專利名稱：一種由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，具體是ー種以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的費托合成エ藝方法，屬于費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
費托合成是將煤、天然氣等化石能源或生物質(zhì)等可再生能源轉(zhuǎn)化形成的合成氣在催化劑作用下生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程，在降低對石油路線能源及化學(xué)品生產(chǎn)依存度及清潔能源利用方面有著重要作用。以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的粗合成氣中氫碳比普遍偏低，一般采用的エ藝路線是粗合成氣先經(jīng)水煤氣變換調(diào)節(jié)，再經(jīng)脫碳エ序脫除CO2以使其中的H2/C0體積比大約等于2，從而滿足費托合成生產(chǎn)的要求。中國專利CN1354779A、CN1761734A分別公布了ー種用于費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的エ藝方法，但未對原料合成氣的低氫碳比的有效處理給予關(guān)注。中國專利CN200610140020. 4公布了一種兩段式費托合成的エ藝方法，其中，主要是將利用堿洗法脫除CO2后的費托合成尾氣與原料氣混合，再經(jīng)水煤氣變換和脫碳エ序處理，作為費托合成反應(yīng)入口合成氣的過程。中國專利CN200310108146.X公布了ー種合成氣生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的エ藝，該エ藝采取兩級裝置費托合成，第一級費托合成裝置生產(chǎn)的惰性氣體將會在第二級裝置中累積，導(dǎo)致在實際操作中必須通過加大第二級裝置的尾氣排放量以降低第二級裝置中循環(huán)氣體中惰性氣體的濃度以維持操作，降低了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性。專利中未對原料合成氣的低氫碳比有效處理給予關(guān)注。中國專利CN101979468A提出了將排放尾氣送至ニ氧化碳重整裝置，使富甲烷的不凝尾氣與來自脫碳エ序的ニ氧化碳發(fā)生重整反應(yīng)生成合成氣，所得合成氣返回與原料合成氣混合后，再經(jīng)水煤氣變換調(diào)節(jié)氫碳比、脫碳分離出ニ氧化碳后作為費托合成反應(yīng)入口合成氣。綜上所述，水煤氣變換エ序是費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品エ藝方法中普遍采用的一個環(huán)節(jié)，但水煤氣變換エ藝復(fù)雜，設(shè)備投資較高，降低了整個裝置的經(jīng)濟性。此外，生物質(zhì)能量密度較低、收集半徑有限，如果采用水煤氣變換，過程中帶來的有效碳損失將進一歩限制生物質(zhì)合成油裝置生產(chǎn)規(guī)模。目前還沒有一種有效的エ藝方法解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、簡單、低成本的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法。該方法替代現(xiàn)有エ藝方法中的水煤氣變換エ序，使其滿足費托合成的需求，從而實現(xiàn)生物質(zhì)可再生能源的緑色高效利用，和裝置溫室氣體CO2排放的大幅度減少。 本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，具體步驟如下I)將生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)生產(chǎn)的粗合成氣與富氫氣體混合，其中富氫氣體與粗合成氣的體積比為O. 7 2. I ;優(yōu)選2)將步驟I)獲得的氣體混合送至脫水裝置脫除氣體中所含的水分與ニ氧化碳及其他有害雜質(zhì)，得到符合費托合成反應(yīng)要求的合成氣；3)步驟2)獲得的合成氣進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)，費托合成是在高效費托合成催化劑催化下生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程，其溫度為150-300°C，壓カ通常為2-4MPa (A)，生產(chǎn)出液態(tài)烴產(chǎn)品，并生成水排出裝置；4)步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的70 95%作為循環(huán)氣，與合成氣混合進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)。所述的步驟I)所述的富氫氣體中氫氣體積占總氣體總量的60 99%。所述的步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為I. 8 3. 0，有效合成氣H2+C0占總氣體量50% 99%。優(yōu)選地，步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為2 2. 5，有效合成氣H2+C0占總氣體量80% 99%。優(yōu)選地，所述的步驟I)所述的富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為O. 7 I. 34 :1，其中H2占富氫氣體總氣量的70% 99%體積。優(yōu)選地，步驟I)所述的富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為O. 96: I. I :1，其
