用合成气生产中的氢进行再生催化剂和烃类转化的气相转化反应制造技术

一种气体转化方法，其中由含有Ｈ＃－［２］和ＣＯ混合物的合成气进料生产烃类和氢气，由一部分进料得到的氢气用于（ｉ）烃类合成催化剂再生和（ｉｉ）至少一部分合成的烃类的加氢转化改质中的一个或多个过程。通过（ｉ）物理分离方法例如变压吸附和化学方法例如水蒸汽转换反应中的一个或多个，由送入烃类合成反应器的合成气滑流生产氢气。如果使用转换反应器，由于合成气生成器的生产能力不足，还可用物理分离方法例如变压吸附来由转换反应器的气体流出物中分离纯的氢气物流。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用合成气生产中的氢进行再生催化剂和烃类转化的气相转化反应专利技术背景专利技术范围本专利技术涉及一种由合成气生产烃类和氢的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种由合成气合成烃类和生产氢的气相转化方法，氢气用于(ⅰ)烃类合成催化剂的再生和(ⅱ)烃类产品改质中的至少一种。专利技术背景烃类合成方法是已知的，在这些方法中，将含有H2和CO混合物的合成气进料送入烃类合成反应器，在该反应器中，合成气进料在费托合成催化剂存在下，在有效生成更高分子量烃类的条件下反应。这些方法包括固定床烃类合成、流化床烃类合成和浆液烃类合成，所有这些方法都在各种技术文献和专利中发表。在许多情况下，希望合成的烃类主要含有C5+烃类(例如C5+-C200)，优选C10+烃类，其中至少一部分在标准的室温和室压条件下是固体。在浆液烃类合成法中，优选烃类主要含有C5+烷烃。通过一种或多种加氢转化操作，使这些烃类改质成更有价值的产品，其中至少一部分的分子结构通过与氢反应而改变。所以，加氢转化操作都需要氢气。为了使烃类合成催化剂再生、以及有时还为了维持或改变用于烃类合成的合成气进料的H2/CO比，也需要氢气。希望有这样一种烃类合成方法，它生成用于烃类合成催化剂的再生以及合成的烃类的加氢转化改质所需要的氢气，而不依赖外界的氢源。专利技术概述本专利技术涉及一种用于烃类催化合成和由含有H2和CO混合物的合成气生产氢气以及合成的烃类改质的气体转化方法，其中氢气用于(a)烃类合成催化剂的再生和(b)通过至少一种加氢转化操作，使至少一部分合成的烃类进行改质中的至少一种。所谓的气体转化方法至少包括烃类合成、由合成气生产氢气以及至少一部分合成的烃类的转化。所谓的转化是指-->这样一种方法，其中至少一部分烃类的分子结构在转化段中被改变，如下所述，它包括催化法和非催化法，有氢气或没有氢气作为共反应物。所以，广义上，本专利技术包括烃类合成和由合成气生产氢气，以及合成气生产的氢气用于上述方法中至少一种的方法。更具体地说，本专利技术包括这样一种气体转化方法，它用于烃类合成和由含H2和CO混合物的合成气生产氢气，以及用于至少一部分所述的合成的烃类的转化，所述的方法包括，将所述的合成气与烃类合成催化剂接触；在所述的合成催化剂和可使所述的催化剂可逆失活的物质存在下，在有效生成烃类和使所述的催化剂可逆失活的反应条件下，使所述的H2和CO反应；通过至少一种转化操作，使至少一部分所述的合成烃类改质，以及涉及(a)通过所述的催化剂与由所述的合成气生产的所述氢气接触，使它再生和(b)通过至少一部分所述的烃类与由所述的合成气生产的所述氢气在加氢转化催化剂存在下反应，改变它们的分子结构，因而使它们改质中的至少一个。在另一些实施方案中，由合成气生产的氢气可用于烃类合成和/或氢气生产。用以下的一种或多种方法由合成气生产氢气：(a)物理分离方法，例如变压吸附(PSA)、膜分离或变温吸附(TSA)；以及(b)化学方法，例如水蒸汽转换反应。氢气生产的物理方法通常用于从合成气中分离氢气，以便得到所需纯度(例如至少约99％)的氢气，不管是否使用化学方法，例如水蒸汽转换反应。虽然从外界来源得到合成气是可能的，但通常合成气的生产也是所述气体转化方法的一部分。因此，在合成气的生产是气体转化装置的一部分的实施方案中，本专利技术包括(a)在有效生成含有H2和CO混合物的合成气的条件下，使气态烃质材料、氧和任选的水蒸汽反应，(b)在有效使所述的H2和CO反应并生成烃类以及使所述催化剂可逆失活的反应条件下，使一部分所述的合成气与烃类合成催化剂接触，(c)由另一部分所述的合成气生产氢气，以及(d)氢气用于(ⅰ)使所述的催化剂再生和(ⅱ)使至少一部分所述的合成烃类加氢转化中的至少一种。通过在HCS(烃类合成)反应段或反应器中，在费托合成催化剂存在下，在有效生成烃类、优选C5+烃类的条件下，使合成气反应来实现烃类-->合成。正如已知的，在HCS反应过程中，由于使催化剂失活的物质例如含氮化合物在合成气中的存在(例如HCN和NH3)以及可能通过HCS反应生成的其他物质的存在，使HCS催化剂可逆失活。还已知，通过催化剂与氢气或含氢的气体接触，可使催化活性恢复。由HCS反应器排出的至少一部分合成的烃类产物通过至少一种转化方法进行改质，以便降低它的粘度或倾点，或使它们转化成有更高价值的馏分。