Синтез фишера-тропша



Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша
Синтез фишера-тропша

Владельцы патента RU 2619107:

СЭСОЛ ТЕКНОЛОДЖИ (ПРОПРИЕТЕРИ) ЛИМИТЕД (ZA)

Изобретение относится к способу получения продуктов синтеза Фишера-Тропша, причем способ предусматривает подачу исходного синтез-газа с соотношением H2/CO исходного синтез-газа в пределах 10% от целевого соотношения H2/CO для исходного синтез-газа на стадию синтеза Фишера-Тропша; конверсию части указанного исходного синтез-газа в продукты синтеза Фишера-Тропша на стадии синтеза Фишера-Тропша; выведение указанных продуктов синтеза Фишера-Тропша со стадии синтеза Фишера-Тропша; получение хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит неконвертированные H2 и СО; и изменение рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для обеспечения целевого соотношения Н2/СО хвостового газа в пределах 10% от целевого соотношения Н2/СО для хвостового синтез-газа, причем указанное целевое соотношение Н2/СО хвостового газа отличается по меньшей мере на 10% от целевого соотношения H2/CO исходного синтез-газа и указанное целевое соотношение H2/CO для исходного синтез-газа и указанное целевое соотношение H2/CO для хвостового синтез-газа выбираются таким образом, чтобы обеспечить желательную конверсию за один проход реагента СО на стадии синтеза Фишера-Тропша. Предлагаемый способ позволяет облегчить оценку и регулирование однократной конверсии в способе синтеза Фишера-Тропша. 7 з.п. ф-лы, 3 пр., 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к синтезу Фишера-Тропша. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения продуктов синтеза Фишера-Тропша.

Предшествующий уровень техники

При синтезе Фишера-Тропша синтез-газ (смесь СО и Н2) превращается в ряд углеводородов (от газообразного до воскообразного материала при нормальных условиях) и воду. Если используют так называемый катализатор реакции сдвига, некоторая часть продукционной воды реагирует с СО согласно реакции сдвига водяного газа с образованием СО2 и H2. Катализаторы на основе железа обычно характеризуются высокой активностью в отношении реакции сдвига водяного газа и, таким образом, рассматриваются в качестве катализаторов реакции сдвига. Однако некоторые катализаторы, например, на основе кобальта или рутения, не характеризуются высокой активностью в отношении реакции сдвига водяного газа и, таким образом, дают очень небольшие количества СО2 в ходе реакции сдвига водяного газа. Такие катализаторы, известные как не сдвигающие равновесие реакции катализаторы, обычно характеризуются селективностью к СО2 менее чем приблизительно 2%, т.е. менее чем приблизительно 2% всего СО, расходуемого в процессе синтеза, превращается в СО2.

Реакция Фишера-Тропша сама по себе расходует Н2 и СО в соотношении приблизительно 2, т.е. имеет коэффициент потребления или коэффициент использования H2/CO приблизительно 2. В зависимости от селективности в отношении легких углеводородов, особенно метана, данный коэффициент потребления повышается до незначительно больше 2, например, 2,05. С другой стороны, конверсия некоторого количества СО в СО2 посредством реакции сдвига водяного газа, как правило, снижает коэффициент использования путем расходования СО и получения Н2. Таким образом, общий коэффициент использования синтез-газа обычно находится в диапазоне 2-2,1 для процесса Фишера-Тропша без сдвига равновесия, в то время как он может быть значительно ниже 2 для процесса Фишера-Тропша со сдвигом равновесия. Изменение с течением времени спектра продуктов, получаемых при помощи катализатора Фишера-Тропша, например, увеличение с течением времени селективности в отношении метана и более легких углеводородных продуктов, может незначительно влиять на коэффициент использования. Кроме того, изменение относительных скоростей реакции Фишера-Тропша и реакции сдвига водяного газа в присутствии катализатора может значительно изменять коэффициент использования. Тем не менее, при промышленной эксплуатации, как правило, используют стадии для ограничения таких изменений, такие как периодическая регенерация или восстановление катализатора или замена катализатора в процессе работы, давая обычно по существу постоянный коэффициент использования для промышленного процесса Фишера-Тропша.

Общеизвестно, что на свойства селективности катализаторов синтеза Фишера-Тропша сильно влияет соотношение H2/СО, причем более низкие соотношения способствуют получению желаемых тяжелых продуктов. Поэтому процесс синтеза Фишера-Тропша иногда проводят при соотношениях H2/СО ниже, чем коэффициент использования Н2/СО. Из простого массового баланса следует, что соотношение H2/CO на выходе реактора будет, следовательно, отличаться от соотношения H2/СО загрузки. Следует иметь в виду, что если далее используют рециркуляцию обратно в реактор Фишера-Тропша, соотношение H2/СО загрузки реактора становится сложным для регулирования параметром из-за положительного возврата веществ на предыдущие стадии в системе. Таким образом, будет предпочтительно, если будет обнаружен способ, который облегчает работу при постоянном соотношении H2/CO .

При промышленных применениях реактор Фишера-Тропша и его цикл синтеза обычно образуют часть крупного предприятия, которое, среди прочего, содержит стадию получения синтез-газа, такую как риформинг газа или газификация угля. Хвостовой газ стадии синтеза Фишера-Тропша часто используют где-либо на крупном предприятии. Например, некоторое количество или весь хвостовой газ можно возвращать на стадию получения синтез-газа для облегчения получения синтез-газа с требуемым составом (соотношением H2/СО) путем обеспечения обогащенного СО2 сырьевого потока. Весь или некоторую часть хвостового газа можно также использовать для дополнительного химического превращения ниже по потоку относительно реактора Фишера-Тропша. Из-за сильно интегрированного характера таких нефтехимических заводов и факта того, что газообразные потоки (таким образом, с ограниченной возможностью для накопления) протекают между стадиями или блоками предприятия, стабильная работа таких интегрированных комплексов представляет сложную задачу. Способ, таким образом, также требуется для эффективного достижения или облегчения этого.

В документе US 7776932 раскрывается контроль интегрированного процесса синтеза Фишера-Тропша путем определения соотношения H2/СО как в загрузке на стадию (А1) синтеза Фишера-Тропша, а также в отходящем потоке со стадии (А2) синтеза Фишера-Тропша и регулирования H2 и/или СО в исходном синтез-газе для стадии синтеза Фишера-Тропша для сохранения по существу постоянной разницы между А1 и А2. Это достигается путем контроля работы стадии получения синтез-газа, что регулирует соотношение H2/СО в загрузке для синтеза Фишера-Тропша. В этом способе, таким образом, соотношениям А1 и А2 позволяют изменяться, причем разница между А1 и А2 поддерживается постоянной.

В WO 2002/038699 раскрывается способ контроля соотношения H2/CO загрузки для реактора синтеза Фишера-Тропша путем рециркуляции содержащего H2 или СО2 потока в риформер и подачи реформированного газа в реактор синтеза Фишера-Тропша.

В документе US 2004/014825 раскрыта система, в которой два потока синтез-газа, один с соотношением H2/СО больше 2 и второй с соотношением H2/СО ниже 2, вместе образуют загрузку для реактора Фишера-Тропша. Состав потока хвостового газа из реактора Фишера-Тропша измеряют и расход одного из двух потоков загрузки регулируют в зависимости от состава потока хвостового газа. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения соотношение парциальных давлений H2 и СО в хвостовом газе используют для регулирования расхода двух потоков загрузки реактора. Другими словами, в US 2004/014825 также сообщается о контроле соотношения H2/СО на выходе при помощи регулирования общего соотношения H2/СО на входе.

В US 5023276 сообщается о способе контроля соотношения H2/СО синтез-газа, получаемого в автотермическом риформере, причем способ предусматривает удаление СО2 из отходящего потока риформера и рециркулирование некоторого количества или всего СО2 назад на вход риформера. Кроме того, отходящий поток из реактора синтеза Фишера-Тропша можно также рециркулировать на вход риформера. Путем контроля соотношений различных потоков загрузки в риформер получают желаемое соотношение H2/CO для синтеза Фишера-Тропша.

