃烧。因此，为了启动该重整阶段，在将甲烷或天然气引入重整反应器中之前，必须提供用于将燃烧催化剂的温度升高到约400℃或更高的温度的方法。在可获得的可能方案中，电加热在商业工厂规模上可能并不实用，其中火焰和待加热的气体之间存在直接接触的管道燃烧器的使用将会产生会在冷催化剂上冷凝并会潜在造成损害的水。本专利技术通过使用在转化的费托反应阶段中生成的氧化剂以令人惊奇和未曾预期的方式解决了该问题。此外，本专利技术在该燃烧过程的稳态操作中(即在重整阶段已经令人满意地开始之后)使用该氧化剂。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：(A)通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成一氧化碳和氢气；-->(B)将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种或多种较高分子量烃和水；(C)从该水中萃取或回收一种或多种含氧剂(oxygenates)；(D)催化燃烧该含氧剂，由此为步骤(A)提供热量；和(E)在该催化燃烧的温度达到或超过甲烷的催化燃烧引发温度时或在此之后，用甲烷取代步骤(D)中的含氧剂的至少一部分。在该方法启动时(即在步骤(B)中的气态产物，所谓的“尾气”生成之前)步骤(E)中的甲烷通常在天然气中提供。然后，步骤(E)中的甲烷可能在来自步骤(B)的尾气中提供。优选地，该来自步骤(D)的含氧剂也用作燃料增强剂，与步骤(B)中生成的尾气(较短链烃类气体和氢气)相结合构成用于步骤(A)的稳态热供应的燃料。在第二方面，本专利技术提供了用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：(A)通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成一氧化碳和氢气；(B)将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种或多种较高分子量烃和水；(C)从该水中萃取或回收一种或多种含氧剂；和(F)使用该来自步骤(C)的含氧剂作为燃料增强剂，与步骤(B)中生成的较短链烃类气体和氢气相结合作为用于步骤(A)的稳态热供应的燃料。优选地，在第二方面，在步骤(F)中，该来自步骤(C)的含氧剂催化燃烧，来为步骤(A)提供热量(相当于第一方面的步骤(D))；和(G)在该催化燃烧的温度达到或超过甲烷的催化燃烧引发温度时或在此之后，用甲烷取代其至少一部分(相当于第一方面的步骤(E))。这是为了能使该方法开始，称作“启动”。应当指出，在两个方面，用于步骤(A)的热量供应不必须意味着所有用于步骤(A)的热量都是在步骤(D)或步骤(F)中提供的。因此，该热量中只有部分可能是这样提供的。在本专利技术的两个方面，如果以及在适合时，优选步骤(D)或步骤(F)的催化燃烧是在空气中发生的，更优选地该空气是间接通过-->与步骤(B)中所用的冷却剂的热交换而进行预热的。该催化燃烧是非均相发生的。“含氧剂”是指其分子结构除碳和氢之外还包含氧的有机化合物。作为本专利技术中含氧剂的实例，可以提及占主要且以痕量存在的甲醇和乙醇、每分子具有不超过九个碳原子的其他醇、醛和酮。WO03/048034提及来自该费托反应的水可以包含醇，该醇在所述情况下将进行重整以产生CO、CO2和H2。对其在该燃烧过程中的作用不做描述或暗示。专利技术详述在步骤(C)中，可以通过从来自步骤(B)的费托反应产物的含水相中将其蒸馏出并将其以液态形式泵送到蒸发器中来从水中去除该含氧剂，通常或主要为甲醇。然后例如通过使用来自步骤(B)的冷却剂的间接加温使其蒸发。可替代地，可以将该含氧剂直接以水蒸气形式从蒸馏过程中去除，并通过使用火焰加热的管路(即由外部热源加热的管路)维持在进入燃烧过程的该蒸汽相中。在步骤(D)或(F)中，可以通过热交换器，使用来自步骤(B)的冷却剂，间接加热冷燃烧空气；在“启动”时，可以通过气体燃烧锅炉加热来自步骤(B)的冷却剂。