一种合成油的生产方法和一种合成油生产系统与流程

文档序号:15806870发布日期:2018-11-02 21:53阅读:167来源:国知局
本发明涉及一种合成油的生产方法,本发明还涉及一种合成油生产系统。
背景技术
我国能源呈富煤、多天然气、缺油的资源分布局面,通过费托(f-t)合成将煤或天然气间接转化为洁净、高效液体燃料是合理利用资源的重要方面,可以缓解我国石油供需矛盾的主要技术途径。煤经合成气直接制清洁油品工艺首先将煤或天然气转化为合成气(co和h2),再经过f-t合成直接制得液体燃料。由f-t合成制得的合成油最重要的优点是不含硫、氮和芳烃等非理想组分,属于清洁燃料,完全符合现代发动机的严格要求和日益苛刻的环境法规。目前,工业上一般用铁基催化剂,采用浆态床或固定床工艺并串联加氢裂化装置将产物高碳烃-蜡产物裂解为汽油、柴油或润滑油等相关液体燃料和化学品。该工艺制合成油工艺流程见图1,包括依次连接的水煤浆制备单元i、煤气化单元ii、水煤气变换单元iii、合成气净化单元iv、费托合成单元v和合成油分离单元vi。具体流程为将粉煤a与水b在水煤浆制备单元i中制成水煤浆c,将水煤浆c输送进入煤气化单元ii,与氧气d反应生成煤气化粗合成气e,煤气化粗合成气e经水煤气变换单元iii调整氢气与一氧化碳的摩尔比使其符合费托合成反应的要求得到变换后粗合成气f,变换后粗合成气f经合成气净化单元iv脱除酸性气体和硫化物m,得到净化合成气j,将得到的净化合成气j输送入费托合成单元v进行费托合成反应,产生含烯烃的费托反应产物n,费托反应产物n经低碳烯烃分离单元vi分离出合成油k,费托合成单元v产生的二氧化碳h和甲烷g则外排,一部分未反应的合成气y循环回费托合成单元v,另一部分未反应的合成气作为驰放气z排出系统。上述工艺的主要问题在于:1、能耗高、碳原子利用率低;2、二氧化碳排放量是传统石油路线的5-6倍;3、由于费托合成产品分布受anderson-schulz-flory规律(链增长依指数递减的摩尔分布)的限制,且受制于反应强放热性导致的大量甲烷、二氧化碳生成,该工艺整体能效偏低,严重影响f-t合成工艺的工业化进程。煤气化工艺大量的冷却用水和外排污水使使水耗居高不下。因此,需要优化f-t工艺、选择一种能效高、减排温室气体的系统。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种合成油的生产方法,该方法能有效地降低系统能耗以及温室气体的排放量。根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种合成油的生产方法,该方法包括以下步骤:s11、在水蒸气重整反应条件下,将甲烷与水蒸气接触,得到水蒸气重整合成气;s21、在干重整反应条件下,将甲烷与二氧化碳接触,得到干重整合成气;s31、将至少部分水蒸气重整合成气和至少部分干重整合成气混合,以配制得到费托合成反应进料,将所述费托合成反应进料在产合成油的反应温度下与费托合成催化剂接触,得到费托合成产物物流;s41、从所述费托合成产物物流中分离出合成油、甲烷和二氧化碳,将分离出的甲烷送入s11和s21中的一者、或两者中,将分离出的二氧化碳送入s21中。根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种合成油生产系统,该系统包括水蒸气重整反应单元、干重整反应单元、合成气混合单元、费托合成反应单元、费托合成反应产物分离单元、以及循环单元,所述水蒸气重整反应单元用于将甲烷与水蒸气接触,进行水蒸气重整反应,得到水蒸气重整合成气;所述干重整反应单元用于将甲烷与二氧化碳接触,进行干重整反应,得到干重整合成气;所述合成气混合单元用于将所述水蒸气重整合成气与所述干重整合成气混合,配制成为费托合成反应进料,并将所述费托合成反应进料送入所述费托合成反应单元中;所述费托合成反应单元设置有费托合成反应器,用于将所述费托合成反应进料与费托合成催化剂在产合成油的反应温度下接触,得到含有合成油的费托合成产物物流;所述费托合成反应产物分离单元用于将所述费托合成产物物流进行分离,得到甲烷、二氧化碳、合成油、可选的氢气、以及可选的一氧化碳;所述循环单元用于将费托合成反应产物分离单元分离出的甲烷循环送入水蒸气重整反应单元和干重整反应单元中的一者、或两者中,将费托合成反应产物分离单元分离出的二氧化碳循环送入干重整反应单元中,可选地将费托合成反应产物分离单元分离出的氢气和/或一氧化碳循环送入费托合成反应单元中。根据本发明的合成油的生产方法和系统,能有效地降低系统能耗以及温室气体(如二氧化碳)的排放量。附图说明图1用于说明现有的煤经合成气直接制备合成油(fto工艺)的典型工艺流程。图2用于说明根据本发明的合成油制备方法和系统。