Вышеуказанные ссылки, таким образом, сообщают о различных способах получения синтез-газа с желаемым соотношением H2/CO на стадии получения синтез-газа для того, чтобы обеспечить подходящий состав загрузки для стадии синтеза Фишера-Тропша. Эти ссылки также сообщают о способах контроля процесса синтеза Фишера-Тропша, что включает изменение соотношения H2/CO на входе в реактор Фишера-Тропша для получения желаемого соотношения H2/CO на выходе.

Вода, образовавшаяся в процессе синтеза Фишера-Тропша, может иметь отрицательное влияние на катализатор и является одной из основных причин дезактивации катализатора. Обычно существует предельное значение парциального давления воды, выше которого возникает значительная дезактивация катализатора. Эта точка обычно представляет собой рабочее ограничение для процесса. Данное ограничение может принимать ряд математических форм и может быть простым, таким как абсолютное парциальное давление воды или соотношение парциального давления воды к такому одного или обоих реагентов СО и Н2. Более сложные функциональные взаимосвязи между парциальным давлением воды и одним или обоими реагентами СО и Н2 или комбинацию ограничений можно также применять для обеспечения безопасного диапазона рабочих режимов для катализатора синтеза Фишера-Тропша в отношении парциального давления воды.

Невозможно легко непосредственно измерить парциальные давления воды и реагентов внутри или на выходе промышленного реактора Фишера-Тропша. Широкий диапазон компонентов обычно содержится на выходе реактора Фишера-Тропша и содержит непревращенные СО и Н2, а также СО2, Н2О и легкие углеводороды. Это сильно осложняет количественный анализ таких образцов, поскольку некоторые компоненты (вода и углеводороды) конденсируются при условиях окружающей среды. Также непросто определить детектор, с помощью которого можно количественно анализировать такой ряд компонентов. Очевидно, что требуется способ, который предусматривает точное и быстрое определение этих парциальных давлений внутри реактора Фишера-Тропша, а также быструю реакцию для выполнения корректирующих действий в случае необходимости.

Как только некоторые рабочие параметры синтеза Фишера-Тропша (например, общее давление, содержание воды в загрузке (т.е. условия улавливания воды)) по существу установлены на постоянных значениях, тогда возможно достаточно точно соотнести парциальное давление воды со степенью конверсии, достигаемой внутри реактора (так называемая однократная конверсия или конверсия за один проход).

Кроме того, при условии, что синтез Фишера-Тропша имеет достаточно постоянный коэффициент использования и соотношение H2/CO сырьевого газа, также можно достаточно точно установить математическую зависимость между парциальными давлениями воды и реагентов для конверсии за один проход. Другими словами, обеспечение безопасного диапазона рабочих режимов для катализатора синтеза Фишера-Тропша в отношении парциального давления воды по существу сводится к контролю конверсии за один проход. Специалисты в данной области техники могут определить эту критическую однократную конверсию исходя из определенных условий и ограничений процесса.

Однако определение конверсии за один проход, обеспечиваемой работающим промышленным процессом Фишера-Тропша, не является простым вопросом, что будет показано ниже. Специалисты в данной области техники оценят, что конверсию, осуществляемую в реакторе Фишера-Тропша, можно выразить рядом путей, например, относительно конверсии СО, конверсии H2 или конверсии (СО+Н2). С целью иллюстрации следующее объяснение будет на основании конверсии СО.

Конверсию СО за один проход согласно процессу синтеза Фишера-Тропша можно выразить следующим образом:

где и Fвх и Fвых представляют собой общие объемные расходы газа (при нормальных условиях) на входе и выходе реактора Фишера-Тропша, соответственно, а и представляют собой объемные концентрации СО во входящем и выходящем газовых потоках, соответственно. Каждый из этих четырех параметров необходимо измерять независимо и точно для расчета конверсии, после чего корректировочные действия необходимо выполнять для обеспечения максимальной конверсии, в то же время не превышая верхнее предельное ограничение конверсии. Однако это нелегко обеспечить, особенно для крупномасштабных промышленных предприятий, где расходы газов очень большие. Например, расходомеры необходимо калибровать, а также требуются некоторые физические данные о газовых потоках (например, плотность), которые могут изменяться при изменениях параметров процесса. Концентрацию СО в газовом потоке обычно будут получать путем анализа одного или нескольких образцов потоков, например, на газовом хроматографе. Широкий спектр компонентов обычно содержится в таких потоках, особенно на выходе реактора Фишера-Тропша, и содержит непревращенные СО и Н2, а также СО2, Н2О и легкие углеводороды. Это сильно осложняет количественный анализ таких образцов, поскольку некоторые компоненты (вода и углеводороды) конденсируются при условиях окружающей среды. Также нелегко определить детектор, с помощью которого можно количественно анализировать такой ряд компонентов. Дополнительный источник погрешности в рассчитанной конверсии представляет собой принцип распространения ошибок, в котором определено, что ошибки, содержащиеся в отдельно измеренных количествах, увеличиваются в ходе выполняемых математических расчетов. Таким образом, очевидно, что данный подход оценки конверсии, достигаемой в промышленном реакторе, будет предметом значительной ошибки и погрешности. По существу больший коэффициент запаса требуется, следовательно, закладывать для того, чтобы избежать случайного превышения эксплуатационных ограничений, что подразумевает то, что процесс не будет работать в основном вблизи оптимального рабочего режима. Таким образом, будет предпочтительным, если можно найти способ, который облегчает точную оценку конверсии за один проход.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что такие же проблемы встречаются, когда объектом является расчет и контроль полной конверсии, достигаемой в реакторе Фишера-Тропша, например, полной конверсии, когда рециркуляция обратно в реактор также принимается во внимание.

На стадии проектирования процесса синтеза Фишера-Тропша большой ряд условий (например, давления, исходные соотношения H2/CO и пр.) обычно изучают для ограничения оптимального рабочего режима для конструктивного решения. Во время стадии проектирования ограничения относительно воды применяют для обеспечения того, что рабочие ограничения катализатора не превышаются, т.е. для обеспечения безопасного диапазона рабочих режимов для катализатора синтеза Фишера-Тропша в отношении парциального давления воды. Это также обычно предполагает конверсию за один проход и полную конверсию среди других соображений. Промышленные предприятия, однако, спроектированы и работают так, чтобы обеспечить работу в оптимальном режиме. Этот оптимальный режим работы или рабочий диапазон будет в общем близок к ограничениям, связанным с парциальным давлением воды, чтобы максимизировать продуктивность и эффективность процесса. Задача, таким образом, состоит в работе промышленного предприятия насколько это возможно близко к этим пределам для обеспечения максимальной эффективности процесса, в то же время не превышая соответствующие пределы для защиты целостности катализатора. Следует иметь в виду, что такой подход к контролю не является обычным, среди прочего, из-за больших масштабов, в которых работают такие процессы Фишера-Тропша. Например, производительность одной суспензионной барботажной колонны Фишера-Тропша увеличивается свыше 20000 баррелей/день. Это означает, что переходный режим системы, осложненный большим тепловыделением и сложной химией, является комплексным и сложным для расчета. Большие отклонения от заданных значений могут приводить к выходящим из-под контроля ситуациям с серьезными неблагоприятными эффектами.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Согласно настоящему изобретению обеспечивается способ получения продуктов синтеза Фишера-Тропша, причем способ предусматривает подачу исходного синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением Н2/СО исходного синтез-газа на стадию синтеза Фишера-Тропша;

конверсию части указанного исходного синтез-газа в продукты синтеза Фишера-Тропша на стадии синтеза Фишера-Тропша;

выведение указанных продуктов синтеза Фишера-Тропша со стадии синтеза Фишера-Тропша;

получение хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит непревращенные Н2 и СО; и

изменение рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для достижения по существу постоянного целевого соотношения Н2/СО хвостового газа, причем указанное целевое соотношение Н2/СО хвостового газа по существу отличается от целевого соотношения H2/CO исходного синтез-газа.

