一种费托合成生产油品的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种费托合成生产油品的工艺方法，该方法采用的费托合成过程包括串联的一级费托合成过程和二级费托合成过程，具体包括以下步骤：（１）合成气在一级合成反应器中发生费托合成反应；（２）一级合成反应器的尾气一部分循环回一级合成反应器入口，另一部分进入二级合成反应器进一步发生费托合成反应；（３）二级合成反应器的尾气一部分循环回二级合成反应器入口，另一部分回收低碳烃、氢气后用作燃料气；（４）利用回收的氢气，对一级合成反应器、二级合成反应器以及尾气中分离回收的烃产物加氢提质、并分馏后生产多种油品。与现有技术相比，本发明专利技术具有经济、灵活、成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油品的生产方法，尤其涉及一种以合成气为原料采用费托合成生产液体油品的工艺方法。
技术介绍
以煤或天然气为原料制取合成气，合成气通过费托合成反应合成烃类，烃类一步加工为液体油品的煤间接液化过程，是二十一世纪清洁能源利用和能源替代战略的重要技术发展方向之一。根据现有文献查阅的主要结果，费托合成过程简述如下：合成气为以H2和CO为主的混合气体，在费托合成催化剂的作用下发生费托合成反应生成液体烃类产物。通过费托合成得到的产物种类和数量取决于反应器型式，工艺条件，催化剂种类等。费托合成过程常用的催化剂为钴基催化剂和铁基催化剂，按反应器操作温度可分为高温和低温费托合成过程，反应器形式主要有管式固定床、循环流化床、固定流化床和浆态床等四种。出费托合成反应器的物流一般含水蒸气、二氧化碳、未反应合成气(H2和CO)、气体烃(C1—C4)，液体烃(C5+)、含氧化合物以及N2等。经冷凝和分离，可得到液体烃、反应水和反应尾气几个流股。液体烃在下游的产品提质工段予以加工获得成品油。现有技术中，费托合成过程通常采用单级费托合成，未反应的合成尾气部分循环回合成反应器以提高单位合成气的油品产率，其余尾气经进一步回收其中有用组分如低碳烃和氢气等以后作燃料气。这种方法的主要缺点为：在同样的原料气量和组成下，一方面由于合成尾气和原料气的组成差异较大，进入反应器的H2/CO比较难保证一个理想值，油品时空产率较低；另一方面循环比的增加必然意味着入合成反应器气量的增加，若不改变单反应器的操作线速，达到同等产量的单个反应器所需直径显著增加，否则反应器个数增加，加大了反-->应器及气体管线的尺寸并增大制造难度和成本；此外，由于大量气体循环回反应器入口，压缩机的功耗也较大。有鉴于此，专利ZL200310108146.X(一种用合成气生成液体燃料的工艺方法)中提出了一个两级费托合成的概念，即费托合成反应器分为两级，一级费托合成的尾气一部分循环，保证较理想的反应器入口H2/CO比，另外一部分进入二级费托合成反应器反应，二级费托合成反应的尾气一部分循环，一部分去后续的C3—C5回收单元。该专利提出方法的优点在于：通过调整两级费托合成的循环比，可以保证较高的合成油品产率；同时，由于一级尾气不需升压即可进入二级费托合成反应器，且在合成油品后反应气体收缩，循环气体流量大为减少，功耗较低，这样二级合成反应器的反应器直径、气体输送管线也较小。但该专利提出的二级费托合成的工艺存在以下不足：(1)该工艺仅针对低温费托合成过程，不能根据产品需求来配置适用于不同费托合成过程的反应器型式。(2)该工艺公开的方案中未明确一级及二级合成反应器的对应关系，根据其实施例，隐含方案为每一个一级合成反应器对应于一个二级合成反应器，由于二级合成反应器入口气量大大低于一级合成反应器，故二级合成反应器尺寸也远低于一级合成反应器，一级二级单个反应器的处理能力差异较大。(3)该工艺公开的方案中一级尾气未经任何处理即循环回一级反应器及进入二级反应器，二级尾气未经任何处理即循环回二级反应器，气体中的其它组分(主要是CO2)除降低有效气的反应分压、增加气体流量还将增加反应器设计直径，循环功耗也会增大。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种经济、灵活的费托合成生产油品的工艺方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种费托合成生产油品的工艺方法，其特征在于，该方法采用的费托合成过程包括串联的一级费托合成过程和二级费托合成过程，具体包括以下步骤：-->(1)合成气在一级合成反应器中发生费托合成反应，反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；(2)一级合成反应器的尾气一部分循环回一级合成反应器入口，另一部分进入二级合成反应器进一步发生费托合成反应，二级合成反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；(3)二级合成反应器的尾气一部分循环回二级合成反应器入口，另一部分回收低碳烃、氢气后用作燃料气；(4)利用回收的氢气，对一级合成反应器、二级合成反应器以及尾气中分离回收的烃产物加氢提质、并分馏后生产多种油品。所述的一级费托合成过程和二级费托合成过程可以根据对目标产品的要求采用低温费托合成或高温费托合成过程。所述的一级合成反应器和二级合成反应器可以根据对目标产品的要求采用不同的反应器型式。