图1附图标记说明i:水煤浆制备单元ii:煤气化单元iii:水煤气变换单元iv:合成气净化单元v:费托合成单元vi:合成油分离单元a:粉煤b:水c:水煤浆d:氧气e:煤气化粗合成气f:变换后粗合成气g:甲烷h:二氧化碳k:合成油m:酸性气体和硫化物n:费托反应产物y:未反应的合成气z:驰放气j:净化合成气图2附图标记说明i:原料气分离单元ii:水蒸气重整反应单元iii:干重整反应单元iv:费托合成反应单元v:费托合成产物分离单元a:原料气b:甲烷c:水d:二氧化碳e:水蒸气重整合成气f:干重整合成气g:费托合成反应进料h:费托合成产物物流l:用于循环的氢气和一氧化碳k:合成油m:甲烷n:二氧化碳z:驰放气具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明中,术语“合成油”是指c5-c30的组分。根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种合成油的生产方法,该方法包括以下步骤:s11、在水蒸气重整反应条件下,将甲烷与水接触,得到水蒸气重整合成气;s21、在干重整反应条件下,将甲烷与二氧化碳接触,得到干重整合成气;s31、将至少部分水蒸气重整合成气和至少部分干重整合成气混合,以配制得到费托合成反应进料,将所述费托合成反应进料在产合成油的反应温度下与费托合成催化剂接触,得到费托合成产物物流;s41、从所述费托合成产物物流中分离出合成油、甲烷和二氧化碳,将分离出的甲烷送入s11和s21中的一者、或两者中,将分离出的二氧化碳送入s21中。步骤s11中,甲烷与水蒸气的摩尔比可以为1:0.5-4,优选为1:1-3。可以将甲烷与水蒸气在700-950℃、优选800-900℃的温度下进行接触。甲烷与水蒸气进行接触的反应器内的压力可以为0.1-5mpa,优选为1-3mpa,所述压力为表压。所述水蒸气重整反应可以在常见的反应器中进行。优选地,所述水蒸气重整反应在固定床反应器中进行。以甲烷和水蒸气的总量计,进料的气时体积空速可以为10000-100000小时-1,优选为50000-100000小时-1。步骤s11中,可以采用本领域常用的各种适用于水蒸气重整反应的水蒸气重整催化剂。作为一个实例,所述水蒸气重整催化剂含有载体以及负载在所述载体上的活性组分。所述载体可以为氧化铝、氧化硅、氧化锆和碳化硅中的一种或两种以上的组合。优选地,所述载体为氧化铝,具体可以为γ-al2o3、θ-al2o3、δ-al2o3和α-al2o3中的一种或两种以上。所述活性组分可以为第viii族金属元素,优选为第viii族非贵金属元素,如fe、co和ni中的一种或两种以上。更优选地,所述活性组分为ni。所述活性组分在载体上的负载量可以为常规选择。一般地,以催化剂的总量为基准,以元素计,所述活性组分的含量可以为1-30重量%,优选为5-25重量%,更优选为10-15重量%。步骤s21中,甲烷与二氧化碳的摩尔比可以为1:0.5-5,优选为1:0.8-3,更优选为1:1-2。甲烷与二氧化碳可以在600-800℃、优选650-750℃的温度下进行接触。甲烷和二氧化碳进行接触的反应器内的压力可以为0.1-5mpa,优选为1-3mpa,所述压力以表压计。所述干重整反应可以在常见的反应器中进行。优选地,所述干重整反应在固定床反应器中进行。以甲烷和二氧化碳的总量计,进料的气时体积空速可以为10000-100000小时-1,优选为50000-100000小时-1。步骤s21中,可以采用本领域常用的各种适用于干重整反应的干重整催化剂。作为一个实例,所述干重整催化剂含有载体以及负载在所述载体上的活性组分。所述载体可以为氧化铝、氧化硅、氧化锆和碳化硅中的一种或两种以上的组合。优选地,所述载体为氧化铝,具体可以为γ-al2o3、θ-al2o3、δ-al2o3和α-al2o3中的一种或两种以上。所述活性组分可以为第viii族金属元素,优选为第viii族非贵金属元素,如fe、co和ni中的一种或两种以上。更优选地,所述活性组分为ni。所述活性组分在载体上的负载量可以为常规选择。一般地,以催化剂的总量为基准,以元素计,所述活性组分的含量可以为1-30重量%,优选为5-25重量%,更优选为10-15重量%。根据本发明的合成油的生产方法,作为甲烷水蒸气重整和甲烷干重整的原料之一的甲烷,可以为各种来源的甲烷,优选为从富含甲烷的原料气中分离出的甲烷。此时,根据本发明的合成油的生产方法,还包括步骤s10,在s10中,从含有甲烷的原料气中分离出甲烷。所述原料气可以为常见的富含甲烷的混合物。具体地,所述原料气可以为选自页岩气、煤层气、天然气、炼厂气和焦炉气中的一种或两种以上。可以采用常规方法从所述原料气中分离出甲烷,如采用变压吸附法从所述原料气中分离出甲烷。作为一个实例,可以通过低温冷凝法的方法,从原料气中分离出甲烷。所述低温冷凝法是利用沸点差来分离纯化甲烷的方法,可以根据原料气中各组分的沸点确定是从气相中获取甲烷,还是从液相中获取甲烷。根据本发明的合成油的生产方法,作为水蒸气重整和干重整的原料之一的甲烷的纯度一般为90重量%以上。