專利名稱：一種固定床費(fèi)托合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固定床費(fèi)托合成方法。
背景技術(shù)：
固定床費(fèi)托合成由于其操作簡單、重質(zhì)烴收率高的優(yōu)點(diǎn)被作為費(fèi)托合成技術(shù)開發(fā)的主要技術(shù)之一。固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器的反應(yīng)管內(nèi)裝填催化劑，反應(yīng)原料在反應(yīng)管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)并放出熱量，由于費(fèi)托合成是一強(qiáng)放熱反應(yīng)，正常條件下床層存在較大的溫度梯度， 使得催化劑整體性能不能得到均勻發(fā)揮。當(dāng)裝置操作不當(dāng)時，很容易引起床層出現(xiàn)熱點(diǎn)，嚴(yán)重時會造成床層超溫引起催化劑積炭結(jié)塊、床層壓降驟增，即使床層僅有少部分催化劑結(jié)塊、大部分催化劑性能良好，也不得不將裝置停工重新進(jìn)行催化劑裝填。催化劑裝填是固定床費(fèi)托合成開工過程中較為繁瑣的一步工作，催化劑的重新裝填很大程度上影響裝置的開工率。另外與漿態(tài)床費(fèi)托合成相比，固定床費(fèi)托合成壓降較高，通常情況下固定床反應(yīng)器的壓降是漿態(tài)床的4倍，由此很大程度上增加了裝置操作的費(fèi)用。針對上述問題，US694^39中公開了一種費(fèi)托合成方法，該方法采用含有氮?dú)獾暮铣蓺膺M(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，可以較好的避免熱點(diǎn)的出現(xiàn)。US7087191中公開了一種殼層催化劑的制備方法，通過采用殼層催化劑，也可以有效避免床層熱點(diǎn)的出現(xiàn)。CN1736574A公開了一種無熱點(diǎn)列管式固定床反應(yīng)器。該反應(yīng)器列管中的每支管采用套管結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)同時流過內(nèi)管管程和反應(yīng)器殼程，可以較好地解決取熱問題。上述方法均可以在一定程度上解決反應(yīng)放熱和取熱的矛盾問題，但當(dāng)催化劑床層出現(xiàn)局部超溫引起催化劑積炭結(jié)塊后，則無法解決由床層壓降驟增導(dǎo)致裝置無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，另外無法解決固定床反應(yīng)器壓降高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器床層溫度分布不均和固定床反應(yīng)器床層壓降過大的問題，以及當(dāng)床層超溫、局部催化劑結(jié)塊帶來的床層壓降驟增使裝置無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。本發(fā)明提供的方法，包括(1)新鮮原料氣H2和CO進(jìn)入固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器；(2)原料氣與裝在籠式球體內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑接觸，并在費(fèi)托合成催化劑的作用下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)；(3)費(fèi)托合成反應(yīng)器的反應(yīng)流出物經(jīng)過分離后，得到氣體、液體烴類和水。所述籠式球體為球形籠狀空心結(jié)構(gòu)，籠式球體籠網(wǎng)間距小于費(fèi)托合成催化劑顆粒直徑?；\式球體外徑與費(fèi)托合成反應(yīng)單管內(nèi)徑的比例為0.1 1 1 1。所述裝在籠式球體內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑的體積與籠式球體內(nèi)的體積比為 0. 1 1 1 1。