所述的不同的反应器型式包括固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器。所述的一级合成反应器是一台或多台反应器并联，所述的二级合成反应器是一台或多台反应器并联。所述的一级反应器个数为多个时，单个二级合成反应器的设备尺寸与单个一级合成反应器接近或一致。所述的一级合成反应器的尾气、二级合成反应器的尾气全部或部分进入一个脱除非有效气单元，将非有效气脱除，提高有效气成分后再进入一级、二级合成反应器。所述的有效气为H2、CO气体组分，非有效气为H2、CO以外的其余气体组分。所述的脱除非有效气单元为脱除CO2的单元。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：(1)采用两级费托合成，一级合成反应器和二级合成反应器可以采用不同的反应器型式，这样产品方案更加灵活。(2)根据二级费托合成的处理气量来配置反应器的个数和尺寸，可实现-->一级二级合成反应器尺寸接近或一致，减少反应器个数，降低了反应器及相关设备、附属管道的制造成本。(3)一级、二级费托合成尾气均可先脱除非有效气后再进入反应器，提高了反应器入口有效气成分，可提高油品的时空产率；与部分文献报道的蒸汽转化尾气中烃类方法相比，省去了蒸汽转化炉的投资费用和操作能耗，且有效气中的C2以上气体烃不会随CH4的转化同时转化，不会造成烃的损失。附图说明图1为一种形式的两级费托合成工艺流程；图2为另外一种形式的两级费托合成工艺流程；图3为又一种形式的两级费托合成工艺流程。具体实施方式具体实施方式将结合附图及下面的实施例予以说明。实施例1本实施例主要特点为，采用两级费托合成，其中一级费托合成反应器为两台并联，而二级费托合成反应器为单台。如图1所示，其中一级费托合成反应器为两个并联反应器，二级费托合成反应器为单个。一级、二级费托合成均为低温费托合成，采用浆态床反应器。新鲜合成气1温度为40℃，压力2.9MPaG，流量780000Nm3/h，摩尔组成为H2：0.617，CO：0.374，CO2：0.004，Ar：0.001，CH4：0.001，N2：0.004。新鲜合成气1与一级合成循环尾气2混合，混合后气体流股3经换热器4初步预热后平均分为两股流股5和6，进入流程设置和设备管线尺寸大小完全相同的两个并联的反应—激冷单元：流股5在换热器7中与来自激冷塔11的塔釜流股12换热，进入一级合成浆态床反应器8，流股6在换热器17中与来自激冷塔21的塔釜流股22换热，进入一级合成浆态床反应器18，两股流股均加热到140℃左右，在低温费托催化剂的作用下，2.8MPaG，240℃下发生费托合成反应，合成气在反应器中部分转化为液相与气相的合成产品：液相产物9和液相产物19石蜡作为产品采出，气相产物10进入一级激冷塔11冷却洗涤，气-->相产物20进入一级激冷塔21冷却洗涤。一级激冷塔11底部一部分液相出料15采出为高温冷凝物产品；另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种费托合成生产油品的工艺方法，其特征在于，该方法采用的费托合成过程包括串联的一级费托合成过程和二级费托合成过程，具体包括以下步骤：　（１）合成气在一级合成反应器中发生费托合成反应，反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；　（２）一级合成反应器的尾气一部分循环回一级合成反应器入口，另一部分进入二级合成反应器进一步发生费托合成反应，二级合成反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；　（３）二级合成反应器的尾气一部分循环回二级合成反应器入口，另一部分回收低碳烃、氢气后用作燃料气；　（４）利用回收的氢气，对一级合成反应器、二级合成反应器以及尾气中分离回收的烃产物加氢提质、并分馏后生产多种油品。

【技术特征摘要】
1.一种费托合成生产油品的工艺方法，其特征在于，该方法采用的费托合成过程包括串联的一级费托合成过程和二级费托合成过程，具体包括以下步骤：(1)合成气在一级合成反应器中发生费托合成反应，反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；(2)一级合成反应器的尾气一部分循环回一级合成反应器入口，另一部分进入二级合成反应器进一步发生费托合成反应，二级合成反应器出口产物分离为液体烃产物、含有机含氧化合物的反应水和尾气；(3)二级合成反应器的尾气一部分循环回二级合成反应器入口，另一部分回收低碳烃、氢气后用作燃料气；(4)利用回收的氢气，对一级合成反应器、二级合成反应器以及尾气中分离回收的烃产物加氢提质、并分馏后生产多种油品。2.根据权利要求1所述的一种费托合成生产油品的工艺方法，其特征在于，所述的一级费托合成过程和二级费托合成过程可以根据对目标产品的要求采用低温费托合成或高温费托合成过程。3.根据权利要求1所述的一种费托合成生产油品的工艺方法，其特征在于，所述的一级合成反应器和二级合成反应器可以根据对目标产品的要求采用不...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙启文，朱继承，
申请(专利权)人：上海兖矿能源科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]