Согласно настоящему описанию выражение «соотношение H2/CO хвостового газа» следует понимать как означающее соотношение H2/CO любого газообразного потока, который был получен из газообразного материала, выведенного со стадии синтеза Фишера-Тропша без значительного влияния на соотношение H2/CO этого газообразного потока. Это может включать, помимо прочего, непосредственно газообразный материал, выведенный из реактора Фишера-Тропша перед или после охлаждения, и уловленный продукт синтеза Фишера-Тропша, поток внутреннего рецикла газа, газообразный поток, выходящий со стадии синтеза Фишера-Тропша, и подобное. Таким образом, для ясности, хвостовой газ может представлять собой поток газообразных продуктов из реактора Фишера-Тропша или газообразный поток, полученный из потока газообразных продуктов реактора Фишера-Тропша. Выражение «стадия синтеза Фишера-Тропша» следует понимать как включающее или один реактор Фишера-Тропша, или множество реакторов Фишера-Тропша, соединенных последовательно или параллельно, или множество реакторов Фишера-Тропша, соединенных некоторые последовательно, а некоторые параллельно.

Согласно настоящему описанию выражение «по существу постоянное целевое соотношение H2/СО исходного синтез-газа» или «по существу постоянное целевое соотношение H2/СО хвостового газа» следует понимать как означающее соотношение H2/СО, которое находится в пределах приблизительно 10% от целевого соотношения H2/СО, предпочтительно в пределах приблизительно 8% от целевого соотношения H2/CO , более предпочтительно в пределах приблизительно 5% от целевого соотношения H2/СО, наиболее предпочтительно в пределах приблизительно 3% от целевого соотношения H2/CO рассматриваемого потока.

Согласно настоящему описанию под «по существу отличным» подразумевается, что целевое соотношение H2/CO хвостового газа отличается от целевого соотношения H2/CO исходного синтез-газа на по меньшей мере приблизительно 10%, но может быть даже больше, таким как по меньшей мере приблизительно 20%, или даже больше, таким как по меньшей мере приблизительно 50%, например, приблизительно 30%.

Способ настоящего изобретения, таким образом, работает при по существу постоянном целевом соотношении H2/СО исходного синтез-газа на входе на стадию синтеза Фишера-Тропша и, в частности, на входе в указанный один или несколько реакторов Фишера-Тропша. Кроме того, целевое соотношение H2/CO хвостового газа (т.е. целевое соотношение H2/CO газообразных продуктов) по существу отличается от целевого соотношения H2/СО исходного синтез-газа. Из массового баланса следует, что соотношение H2/CO исходного синтез-газа, таким образом, обязательно по существу отличается от коэффициента использования H2/CO . При таких условиях и как будет указано более подробно далее в настоящем документе, существует однозначное соответствие между соотношением H2/СО хвостового газа и конверсией за один проход реагентов на стадии синтеза Фишера-Тропша, предполагая достаточно постоянный коэффициент использования H2 и СО. Путем изменения рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для обеспечения постоянного целевого соотношения Н2/СО хвостового газа специалист, таким образом, обеспечивает постоянную целевую конверсию за один проход.

Стадия синтеза Фишера-Тропша может представлять собой стадию синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия или со сдвигом равновесия. Предпочтительно стадия синтеза Фишера-Тропша представляет собой стадию синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия, на которой используют катализатор на основе кобальта.

Для обеспечения целевого соотношения H2/СО хвостового газа рабочие условия стадии синтеза Фишера-Тропша можно изменять при помощи множества способов, известных в данной области техники. Таким образом, изменение рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для обеспечения постоянного целевого соотношения H2/СО хвостового газа может включать регулирование расхода исходного синтез-газа на стадии синтеза Фишера-Тропша, регулирование рабочей температуры стадии синтеза Фишера-Тропша, изменение количества и/или средней активности катализатора на стадии синтеза Фишера-Тропша путем загрузки или выгрузки катализатора или любую комбинацию таких способов. Например, способы, раскрытые в WO 2012/056346, можно использовать для обеспечения целевого соотношения H2/СО хвостового газа.

Исходный синтез-газ может представлять собой комбинацию свежего синтез-газа и рециркулирующего хвостового газа со стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит непревращенные H2 и СО, или объединенные в один поток, или подаваемые отдельно на стадию реакции Фишера-Тропша. Таким образом, процесс может предусматривать рециркуляцию части хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит непревращенные H2 и СО, на стадию синтеза Фишера-Тропша.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения соотношение рециркулирующего хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша к свежему синтез-газу изменяют для обеспечения указанного исходного синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/СО исходного синтез-газа.

Обычно согласно данному варианту осуществления свежий синтез-газ и рециркулирующий хвостовой газ стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит непревращенные H2 и СО, физически объединяют перед подачей на стадию синтеза Фишера-Тропша в качестве исходного синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/СО исходного синтез-газа.

Способ может предусматривать выполнение стадии получения синтез-газа для получения указанного свежего синтез-газа.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения стадию получения синтез-газа выполняют для получения свежего синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/СО свежего синтез-газа. Предпочтительно согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения поддерживают постоянный расход свежего синтез-газа и рабочие условия или параметры (например, температура, загрузка катализатора, средняя продолжительность работы катализатора и пр.) стадии синтеза Фишера-Тропша регулируют для обеспечения целевого соотношения H2/СО хвостового газа. Как будет понятно, согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения дорогостоящую в эксплуатации стадию получения синтез-газа можно эффективно проводить с постоянной и полной производительностью.

Согласно вариантам осуществления, в которых стадию получения синтез-газа выполняют для получения свежего синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/СО свежего синтез-газа, а исходный синтез-газ представляет собой комбинацию свежего синтез-газа и рециркулирующего хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, рециркулирующий хвостовой газ стадии синтеза Фишера-Тропша тогда предпочтительно подают на стадию синтеза Фишера-Тропша с постоянным соотношением к свежему синтез-газу, таким образом обеспечивая указанное по существу постоянное целевое соотношение H2/CO исходного синтез-газа. Следует иметь в виду, что данный подход вместе с подачей свежего синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/СО свежего синтез-газа на стадию синтеза Фишера-Тропша и изменением рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для обеспечения постоянного целевого соотношения H2/CO хвостового газа эффективно задает общее соотношение H2/CO загрузки. Конверсия за один проход стадии синтеза Фишера-Тропша, следовательно, также единственным образом соотносится с соотношением H2/СО хвостового газа.

Работа стадии получения синтез-газа для получения свежего синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением H2/CO свежего синтез-газа может предусматривать рециркуляцию, по меньшей мере, части хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша или содержащего СО и/или H2 газового потока, полученного из хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, на стадию получения синтез-газа.

Скорость, с которой хвостовой газ стадии синтеза Фишера-Тропша или указанный газовый поток, получаемый из хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, рециркулируют на стадию получения синтез-газа, можно изменять для получения указанного свежего синтез-газа с по существу постоянным целевым соотношением свежего H2/СО синтез-газа.

Способ может предусматривать охлаждение хвостового газа, выводимого со стадии синтеза Фишера-Тропша, для конденсации воды и необязательно других конденсируемых компонентов хвостового газа, включая продукты синтеза Фишера-Тропша, и для обеспечения охлажденного потока хвостового газа.

По меньшей мере, часть охлажденного потока хвостового газа можно использовать в качестве рециркулирующего хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша.

Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет дополнительно описано в качестве примера со ссылкой на следующие схематические изображения.

На изображениях:

фигура 1 представляет собой схематическое изображение способа, согласно настоящему изобретению, для получения продуктов синтеза Фишера-Тропша; и

на фигурах 2-6 показаны графики зависимости молярного соотношения H2/CO хвостового газа синтеза Фишера-Тропша от конверсии СО для различных коэффициентов потребления H2 и СО.

При ссылке на фигуру 1 номер позиции 10 в общем показывает один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению для получения продуктов синтеза Фишера-Тропша. Способ 10 предусматривает в общем стадию 12 получения синтез-газа, стадию 16 синтеза Фишера-Тропша и стадию 22 охлаждения.