作为水蒸气重整和干重整的原料之一的甲烷中,硫元素的质量含量一般为20ppm以下,优选为10ppm以下,更优选为5ppm以下,进一步优选为1ppm以下。根据本发明的合成油的生产方法,根据水蒸气重整和干重整的反应性质以及费托合成反应进料的要求,可以通过控制送入步骤s11和步骤s21的甲烷的量进一步提高根据本发明的方法的原料利用率。优选地,步骤s11中采用的甲烷与步骤s21中采用的甲烷的重量比为1:0.5-2.5。根据本发明的合成油的生产方法,在步骤s31中,将至少部分水蒸气重整合成气和至少部分干重整合成气混合,以配制得到符合费托合成进料氢碳比(即,氢气与一氧化碳的摩尔比)的费托合成反应进料。从提高合成油的选择性的角度出发,费托合成反应进料中,氢气与一氧化碳的摩尔比优选为0.4-3:1,更优选为0.6-2.8:1,进一步优选为0.8-2.6:1,更进一步优选为1.5-2.5:1。根据本发明的合成油的生产方法,步骤s31中,将费托合成反应进料与费托合成催化剂接触,进行费托合成反应,得到费托合成产物物流。所述费托合成催化剂可以为常规的对费托合成反应具有催化作用的催化剂。在一种优选的实施方式中,所述费托合成催化剂含有载体以及负载在所述载体上的第一金属元素、以及第二金属元素。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,所述载体为氧化铝,其具体实例可以包括但不限于:γ-al2o3、θ-al2o3、δ-al2o3和α-al2o3中的一种或两种以上。优选地,所述载体为γ-al2o3。可以根据氧化铝的具体类型对其比表面积、平均孔径和粒径分布等参数进行优化,以进一步提高催化剂的催化性能。作为一个实例,对于γ-al2o3,孔容可以为0.6-1ml/g,优选为0.65-0.9ml/g,更优选为0.65-0.85ml/g;平均孔径可以为8-35nm,优选为12-30nm,更优选为15-20nm;粒径在70-150μm范围内的颗粒的含量可以为80体积%以上,优选为85体积%以上,更优选为90体积%以上;比表面积可以为100-300m2/g,优选为120-250m2/g,更优选为150-200m2/g。作为另一个实例,对于θ-al2o3,孔容可以为0.3-0.8ml/g,优选为0.35-0.7ml/g,更优选为0.4-0.6ml/g;平均孔径可以为12-40nm,优选为15-35nm,更优选为18-25nm;粒径在70-150μm范围内的颗粒的含量可以为80体积%以上,优选为85体积%以上,更优选为90体积%以上;比表面积可以为50-200m2/g,优选为60-150m2/g,更优选为65-100m2/g。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,所述第一金属元素为选自第viii族金属元素中的一种或两种以上。所述第viii族金属元素作为催化剂的活性组分,可以为第viii族贵金属元素,也可以为第viii族非贵金属元素,还可以为第viii族贵金属元素和第viii族非贵金属元素的组合。在一种优选的实施方式中,所述第viii族金属元素为第viii族非贵金属元素,其具体实例可以包括但不限于fe、co和ni中的一种或两种以上。更优选地,所述第viii族金属元素为fe。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,至少部分第viii族金属元素的价态为低于该金属元素的最高氧化价态。一般地,以费托合成催化剂中第viii族金属元素的总量为基准,以元素计,价态为低于其最高氧化价态的第viii族金属元素的含量可以为30重量%以上,优选为40重量%以上,更优选为50重量%以上(如55重量%以上),进一步优选为60重量%以上。以费托合成催化剂中第viii族金属元素的总量为基准,以元素计,价态为低于其最高氧化价态的第viii族金属元素的最高含量可以为100重量%,例如:95重量%、90重量%、85重量%。根据该优选的实施方式,所述费托合成催化剂可以直接用于催化反应,而无需进行额外的还原活化。本发明中,术语“最高氧化价态”是指该金属元素被完全氧化时的化合价,以fe为例,最高氧化价态是指氧化铁(fe2o3)中铁元素的化合价,为+3价。本发明中,具有不同价态的第viii族金属元素及其含量采用x射线光电子能谱法测定。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,在一个特别优选的实例中,所述第viii族金属元素为fe,所述费托合成催化剂的x射线光电子能谱谱图中,存在对应于feo的谱峰(通常出现在711.9ev和724.4ev处)以及对应于fe5c2的谱峰(通常出现在717.9ev处)。根据该特别优选的实例的费托合成催化剂具有更为优异的催化性能。在该特别优选的实例中,以元素计,由对应于feo的谱峰确定的fe的含量与由对应于fe5c2的谱峰确定的fe的含量的比值可以为8-20:1。