所述籠式球體的材質(zhì)為不影響費(fèi)托合成反應(yīng)的金屬或非金屬材質(zhì)。所述費(fèi)托合成催化劑為鈷基費(fèi)托合成催化劑和/或鐵基費(fèi)托合成催化劑。費(fèi)托合成催化劑的顆粒直徑為0. 3 1. 5mm ；費(fèi)托合成催化劑的顆粒長度為0. 5 10mm，優(yōu)選顆粒直徑為0. 3 1. Omm ；顆粒長度為0. 5 2mm。費(fèi)托合成反應(yīng)條件為操作壓力0. 5 6. OMpa，反應(yīng)溫度150 350°C，氣時空速 200 lOOOOtT1，H2/C0進(jìn)料摩爾比1. 7 3. 0，氣體循環(huán)比0 20。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)解決了固定床費(fèi)托合成催化劑床層的溫度控制困難，由此產(chǎn)生的床層溫差過大易超溫，產(chǎn)品選擇性差的問題。(2)解決了固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器壓降高的缺點(diǎn)。(3)解決了由于床層超溫造成床層局部結(jié)焦而造成床層堵塞無法繼續(xù)開工的問題。


圖1為本發(fā)明所提供的固定床費(fèi)托合成方法流程示意圖。圖2為單反應(yīng)管的局部示意圖。圖3為單個籠式球體示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法予以進(jìn)一步地說明，但并不因此而限制本發(fā)明。圖1為本發(fā)明所提供的固定床費(fèi)托合成方法流程示意圖。如圖1所示，新鮮原料氣H2和CO由管線1進(jìn)入固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器2，在反應(yīng)管3內(nèi)與裝在籠式球體4內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑6接觸進(jìn)行反應(yīng)，費(fèi)托合成反應(yīng)器2通過汽包取熱，來自管線8的鍋爐水，經(jīng)換熱后得到鍋爐水和蒸汽由管線9抽出。費(fèi)托合成反應(yīng)器2的反應(yīng)流出物經(jīng)管線5到氣液分離系統(tǒng)10進(jìn)行分離，分離所得的氣體、液體烴類和水，分別經(jīng)管線11、管線12和管線13 抽出裝置。圖2為單反應(yīng)管的局部示意圖。如圖2所示，在反應(yīng)管3內(nèi)，裝填籠式球體4。籠式球體為球形籠狀空心結(jié)構(gòu)，籠式球體外徑小于等于費(fèi)托合成反應(yīng)單管內(nèi)徑。圖3是單個籠式球體示意圖。如圖3所示，在籠式球體4內(nèi)裝有費(fèi)托合成催化劑 6，其中籠式球體籠網(wǎng)間距小于費(fèi)托合成催化劑顆粒直徑。下面的實(shí)施例將對本發(fā)明提供的方法予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例中所用的F-T合成催化劑的制備過程如下取氧化鋁粉(山東鋁廠)，滴加蒸餾水至初潤濕，記下消耗水的體積，然后按Co含量27重量％計算，配制出硝酸鈷浸漬液。接著以此溶液浸漬氧化鋁至初潤濕，靜置8小時， 然后于120°C干燥4小時，在馬福爐內(nèi)450°C焙燒4小時制得費(fèi)托合成催化劑A。成品費(fèi)托合成催化劑A的當(dāng)量直徑為1mm，長度為1 2mm。實(shí)施例1采用直徑為25mm的反應(yīng)管作為費(fèi)托合成反應(yīng)器，內(nèi)裝直徑為6mm的籠式球體，每個籠式球體內(nèi)裝滿費(fèi)托合成催化劑A，其中籠式球體籠網(wǎng)間距小于費(fèi)托合成催化劑顆粒直徑，反應(yīng)器內(nèi)費(fèi)托合成催化劑A總裝量為150ml。試驗(yàn)通過汽包取熱，試驗(yàn)過程中以拉溫的方式考察床層溫度分布。費(fèi)托合成反應(yīng)條件平均溫度215°C、壓力2. 5MPa、反應(yīng)器入口 H/C摩爾比為2. 0、 合成氣體積空速δΟΟΙΓ1、循環(huán)比8。反應(yīng)器軸向溫度分布情況、床層壓降及費(fèi)托合成反應(yīng)效果見表1。實(shí)施例2采用直徑為25mm的反應(yīng)管作為費(fèi)托合成反應(yīng)器，內(nèi)裝直徑為6mm的籠式球體，其中二分之一數(shù)量的籠式球體內(nèi)裝的催化劑A的量為籠式球體體積的一半，二分之一的籠式球體內(nèi)裝滿催化劑A。反應(yīng)器內(nèi)催化劑A總裝量為115ml。試驗(yàn)通過汽包取熱，試驗(yàn)過程中以拉溫的方式考察床層溫度分布。費(fèi)托合成反應(yīng)條件平均溫度215°C、壓力3. OMPa、反應(yīng)器入口 H/C摩爾比為2. 1、 合成氣體積空速δΟΟΙΓ1、循環(huán)比7。反應(yīng)器軸向溫度分布情況、床層壓降及及費(fèi)托合成反應(yīng)效果見表1。對比例1采用直徑為25mm的反應(yīng)管作為費(fèi)托合成反應(yīng)器，內(nèi)裝150ml催化劑A。試驗(yàn)通過汽包取熱，試驗(yàn)過程中以拉溫的方式考察床層溫度分布。費(fèi)托合成反應(yīng)條件平均溫度215°C、壓力2. 5MPa、反應(yīng)器入口 H/C摩爾比為2. 0、 合成氣體積空速δΟΟΙΓ1、循環(huán)比8。