费托合成法制造技术

本公开总体涉及用于由甲烷费托生产烃的方法。特别地，本公开提供一种用于生产烃和/或含氧物的方法，所述方法包括：用水和/或氧气重整包含甲烷的重整进料以产生包含一氧化碳和氢气的重整产物料流；和使包含氢气和一氧化碳的烃合成混合物与费托烃合成催化剂接触，其中所述烃合成混合物包含所述重整产物料流的至少一部分以至少50％的对C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】费托合成法
[0001]公开背景
[0002]领域
[0003]本公开涉及用于生产烃及其含氧物的费托法，尤其是由二氧化碳的可再生来源生产烃及其含氧物的费托法。
技术背景
[0004]多年来，通过费托法将合成气转化成烃是已知的。替代能源的日益增长的重要性导致重新引起对费托(FT)法的兴趣，因为其能够通过使用生物衍生的碳源以直接和环境可接受的途径获得高品质燃料和原料化学品。
[0005]FT法通常用于产生用于燃料的直链烃，以及也可用于燃料和另外充当有价值的原料化学品的含氧物。与常规炼油厂生产的燃料相比，衍生自FT法的烃燃料能够更好地满足越来越严格的环境法规，因为FT衍生燃料通常具有更低含量的硫、氮和芳族化合物，这些促成强力污染物如SO2、NO
x
和颗粒物的排放。衍生自FT法的醇通常具有比烃更高的辛烷值，因此燃烧更完全，从而降低这种燃料的环境影响。所得的醇和其它含氧物也可用作其它方法中的试剂，如在润滑剂的合成中。
[0006]各种过渡金属已被确定为对合成气转化成烃及其含氧衍生物(oxygenated derivatives)具有催化活性。特别地，已经研究了钴、镍和铁，通常与载体材料组合，其中最常见的是氧化铝、二氧化硅和碳。
[0007]通常，费托反应利用一氧化碳作为碳源，因为其反应性与二氧化碳相比提高。但是，由于其作为废气的普遍性和低成本，二氧化碳的利用引起极大的关注。在费托法中利用二氧化碳的一种方法是通过所谓的“逆水煤气变换反应”，其中二氧化碳与氢气反应以产生一氧化碳和水。然后可以对制成的一氧化碳施以费托合成。但是，这种转化必须在通常超过900℃的特别高的温度下进行，因此在能量方面是不利的。
[0008]因此，仍然需要开发在烃的生产中更高效利用二氧化碳的方法。
[0009]概述
[0010]本专利技术人已经发现了使用费托催化剂将二氧化碳和氢气高效转化成甲烷的方法。
[0011]因此，本公开的一个方面提供一种用于生产烃和/或含氧物的方法，所述方法包括：
[0012]用水和/或氧气重整包含甲烷的重整进料以产生包含一氧化碳和氢气的重整产物料流；和
[0013]使包含氢气和一氧化碳的烃合成混合物与费托烃合成催化剂接触，其中所述烃合成混合物包含所述重整产物料流的至少一部分以产生包含C
5+
烃和/或含氧物的烃产物料流，例如以至少50％的对C
5+
烃的选择性和/或至少20％的对含氧物的选择性。
[0014]本公开的另一个方面提供一种方法，其中所述重整进料的甲烷的至少一部分通过包括以下步骤的方法生产：
[0015]使包含氢气和二氧化碳的甲烷合成混合物与负载型甲烷合成催化剂接触以形成
甲烷产物料流，所述负载型甲烷合成催化剂包含1重量％至35重量％的钴，以至少75％的对甲烷的选择性来提供甲烷产物料流。
[0016]本公开的其它方面是本领域技术人员基于以下描述显而易见的。
[0017]附图简述
[0018]图1提供根据本公开的一个实施方案的方法示意图。
[0019]图2提供根据本公开的一个实施方案的方法示意图。
[0020]图3提供根据本公开的一个实施方案的方法示意图。
[0021]图4提供根据本公开的一个实施方案的方法示意图。
[0022]图5是显示根据一个示例性实施方案的作为H2：CO2比率的函数的CO2转化率的曲线图。
[0023]详述
[0024]本公开涉及由二氧化碳和氢气的混合物高效生产甲烷的方法。由于其广泛可得性和低成本，并且尤其是因为其可以方便地由可再生来源制备，例如作为发酵或燃烧的副产物或通过生物质的气化，二氧化碳是一种有吸引力的原材料。出于环境考虑，将二氧化碳转化成可用作燃料和润滑剂的烃的方法尤其有吸引力。但是，由于其非极性和热力学稳定性，二氧化碳的反应性通常低于一氧化碳，因此不太优选用于费托法。为了克服这个挑战，二氧化碳可以在逆水煤气变换反应中与氢气反应以产生一氧化碳和水。但是，这个额外步骤是能量密集的，因为逆水煤气变换反应器通常在超过900℃的温度下运行，以导致高运行成本和昂贵的反应器设计。
[0025]相比之下，本专利技术人已经确定可以由二氧化碳提供甲烷而不依赖逆水煤气变换反应。令人惊讶地，二氧化碳和氢气与含钴费托合成催化剂的接触在比用于逆水煤气变换反应的温度低得多的温度下运行。这能够实现与运行逆水煤气变换反应器相比更低的能量消耗和更低的资本成本。
[0026]因此，本公开的一个方面提供一种用于生产烃和/或含氧物的方法，所述方法包括：
[0027]用水和/或氧气重整包含甲烷的重整进料以产生包含一氧化碳和氢气的重整产物料流；和
[0028]使包含氢气和一氧化碳的烃合成混合物与费托烃合成催化剂接触，其中所述烃合成混合物包含所述重整产物料流的至少一部分以至少50％的对C
5+
烃的选择性和/或至少20％的对含氧物的选择性产生烃产物料流。