从进一步提高催化剂的催化活性以及催化稳定性的角度出发,由对应于feo的谱峰确定的fe的含量与由对应于fe5c2的谱峰确定的fe的含量的比值优选为10-15:1。根据该特别优选的实例的费托合成催化剂,从进一步提高催化活性的角度出发,以元素计,以由x射线光电子能谱确定的fe的总量为基准,由对应于feo的谱峰和对应于fe5c2的谱峰确定的fe的含量可以为30重量%以上,优选为40重量%以上,更优选为50重量%以上(如55重量%以上),进一步优选为60重量%以上。由对应于feo的谱峰和对应于fe5c2的谱峰确定的fe的含量一般为不高于95重量%,优选为不高于90重量%,更优选为不高于85重量%。本发明中,x射线光电子能谱在thermoscientific公司的配备有thermoavantagev5.926软件的escalab250型x射线光电子能谱仪上进行测试,激发源为单色化alkαx射线,能量为1486.6ev,功率为150w,窄扫描所用通透能为30ev,分析测试时的基础真空为6.5×10-10mbar,电子结合能用单质碳的c1s峰(284.6ev)校正,在thermoavantage软件上进行数据处理,在分析模块中采用灵敏度因子法进行定量分析。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,所述第viii族金属元素的含量可以为常规选择。一般地,以费托合成催化剂的总量为基准,以元素计,所述第viii族金属元素的含量可以为3-30重量%,优选为5-25重量%,更优选为6-20重量%,进一步优选为8-15重量%。本发明中,催化剂以及催化剂前体中各金属元素的种类和含量采用根据ripp132-92(《石油化工分析方法(ripp实验方法)》,杨翠定等编,科学出版社,1990年9月第1版,第371-379页)中规定的x射线荧光光谱分析方法测定。根据该优选的实施方式的费托合成催化剂,在含有载体以及负载在所述载体上的第viii族金属元素的同时,还含有负载在所述载体上的第二金属元素。含有所述第二金属元素的催化剂显示出更为优异的催化活性。所述第二金属元素为选自第ivb族金属元素、可选的碱金属元素、以及可选的碱土金属元素中的一种或两种以上。所述第ivb族金属元素优选为zr和/或ti。所述碱金属元素优选为li、na和k中的一种或两种以上,更优选为li和/或k。所述碱土金属元素优选为mg和/或ca,更优选为mg。以催化剂的总量为基准,以元素计,所述第二金属元素的含量可以为0.5-10重量%,优选为1-8重量%,更优选为2-6重量%。在一种优选的实施方式中,所述第二金属元素为第ivb族金属元素、以及选自碱金属元素和碱土金属元素中的一种或两种以上,这样能获得更好的催化效果。在该优选的实施方式中,以第二金属元素的总量为基准,第ivb族金属元素的含量优选为10-60重量%,更优选为20-55重量%,进一步优选为30-50重量%。更优选地,所述第二金属元素为第ivb族金属元素和碱土金属元素。进一步优选地,所述第二金属元素为zr和mg。co2-tpd(即,程序升温脱附co2)可以用于表征催化剂对于烃类分子的脱附性能,在co2-tpd谱图中,出现脱附峰的温度越高,说明催化剂有利于烃类分子的脱附,对于在同一位置出现脱附峰的多个催化剂,峰面积越大的催化剂对烃类分子的脱附能力越强。根据该优选实施方式的费托合成催化剂显示出独特的co2-tpd脱附谱图,在300-500℃、优选320-400℃的温度区间内存在脱附峰(本文中,将该脱附峰称为co2高温脱附峰)。所述co2高温脱附峰的峰面积一般为0.3-2.5a.u.(任意单位),优选为0.5-2a.u.(任意单位)。根据该优选实施方式的费托合成催化剂的co2-tpd脱附谱图中,在100-200℃、优选140-180℃的温度区间内还存在另一脱附峰(本文中,将该脱附峰称为co2低温脱附峰)。所述co2低温脱附峰的峰面积一般为0.5-3.5a.u.(任意单位),优选为1-2a.u.(任意单位)。co-tpd(即,程序升温脱附co)可以用于表征催化剂对于co的解离能力,出现co脱附峰的温度越高,表明催化剂的活性越高,有利于提高烯烃选择性。对于在同一位置存在脱附峰的多个催化剂,峰面积越大的催化剂越有利于co解离。根据该优选实施方式的费托合成催化剂的co-tpd脱附谱图中,在300-600℃、优选400-500℃的温度区间内存在脱附峰(本文中,将该脱附峰称为co高温脱附峰)。所述co高温脱附峰的峰面积一般为1-5a.u.(任意单位),优选为2-4a.u.(任意单位)。根据该优选实施方式的费托合成催化剂的co-tpd脱附谱图中,在100-200℃、优选160-180℃的温度区间内还存在另一脱附峰(本文中,将该脱附峰称为co低温脱附峰)。所述co低温脱附峰的峰面积一般为0.5-2a.u.(任意单位)。