Углеродсодержащий или углеводородсодержащий исходный материал 28 подают на стадию 12 получения синтез-газа, которая работает с получением свежего синтез-газа 14, который содержит H2 и СО. Свежий синтез-газ 14 подают на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша, на которой H2 и СО каталитически превращаются в жидкие продукты и газообразные продукты синтеза Фишера-Тропша. Газообразные продукты включают непрореагировавшие Н2 и СО.

Стадия 12 получения синтез-газа может представлять собой любую стадию получения синтез-газа, например, стадию газификации угля или стадию риформинга природного газа, которая дает синтез-газ, подходящий для синтеза Фишера-Тропша. На стадии 12 получения синтез-газа можно использовать комбинации более одной технологии получения синтез-газа, которые можно снабжать различным сырьем, например, комбинацию газификации угля и риформинга хвостового газа синтеза Фишера-Тропша или комбинации различных технологий риформинга природного газа, таких как риформинг с частичным окислением, автотермический риформинг и паровой риформинг. Синтез-газ со стадии 12 получения синтез-газа можно подвергать действию одного или нескольких этапов газоочистки (не показаны), где известные яды для катализаторов Фишера-Тропша (например, H2S, COS, NH3 и пр.) или другие компоненты (например, СО2) удаляют из синтез-газа перед стадией 16 синтеза Фишера-Тропша. Работа такой стадии 12 получения синтез-газа и необязательных этапов газоочистки хорошо известна специалистам в данной области техники и, таким образом, подробно не описана. Аналогично, работа стадии синтеза Фишера-Тропша хорошо известна специалистам в данной области техники, и стадия 16 синтеза Фишера-Тропша, таким образом, подробно не описана.

Жидкие продукты синтеза Фишера-Тропша выводят в виде потока 20 жидких продуктов со стадии 16 синтеза Фишера-Тропша. Также газообразные продукты, содержащие непрореагировавшие Н2 и СО, выводят со стадии синтеза Фишера-Тропша в виде потока 18 газообразных продуктов. Поток 18 газообразных продуктов со стадии 16 синтеза Фишера-Тропша охлаждают на стадии 22 охлаждения для конденсации воды и других конденсируемых компонентов из него, причем сконденсированные компоненты отделяют и выводят в виде потока 24. Охлажденный хвостовой газ 26, содержащий непрореагировавшие Н2 и СО, выводят со стадии 22 охлаждения.

Способ 10 может работать в одном из по меньшей мере двух различных режимов согласно настоящему изобретению. Согласно первому режиму работы как стадия 12 получения синтез-газа, так и стадия 16 синтеза Фишера-Тропша работают так, что получают по существу постоянные выбранные или целевые соотношения H2/CO в свежем синтез-газе 14 и в потоке 18 газообразных продуктов. По существу постоянные выбранные или целевые соотношения H2/CO в свежем синтез-газе 14 и в потоке 18 газообразных продуктов являются неодинаковыми.

Рабочие условия стадии 12 получения синтез-газа изменяют или контролируют для обеспечения по существу постоянного выбранного или целевого соотношения H2/CO в свежем синтез-газе 14. Согласно первому режиму работы способа 10 предусматривается рециркуляция, по меньшей мере, части охлажденного хвостового газа 26, полученного из потока 18 газообразных продуктов, в качестве рециркулирующего хвостового газа по трубопроводу 44 (показан пунктирной линией на фигуре 1) на стадию 12 получения синтез-газа. Другие способы, известные специалистам в данной области техники для регулирования соотношения H2/CO в свежем синтез-газе 14, можно, разумеется, использовать вместо этого или в дополнение к этому.

Для обеспечения целевого соотношения H2/CO хвостового газа рабочие условия стадии 16 синтеза Фишера-Тропша можно изменять при помощи множества способов, известных специалистам в данной области техники. Например, расход свежего синтез-газа 14, подаваемого на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша, можно изменять или контролировать, или рабочую температуру стадии 16 синтеза Фишера-Тропша можно регулировать, или количество и/или среднюю активность катализатора (предпочтительно кобальтового катализатора для реакции без сдвига равновесия), используемого на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша, можно изменять при помощи загрузки или выгрузки катализатора. Любая комбинация таких способов, которые влияют на конверсию Н2 и СО на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша и, таким образом, также на парциальное давление воды, можно также использовать.

Согласно первому режиму работы способа 10, по меньшей мере, часть газообразных продуктов, получаемых при помощи стадии 16 синтеза Фишера-Тропша, также рециркулируют назад на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша в виде рециркулирующего хвостового газа, что показывает трубопровод 42. Как будет понятно, рециркулирующий хвостовой газ в трубопроводе 42 также имеет такое же целевое соотношение H2/CO хвостового газа, как и охлажденный хвостовой газ 26 и поток 18 газообразных продуктов. Важно, однако, чтобы рециркулирующий хвостовой газ рециркулировали так, чтобы сохранялось по существу постоянное целевое соотношение H2/CO исходного синтез-газа для стадии 16 синтеза Фишера-Тропша. Этого можно достичь путем сохранения постоянного соотношения между расходом свежей загрузки 14 синтез-газа на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша и расходом рециркулирующего хвостового газа в трубопроводе 42. Как результат исходный синтез-газ 30, входящий на стадию 26 синтеза Фишера-Тропша, таким образом, имеет по существу постоянное целевое соотношение H2/CO исходного синтез-газа.

Согласно второму режиму работы способа 10 стадия 12 получения синтез-газа работает с получением свежего синтез-газа 14, содержащего Н2 и СО. Молярное соотношение Н2 и СО свежего синтез-газа 14, однако, не обязательно контролируют как по существу постоянное, как это происходит в случае первого режима работы способа 10. Свежий синтез-газ 14, содержащий Н2 и СО, подают на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша и проводят каталитическую реакцию, как описано в настоящем документе выше, с получением жидких продуктов синтеза Фишера-Тропша, выводимых в виде потока 20 жидких продуктов, причем газообразные продукты выводят со стадии 16 синтеза Фишера-Тропша в виде потока 18 газообразных продуктов.

Как описано в настоящем документе выше, поток 18 газообразных продуктов со стадии 16 синтеза Фишера-Тропша охлаждают на стадии 22 охлаждения для конденсации воды и других конденсируемых компонентов из него, причем сконденсированные компоненты отделяют и выводят в виде потока 24. Охлажденный хвостовой газ 26 выводят со стадии 22 охлаждения. Согласно второму режиму работы способа 10, по меньшей мере, часть охлажденного хвостового газа 26 рециркулируют на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша по трубопроводу 42. Здесь нет рецикла охлажденного хвостового газа 26 посредством трубопровода 44 на стадию 12 получения синтез-газа, как в случае первого режима работы способа 10, или, если такой рецикл существует, он не обязательно предназначен для получения по существу постоянного молярного соотношения Н2 и СО в свежем синтез-газе 14.

Свежий синтез-газ 14 объединяют с охлажденным рециркулирующим хвостовым газом в трубопроводе 42 для образования исходного синтез-газа 30 перед подачей на стадию 16 синтеза Фишера-Тропша.

Согласно второму режиму работы способа 10 стадию 16 синтеза Фишера-Тропша контролируют или обеспечивают ее работу так, что получают по существу постоянное выбранное или целевое молярное соотношение H2/CO в потоке 18 газообразных продуктов и, следовательно, в охлажденном хвостовом газе 26 и в охлажденном рециркулирующем хвостовом газе в трубопроводе 42. Кроме того, расход охлажденного рециркулирующего хвостового газа в трубопроводе 42 также контролируют для того, чтобы убедиться, что обеспечивается по существу постоянное выбранное или целевое соотношение H2/CO в исходном синтез-газе 30. Согласно второму режиму работы, даже если свежий синтез-газ 14 не обязательно имеет по существу постоянное выбранное или целевое соотношение H2/CO , его корректируют путем контроля добавления рециркулирующего хвостового газа из трубопровода 42 к свежему синтез-газу 14 таким образом, чтобы обеспечить по существу постоянное выбранное или целевое соотношение H2/СО в исходном синтез-газе 30.

