用于制备烃类燃料的增强的费-托法制造技术

用于合成无硫、清洁燃烧的绿色烃类燃料的增强的费-托法，所述绿色烃类燃料的实例包括合成柴油和航空燃料。石脑油在氢发生器中被破坏并且作为原料再循环至合成气(FT)反应器，从而增强合成柴油从该反应器中产生。另一变体结合第二氢发生器，所述的第二氢发生器捕获用于转化成氢和一氧化碳以补充费-托反应器的轻质烃气体。结果是所制备的合成柴油的量大大增加。在本说明书中还描述了用于实现该方法的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及费-托法操作顺序的改变，包括以高效的方式产生烃类燃料的费-托法。
技术介绍
在现有技术中，费-托法已使用多年用于辅助制备烃类。最近几年，出于日益升级的环境污染方面的考虑以及烃勘探及精炼的成本的增加，这已经成为了大家所关注的问题。该领域的主要生产商已经通过公开形式的大量已授权专利的进展和待决申请显著地扩展了该
的技术。在现有技术中，在已经作为费-托法先驱材料的原料方面所取得的进展包括例如煤基合成油(CTL)、生物质基合成油(BTL)和天然气基合成油(GTL)。生物或生物质基合成油技术的其中一个特别有利的特征是提供了以下可能的事实它不仅制备了较少碳密集的产物，还利用废弃生物质材料，如林业副产物、建筑和其他木材废弃产物、人类废弃产物或农业原料、副产物和废弃产物。如通常所知，费-托法使氢和一氧化碳(通常称作合成气)转化成液态烃类燃料，其实例包括合成柴油、石脑油、煤油、航空或喷气发动机燃料和石蜡。作为初始步骤，使用热和压力将煤、天然气或生物质等加热气化以产生合成气，其导致原料转变为氢和一氧化碳。作为费-托技术的结果，从环境角度看，该合成燃料是极有吸引力的，因为它们在本质上属于链烷且大大地避免了污染。这在柴油燃料合成的例子中尤其如此，其中除了能够最佳燃烧和实际上无排放运行之外，该合成产物还具有针对柴油引擎的理想性能，包括大于70的极高十六烷品级、可忽略的芳族物质和硫含量。与石油基柴油燃料相比时，合成柴油燃料显著地减少了一氧化二氮和颗粒物质。在该
已经取得的最新进展的一个实例包括在2005年10月25日授予Espinoza等人的美国专利号6，958，363中教导的特征。在该文献中,Espinoza等人提供了GTL厂中的氢用途。本质上，该专利教导了用于合成烃类的方法，其中在合成气发生器中初始制备合成气流。合成气流主要包含氢和一氧化碳。该方法涉及在合成反应中催化地转化合成气流以产生烃类和水，随后在氢发生器中产生富氢流。该方法指出氢发生器与合成气发生器分离(上文)并且合成气发生器包括用于将烃类转化为烯烃类的工艺、用于烃类催化脱氢的工艺或用于精制石油的工艺和用于将烃类转化为碳丝的工艺。该方法中的最终步骤在其最广泛意义上涉及消耗来自富氢流的氢，其中在一个或多个工艺中产生所述的富氢流，所述的工艺引起并且提高烃类价值或来自前述较早第二步骤的烃类的转化生产率。尽管它是一个有用的方法，但是从Espinoza等人的公开中显而易见存在这样的清晰意图，即产生用于石油化学用途的烯烃类如乙烯与丙烯和用于汽油生产的芳族物质。此外，存在一个转化步骤，其中指出所述步骤包括转化石脑油原料以产生随后被再合并入该工艺的净过剩氢副产物。石脑油随后转化成用于高辛烷汽油调和用备料的芳族物质。没有关于有效破坏石脑油以增强费-托法的具体构思从而也无相关讨论，而增强费-托法可以明显增加烃的合成。Espinoza等人的方法是极好的天然气基合成油的方法,其涉及使用制造汽油产品的石脑油重整法从天然气产生汽油。在该公开中，发现过量氢可能用来增强转化的生产率。本