本发明中,co2-tpd和co-tpd均采用麦克化学吸附仪,以omistar质谱仪作为检测器在线检测测得,其中,co2-tpd由质谱仪记录核质比为44的信号,co-tpd由质谱仪记录核质比为28的信号。本发明中,脱附峰的位置为峰值所处的位置。根据本发明的合成油的生产方法,所述费托合成催化剂可以通过将费托合成催化剂前体进行还原活化而得到,所述还原活化包括以下步骤:(1)将费托合成催化剂前体在第一气体中进行预还原,得到预还原催化剂;(2)将所述预还原催化剂在第二气体中进行还原活化,得到还原活化催化剂。所述费托合成催化剂前体含有载体以及负载在所述载体上的第一金属元素、以及第二金属元素。所述载体、第一金属元素以及第二金属元素的种类和含量可以参见前文所述的费托合成催化剂,此处不再详述。所述费托合成催化剂前体中,所述第viii族金属元素以氧化物的形式负载在所述载体上,且所述氧化物中的第viii族金属元素的价态为该金属元素的最高氧化价态(本文中,金属氧化物中的金属元素的价态为最高氧化价态的氧化物也称为完全氧化物)。所述费托合成催化剂前体的典型实例是在制备过程中经历干燥和焙烧(即,在氧气气氛中进行热处理)而未进行还原处理的催化剂前体。以完全氧化物的形式存在的第viii族金属元素需要进行还原活化,才具有满足使用要求的催化性能。在所述还原活化中,所述第一气体为氢气、或者为氢气与惰性气体的混合气。所述惰性气体可以为选自氮气和零族元素气体中的一种或两种以上,所述零族元素气体例如可以为氩气。优选地,所述惰性气体为氮气和/或氩气。在所述第一气体为氢气与惰性气体的混合气时,所述惰性气体与所述氢气的摩尔比可以为1-30:1。所费托合成述催化剂前体与所述第一气体的接触温度以能使得费托合成催化剂前体中处于最高氧化价态的第viii族金属元素被还原(即,价态降低)为准。具体地,所述费托合成催化剂前体与所述第一气体可以在200-600℃、优选300-500℃的温度下进行接触。所述第一气体(以氢气计)的体积空速可以为1000-20000小时-1,优选为2000-10000小时-1。以表压计,进行预还原的反应器内的压力可以为0-3mpa,优选为0.1-1mpa。所述预还原的持续时间可以根据预还原的温度进行选择。一般地,所述预还原的持续时间可以为1-20小时,优选为2-15小时,更优选为4-10小时。所述第二气体为在还原活化温度下为气态的烃、或者在还原活化温度下为气态的烃与惰性气体的混合气。所述在还原活化温度下为气态的烃可以为选自在还原活化温度下为气态的烷烃、以及在还原活化温度下为气态的烯烃中的一种或两种以上,例如可以为选自c1-c4烷烃和c2-c4烯烃中的一种或两种以上。所述在还原活化温度下为气态的烃的具体实例可以包括但不限于甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、丁烷和丁烯中的一种或两种以上。从进一步提高最终制备的催化剂的催化活性的角度出发,所述在还原活化温度下为气态的烃优选为选自在还原活化温度下为气态的烷烃中的一种或两种以上,更优选为选自c1-c4烷烃中的一种或两种以上,进一步优选为乙烷。所述惰性气体可以为选自氮气和零族元素气体中的一种或两种以上,所述零族元素气体例如可以为氩气。优选地,所述惰性气体为氮气和/或氩气。在所述第二气体为在还原活化温度下为气态的烃与惰性气体的混合气时,所述惰性气体与在还原活化温度下为气态的烃的摩尔比可以为1-200:1,优选为1-100:1,更优选为5-50:1,进一步优选为10-30:1。在所述还原活化方法中,所述还原活化可以在150-500℃、优选180-450℃、更优选200-400℃,进一步优选200-300℃的温度下进行。所述第二气体(以在还原活化温度下为气态的烃计)的体积空速可以为1000-10000小时-1,优选为2000-8000小时-1。在进行还原活化的过程中,以表压计,进行还原活化的反应器内的压力可以为0-3mpa,优选为0.1-1mpa。所述还原活化的持续时间可以根据还原活化的温度进行选择。一般地,所述还原活化的持续时间可以为1-20小时,优选为2-8小时,更优选为4-6小时。在所述还原活化方法中,所述费托合成催化剂前体可以采用包括以下步骤的方法制备:将负载有第viii族金属元素的氧化物和/或第viii族金属元素的氧化物的前身物、以及含第二金属元素的化合物的载体进行焙烧,得到催化剂前体。所述第二金属元素可以与第viii族金属元素一起负载在载体上,也可以在负载第viii族金属元素之后,将第二金属元素负载在载体上。在一种优选的实施方式中,所述第二金属元素先于所述第viii族金属元素的氧化物和第viii族金属元素的氧化物的前身物被负载在载体上,这样能明显提高制备的催化剂的催化活性。在该优选的实施方式中,可以采用常规方法获得含有第二金属元素的氧化铝。在一个实例中,可以在制备氧化铝的过程中,将第二金属元素负载在氧化铝上,例如通过共沉淀,在制备氧化铝的同时,将第二金属元素负载在氧化铝上。