中H2占富氫氣體總氣量的80% 90%體積。優(yōu)選地，步驟3)所述的費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程其溫度為180-230°C，壓力通常為2 2. 5MPa (A)0所述的步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的另一部分用于燃燒發(fā)電或供熱。優(yōu)選地，所述的步驟I)富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為O. 96:1，其中H2占富氫氣體總氣量的90%體積；步驟2)費托合成反應(yīng)器操作溫度為200°C，費托合成反應(yīng)器操作壓カ為2. 5Mpa (A);步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為2. 15，有效合成氣(H2+C0)占總氣體量90%。優(yōu)選地，所述的步驟I)富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為I. 1:1，其中H2占富氫氣體總氣量的80%體積；步驟2)費托合成反應(yīng)器操作溫度為190°C，費托合成反應(yīng)器操作壓カ為2. 2Mpa (A);步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為2. 2，有效合成氣(H2+C0)占總氣體量84%。本發(fā)明的優(yōu)點在于I.通過其他途徑獲得的富氫氣體調(diào)節(jié)生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)生的低氫碳比合成氣，從而使低氫碳比合成氣不需要經(jīng)歷水煤氣變換エ序，而只需簡單脫除其中的少量ニ氧化碳即可進入費托合成反應(yīng)器，從而提高生物質(zhì)的碳效率，提高整個合成油裝置的生產(chǎn)率。2.減少了投資，簡化了流程，減少了能耗，使操作簡單。3.尾氣燃燒供熱或發(fā)電，有助于實現(xiàn)液體燃料的生產(chǎn)與熱或電聯(lián)產(chǎn)，可以使生物質(zhì)資源得到更為有效的利用，降低整個合成油エ藝的ニ氧化碳排放。


圖I是本發(fā)明的エ藝原理流程圖。
具體實施例方式圖I是本發(fā)明的エ藝原理流程圖本發(fā)明的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，具體步驟如下I)將生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)生產(chǎn)的粗合成氣與富氫氣體混合，其中富氫氣體與粗合成氣的體積比為O. 7 2. I ;優(yōu)選I. I I. 7。
2)將步驟I)獲得的氣體混合送至脫水裝置脫除氣體中所含的水分與ニ氧化碳及其他有害雜質(zhì)，得到符合費托合成反應(yīng)要求的合成氣；3)步驟2)獲得的合成氣進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)，生產(chǎn)出液態(tài)烴產(chǎn)品，并生成水排出裝置；4)步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的70 95%作為循環(huán)氣，與合成氣混合進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)。所述的步驟I)所述的富氫氣體中氫氣體積占總氣體總量的60 99% ;優(yōu)選77 84%所述的步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為I. 8 3. 0，有效合成氣H2+C0占總氣體量50% 99%。優(yōu)選地，所述的步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/C0體積比為2 2. 5，有效合成氣H2+C0占總氣體量80% 99%。步驟3)所述的費托合成是指合成氣在高效費托合成催化劑催化下，生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程，其溫度為150-300°C，壓カ通常為2-4MPa(A)。采用的催化劑通常為鐵基或鈷基，采用的反應(yīng)器形式通常為固定床、流化床、循環(huán)流化床、漿態(tài)床等。所述的步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的另一部分用于燃燒供熱或發(fā)電。所述的燃燒供熱或發(fā)電包括為界區(qū)內(nèi)或周邊地區(qū)提供熱源，或為燃氣輪機、蒸汽輪機等設(shè)備提供動カ，以及其他熱能的綜合利用方式。附圖所示為從裝置外引入富氫氣體，使之與來自氣化爐的低氫碳比合成氣混合，以獲得適當氫碳比的合成氣供給費托合成エ序，該富氫氣體可來自于化肥廠、石化廠、電解水或其它產(chǎn)氫裝置。本發(fā)明所述エ藝中，步驟I)所述的粗合成氣的H2/C0體積比通常為O. I 2。當氣化爐中未引入水蒸汽時，這個比例通常為O. I I。本發(fā)明所述エ藝中，步驟2)所述的有害雜質(zhì)包括硫化物、氮氧化合物、金屬化合物、或其他會導(dǎo)致費托合成催化劑失活或費托合成效能降低的物質(zhì)。費托合成循環(huán)尾氣是指經(jīng)費托合成反應(yīng)、分離出液態(tài)產(chǎn)品后通過增壓設(shè)備送回費托合成反應(yīng)器入口的氣體,循環(huán)氣主要包括合成氣、惰性氣體、烴類物質(zhì)的混合氣。本發(fā)明所述エ藝中，步驟3)所述的液態(tài)烴產(chǎn)品，通常包括石腦油、柴油、費托蠟等，通過進ー步處理，還可以獲得柴油、航空煤油、こ烯、丙烯等多種產(chǎn)品。實施例I :生物質(zhì)氣化爐生產(chǎn)粗合成氣4000Nm3/h，氣體組成如表I所示，H2/C0體積比為O. 39
表I生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)粗合成氣組成