Преимущество способа 10, как показано, состоит в том, что способ 10 требует определения только соотношения H2/СО в свежем синтез-газе 14 (согласно первому режиму работы) или в свежем синтез-газе 30 и в потоке 18 газообразных продуктов или охлажденном хвостовом газе 26 стадии 16 синтеза Фишера-Тропша, чтобы убедиться в том, что конверсию в реакторе можно поддерживать на желаемом уровне для сохранения концентраций воды на допустимых уровнях. Это обычно можно выполнять быстро и точно, поскольку полный анализ этих потоков не является необходимым. Используемая техника или аппарат для анализа, например, масс-спектрометр или газовый хроматограф, оборудованный детектором теплопроводности (ДТП), требует определения только относительных количеств H2 и СО в потоках 14 или 30, с одной стороны, и в потоках 18 или 26, с другой стороны. Это означает, что широкий спектр компонентов в любом из этих потоков с рядом свойств, причем некоторые компоненты конденсируются при условиях окружающей среды, не осложняют анализ. Избегают также необходимости в измерении расходов газов этих потоков для целей контроля стадии 16 реакции Фишера-Тропша. Дополнительные преимущества включают то, что способ 10 может в принципе всегда работать в оптимальном расчетном режиме, и что работа таким образом облегчает стабильную работу газового цикла синтеза Фишера-Тропша, включая стадию 12 получения синтез-газа, и других возможных потребителей ниже по потоку относительно охлажденного хвостового газа 26 синтеза Фишера-Тропша.

Способ синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия, такой как способ 10 синтеза Фишера-Тропша, расходует H2 и СО в молярном соотношении приблизительно 2. В зависимости от селективности относительно легких углеводородов, особенно метана, данный коэффициент потребления увеличивается до незначительно больше 2, например, 2,05. Если молярное соотношение H2/СО в свежем синтез-газе 14 или исходном синтез-газе 30 на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша является таким же, как молярный коэффициент потребления, молярное соотношение H2/CO потока 18 газообразных продуктов будет таким же, как молярное соотношение H2/CO в синтез-газе 14 или исходном синтез-газе 30, например, 2,05. В таком случае, контроль молярного соотношения H2/CO потока 18 газообразных продуктов будет неэффективным для контроля конверсии, обеспечиваемой стадией 16 синтеза Фишера-Тропша, поскольку молярное соотношение H2/СО в потоке 18 газообразных продуктов будет всегда таким же, как молярное соотношение H2/СО в свежем синтез-газе 14 или исходном синтез-газе 30, независимо от конверсии. Однако, если молярное соотношение H2/СО свежего синтез-газа 14 или исходного синтез-газа 30 для стадии 16 синтеза Фишера-Тропша ниже, чем коэффициент потребления, молярное соотношение H2/CO потока 18 газообразных продуктов будет ниже, чем молярное соотношение H2/СО в свежем синтез-газе 14 или исходном синтез-газе 30. Для заданного молярного соотношения H2/CO исходного газа падение молярного соотношения H2/CO хвостового газа будет непосредственно связано со степенью конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша. При таких условиях молярное соотношение H2/СО хвостового газа можно использовать в качестве меры конверсии, и контроль молярного соотношения H2/CO потока 18 газообразных продуктов (или, например, молярного соотношения H2/CO охлажденного хвостового газа 26) будет эффективным для контроля конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша. Аналогично, если молярное соотношение H2/СО исходного газа для стадии 16 синтеза Фишера-Тропша выше, чем коэффициент потребления, молярное соотношение H2/CO потока 18 газообразных продуктов будет выше, чем молярное соотношение H2/CO свежего синтез-газа 14 или исходного синтез-газа 30. Для заданного молярного соотношения H2/СО исходного газа увеличение молярного соотношения H2/CO хвостового газа будет непосредственно связано со степенью конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша, и контроль молярного соотношения H2/CO потока 18 газообразных продуктов будет эффективным для контроля конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша.

Для сдвигающего равновесие реакции катализатора с достаточно постоянной селективностью к СО2 коэффициент использования или потребления будет также постоянным, однако ниже чем приблизительно 2, например, для стадии синтеза Фишера-Тропша со сдвигом равновесия с постоянной селективностью к СО2 20% общий коэффициент использования будет приблизительно 1,6. Аналогично, если соотношение H2/CO загрузки равно коэффициенту использования приблизительно 1,6, молярное соотношение H2/СО хвостового газа будет таким же, как для загрузки, и контроль молярного соотношения H2/СО потока 18 газообразных продуктов не будет эффективным для контроля конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша, поскольку молярное соотношение H2/CO в потоке 18 газообразных продуктов будет всегда таким же, как молярное соотношение H2/CO в свежем синтез-газе 14 или исходном синтез-газе 30, независимо от конверсии. Однако, если соотношение Н2/СО загрузки ниже (или выше), чем коэффициент использования, молярное соотношение Н2/СО хвостового газа будет ниже (или выше), чем такое загрузки, и контроль молярного соотношения Н2/СО потока 18 газообразных продуктов будет эффективным для контроля конверсии, достигаемой на стадии 16 синтеза Фишера-Тропша.

Пример 1

Катализатор синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия с коэффициентом потребления Н2 и СО 2,05 работает со свежей загрузкой синтез-газа, имеющей молярное соотношение Н2/СО 1,8. Для любой предполагаемой полной конверсии СО молярное соотношение Н2/СО хвостового газа можно рассчитать, как изображено на фигуре 2. Это уникальная взаимосвязь между полной конверсией СО и молярным соотношением Н2/СО хвостового газа не зависит от того используют или нет внутреннюю рециркуляцию обратно в реактор. Таким образом, молярное соотношение H2/CO хвостового газа можно использовать в качестве точной оценки общей конверсии, как указано согласно настоящему изобретению.

Аналогично, молярное соотношение Н2/СО хвостового газа было рассчитано в зависимости от полной конверсии СО для случая катализатора Фишера-Тропша без сдвига равновесия с коэффициентом потребления Н2 и СО 2,05, работающего со свежей загрузкой синтез-газа, имеющей молярное соотношение H2/CO 1,5 (смотри фигуру 3). Очевидно, что взаимосвязь, показанная на фигуре 3, отличается от такой, показанной на фигуре 2. Тем не менее, для этого последнего случая, где молярное соотношение H2/CO исходного газа поддерживают постоянным на значении 1,5, способ настоящего изобретения можно использовать эффективно для контроля конверсии, обеспечиваемой в реакторе Фишера-Тропша.

Пример 2

Способ синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия работает с рециклом. Молярное соотношение H2/CO всего потока загрузки, т.е. объединенного потока загрузки, содержащего свежий синтез-газ и внутренний рецикл, контролируют на целевом значении 1,4. Молярное соотношение H2/CO хвостового газа изображено на фигуре 4 как функция конверсии СО за один проход, что также указывает на уникальную взаимосвязь. Таким образом, молярное соотношение H2/CO хвостового газа можно, безусловно, использовать для оценки конверсии за один проход, достигаемой в реакторе Фишера-Тропша.

Пример 3

Способ синтеза Фишера-Тропша со сдвигом равновесия с селективностью к СО2 15% работает при молярном соотношении Н2/СО загрузки 1,2. Молярное соотношение Н2/СО хвостового газа представлено в виде зависимости от конверсии СО на фигуре 5, показывая уникальную убывающую взаимосвязь между соотношением Н2/СО хвостового газа и увеличивающейся конверсией. С другой стороны, как показано на фигуре 6, способ синтеза Фишера-Тропша со сдвигом равновесия при селективности к СО2 20%, работающий с молярным соотношением H2/СО загрузки 2, дает уникальное, но увеличивающееся молярное соотношение H2/СО хвостового газа при увеличении конверсии. В обоих этих случаях молярное соотношение Н2/СО хвостового газа можно использовать, безусловно, для оценки конверсии за один проход, обеспечиваемой в реакторе Фишера-Тропша.