一般来说，该转化至少包括一种加氢转化操作，其中在加氢转化催化剂存在下，使烃类与氢气反应。优选这样一种气体转化装置，它提供该装置内的一个或多个用途所需的氢气的至少一部分，而不依赖外部来源提供。用物理分离方法，由合成气生产氢气得到相当纯的氢气，同时得到含有贫氢和富CO的H2和CO混合物的废气。这种富CO废气可用作燃料或送入HCS反应段。如果氢气的需要量比通过从合成气中分离的氢气量可以满足的要大，或者如果还希望生产氢气的辅助方法或替代方法，那么化学方法，例如水蒸汽转换反应器可用于从合成气生产所有的或一部分所需的氢气。在这一实施方案中，将(a)一部分合成气和(b)由合成气物理分离氢气得到的富CO废气中的至少一种送入水蒸汽转换反应器，在水蒸汽和水蒸汽转换催化剂存在下，由CO和水蒸汽生成H2和CO2的混合物，然后让它通过物理分离设备，从其余的气体中分离出H2，得到相当纯的H2以及富CO废气，将废气循环回HCS反应段，送入转换反应器，或者作为燃料。附图简介图1为本专利技术一个实施方案的简单方块流程图，其中由合成气生产的氢气用于催化剂再生和加氢转化。图2提供了加氢转化更详细的细节。图3说明这样一个实施方案，其中将氢气生产得到的富CO废气送入HCS反应器，而富氢的加氢转化尾气也用于催化剂再生。图4为说明用水蒸汽转换反应和PSA生产氢气的简单方块图。专利技术详述正如大家熟悉的，用于合成气生产的进料的烃类组分虽然可方便地-->由主要含有甲烷作为烃类组分的天然气得到，但也可由任何一种适合的包括煤、焦炭、烃类液体和气体在内的烃质材料通过任何一种可利用的和方便的方法制得。一般来说，合成烃类的装置接近这样的烃类材料源，而合成气生产操作为该装置的一个组成部分。含有低分子量(例如C1-C4)烃类、优选烷烃、更优选主要是甲烷(例如在天然气中)的进料是优选的。天然气是特别优选的，因为它主要含有甲烷，它是方便的、清洁的进料，不会留下需要处理的大量厌分、岩页、含硫化合物等。合成气可用各种方法生成，包括热的碳质材料例如煤、焦炭或焦油与水蒸汽接触，以及在部分氧化条件下使这样的材料燃烧，生成甲烷或低分子量的烃类气体，作为合成气生成器进料的烃类组分，然后将甲烷或低分子量的烃类气体送入合成气生成器，在合成气生成器中，它用氧或空气部分氧化或者水蒸汽转换，或者送入水蒸汽转换反应器。用固定床或流化床水蒸汽转换催化剂来实现部分氧化和水蒸汽转换，固定床有更好的混合特性和传热特性。在部分催化氧化中，送入合成气生成器的进料的烃类组分预先与氧和任选和水蒸汽混合，然后通过合成气生成器，正如已知的，在合成气生成器中，在贵金属催化剂、优选负载型贵金属催化剂存在下，它进行反应。这些方法使用低分子量烃类，通常C1-C4烷烃、优选甲烷如天然气中的甲烷，它与水蒸汽、氧或空气一起送入合成气生成单元。在流化床合成气生成(FBSG)法中，部分氧化和水蒸汽转换都在水蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体转化方法，包括，使含有Ｈ↓［２］和ＣＯ混合物的合成气与烃类合成催化剂接触；以及在所述的催化剂和使所述的催化剂可逆失活的物质存在下，在有效生成烃类和使所述的催化剂可逆失活的反应条件下，使所述的Ｈ↓［２］和ＣＯ反应；由所述的合成气生产氢气以及通过至少一个转化操作使至少一部分所述的合成烃类改质，其中所述的氢气用于（ａ）通过所述的催化剂与所述的氢气接触，使所述的催化剂再生和（ｂ）在加氢转化催化剂存在下与至少一部分所述的烃类反应，使它们的分子结构改变，从而使它们改质中的至少一种过程中。

【技术特征摘要】
US 1998-2-13 09/023,5811．一种气体转化方法，包括，使含有H2和CO混合物的合成气与烃类合成催化剂接触；以及在所述的催化剂和使所述的催化剂可逆失活的物质存在下，在有效生成烃类和使所述的催化剂可逆失活的反应条件下，使所述的H2和CO反应；由所述的合成气生产氢气以及通过至少一个转化操作使至少一部分所述的合成烃类改质，其中所述的氢气用于(a)通过所述的催化剂与所述的氢气接触，使所述的催化剂再生和(b)在加氢转化催化剂存在下与至少一部分所述的烃类反应，使它们的分子结构改变，从而使它们改质中的至少一种过程中。2．根据权利要求1的方法，其中所述的氢气通过(ⅰ)物理分离方法和(ⅱ)化学方法中的至少一种、由所述的合成气来生产。3．根据权利要求2的方法，其中所述的氢气通过包括物理分离的方法、由所述的合成气来生产。4．根据权利要求2的方法，其中所述的氢气生产方法包括水蒸汽转换反应。5．根据权利要求3的方法，其中所述的烃类合成催化剂为费-托合成型催化剂，以及其中至少一部分所述的合成烃类在标准的室温和室压...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW迪乔治，RD丹顿，
申请(专利权)人：埃克森研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]