专利名称：用于进行费-托合成反应的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于进行费-托合成反应的装置和方法，并特别涉及来自费-托反应器顶部气流中易冷凝产物的回收。
背景技术：
费-托合成法是用于将天然气、煤或生物质通过合成气单元转化为更长链烃蜡。关于费-托合成的一个问题是由于高沸点产物以固体形式在冷表面上析出使得换热器和反应器气体出口的下游其他设备结垢
发明内容
本发明的目的是解决这个难题。根据本发明的一方面，提供一种用于回收包含在费-托反应器出口气流中的易冷凝产物的方法，该方法包括以下步骤将反应器气流输送至冷凝分离单元；将费-托气体与蒸发烃液流在冷凝分离单元中逆流提供以进行直接热交换，由此冷却费-托气体；冷凝费-托气体中的高沸点组分；从气体组分中分离冷凝的高沸点组分；并去除气体馏分和冷凝的高沸点馏分；其中，至少部分易蒸发的烃液流获自去除步骤中得到的气体馏分的后续工序。根据本发明的另一方面，提供一种用于回收包含在费-托反应器出口气流中的易冷凝产物的装置，该装置包括费-托反应器；冷凝分离单元；气/液分离器；用于将反应器气流输送至冷凝分离单元的线路；从冷凝分离单元中冷凝高沸点馏分的出口 ；用于从冷凝分离单元输送至少部分气体馏分至气/液分离器的气体馏分出口线路；以及用于将易蒸发的烃液从气/液分离器输送至冷凝分离单元的循环线路，从而将反应器气流与蒸发烃液流在冷凝分离单元中逆流提供以进行直接热交换。因此，通过与从气流的轻馏分中获得的液体进行直接热交换使得本来会结垢于下游设备的蜡状物质从反应器的塔顶气流中除去。优选地，对反应器的气流进行预冷却，以便在它被输送至冷凝分离单元之前，产生气体和液体组分的混合物。优选地，预冷却包括反应器气流和反应器的合成气进料流之间的间接热交换。优选地，从去除步骤中得到的气体馏分经受第一分离步骤，在该步骤中，气体馏分被分离成气相、液态烃相和水相。(可以理解的是，在烃相中不可避免的存在少量的水，反之亦然。)优选地，在第一分离步骤之前，将气体馏分经过冷却步骤以形成气流和液体产物。优选地，至少部分来自第一分离步骤中的液态烃相构成被输送至分离单元的蒸发烃液。优选地，从冷凝分离单元中去除的高沸点馏分是重油，并且来自分离步骤的液态烃相是轻油。在最高温度(通常在110-150°C范围内)收集到的产品称为“重油”(HO)，而在最低温度(由冷却水的有效性确定)并且通常在30-50°C收集的产品被称为“轻油”(L0)。优选地，将来自第一分离步骤的气相进行第二分离步骤，在该步骤中，来自第一分离步骤的气相被分离成气相、液态烃相和水相。优选地，在所述第二分离步骤之前，将来自第一分离步骤的气相进行冷却步骤，以形成第二气流和液体产物。然而，虽然已经描述了为实现产品回收进行两个冷却步骤，但是有可能只有一个或几个这样的步骤。优选地，冷凝分离单元是液体洗涤塔。优选地，该反应器是浆态床鼓泡反应器。优选地，气/液分离器是液体闪蒸罐。该装置可以进一步包括促进反应器气流和反应器的合成气进料流之间的间接热交换的换热器和用于接收来自第一气/液分离器的气流的第二气/液分离器。优选地，第二气/液分离器是液体闪蒸罐。因此，可以认为本发明停留在液体洗涤塔的使用上，在洗涤塔中再循环的LO用于冷凝HO产物，同时LO在塔中蒸发。冷凝HO的冷却任务被拖延到再循环LO的冷却段。这种设计将降低进入产物回收部的冷却段的重组分的分压。也可以认为本发明停留在一般的非低温方法上，该方法用于回收易冷凝的烃组分，所述易冷凝的烃组分包括尽管在冷凝分离区中与易蒸发的烃液流逆流进行直接热交 换，但通过具有熔点高于环境温度(约20° C)的组分的析出仍可能引起结垢风险的烃的混合物，以及回收从通过气体馏分后处理获得的低沸点烃中的一种或多种馏分的高沸点烃的液体馏分和气体馏分。通常，易冷凝的烃组分的沸点范围对应于那些轻油和重油的范围。本发明还延伸至采用本发明上述记载的进行费-托合成反应的方法，其中将H2和CO通入到上述费-托反应器中并从反应器中回收蜡产物流。优选的，反应在浆态床鼓泡反应器中进行，其中将H2和CO通入到反应器的浆料中，所述浆料含有催化剂，该催化剂悬浮在含有H2和CO的反应产物的液体中，催化剂在浆料中保持悬浮状态至少部分通过通入到浆料中的气体的运动来实现。优选地，反应温度范围为190-250° C和/或反应压力范围为10-60巴。优选的，通入费-托合成反应器中的气体的H2/C0比例是在I. I至2. 2的范围内。优选地，反应器中的表观气速的范围是5-60cm/