1. Способ получения продуктов синтеза Фишера-Тропша, причем способ предусматривает

подачу исходного синтез-газа с соотношением H2/CO исходного синтез-газа в пределах 10% от целевого соотношения H2/CO для исходного синтез-газа на стадию синтеза Фишера-Тропша;

конверсию части указанного исходного синтез-газа в продукты синтеза Фишера-Тропша на стадии синтеза Фишера-Тропша;

выведение указанных продуктов синтеза Фишера-Тропша со стадии синтеза Фишера-Тропша;

получение хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит неконвертированные H2 и СО; и

изменение рабочих условий стадии синтеза Фишера-Тропша для обеспечения целевого соотношения Н2/СО хвостового газа в пределах 10% от целевого соотношения Н2/СО для хвостового синтез-газа, причем указанное целевое соотношение Н2/СО хвостового газа отличается по меньшей мере на 10% от целевого соотношения H2/CO исходного синтез-газа и указанное целевое соотношение H2/CO для исходного синтез-газа и указанное целевое соотношение H2/CO для хвостового синтез-газа выбираются таким образом, чтобы обеспечить желательную конверсию за один проход реагента СО на стадии синтеза Фишера-Тропша.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия синтеза Фишера-Тропша представляет собой стадию синтеза Фишера-Тропша без сдвига равновесия, на которой используют катализатор на основе кобальта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает рециркуляцию части хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, который содержит неконвертированнные H2 и СО, на стадию синтеза Фишера-Тропша, и при этом исходный синтез-газ, таким образом, представляет собой комбинацию свежего синтез-газа и рециркулируемого хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, либо объединенные в один поток, либо подаваемые отдельно на стадию реакции Фишера-Тропша.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что соотношение рециркулируемого хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша к свежему синтез-газу изменяют для обеспечения указанного исходного синтез-газа с соотношением H2/CO исходного синтез-газа в пределах 10% от целевого соотношения H2/CO для исходного синтез-газа.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что предусматривает осуществление стадии получения синтез-газа для получения указанного свежего синтез-газа, причем стадия получения синтез-газа осуществляется с получением свежего синтез-газа с постоянным целевым соотношением H2/CO свежего синтез-газа.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что поддерживают постоянный поток свежего синтез-газа и при этом рабочие условия или параметры стадии синтеза Фишера-Тропша регулируют для обеспечения целевого соотношения H2/CO хвостового газа.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что предусматривает рециркуляцию, по меньшей мере, части хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша или содержащего СО и/или H2 газового потока, полученного из хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, на стадию получения синтез-газа, и изменение скорости, с которой хвостовой газ стадии синтеза Фишера-Тропша или указанный газовый поток, полученный из хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша, рециркулируют на стадию получения синтез-газа для получения указанного свежего синтез-газа с постоянным целевым соотношением H2/CO свежего синтез-газа.

8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что предусматривает осуществление стадии получения синтез-газа для получения указанного свежего синтез-газа, причем стадия получения синтез-газа осуществляется с получением свежего синтез-газа с постоянным целевым соотношением H2/CO свежего синтез-газа, способ также предусматривает подачу рециркулируемого хвостового газа стадии синтеза Фишера-Тропша на стадию синтеза Фишера-Тропша с заданным соотношением к свежему синтез-газу, таким образом обеспечивая указанное постоянное целевое соотношение Н2/СО исходного синтез-газа.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу получения парафинового продукта из углеродсодержащего сырья. Способ включает частичное окисление углеродсодержащего сырья для получения смеси, содержащей водород и монооксид углерода, осуществление синтеза Фишера-Тропша с использованием полученной смеси и извлечение парафинового продукта и отходящего газа, гидрогенизацию по меньшей мере части отходящего газа из синтеза Фишера-Тропша, необязательно после удаления углеводородов, используя молярное отношение пар/отходящий газ в диапазоне от 0,5 до 1,5, и катализатор, содержащий медь и цинк, или катализатор, содержащий медь, цинк и марганец, превращение по меньшей мере части образовавшегося газа, используя катализатор на основе никеля, который содержит не более 0,2 масс.

Изобретение относится к способу получения синтетической нефти. Способ получения синтетической нефти осуществляют из нетрадиционного нефтяного сырья.

Изобретение относится к катализаторам получения углеводородов, в том числе жидких синтетических топлив, олефинов, твердых углеводородов из смеси СО и водорода (синтез-газа).

Изобретение относится к способу получения и использования углеводородного топлива. Способ включает либо добычу СO2 из дымового газа объекта, сжигающего покупное углеводородное топливо, либо CO2 со стороны, либо добычу СО2 из воздуха, либо одновременное или частичное использование всех трех указанных источников СО2, и включающего добычу Н2 из воды способом ее электролиза с использованием электроэнергии ветровой энергетической установки (ВЭУ), с последующим соединением СО2 и Н2, реакция которых дает углеводородное топливо.

Изобретение относится к способу получения жидкого углеводородного продукта из синтез-газа, полученного из биомассы. В способе осуществляют стадии: 1) смешивание сырого синтез-газа, полученного в газификаторе биомассы, с насыщенным водородом газом, где объемное отношение насыщенного водородом газа к сырому синтез-газу находится между 0,7 и 2,1; 2) подачу газообразной смеси, полученной на стадии 1), на установку дегидратации для удаления влаги, углекислого газа и других вредных примесей, содержащихся в газе, получение синтез-газа, удовлетворяющего требованиям реакции синтеза Фишера-Тропша; 3) реагирование синтез-газа, полученного на стадии 2) в реакторе синтеза Фишера-Тропша, где синтез осуществляют в присутствии катализатора с целью производства жидкого углеводородного продукта при температуре от 150°C до 300°C и давлении от 2 до 4 МПа, осуществляют отведение воды, произведенной в синтезе, 4) возвращают от 70 об.% до 95 об.% отработанных газов, произведенных на стадии 3), на стадию 3) для смешивания с синтез-газом и подачу газовой смеси в реактор синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к способу получения предшественника катализатора. Способ включает приведение в контакт материала подложки катализатора с предшественником модифицирующего компонента в жидкой среде для пропитки, необязательно прокаливание содержащего модифицирующий компонент материала подложки катализатора при температуре выше 100°С с получением модифицированной подложки катализатора и введение соединения предшественника кобальта (Со) в качестве активного компонента катализатора на и/или в (i) материал подложки катализатора перед приведением в контакт материала подложки катализатора с предшественником модифицирующего компонента, (ii) содержащий модифицирующий компонент материал подложки катализатора и/или (iii) модифицированную подложку катализатора, посредством чего получают предшественник катализатора.

Изобретение относится к способу и установке для получения жидкого топлива из углеводородного газа. Заявлен способ получения жидкого топлива из углеводородного газа и выработки энергии, в котором осуществляют риформинг углеводородного газа для получения газа риформинга путем реакции парового риформинга углеводородного газа; осуществляют синтез бензина, диметилового эфира или дизельного топлива из газа риформинга через метанол; извлекают тепло термической энергии газа риформинга для получения насыщенного водяного пара, имеющего температуру не более 180°C, до использования указанного газа риформинга на стадии синтеза; осуществляют перегревание указанного насыщенного водяного пара с использованием теплового источника, имеющего температуру по меньшей мере 200°C, образовавшегося в указанном способе, чтобы получить перегретый водяной пар; и осуществляют выработку энергии с использованием указанного перегретого водяного пара, причем в качестве теплового источника для перегревания на стадии перегревания используют водяной пар, образовавшийся за счет экзотермической реакции на стадии синтеза.

Изобретение относится к предшественникам катализаторов Фишера-Тропша, содержащим носитель и кобальт на данном носителе, к катализаторам Фишера-Тропша, способу получения предшественников катализаторов и к применению карбоновой кислоты в указанном способе.

