【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤化工领域，具体而言，涉及一种合成气制α-烯烃的费托合成方法及系统。
技术介绍
1、合成气(h2+co)是煤化工领域最常见的原料气，通过不同的反应路径可以获得诸多产品，最常见的是将合成气通过费托合成反应获取汽柴油和蜡等燃料以及化学品。费托合成按照反应温度可分为低温费托(220～270℃)和高温费托(320～350℃)，低温费托一般采用沉淀铁催化剂或负载型铁催化剂，反应器可以是固定床或浆态床，产品主要为柴油和蜡；高温费托合成则常用熔铁催化剂，产品主要为汽油和低碳烯烃，反应器是流化床。在所有费托合成产品中，高温费托生产的低碳烯烃附加值较高，其中α-烯烃是其他煤化工和石油化工较难生产或无法获得的优质精细化工原料。浆态床反应器是气液固三相体系，相对流化床和固定床反应器，有以下优势：(1)成本低，且易于安装，放大更容易；(2)单位反应器体积的产率高，每吨产品消耗的催化剂仅为固定床反应器的20％～30％；(3)可在线装卸催化剂，这对于使用寿命较短的铁基催化剂尤其重要。现今世界上的大型煤间接液化装置均采用浆态床反应器。如果将浆态床反应器用于以生产α-烯烃为目标产物的费托合成时，其经济性将显著高于其他费托合成工艺。要实现以上目标，需解决以下关键问题：(1)浆态床反应器运转需要保持一定的液位。反应器内的溶剂一般是费托反应自身产生的液蜡，而液蜡在典型的中高温费托反应条件下(＞280℃)会气化，使得反应器液位维持不住；(2)使用浆态床反应器进行费托反应获得的产品中的α-烯烃选择性较低，为了提高经济附加值，需要提高α-烯烃的选择性；(3)
2、目前已经存在一些利用浆态床来进行费托合成反应的报道。例如，文献《高温对浆态床中fe-cu-k-si催化剂费托合成反应性能的影响》(洁净煤技术,2017(3):p.51-55)研究了在搅拌釜反应器中高温对费托铁催化剂性能的影响。发现反应器液面随反应温度升高而降低，说明浆态床液面在高温条件下不能稳定维持，尤其当反应温度达到320℃时。并且文中所述技术还是以高碳油蜡为目标产物的传统费托反应，经济性欠佳。总的来说，只是将传统低温费托铁催化剂用在了较高温度(最高仅320℃)条件下，而不涉及生产具有较高经济价值的α-烯烃。
3、cn101928194a公开了一种固定床费托合成方法，通过将部分气体烃类产品和部分液体产品返回费托合成反应器入口，来解决催化剂床层的控温问题。这会使得烯烃重新返回反应器进行二次反应，导致烯烃选择性低，而烯烃是高附加值产品，这会使整个工艺的经济性变差；另外，此方法只适用于固定床反应器；其中提及的优选的反应温度190～250℃，属于低温费托范围。其主要目的产物是获得更多的油蜡等高碳数产品，所得产品的经济附加值依然不高。
4、cn103170284a公开了一种高温、高压浆态床反应器费托合成系统，采用高温高压浆态床反应器，但反应温度仅为260～290℃，这个范围不属于普遍接受的“高温费托”(300～350℃)，另外活化温度最高仅为320℃，并不适用于所有费托铁催化剂(比如熔铁催化剂)。所得产品的经济性有待提高。
5、因此，亟需一种由合成气制备高附加值的α-烯烃的方法，以提高经济性。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种合成气高效制α-烯烃的方法，实现了中高温条件下在浆态床反应器中生产以α-烯烃为主要产物的费托合成反应，催化剂活性高(即，反应物的转化率高)，α-烯烃选择性高，co2和ch4选择性低，经济性显著。
2、本专利技术的专利技术人在长期的研究过程中发现：在浆态床进行费托合成反应过程中的催化剂性能的下降，部分是由于一些关键的元素的流失导致的，例如k会溶解在合成水中，随出口物流被排出。另外，专利技术人发现浆态床中催化剂的反应性能沿轴向差异大，且沿轴向的反应温差也很明显。这是由催化剂在浆态床反应器的轴向上反应不均匀导致的。具体而言，由于催化剂沿轴向分布不均，而反应器底部的催化剂浓度高，合成气从反应器底部进入后，沿轴向不断消耗，当未反应的气体到达反应器上部时，反应速率已经很低了；由于费托合成是强放热反应，这也会使得反应温度沿轴向分布不均，即反应器底部反应剧烈，温度高，反应器顶部反应较弱，温度偏低。尤其在置换新的催化剂时，一般反应器的底部的催化剂浓度较高，这会使得沿反应器轴向的反应性能和温度差异更明显。基于此，作出本专利技术。