[0029]有利地，本专利技术人已经发现，在与费托法中所用的催化剂类似的催化剂存在下，可以通过二氧化碳和氢气的惊人高效的反应生产甲烷。这种甲烷然后可以如本文另外描述的那样重整。因此，在如本文另外描述的某些实施方案中，甲烷重整进料的至少一部分通过包括使包含氢气和二氧化碳的甲烷合成混合物与负载型甲烷合成催化剂接触以形成甲烷产物料流的方法生产，所述负载型甲烷合成催化剂包含1重量％至35重量％的钴，以至少75％的选择性来提供甲烷产物料流。
[0030]在某些实施方案中，在所述重整进料中提供的甲烷的至少50％(例如至少60％、或70％、或80％、或90％、或95％、或99％、或99.9％)衍生自如本文所述制成的甲烷产物料流。
[0031]本公开的某些方法的优点是能够由具有低量(或甚至基本不含)一氧化碳的甲烷
合成混合物生产甲烷。在如本文另外描述的某些实施方案中，甲烷合成混合物包含不多于10重量％的一氧化碳。例如，在特定实施方案中，甲烷合成混合物包含不多于8重量％(例如不多于5重量％、或4重量％、或3重量％、或2重量％或1重量％的一氧化碳)。在某些实施方案中，甲烷合成混合物包含不多于0.5重量％的一氧化碳(例如不多于0.2重量％、或0.1重量％、500ppm、或100ppm，或基本不含一氧化碳)。
[0032]用作生产甲烷的进料的甲烷合成混合物可以有利地包含比一氧化碳多的二氧化碳。值得注意的是，已经发现一氧化碳降低了转化成甲烷的效率。因此，在如本文另外描述的某些实施方案中，该气体具有至少5∶1，例如至少10∶1的二氧化碳/一氧化碳重量比。例如，在某些实施方案中，甲烷合成混合物具有至少15∶1，例如20∶1、或50∶1、或100∶1、或200∶1、或500∶1的二氧化碳/一氧化碳重量比。当然，当基本不存在一氧化碳时，该比率可以高得多。
[0033]在本文公开的某些有利的方法中，使二氧化碳与氢气反应以产生甲烷。因此，甲烷合成混合物包括二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产烃和/或含氧物的方法，所述方法包括：用水和/或氧气重整包含甲烷的重整进料以产生包含一氧化碳和氢气的重整产物料流；和使包含氢气和一氧化碳的烃合成混合物与费托烃合成催化剂接触，其中所述烃合成混合物包含所述重整产物料流的至少一部分以产生包含C
5+
烃和/或含氧物的烃产物料流，例如以至少50％的对C
5+
烃的选择性和/或至少20％的对含氧物的选择性。2.权利要求1所述的方法，其中所述重整进料的甲烷的至少一部分通过包括以下步骤的方法制备：使包含氢气和二氧化碳的甲烷合成混合物与负载型甲烷合成催化剂接触以形成甲烷产物料流，所述负载型甲烷合成催化剂包含1重量％至35重量％的钴，以至少75％的对甲烷的选择性来提供甲烷产物料流。3.权利要求2所述的方法，其中在所述重整进料中提供的所述甲烷的至少50％(例如至少60％、70％、80％、90％、95％或99％)通过所述甲烷合成混合物与所述负载型甲烷合成催化剂的接触制备。4.权利要求2所述的方法，其中所述甲烷合成混合物包含不多于2重量％的一氧化碳。5.权利要求2所述的方法，其中所述甲烷合成混合物的至少50体积％是氢气、二氧化碳和氮气，例如至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％或至少90体积％。6.权利要求2所述的方法，其中所述负载型甲烷合成催化剂进一步包含锰，其中基于元素计，所述锰以0.5
‑
15重量％、或0.5
‑
10重量％、或0.5
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7重量％、或0.5
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5重量％、或1
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20重量％、或1
‑
15重量％、或1
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10重量％、或1
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5重量％、或2
‑
20重量％、或2
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15重量％、或2
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10重量％、或2
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5重量％、或5
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20重量％、或5
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15重量％、或5
‑
12重量％、或5
‑
10重量％、或7
‑
20重量％、或7

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：英国石油有限公司，
类型：发明
国别省市：