在另一个实例中,将负载有含第二金属元素的化合物的氧化铝进行焙烧,从而得到含第二金属元素的氧化铝。所述焙烧可以在常规条件下进行,一般地,所述焙烧可以在300-900℃、优选320-800℃、更优选350-700℃的温度下进行,所述焙烧的持续时间可以根据焙烧的温度进行选择,通常可以为1-8小时,优选为1.5-6小时。所述焙烧在空气气氛中进行。可以通过浸渍的方式将第二金属元素负载在氧化铝上。通过浸渍的方式将第二金属元素负载在氧化铝上时,可以用含有含第二金属元素的化合物的浸渍液浸渍氧化铝,将吸附有浸渍液的氧化铝依次进行干燥和焙烧,从而得到含有第二金属元素的氧化铝。所述含第二金属元素的化合物可以为含第二金属元素的水溶性盐和/或水溶性碱,其具体实例可以包括但不限于:硝酸盐、草酸盐、乙酸盐、氯化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和磷酸盐中的一种或两种以上。在该实例中,所述浸渍可以采用常规浸渍方法,如饱和浸渍或者过量浸渍。所述浸渍可以在环境温度下进行。在该实例中,可以在足以脱除吸附有浸渍液的氧化铝中的挥发性物质(主要为浸渍液中的溶剂)的条件下,进行干燥。具体地,所述干燥可以在50-300℃、优选80-250℃、更优选100-200℃的温度下进行,所述干燥可以在常压(即,1标准大气压,下同)下进行,也可以在降低压力的条件下进行。所述干燥的持续时间可以根据干燥的温度和干燥的压力进行选择,一般可以为1-15小时,优选为3-12小时。所述干燥可以在空气气氛中进行。根据该优选的实施方式,用于负载第viii族金属元素的载体可以全部为含有第二金属元素的氧化铝,也可以是含有第二金属元素的氧化铝与不含第二金属元素的氧化铝的混合物。一般地,以载体的总量为基准,含有第二金属元素的氧化铝的含量可以为10重量%以上,优选为30重量%以上,更优选为50重量%以上,进一步优选为70重量%以上。特别优选地,用于负载第viii族金属元素的载体全部为含有第二金属元素的氧化铝。可以采用常规方法将第viii族金属元素的氧化物和/或第viii族金属元素的氧化物的前身物负载在载体上。例如,可以采用共沉淀的方法,在制备氧化铝(或者,含有改性元素的氧化铝)的过程中,将第viii族金属元素的氧化物负载在载体上。在一种更为优选的实施方式中,用含有第viii族金属元素的氧化物和/或第viii族金属元素的氧化物的前身物的浸渍液浸渍载体,并将吸附有所述浸渍液的载体进行干燥,从而得到负载有所述氧化物和/或所述前身物的载体。所述第viii族金属元素的氧化物的前身物的种类可以根据浸渍液的溶剂进行选择,以使第viii族金属元素的氧化物的前身物能溶解在所述溶剂中为准,例如可以为选自第viii族金属元素的草酸盐、第viii族金属元素的硝酸盐、第viii族金属元素的硫酸盐、第viii族金属元素的乙酸盐、第viii族金属元素的氯化物、第viii族金属元素的碳酸盐、第viii族金属元素的碱式碳酸盐、第viii族金属元素的氢氧化物、第viii族金属元素的磷酸盐、第viii族金属元素的钼酸盐、第viii族金属元素的钨酸盐和第viii族金属元素的水溶性复合物中的一种或两种以上。所述第viii族金属元素的氧化物的前身物的具体实例可以包括但不限于:硝酸铁、硫酸铁、乙酸铁、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍、碱式碳酸镍、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴、碱式碳酸钴、氯化钴、氯化镍和柠檬酸铁铵中的一种或两种以上。可以将吸附有所述浸渍液的载体在常规条件下进行干燥,以脱除浸渍液中的溶剂,从而得到负载有氧化物和/或前身物的载体。一般地,所述干燥可以在50-300℃、优选80-250℃、更优选100-200℃的温度下进行,所述干燥可以在常压下进行,也可以在降低压力的条件下进行。所述干燥的持续时间可以根据干燥的温度和干燥的压力进行选择,一般可以为1-15小时,优选为4-12小时。所述干燥可以在空气气氛中进行。可以将负载有所述氧化物和/或所述前身物的载体在常规条件下进行焙烧,从而得到催化剂前体。所述催化剂前体中,第viii族金属元素基本处于其最高氧化价态。一般地,所述焙烧可以在300-900℃、优选300-700℃的温度下进行,所述焙烧的持续时间可以根据焙烧的温度进行选择,通常可以为1-12小时,优选为2-8小时。所述焙烧在空气气氛中进行。根据本发明的合成油的生产方法,步骤s31中,可以在常规产合成油的条件下进行费托合成反应。优选地,费托合成反应进料与费托合成催化剂可以在200-300℃,优选220-280℃、更优选250-260℃的温度下进行接触。费托合成反应进料与费托合成催化剂进行接触的压力可以为0.8-3mpa,优选为1-2.8mpa,所述压力以表压计。根据本发明的合成油的生产方法,费托合成反应可以在固定床反应器中进行接触,也可以在流化床反应器中进行接触,还可以在固定床反应器和流化床反应器的组合中进行接触。