反應(yīng)器軸向溫度分布情況、床層壓降及費(fèi)托合成反應(yīng)效果見表1。從表1可以看出，在實(shí)施例1和實(shí)施例2中，以本發(fā)明所述方法進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，催化劑床層溫差均低于2V，費(fèi)托合成反應(yīng)效果較好，其中CH4選擇性低于7mol %，C5+選擇性高于87m0l%。由對比例1可以看出，以常規(guī)的費(fèi)托合成方法、在與實(shí)施例1和實(shí)施例 2相同的操作溫度下進(jìn)行的試驗(yàn)，其床層溫差達(dá)到6. 6由于床層存在熱點(diǎn)，其選擇性明顯比實(shí)施例1和實(shí)施例2差。從床層壓降看，由本發(fā)明進(jìn)行的費(fèi)托合成反應(yīng)，其床層壓降遠(yuǎn)低于常規(guī)費(fèi)托合成方法。表 權(quán)利要求
1.一種固定床費(fèi)托合成方法，包括(1)新鮮原料氣吐和CO進(jìn)入固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器；(2)原料氣與裝在籠式球體內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑接觸，并在費(fèi)托合成催化劑的作用下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)；(3)費(fèi)托合成反應(yīng)器的反應(yīng)流出物經(jīng)過分離后，得到氣體、液體烴類和水。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述籠式球體為球形籠狀空心結(jié)構(gòu)，籠式球體籠網(wǎng)間距小于費(fèi)托合成催化劑顆粒直徑。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，籠式球體外徑與費(fèi)托合成反應(yīng)單管內(nèi)徑的比例為0. 1 1 1 1。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述裝在籠式球體內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑的體積與籠式球體內(nèi)的體積比為0. 1 1 1 1。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述費(fèi)托合成催化劑為鈷基費(fèi)托合成催化劑和/或鐵基費(fèi)托合成催化劑。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述費(fèi)托合成催化劑的顆粒直徑為0.3 1. 5mm ；費(fèi)托合成催化劑的顆粒長度為0. 5 10mm。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述費(fèi)托合成催化劑的顆粒直徑為0.3 1. Omm ；費(fèi)托合成催化劑的顆粒長度為0. 5 2mm。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，費(fèi)托合成反應(yīng)條件為操作壓力0.5 6. OMpa，反應(yīng)溫度150 ;350°C，氣時空速200 lOOOOtT1，H2/C0進(jìn)料摩爾比1.7 3.0，氣體循環(huán)比0 20。
全文摘要
一種固定床費(fèi)托合成方法。新鮮原料氣H2和CO進(jìn)入固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器，通過裝在籠式球體內(nèi)的費(fèi)托合成催化劑，并在費(fèi)托合成催化劑的作用下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)。本發(fā)明提供的方法，解決了固定床費(fèi)托合成催化劑床層的溫度控制困難，由此產(chǎn)生的床層溫差過大易超溫，產(chǎn)品選擇性差的問題；解決了固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器壓降高的缺點(diǎn)；解決了由于床層超溫造成熱點(diǎn)部位結(jié)焦而造成床層堵塞無法繼續(xù)開工的問題。
文檔編號C10G2/00GK102373065SQ201010257159
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者侯朝鵬, 吳昊, 徐潤, 李猛, 聶紅, 胡志海 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院