權(quán)利要求
1.一種由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，具體步驟如下 1)將生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)生產(chǎn)的粗合成氣與富氫氣體混合，其中富氫氣體與粗合成氣的體積比為0. 7 2. I ; 2)將步驟I)獲得的氣體混合送至脫水裝置脫除氣體中所含的水分與二氧化碳及其他有害雜質(zhì)，得到符合費托合成反應(yīng)要求的合成氣； 3)步驟2)獲得的合成氣進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)，費托合成是在高效費托合成催化劑催化下生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程，其溫度為150-300°C，壓力通常為2-4MPa (A)，生產(chǎn)出液態(tài)烴產(chǎn)品，并生成水排出裝置； 4)步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的70 95%作為循環(huán)氣送回步驟3)，與合成氣混合進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟I)所述的富氫氣體中氫氣體積占總氣體總量的60 99%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟3)進入費托合成反應(yīng)器的費托合成原料氣的H2/CO體積比為I. 8 3. 0，有效合成氣H2+CO占總氣體體積的50% 99%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟3)進入費托合成反應(yīng)器的費托合成原料氣的H2/CO體積比為2 2. 5，有效合成氣H2+CO占總氣體體積的80% 99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟I)所述的富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為0. 7 I. 34 :1，其中H2占富氫氣體總氣量的70% 99%體積。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟I)所述的富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為0. 96: I. I :1，其中H2占富氫氣體總氣量的80% 90%體積。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟3)所述的費托合成生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程其溫度為180-230°C，壓力通常為2 2.5MPa (A)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的另一部分用于燃燒發(fā)電或供熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟I)富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為0. 96:1，其中H2占富氫氣體總氣量的90%體積；步驟2)費托合成反應(yīng)器操作溫度為200°C，費托合成反應(yīng)器操作壓力為2. 5Mpa(A);步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/CO體積比為2. 15，有效合成氣(H2+CO)占總氣體量90%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟I)富氫氣體與粗合成氣的混合體積比為I. 1:1，其中H2占富氫氣體總氣量的80%體積；步驟2)費托合成反應(yīng)器操作溫度為190°C，費托合成反應(yīng)器操作壓力為2. 2Mpa (A)；步驟3)進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/CO體積比為2. 2，有效合成氣(H2+CO)占總氣體量84%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由生物質(zhì)生產(chǎn)的合成氣制造液態(tài)烴產(chǎn)品的方法，具體步驟如下1)將生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)生產(chǎn)的粗合成氣與富氫氣體混合，其中富氫氣體與粗合成氣的體積比為0.7～2.1；2)將步驟1)獲得的氣體混合送至脫水裝置脫除氣體中所含的水分與二氧化碳及其他有害雜質(zhì)，得到符合費托合成反應(yīng)要求的合成氣；3)步驟2)獲得的合成氣進入費托合成反應(yīng)器反應(yīng)，費托合成是在高效費托合成催化劑催化下生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品的過程，其溫度為150-300℃，壓力通常為2-4MPa(A)，生產(chǎn)出液態(tài)烴產(chǎn)品，并生成水排出裝置；進入費托合成反應(yīng)器費托合成原料氣的H2/CO體積比為1.8～3.0，有效合成氣H2+CO占總氣體量50%～99%；4)步驟3)產(chǎn)生的排放尾氣的70～95。
文檔編號C10G2/00GK102703107SQ20121021294
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者宋侃, 張巖豐, 蒯平宇, 金家琪, 陳義龍, 龔焱 申請人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司