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелой нефти или битума с получением синтетических углеводородных продуктов, включающему: (а) обеспечение источника исходного сырья, содержащего тяжелую нефть или битум, (б) обработку указанного исходного сырья с образованием одной или большего количества перегнанных фракций и неперегоняемой низшей фракции, (в) подачу указанной низшей фракции в контур получения сингаза для получения потока сингаза, обедненного водородом, за счет реакции некаталитического частичного окисления, при этом в упомянутом потоке сингаза, обедненного водородом, отношение Н2:СО составляет от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 1:1, и взаимодействие указанного сингаза в реакторе Фишера-Тропша с синтезированием углеводородных продуктов, (г) добавление внешнего источника водорода к указанному обедненному водородом сингазу для оптимизации синтеза упомянутых синтетических углеводородных продуктов, по меньшей мере один из которых представляет собой синтетическое нефтяное сырье (варианты) и к способу переработки неперегнанной низшей фракции битума или тяжелой нефти с получением синтетических углеводородных продуктов.

Изобретение относится к системе и способу производства бензина из природного газа через метанол. Система для производства бензина из природного газа через метанол содержит: устройство парового риформинга, предназначенное для парового риформинга природного газа с использованием воды для производства риформированного газа; устройство получения метанола, предназначенное для получения метанола-сырца из риформированного газа, полученного с помощью устройства парового риформинга; дистилляционную колонну для дистилляции метанола-сырца, полученного с помощью устройства получения метанола; устройство получения бензина, предназначенное для получения бензина и воды из метанола, очищенного с помощью дистилляционной колонны; трубопроводную линию, предназначенную для подачи воды, полученной в устройстве получения бензина, в устройство парового риформинга с целью ее использования для парового риформинга природного газа; линию возврата водяного пара, предназначенную для возврата воды, в которую сконденсирована часть риформированного газа, в устройство парового риформинга для использования в качестве водяного пара в процессе парового риформинга; и линию отвода дистиллированной воды, предназначенную для подачи дистиллированной воды, отделенной с помощью дистилляционной колонны, в устройство парового риформинга для использования в процессе парового риформинга.

Изобретение относится к парафиновому воску, полученному способом Фишера-Тропша. Полученный способом Фишера-Тропша парафиновый воск содержит парафины, имеющие от 9 до 24 атомов углерода, имеет температуру плавления в диапазоне от 15 до 32°С, количество полученных способом Фишера-Тропша парафинов, имеющих от 16 до 18 атомов углерода, составляет в нем по меньшей мере 85% масс. в расчете на общее количество полученных способом Фишера-Тропша парафинов, имеющих от 14 до 20 атомов углерода, или количество полученных способом Фишера-Тропша парафинов, имеющих от 18 до 20 атомов углерода, составляет в нем по меньшей мере 80% масс. в расчете на общее количество полученных способом Фишера-Тропша парафинов, имеющих от 16 до 22 атомов углерода. Заявлен также материал для хранения тепловой энергии и применение парафинового воска в качестве материала с изменяемым фазовым состоянием в вариантах для хранения тепловой энергии. Технический результат – полученные парафиновые воски имеют более высокую скрытую теплоту, в составе материалов для хранения тепловой энергии используется меньшее количество парафинового воска по изобретению. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к способу получения модифицированной подложки катализатора, причем способ предусматривает получение титансодержащего материала подложки катализатора посредством (i) контакта материала подложки катализатора с органическим соединением титана, при этом материал подложки катализатора выбирают из группы, состоящей из (а) предшественника подложки катализатора, содержащего соединение алюминия, который превращается в подложку катализатора в форме одного или нескольких оксидов алюминия при прокаливании, и (b) подложки катализатора, представляющей оксид алюминия в форме одного или нескольких оксидов алюминия, и при этом органическое соединение титана представляет собой соединение титана, в котором титан связан с по меньшей мере одним атомом кислорода по меньшей мере одной органической группы посредством связи, или (ii) совместного гидролиза гидролизуемого органического соединения титана и Al(OR'')3, причем титансодержащий материал подложки катализатора после этого содержит Al, и при этом гидролизуемое органическое соединение титана представляет собой соединение титана, в котором титан связан с по меньшей мере одним атомом кислорода по меньшей мере одной органической группы посредством связи, причем все R'' являются одинаковыми или различными и каждый представляет собой органическую группу. Прокаливание титансодержащего материала подложки катализатора проводят при температуре выше 900°С с получением модифицированной подложки катализатора, которая содержит более 1 мас.% и менее 3,5 мас.% Ti, на основе массы модифицированной подложки катализатора, причем Ti находится в виде одного или нескольких соединений титана. Изобретение также относится к способам получения предшественника катализатора и самого катализатора, а также к способу синтеза углеводородов. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 38 пр.

Изобретение относится к способу получения углеводородов в непрерывном режиме исходя из синтез-газа в присутствии катализатора, включающий стадию синтеза, на которой синтез-газ приводят во взаимодействие с катализатором в реакторе синтеза Фишера-Тропша (4). Способ характеризуется тем, что одновременно со стадией синтеза осуществляют следующие последовательные стадии: a) загрузку предшественника катализатора, содержащего оксид кобальта, в предназначенный для этой цели реактор восстановления (2); b) восстановление в реакторе восстановления предшественника катализатора, загруженного на стадии а), приведением в контакт с газом-восстановителем, содержащим водород (Н2) и/или монооксид углерода (СО); c) подачу катализатора, восстановленного на стадии b), в реактор синтеза (4). При этом введение восстановленного катализатора в реактор (4) синтеза осуществляется через линию (9) подачи восстановленного катализатора, связывающую реактор (2) восстановления с реактором (4) синтеза. Использование настоящего изобретения позволяет снизить частоту остановок реактора и быстро выходить в рабочий режим после остановки, а также исключить стадию защиты свежевосстановленного катализатор. 14 з.п. ф-лы, 2 пр., 4 табл., 1 ил.

Способ получения содержащего кобальт катализатора синтеза углеводородов предусматривает на стадии образования карбида обработку исходного предшественника катализатора, содержащего подложку катализатора, несущую кобальт, содержащим СО газом не более 1 час при температуре T1, где T1 составляет от 200°C до 260°C для превращения кобальта в карбид кальция, таким образом получая содержащий карбид кобальта предшественник катализатора, причем содержащий СО газ (когда он содержит Н2) не характеризуется молярным соотношением СО к Н2, равным или меньшим 33:1, и при этом стадию образования карбида проводят в неокислительных условиях; и на последующей стадии активации содержащий карбид кобальта предшественник катализатора подвергают обработке водородсодержащим газом при температуре T2, где T2 составляет, по меньшей мере, 300°C для превращения карбида кобальта в металлический кобальт, таким образом активируя содержащий карбид кобальта предшественник катализатора и обеспечивая содержащий кобальт катализатор синтеза углеводородов. Также раскрывается способ получения углеводородов, где способ предусматривает получение содержащего кобальт катализатора и приведение в контакт водорода с монооксидом углерода при температуре выше 100°С и под давлением по меньшей мере 10 бар в присутствии содержащего кобальт катализатора синтеза углеводородов. Технический результат заключается в повышении активности катализатора в отношении СФТ и в снижении селективности к метану. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 табл., 34 пр.