该冷却剂通常由费托反应(步骤(B))的放热或启动锅炉加热到约200℃，使其具有将该燃烧空气加热到甲醇的燃烧起始或“点火”温度(～80℃)之上的能力。当燃烧空气将步骤(D)中的燃烧催化剂加热到高于在甲醇的催化燃烧初始温度左右的80℃时，将作为含氧剂的甲醇蒸汽与预热的燃烧空气一起引入。由此引起甲醇的催化燃烧。这样，并且因为该燃烧空气经过间接加热，因此不会生成当从冷的条件下启动该燃烧反应器时会在催化剂上或用于步骤(D)的燃烧反应器的壁上冷凝的水。应当注意如果使用间接点火的热导管进行对燃烧空气的初始加热，将会在冷催化剂上冷凝水蒸气/碳酸，产生腐蚀状况。通过使用对燃烧空气的间接加热避免了该腐蚀环境。一旦燃烧催化剂的温度达到约80℃，将甲醇蒸汽和燃烧空气一起引入，甲醇的催化燃烧造成催化剂的温度升高。当其超过为甲烷燃烧的催化初始温度的400℃时，可以引入甲烷，甲醇使用减少，直到最后对甲烷的使用可以取代对甲醇的使用。-->US-A-5595833描述了在启动固体含氧剂燃料电池的上下文中的塔10中，使用甲醇的放热部分氧化对预重整器进行加温，在预热器达到约500℃的温度时输送烃燃料，并终止甲烷输送。显然，本专利技术的方法需要单独的含氧剂来源使其启动。然后，在步骤(B)中生成含氧剂，将一些储存用于未来的启动目的，来自单独来源的含氧剂变得并不是必需的。在生成足够的含氧剂并储存之后(包含例如50wt％或更多的甲醇)，可以使用由费托反应(步骤(B))产生的其他含氧剂作为稳态催化燃烧的燃料补充，因此提高了总碳转化效率。满足了上述需要，由于在该方法中产生的含氧剂可以用作燃料，因此该方法具有对含氧剂储存和处理装置的需求有限的优点。这样，改进了操作环境，简化了该方法的启动。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：　（Ａ）通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成一氧化碳和氢气；　（Ｂ）将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种或多种较高分子量烃和水；　（Ｃ）从该水中萃取或回收一种或多种含氧剂；　（Ｄ）催化燃烧该含氧剂，由此为步骤（Ａ）提供热量；和　（Ｅ）在该催化燃烧的温度达到或超过甲烷的催化燃烧引发温度时或在此之后，用甲烷取代步骤（Ｄ）中的含氧剂的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：
(A)通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成
一氧化碳和氢气；
(B)将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种
或多种较高分子量烃和水；
(C)从该水中萃取或回收一种或多种含氧剂；
(D)催化燃烧该含氧剂，由此为步骤(A)提供热量；和
(E)在该催化燃烧的温度达到或超过甲烷的催化燃烧引发温度
时或在此之后，用甲烷取代步骤(D)中的含氧剂的至少一部分。
2.权利要求1的方法，其中在该方法启动时步骤(E)中的甲烷
在天然气中提供，随后至少部分被用来自步骤(B)的气态产物中所
提供的甲烷所取代。
3.权利要求1或权利要求2的方法，其中来自步骤(D)的含氧
剂也用作燃料增强剂，与步骤(B)中生成的较短链烃类气体和氢气
相结合作为用于步骤(A)的稳态热供应的燃料。
4.用于将甲烷转化为较高分子量烃的方法，包括：
(A)通过在升高温度下与蒸汽的催化反应将甲烷重整，以生成
一氧化碳和氢气；
(B)将该一氧化碳和氢气的混合物经过费托反应，以生成一种
或多种较高分子量烃和水；
(C)从该水中萃取或回...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·鲍，D·J·韦斯特，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：发明
国别省市：GB