S。优选地，费-托合成反应的产物随后进行后处理，如脱蜡，加氢异构化，加氢裂化，以及它们的组合。本发明可以以各种方式进行实施，现在将通过举例的方式描述一个实施方式，参照附图
图I是体现本发明费-托合成装置的简单流程图。费-托装置包括合成气单元11，费-托浆料反应器12，液体洗涤罐或塔13，第一和第二闪蒸分离罐14、15和可选的低温尾气回收单元16。将天然气17，氧气18和蒸汽19通入到合成气单元11，在那里以传统的方式产生合成气，并作为合成气出口流21离开。水在回收流22中被除去，并被引导到公用系统(图中未示出)。合成气流21结合来自尾气回收单元16的气体再循环流29的部分23形成组合气流24，并在第一换热器25加热该组合气流24。组合流通过第二换热器27与离开费-托反应器12的温度大约为190-250°C的塔顶气流28进行间接热交换，使该组合流进一步被加热到大约150°C然后在线路26中被送至费-托反应器12。气体循环流29的剩余部分，部分31可以被排除至燃料气系统，以及部分32被再循环到合成气单元11。在费-托反应器12中合成气转化为宽沸点范围的烃类。那些烃类在反应器条件下为液相，作为液体被提取并被称为“蜡”(因为该产品的主要部分在环境温度下通常是固体)。在蜡产物线33中将它们从反应器12中除去。
为了避免通过在冷表面上的固体物质的析出使得反应器顶部气体出口的下游换热器结垢，还包含在较低温度下是固体的烃产物的塔顶气流28被通入到洗涤罐13中。在与组合气流24在换热器27中热交换后，塔顶气流28为气体和液体组分的混合流。易蒸发的轻油流34被送入从塔顶气流28中冷凝重油(其中可能含有数量相当大的蜡成分)的洗涤罐13。在重油出口流35中将重油从洗涤罐13中除去。将进料流28、34以水不会在洗涤罐13中冷凝的方式控制进入洗涤罐13。将气流36从洗涤罐13中去除，并在换热器37中冷却，以提供气体和液体产物与水的三相流。该三相流被送到第一闪蒸分离罐14，在第一闪蒸分离罐14中，水在水流38中被回收并去除，轻油在轻油流39中被回收并去除。部分轻油组成易蒸发的轻油流34被送至洗涤罐13 ;因此再循环的轻油流在洗涤罐13中充当费-托反应器顶部气流的直接冷却介质。轻油的剩余部分在轻油回收流41中被去除。来自第一闪蒸罐14的未冷凝的产物在气流42中被除去，并在换热器43中被冷 却，从而冷凝出更多液体产物，并且将所得气体和液体流44送至第二闪蒸分离罐15。水在水流45中被回收并从第二闪蒸罐15中去除，以及轻油在轻油回收流46中被回收并去除。第二闪蒸罐15气相中的剩余组分作为尾气流47被去除。这可能在尾气回收单元16中被处理，以产生液化石油气流48和C5+流49用于改进。
权利要求
1.一种用于回收包含在费-托反应器出口气流中的易冷凝产物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤将反应器气流输送至冷凝分离单元；将费-托气体与易蒸发的烃液流在冷凝分离单元中逆流提供以进行直接热交换，由此冷却费-托气体；冷凝费-托气体中的高沸点组分；从气体组分中分离冷凝的高沸点组分；并去除气体懼分和冷凝的高沸点懼分；其中，至少部分易蒸发的烃液流获自去除步骤中得到的气体馏分的后续工序。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，预冷却反应器气流，以便在反应器气流被输送至冷凝分离单元之前，产生气体和液体组分的混合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，预冷却包括在反应器气流和反应器的合成气进料流之间的间接热交换。