Изобретение относится к нефте- и газохимии, а именно к способам получения углеводородов путем каталитической конверсии смеси, преимущественно содержащий СО, Н2. Получаемые при этом жидкие углеводородные фракции могут быть использованы в качестве топлив, в том числе автомобильных, характеризующихся высокой экологической чистотой. Описан способ получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции из природного или попутного газов с использованием бифункционального катализатора, включающий подачу углеводородного газа на установку, его разделение на два потока - технологический и энергетический, направление энергетического потока на сжигание, подогрев дымовыми газами узлов реакторного блока получения синтез-газа, очистку технологического потока углеводородного газа от сернистых соединений, получение синтез-газа высокотемпературным паровым риформингом углеводородного газа водяным паром, получение смеси жидких углеводородов и воды с последующим разделением на высокооктановую синтетическую бензиновую фракцию и воду, причем обессеренный углеводородный газ поступает последовательно в два реактора предриформинга, где в присутствии водяного пара образуется водородсодержащий газ, а затем в реактор риформинга, где на никелевом катализаторе образуется синтез-газ, избыток водорода из синтез-газа удаляют с помощью аппарата газоразделения и направляют на смешение с энергетическим потоком углеводородного газа, жидкие углеводороды получают из синтез-газа в реакторах, содержащих бифункциональный катализатор. Установка для получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции содержит блок паровой конверсии природного газа, включающий узел теплоиспользующей аппаратуры с камерой сгорания, узел очистки углеводородного газа от сернистых соединений, узел смешивания углеводородного газа и воды, реакционный узел, узел удаления дымовых газов, теплообменники, сепаратор, блок выделения избытка водорода из синтез-газа, теплообменники, сепараторы, блок получения синтетической бензиновой фракции, включающий каскад реакторов синтеза бензиновой фракции с теплообменниками реакционных потоков, компрессор, буферные емкости, смеситель газовых потоков, теплообменники, сепараторы, фильтры, сборники воды, насосы, продуктовую емкость, при этом узел синтеза бензиновой фракции блока получения синтетической бензиновой фракции выполнен в виде каскада реакторов и теплообменников реакционных потоков, при этом все блоки установки гидравлически и пневматически соединены между собой и с промежуточными емкостями, а выход синтез-газа из блока мембранного газоразделения пневматически соединен с входом в реакторы синтеза бензиновой фракции. Технический результат - повышение эффективности использования углеводородных газов малых месторождений и попутных нефтяных газов за счет их переработки в высокооктановую бензиновую фракцию - основу автобензина класса 5. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Настоящее изобретение относится к способу получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции из углеводородного газа и к установке для его осуществления. Способ включает подачу углеводородного газа на установку, его разделение на два потока - технологический и энергетический, направление энергетического потока на сжигание, подогрев дымовыми газами узлов теплоиспользующей аппаратуры, очистку технологического потока углеводородного газа от сернистых соединений, получение синтез-газа высокотемпературным риформингом углеводородного газа водяным паром и диоксидом углерода, получение жидких углеводородов и воды с последующим разделением на высокооктановую синтетическую бензиновую фракцию и воду. При этом диоксид углерода для получения синтез-газа выделяют из продуктов сгорания энергетического потока углеводородного газа методом абсорбции и десорбции, пароуглекислотную конверсию ведут на никельсодержащем катализаторе, жидкие углеводороды получают из синтез-газа в реакторах, содержащих бифункциональный катализатор. Предлагаемое изобретение позволяет получить высокооктановую синтетическую бензиновую фракцию, удовлетворяющую высоким экологическим характеристикам, с высокой селективностью. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к вариантам способа преобразования исходного топлива во вторичное топливо посредством установки реформинга. Один из вариантов способа включает следующие этапы: подачу исходного топлива в печь установки реформинга, причем исходное топливо содержит отходы в виде сточных вод и/или твердых отходов, содержащих углерод; подачу в печь метана в качестве дополнительного исходного топлива; подачу воды в печь; обеспечение одного или более плазменно-дуговых источников тепла в установке реформинга для расщепления указанных исходных топлив и указанной воды на один или более составляющих компонентов и/или их комбинации; преобразование по меньшей мере части указанного одного или более составляющих компонентов воды и исходных топлив и/или их комбинации в указанное вторичное топливо с использованием одного или более катализаторов; вывод указанного вторичного топлива из установки реформинга. В другом варианте способа исходным топливом является метан, а вторичным топливом – метанол. Предлагаемые способы позволяют отказаться от использования больших конвертеров для печей (печных камер) при использовании метана для питания плазменно-дуговых горелок. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу получения защищенного восстановленного нанесенного металлического катализатора в форме гранулы или пасты, применяемого в широком спектре химических реакций, таких как гидрирование углеводородных соединений в нефтехимических процессах; гидрирование ненасыщенных жиров и масел, а также ненасыщенных углеводородных смол, и в процессе Фишера-Тропша. Данное изобретение также относится к пасте и к грануле, которые получены указанным способом. В соответствии с настоящим изобретением способ получения защищенного восстановленного нанесенного металлического катализатора в форме гранулы или пасты, в котором упомянутый нанесенный катализатор находится в форме порошка, включает контактирование и смешивание упомянутого порошка нанесенного катализатора с жидкостью в инертной атмосфере таким образом, что, по существу, всю поверхность практически всех частиц порошка нанесенного катализатора покрывают жидкостью. При этом количество жидкости соответствует вплоть до пятикратного количества жидкости, требуемого на основе влагоемкости. Упомянутую жидкость выбирают из группы, состоящей из жидких С10-С13-алифатических углеводородов, подвергнутой гидрообессериванию тяжелой нафты, уайт-спиритов, тетралина и их комбинаций. Технический результат: используемые для защиты катализатора от окисления жидкости могут быть легко удалены посредством дистилляции. Кроме того, указанные жидкости не только защищают порошок катализатора от окисления, но и ингибируют самовоспламенение защищенного катализатора. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 12 пр.

Описан катализатор синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, покрытый мезопористым материалом, и способ его получения. Катализатор содержит кремнеземный носитель, насыщенный на поверхности активным компонентом кобальта и селективным промотором циркония; снаружи активный компонент кобальта и селективный промотор циркония покрыт слоем оболочки мезопористого материала. Способ получения включает в себя получение кремнеземного носителя, насыщенного цирконием, получение первичного катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта на кремнеземном носителе, приготовление раствора-прекурсора мезопористых материалов, дальнейшее погружение, кристаллизацию, промывку, сушку и прокаливание для получения катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта с покрытием мезопористых материалов. Активный компонент покрыт и защищен слоем оболочки мезопористого материала, толщина слоя оболочки регулируется, катализатор имеет длительный срок службы, высокую реакционную способность и хорошую стабильность. Структура пор мезопористых материалов обеспечивает канал для диффузии CO и H2, селективность в отношении С5+ является высокой, и селективность в отношении метана является низкой. Катализатор особенно подходит для суспензионных барботажных колонных реакторов или корпусных реакторов с непрерывным перемешиванием. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл., 8 пр.

Изобретение относится к способу синтеза углеводородов из сырья, содержащего синтез-газ, в котором применяют твердый катализатор Фишера-Тропша в трехфазной реакционной секции, выполненной таким образом, что упомянутый катализатор поддерживается в суспензии в жидкой фазе за счет циркуляции газовой фазы снизу вверх в упомянутой реакционной секции. При этом для контроля и поддержания равномерной концентрации частиц катализатора в реакционной секции осуществляют следующие этапы: (а) для любого i, находящегося в пределах от 1 до n-1, где i является натуральным целым числом от 1 до n-1, где n обозначает число точек измерения давления, расположенных вдоль продольной оси реактора, и по меньшей мере равно 3, при этом точка измерения 1 является самой нижней, а точка измерения n является самой верхней в указанной реакционной секции, измеряют дифференциальные давления ΔРi между двумя последовательными точками измерения давления, отстоящими друг от друга на Δhi, и вычисляют потери напора на метр ΔGi=ΔРi/Δhi, (b) для каждой потери напора на метр ΔGi в упомянутой суспензии катализатора в жидкой фазе вычисляют значение, соответствующее разности между двумя последовательными потерями напора на метр, поделенной на их среднее значение (ΔGi+1 - ΔGi)/((ΔGi+1 + ΔGi)/2 (с) если по меньшей мере одно из значений, вычисленное на этапе (b), больше или равно 5%, впрыскивают по меньшей мере одну добавку, содержащую по меньшей мере один кремнийорганический полимер по меньшей мере на дно упомянутой реакционной секции. Использование изобретения позволяет улучшить гидродинамику потока газ/жидкая среда/твердая фаза в реакционной секции. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр., 2 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2012-02-24 2017-05-22T03:21:39
Наверх