用于转化含有生物质的进料以通过费-托合成制备烃的改进方法_3

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这些微粒。由于进料中含有的矿物化合物的主要部分形成熔化的灰,该构造可 有利地将危险产物例如重金属封装在玻璃化的灰中。该玻璃化过程使得该灰高度稳定且其 不能被沥滤掉。通过贫含固体微粒的经冷却的合成气的物流来冷却经由顶部离开气化室的 所述合成气和其携带的熔化的灰的精细微粒。该冷却意味着可将熔化的灰固化成固体的、 非粘性的微粒。在该第一次初步冷却步骤之后,将合成气引导向热交换器以产生蒸汽。为 了去除精细的固体微粒,之后使合成气通过用于分离气相和固相的区段,所述分离使用本 领域技术人员已知的任何技术,例如筒式过滤器。将该经冷却的贫含微粒的合成气的一部 分循环至来自气化器的出口以冷却从气化器的顶部离开的合成气。
[0059] d)用于调节合成气的步骤d) 依照本发明的方法,获自气化步骤c)的合成气经历调节步骤d)。获自气化步骤c)的 合成气主要由一氧化碳(C0)、氢气(H2)、二氧化碳(C02)和水(H20)构成且包含最初源自生 物质级分和/或源自另一种进料(特别是烃进料)级分的杂质。这些杂质基本上为金属, 特别是碱金属(Na、K)、含硫化合物以及含氯化合物和含氮化合物。特别地,最初存在于本 发明的进料中的卤化化合物在未精炼的烃进料级分(干燥前)中的量以重量计可多至至少 250ppm,且在未精炼的生物质级分(干燥前)的情况下为以重量计至少10000ppm。
[0060] ?用于用水洗涤和分级合成气的步骤dl) 因此,依照本发明,获自气化步骤c)的合成气有利地经历用于用水洗涤以除去合成气 中的痕量固体以及可溶于水的部分气体化合物的步骤dl)。该操作可使用本领域技术人员 已知的任何类型的技术进行,包括文丘里洗涤器、具有任何类型的内部配件的洗涤塔等。
[0061] 在来自水洗涤步骤的出口,合成气经历用于分馏成至少两种排出物的步骤,所述 至少两种排出物为第一部分和补充部分,对其进行以下步骤: 。用于通过使所述第一部分经过至少一个合适的保护床来去除卤化化合物的步骤 d2); 。对获自步骤d2)的排出物进行的水煤气变换步骤d3); 。用于催化水解获自步骤dl)的排出物的所述补充部分中含有的化合物COS和HCN以 形成H2S和NH3的步骤d4)。
[0062]申请人已经观察到将获自步骤dl)的排出物分级成被分开处理的至少两种排出 物意味着可显著地降低与处理单元大小和采用的催化剂的量相关的成本。用于分级合成气 物流的步骤的缺失将需求之后将涉及获自步骤dl)的排出物的整体物流的气体处理步骤。 在该后者的情况下,用于催化水解C0S和HCN的步骤将例如对整体的气体物流进行,而待使 用的催化剂的量是通过待处理的气体的量来确定的。然而,可使用对排出物的分级以获得 具有较低流量(干燥气体流量的总和最多等于在分级前的总的干燥气体流量)的分开的排 出物。更为特别地,在本发明的方法中,仅未经历水煤气变换步骤的补充部分经历用于催化 水解C0S和HCN的步骤。经历用于催化水解C0S和HCN的步骤的补充部分被显著地减少, 且因此这意味着单元的大小以及用于进行所述水解步骤所必需的催化剂的量可被显著地 成比例减小。
[0063] 更为通常地,获自用于用水洗涤和分级合成气的步骤dl)的被称作第一部分和补 充部分的排出物经历不同的处理步骤。第一部分经历用于去除卤化化合物的步骤d2)和水 煤气变换步骤d3);而补充部分经历用于催化水解C0S和HCN化合物以形成H2S和NH3的步 骤d4)。对合成气的分级以及对排出物的不同且分开的处理意味着单元的大小和在所述单 元中采用的催化剂的量可被减小。