优选地,将氢气和一氧化碳与催化剂在固定床反应器中进行接触。在固定床反应器中,将氢气和一氧化碳与费托合成催化剂接触时,费托合成反应进料的体积空速可以为2000-30000小时-1,优选为4000-20000小时-1。根据本发明的合成油的生产方法,在步骤s41中,可以采用常规方法从费托合成产物物流中分离出合成油、甲烷和二氧化碳。作为一个实例,可以采用低温冷凝法,对费托合成产物物流进行分离,从而分别得到合成油、甲烷和二氧化碳。根据本发明的合成油的生产方法,将从费托合成产物物流中分离出的甲烷送入步骤s11和/或步骤s21中,作为水蒸气重整反应和/或干重整反应的原料。将从费托合成产物物流中分离出的二氧化碳作送入步骤s21中,作为干重整反应的进料。根据本发明的合成油的生产方法,通过将水蒸气重整和干重整组合使用,并将从费托合成产物物流中分离出的甲烷和二氧化碳循环使用,有效地提高了原料利用率,而且明显降低了温室气体二氧化碳的排放量。根据本发明的合成油的生产方法,从进一步提高原料利用率的角度出发,优选还包括从费托合成产物物流中分离出未反应的氢气和/或一氧化碳,并将至少部分氢气和/或至少部分一氧化碳送入步骤s31中,用于配制费托合成反应进料。优选地,将从费托合成产物物流中分离出的部分氢气和/或部分一氧化碳循环送入步骤s31中,用于配制费托合成反应进料,而将剩余部分氢气和/或剩余部分一氧化碳作为驰放气,外排出系统。一般地,以从费托合成产物物流中分离出的氢气和一氧化碳的总量为基准,用于循环的氢气和一氧化碳的量可以为10-98%,优选为15-98%。根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种合成油生产系统,该系统包括水蒸气重整反应单元、干重整反应单元、合成气混合单元、费托合成反应单元、费托合成反应产物分离单元、以及循环单元。所述水蒸气重整反应单元用于将甲烷与水蒸气接触,进行水蒸气重整反应,得到水蒸气重整合成气。所述水蒸气重整反应单元可以设置常规的水蒸气重整反应器以及相应的进料部件、出料部件和控制部件,以使得甲烷与水蒸气能够进行重整反应,得到以氢气和一氧化碳作为主要成分的水蒸气重整合成气。所述干重整反应单元用于将甲烷与二氧化碳接触,进行干重整反应,得到干重整合成气。所述干重整反应单元可以设置常规的干重整反应器以及相应的进料部件、出料部件和控制部件,以使得甲烷与二氧化碳能够进行重整反应,得到以氢气和一氧化碳作为主要成分的干重整合成气。所述合成气混合单元分别与水蒸气重整单元的水蒸气重整合成气输出端口以及干重整反应单元的干重整合成气输出端口连通,用于将所述水蒸气重整合成气与所述干重整合成气混合,配制成为费托合成反应进料,并将所述费托合成反应进料送入所述费托合成反应单元中。所述合成气混合单元可以设置用于容纳并混合水蒸气重整合成气和干重整合成气的容器,在容器中将水蒸气重整合成气与干重整合成气混合,从而得到费托合成进料。也可以采用管道混合器,直接将水蒸气重生合成气和干重整合成气在输送管道中进行混合,从而得到费托合成反应进料。所述合成气混合单元可以设置常见的各种控制装置,用于控制水蒸气重整合成气和干重整合成气的混合比例,从而得到满足费托合成反应氢碳比的费托合成反应进料。所述费托合成反应单元设置有费托合成反应器,与合成气混合单元的费托合成反应进料出口连通,用于将所述费托合成反应进料与费托合成催化剂在产合成油的反应温度下接触,得到含有合成油的费托合成产物物流。所述费托合成反应器可以为常见的各种反应器形式,具体地,所述费托合成反应器可以为固定床反应器,也可以为流化床反应器,还可以为固定床反应器和流化床反应器的组合。优选地,所述费托合成反应器为固定床反应器。所述费托合成反应单元优选还设置有还原活化子单元,所述还原活化子单元用于将费托合成催化剂前体进行还原活化,以将费托合成催化剂前体转化成为具有催化活性的费托合成催化剂。所述还原活化子单元可以通过将费托合成催化剂前体与还原性气体接触,从而将费托合成催化剂前体还原活化。在一种优选的实施方式中,所述还原活化子单元包括第一气体贮存输送装置、第二气体贮存输送装置、还原气体控制装置以及还原活化反应器。所述第一气体贮存输送装置用于贮存氢气,并将第一气体送入还原活化反应器中。所述第一气体为氢气、或者氢气与惰性气体的混合气。所述第一气体贮存输送装置被设置为足以贮存并输送第一气体。可以根据现有技术的教导来设置第一气体贮存输送装置,以使其能贮存并输送第一气体。所述第二气体贮存输送装置用于贮存第二气体,并将第二气体送入还原活化反应器中,所述第二气体为在还原温度下为气态的烃、或者在还原温度下为气态的烃与惰性气体的混合气。所述第一气体和所述第二气体的种类在前文已经进行了详细的说明,此处不再详述。所述还原气体控制装置用于控制送入还原活化反应器的气体类型和气体的送入量。