3、因此，根据本专利技术的一个方面，提供了一种合成气制备α-烯烃的费托合成方法，包括如下工艺路线：
4、1)向浆态床反应器中经由位于所述浆态床反应器上部的溶剂入口加入高沸点溶剂，经由位于所述浆态床反应器上部的催化剂入口加入活化的费托合成催化剂，然后经由位于所述浆态床反应器的底部的合成气入口加入合成气，使合成气在活化的费托合成催化剂的作用下发生费托合成反应；
5、2)经由位于所述浆态床反应器的顶部气相出口排出的气相进入冷凝器，其中，所述冷凝器的温度比所述浆态床反应器的温度低8～18℃，得到冷凝后的高沸点溶剂和气相；
6、3)使在2)中冷凝的高沸点溶剂与任选的用于补充所述浆态床反应器的高沸点溶剂在高沸点溶剂混合罐中混合后，经由溶剂入口加入到所述浆态床反应器中；
7、4)从所述冷凝器排出的气相进入三相分离器，分离得到合成水、轻质油和气相，经所述三相分离器分离得到的气相进入低碳烯烃分离器得到α-烯烃；
8、其中，在反应过程中，通过如下方式间歇地替换浆态床反应器中的费托合成催化剂，同时加入无机钾盐、氧化钾或氢氧化钾，以及有机钾盐和浓缩的合成水：
9、基于存在于所述浆态床反应器中的100wt％的费托合成催化剂，将1wt％～50wt％的活化的费托合成催化剂和0.5wt％～10wt％的有机钾盐加入到所述高沸点溶剂混合罐中，与其中的高沸点溶剂混合后，经由溶剂入口进入所述浆态床反应器中；和
10、基于存在于所述浆态床反应器中的100wt％的费托合成催化剂，将0.5wt％～10wt％的无机钾盐、氧化钾或氢氧化钾，以及10wt％～50wt％的浓缩的合成水加入到水混合罐并混合，然后经由位于所述浆态床反应器上部的合成水入口进入所述浆态床反应器中，其中，所述浓缩的合成水是通过使经所述三相分离器分离得到的合成水被浓缩至原体积的10％～30％而得到；以及
11、基于存在于所述浆态床反应器中的100wt％的费托合成催化剂，任选地将1wt％～90wt％，优选1wt％～50wt％的活化的费托合成催化剂经由所述催化剂入口加入到所述浆态床反应器中。
12、优选地，所述费托合成催化剂为选自费托熔铁催化剂、沉淀铁催化剂或负载型铁催化剂中的一种或多种，可以为本领域中常规使用的费托合成催化剂，例如可以选自沉淀铁催化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合成气制备α-烯烃的费托合成方法，包括如下工艺路线：
2.根据权利要求1所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
5.根据权利要求4所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
6.一种用于合成气制备α-烯烃的系统，该系统包括：
7.根据权利要求6所述的用于合成气制备α-烯烃的系统，其中，
8.根据权利要求6或7所述的用于合成气制备α-烯烃的系统，其中，
9.根据权利要求6至8中任一项所述的用于合成气制备α-烯烃的系统，其中，
10.根据权利要求6至9中任一项所述的用于合成气制备α-烯烃的系统，其中，
【技术特征摘要】
1.一种合成气制备α-烯烃的费托合成方法，包括如下工艺路线：
2.根据权利要求1所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，
5.根据权利要求4所述的合成气制备α-烯烃的费托合成方法，其中，<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，孟祥堃，张雪冰，张琪，陈强，王鹏，门卓武，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。