[0064] 依照本发明的方法,有利地确定获自步骤dl)的排出物的所述第一部分和所述补 充部分的分别的比例以获得离开步骤h)供给费-托合成步骤i)的排出物,其具有有利地 为0. 5-4,优选1-3,更优选1. 5-2. 5的H2/C0比率。
[0065]通常,获自步骤dl)的排出物的所述第一部分至少为获自步骤dl)的合成气的总 排出物的 20vol%-80vol%,优选 30vol%-70vol%,更优选 40vol%-60vol%。
[0066]。用于去除卤化化合物的步骤d2) 依照本发明的方法,对获自步骤dl)的排出物的第一部分进行用于在至少一个保护床 上去除卤化化合物的步骤d2)。在将排出物的所述第一部分运送至水煤气变换单元(步骤 d3)之前,可使用步骤d2)来基本上去除其中含有的卤化化合物,有利地为氯。借助本领域 技术人员已知的捕获物质,固定床反应器技术将有利地达到促进对所述第一部分的合成气 中含有的卤化化合物,特别是氯的捕获。有利地,步骤d2)在至少一个保护床上在含有活性 沸石类型和/或氧化锌和/或碱性氧化物相例如氧化铝的捕获物质的存在下进行。可通过 一种或多种碱金属和/或碱土金属和/或稀土元素的化合物来掺杂或促进活性相。活性 相可为例如由钠化合物(例如由Na20)促进的氧化铝。在本发明的上下文中,使获自步骤 dl)的排出物的第一部分经过至少一个保护床意味着可遵从水煤气变换单元d3)所要求的 规格。在来自卤化化合物去除步骤d2)的出口,排出物通常含有以体积计小于10ppm的 氯,有利地以体积计小于5ppm的氯,优选以体积计0.1ppm-5ppm的氯,更优选以体积计 1ppm-3ppm的氯,且还更优选以体积计1ppm-2ppm的氯。
[0067]。水煤气变换步骤d3) 在本发明中进行的用于气化进料的本发明的步骤c)可导致产生的氢气和一氧化碳处 于对于费-托反应来说不是最佳的H2/C0摩尔比率,特别是当使用的催化剂是基于钴的催 化剂时,其有利地需求约为2的最佳H2/C0摩尔比率,使得可朝向中间馏出物的制备来定向 所述反应。
[0068] 为了获得费-托合成所需求的氏/CO摩尔比率,依照本发明,将获自用于去除卤化 化合物的步骤2)的排出物引导向水煤气变换区段d3)以制备富含氢气且贫含一氧化碳的 气体物流。
[0069] 水煤气变换反应步骤d3)有利地在接近获自用于用水洗涤和分级的步骤dl)的合 成气的温度的入口温度下进行,以降低在整个生物质提质管线上的能量消耗。优选地,步骤d3)在150°C_280°C,优选200°C_280°C的入口温度下进行。
[0070] 有利地,水煤气变换反应步骤d3)在绝对压力为20-120bar,优选25-60bar,且 更优选30-50bar,时空速度HSV(进料的体积/催化剂的体积/小时)为1000-10000h1, 优选 1000-9000h1 且更优选 1500-8500h\ 温度为 150°C_550°C,优选 200°C_550°C,且 更优选250°C-500 °C下进行。
[0071] 在该步骤d3)中使用的催化剂是包含来自元素周期分类的第VIII族的至少一 种元素和/或来自第VIB族的至少一种元素的催化剂(在元素周期分类:Handbookof ChemistryandPhysics, 81st版,2000-2001 的新标记法中第VIII族对应于第 8、9 和 10 族且第VIB族对应于第6族)。优选地,催化剂是包含经硫化的钴和/或经硫化的钼的催化 剂。催化剂载体通常为选自氧化铝、二氧化硅和二氧化硅-氧化铝的多孔固体。优选地,催 化剂载体是氧化铝。可用碱金属或碱土金属促进剂来促进使用的催化剂。水煤气变换反应 可用于显著地增加被引导向费-托合成步骤i)的排出物中的氢气的量。