内的又一显著进展在Bayle等人在2007年5月8日授予的美国专利号7，214，720中有所教导。该参考文献涉及通过用于处理烃类原料的一连串工艺制备液态燃料。在该公开中指出了液态燃料始于有机物质，一般是作为固态原料的生物质。该方法涉及固态原料气化阶段、合成气净化阶段和随后合成气转化成液态燃料的阶段。该专利权人在第2栏中指出该技术的实质“找到了用于起始于含有有机物质的固态原料制造液态燃料的方法，其中a)使固态原料经历气化阶段，从而使该原料转化成包含一氧化碳和氢的合成气，b)使在阶段a)中所获得的合成气经历净化处理，其中所述的净化处理包括用于提高氢对一氧化碳H2/C0摩尔比直至预定值、优选在I. 8与2. 2之间的调整过程，c)使在阶段b)中所获得的净化的合成气经历转化阶段，该阶段包括进行费-托型合成，从而将所述的合成气转化成液态流出物和气态流出物，d)对在阶段c)中所获得的液态流出物进行分馏，从而获得选自气态馏分、石脑油馏分、煤油馏分和粗柴油(gas oil)馏分的至少两种馏分，并且e)至少一部分的石脑油馏分在气化阶段中再循环。”虽然是有价值的流程，但是总的工艺没有引起烃类产量的增加。在该方法中产生的石脑油再循环流被导入气化阶段。这没有直接增加进入费-托反应器的合成气量，而增加进入费-托反应器的合成气量将引起烃类产量的增加，因此存在以下事实需要该原料用于该工艺。如Bayle等人所教导，将石脑油弓I入气化阶段旨在使用氧化剂如水蒸气和气态烃原料如天然气伴以再循环的石脑油而调节气化阶段中的H2/C0比，同时使一氧化碳的传质速率(mass rate)最大化并维持气化阶段中的充足温度高于1000°C至1500°C以使焦油(tars)和轻质烃类的转化最大化。在2004年2月24日授予Schanke等人的美国专利号6，696，501中，公开了用于费-托合成和合成气的制备的最佳整合工艺。在它们的特征中，该方法指出了天然气或其他矿物燃料转化成高级烃类，其中天然气或矿物燃料与转化区(reforming zone)中的蒸汽和含氧气体反应以产生主要含有氢、一氧化碳和二氧化碳的合成气。合成气随后通入费-托反应器以产生含有低级烃类、水和未转化的合成气的粗合成物。随后，粗合成物流在回收区中分离成含有重质烃类的粗产物 流、水流和含有剩余组分的尾气流。还教导了在独立的蒸汽转化装置中将尾气流与蒸汽和天然气一起转化并且随后将单独的已转化尾气在送入费-托反应器之前引入气流中。在该参考文献中，将高二氧化碳流循环返回至ATR，旨在使该方法中的碳效率最大化。进一步教导了转化和再循环尾气的主要目的是将低级烃类蒸汽转化为一氧化碳和氢，并且由于几乎不存在轻质烃类，因此添加天然气会提高碳效率。没有公开在SMR或ATR中破坏石脑油以生成过量合成气连同后续再循环以使烃生产最大化。在Schanke等人的参考文献中，专利权人主要专注于使用ATR作为粗合成物流在GTL环境下制备高碳含量的合成气并在SMR中通过加入天然气转化合成尾气以产生输送至费-托反应器的最佳条件。就上文已经讨论过的先前技术而言，该参考文献使用催化气化法作为基础技术。就该
内已经取得的其他进展而言，现有技术不仅在固态碳进料气化方面而且在制备合成气的方法学、管理GTL厂中的氢和一氧化碳、氢的费-托反应器管理和生物质原料转化成烃类液体运输燃料方面取得了显著的进展。下文是其他此类参考文献的代表性名单。这包括美国专利号7，776，114 ；6, 765,025 ;6，512，018 ;6，147，126 ；6，133，328 ;7，855，235 ;7，846，979 ;6，147，126 ;7，004，985 ;6，048，449 ;7，208，530 ；6，730，285 ;6，872，753，以及美国专利申请公开号 US2010/0113624 ；US2004/0181313 ；US2010/0036181 ；US2010/0216898 ；US2008/0021122 ；US 2008/0115415 ；和 US2010/0000153。众多特征源自实施本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫克雷斯尼亚克，蒂莫西W吉尔斯，
申请(专利权)人：史蒂夫克雷斯尼亚克，蒂莫西W吉尔斯，
类型：发明
国别省市：