4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，控制操作参数以避免冷凝分离单元中水的冷凝。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，从去除步骤中得到的气体馏分经受第一分离步骤，在该步骤中，从去除步骤中得到的气体馏分被分离成气相、液态烃相和水相。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在第一分离步骤之前，气体馏分经受冷却步骤，以形成气流和液体产物。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，至少部分来自第一分离步骤的液态烃相构成被输送至分离单元的易蒸发的烃液。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，来自第一分离步骤的气相经受第二分离步骤，在该步骤中，来自第一分离步骤的气相被分离成气相、液态烃相和水相。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在第二分离步骤之前，来自第一分离步骤的气相经受冷却步骤，以形成第二气流和液体产物。
10.一种用于进行费-托合成反应以生产费-托蜡的方法，其特征在于，该方法包括将H2和CO通入费-托反应器，进行前述任意一项权利要求中所述的方法，并将蜡产物流从反应器中取出。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，反应在浆态床鼓泡反应器中进行，其中将H2和CO通入到反应器的浆料中，所述浆料含有催化剂，该催化剂悬浮在含有H2和CO的反应产物的液体中，催化剂在浆料中保持悬浮状态至少部分通过通入到浆料中的气体的运动来实现。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，反应温度范围为190-250°C和/或反应压力范围为10-60巴。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，通入费-托合成反应器中的气体的H2/CO的比例是在I. I至2. 2的范围内。
14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，反应器中的表观气速的范围是5-60cm/so
15.根据权利要求11-14中任意一项所述的方法，其中，费-托合成反应的产物随后进行后处理。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述后处理选自脱蜡、加氢异构化、加氢裂化以及它们的组合。
17.一种用于回收包含在费-托反应器出口气流中的易冷凝产物的装置，其特征在于，该装置包括费-托反应器；冷凝分离单元；气/液分离器；用于将反应器气流输送至冷凝分离单元的线路；从冷凝分离单元中冷凝的高沸点馏分的出口 ；用于从冷凝分离单元输送至少部分的气体馏分至气/液分离器的气体馏分出口线路；以及用于将易蒸发的烃液从气/液分离器输送至冷凝分离单元的循环线路，从而将反应器气流与蒸发烃液流在冷凝分离单元中逆流提供以进行直接热交换。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，冷凝分离单元为液体洗涤塔。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其中，反应器为浆态床鼓泡反应器。
20.根据权利要求17-19中任意一项所述的装置，其中，气/液分离器为液体闪蒸罐。
21.根据权利要求17-20中任意一项所述的装置，其中，该装置进一步包括促进反应器气流和反应器的合成气进料流之间间接热交换的换热器。
22.根据权利要求17-21中任意一项所述的装置，其中，该装置进一步包括用于接收来自所述第一气/液分离器的气流的第二气/液分离器。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，第二气/液分离器为液体闪蒸罐。
全文摘要
为了避免费-托反应器(12)的气体出口的下游换热器结垢(固体物质在冷表面上析出)，含有在较低温度下为固体的烃产物的反应器气流(28)被送入液体洗涤罐(13)。通过将易蒸发的轻油(34)通入液体洗涤灌(13)来实现重油在液体洗涤罐(13)中的冷凝。重油作为底部产物(35)从液体洗涤罐(13)中被回收，而气体产物作为顶部产物(36)从液体洗涤罐中取出。从洗涤罐顶部产物(36)中获得轻油。
文档编号C10G2/00GK102892865SQ201180019892
公开日2013年1月23日 申请日期2011年4月18日 优先权日2010年4月19日
发明者R·汉森 申请人:Gtl.F1公司