[0072] 必要时,可将为液体形式的,优选为蒸汽形式的且优选为过热蒸汽形式的水添加 到水煤气变换步骤的上游,以调整在至用于步骤d3)的单元的入口的H20/C0比率。有利地, 在0. 5-100,优选0. 5-25,更优选1. 5-10的H20/C0比率下进行步骤d3)。由于水煤气变换 反应的放热特性,获自该步骤的气体排出物的温度为250°C-550°C。有利地将该气体排出 物冷却至水解单元的操作温度,其为l〇〇°C-400°C,优选200°C-350°C。该冷却有利地通过 产生可用在本发明的工艺管线中或者可用于发电的蒸汽来进行。
[0073] 在本发明的方法的一种变型中,通过添加由本领域技术人员已知的任何手段(包 括电解水,天然气的蒸汽转化随后进行用于变压吸附(PSA)分离的步骤,或通过变温吸附 (TSA),或通过膜分离)制备的富含氢气的外部气体物流,可将进入到费-托合成步骤i)的 气体物流的H2/C0摩尔比率调整至约为2的其最佳水平,以朝向中间馏出物的制备来对其 定向。可在位于气化步骤c)的下游的管线的任何点注射该富含氢气的气体物流,且所述气 体物流可用于降低水煤气变换步骤d3)的大小。
[0074] 在本发明的方法的一种变型中,可有利地将获自水煤气变换步骤d3)以及任选地 获自所述步骤d3)的上游或下游的部分气体运送至用于制备氢气的单元,所述制备氢气通 过本领域技术人员已知的任何手段来进行,优选通过变压吸附(PSA)分离,或通过变温吸 附(TSA),或通过膜分离。有利地在步骤j)中使用制备的氢气以用于加氢处理和/或异构 化。
[0075] ?用于化合物C0S和HCN的催化水解的步骤d4) 依照本发明的方法,获自步骤dl)的补充部分经历用于将COS和HCN催化水解成H2S和NH3的步骤(步骤d4)。该步骤可用于去除对于费-托合成催化剂来说是有毒的COS和 HCN。依照本发明,用于氧硫化碳(C0S)和氰化氢(HCN)的催化水解的步骤有利地在催化剂 的存在下进行,所述催化剂包含基于铂的化合物或选自钛、锆、铝、铬和锌或它们的混合物 的元素的氧化物。
[0076] 优选地,水解催化剂是基于氧化钛的催化剂。所使用的催化剂还可包含至少碱 金属、碱土金属和/或稀土金属,例如其获自前体如氢氧化钾、氧化锆、碳酸钠或碳酸钡、 碳酸氢钠或碳酸氢钡、硫酸钙、醋酸钠或醋酸钡、或草酸钠或草酸钡。水解步骤有利地在 100°C-400°c,优选200°C-350°c的温度下进行。
[0077] 有利地,在来自步骤d4)的水解单元的出口的排出物含有以体积计小于25ppm的 C0S和以体积计小于5ppm的HCN,优选以体积计小于10ppm的C0S和以体积计小于1ppm 的HCN,且更优选以体积计小于5ppm的COS和以体积计小于0. 1ppm的HCN。
[0078] 在本发明的方法的一种变型中,将获自水煤气变换步骤d3)的排出物的至少一部 分以与所述补充部分的混合物的形式运送至用于将C0S和HCN催化水解以形成H2S和NH3 的步骤(步骤d4)。有利地,在冷却至优选为100°C_400°C,优选200°C_350°C的温度后,将 获自水煤气变换步骤d3)的排出物以与所述补充部分的混合物的形式运送至催化水解步 骤(步骤d4)。
[0079] 优选地,以与所述补充部分的混合物形式运送的获自步骤d3)的排出物的比例为 20vol% -90vol%,优选 40vol%-80vol%,更优选 50vol%-70vol%〇
[0080] e)再结合步骤e) 依照本发明的方法,获自水煤气变换步骤d3)的排出物的至少一
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