具体地,在所述还原活化子单元运行时,所述还原气体控制装置设置成先向还原活化反应器中输入第一气体,以使费托合成催化剂前体与氢气接触进行预还原反应,得到预还原催化剂,然后向还原活化反应器中输入第二气体,以使所述预还原催化剂与第二气体接触,进行还原反应。所述还原气体控制装置可以采用常规的控制元件,例如各种控制阀,控制送入还原反应器的气体类型以及气体的送入量。所述还原反应器用于容纳费托合成催化剂前体,并与第一气体贮存输送装置和第二气体贮存输送装置连通,以使得费托合成催化剂前体依次与第一气体和第二气体接触,进行还原活化,得到具有费托合成催化活性的催化剂。所述还原活化反应器与费托合成反应器可以为同一反应器,即在费托合成反应器内进行费托合成催化剂前体的还原活化。所述还原活化反应器与费托合成反应器也可以不是同一反应器,即费托合成反应器和还原活化反应器为各自独立存在的反应器。此时,所述还原活化反应器的还原活化催化剂输出端口与所述费托合成反应器的催化剂输入端口设置为连通,以将还原活化反应器输出的还原活化催化剂送入所述费托合成反应器中。可以将还原活化反应器的还原活化催化剂输出端口与所述费托合成反应器的催化剂输入端口采用输送管路连通,并在输送管路上设置控制阀,在还原活化反应器输出还原活化催化剂时,开启控制阀,将还原活化反应器的还原活化催化剂输出端口与费托合成反应器的催化剂输入端口连通,将还原活化催化剂送入费托合成反应器中。根据本发明的合成油生产系统,所述循环单元用于将费托合成反应产物分离单元分离出的甲烷循环送入水蒸气重整反应单元和干重整反应单元中的一者、或两者中,将费托合成反应产物分离单元分离出的二氧化碳循环送入干重整反应单元中,将费托合成反应产物分离单元分离出的氢气和/或一氧化碳循环送入费托合成反应单元中。所述循环单元可以设置分别用于连通费托合成反应产物分离单元以及水蒸气重整反应单元和干重整反应单元的甲烷输送管路以及设置在所述甲烷输送管路上的控制阀,以将费托合成反应产物分离单元分离出的甲烷分别送入水蒸气重整反应单元和干重整反应单元中。所述循环单元可以设置用于连通费托合成反应产物分离单元以及干重整反应单元的二氧化碳输送管路以及设置在所述二氧化碳输送管路上的控制阀,以将费托合成反应产物分离单元输出的二氧化碳送入干重整反应单元中。在费托合成反应产物分离单元还分离出氢气和一氧化碳时,所述循环单元优选设置用于连通费托合成反应产物分离单元以及费托合成反应单元的输送管路以及设置在所述输送管路上的控制阀门,以将费托合成反应产物分离单元分离出的氢气和一氧化碳送入费托合成反应单元中。可以将氢气和一氧化碳通过同一输送管路送入费托合成反应单元中,也可以将氢气和一氧化碳通过不同的输送管路分别送入费托合成反应单元中,此时可以分别设置氢气输送管路和设置在氢气输送管路上的控制阀门、以及和一氧化碳输送管路和设置在一氧化碳输送管路上的控制阀门。根据本发明的合成油生产系统,优选还包括原料气分离单元,所述原料气分离单元用于从含甲烷的原料气中分离出甲烷,所述原料气分离单元的甲烷输出端口分别与所述水蒸气重整反应单元的甲烷原料输入端口以及所述干重整反应单元的甲烷原料输入端口连通,以将分离出的甲烷分别送入水蒸气重整反应单元和所述干重整反应单元中。所述原料气分离单元可以采用常规的分离方法,从原料气中分离出甲烷。在一种实施方式中,所述原料气分离单元采用变压吸附法从原料气中分离出甲烷。在一种更为优选的实施方式中,所述原料气分离单元采用低温冷凝法从原料气中分离出甲烷。在该更为优选的实施方式中,可以在原料气分离单元中设置低温冷凝器,对原料气进行冷凝,以分离出所述原料气中的甲烷。所述低温冷凝器可以常规的冷凝器,没有特别限定。图2示出了根据本发明的合成油生产系统的一种优选实施方式,以下结合图2进行详细说明。如图2所示,所述合成油生产系统包括原料气分离单元i、水蒸气重整反应单元ii、干重整反应单元iii、费托合成反应单元iv、费托合成产物分离单元v、以及循环单元。原料气a进入原料气分离单元i中进行分离,得到甲烷b。将甲烷b分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中,同时向水蒸气重整反应单元ii中送入水蒸气c,以使得甲烷与水蒸气进行重整反应,得到水蒸气重整合成气e。向干重整反应单元iii中送入二氧化碳d,以使得甲烷与二氧化碳进行重整反应,得到干重整合成气f。水蒸气重整合成气e和干重整合成气f混合(优选采用管道混合器),配制成为符合费托合成反应氢碳比的费托合成反应进料g。费托合成反应进料g进入费托合成反应单元iv中,与费托合成催化剂接触,进行费托合成反应。费托合成反应单元iv中的费托合成反应器在产合成油的温度下运行。费托合成反应单元iv输出的费托合成产物物流h进入费托合成产物分离单元v中进行分离,得到合成油k、未反应的氢气和一氧化碳、甲烷m和二氧化碳n。其中,合成油k送出系统。分离出的氢气和一氧化碳可以循环用于配制费托合成反应进料,也可以外排出系统,还可以是一部分循环用于配制费托合成反应进料,剩余部分外排出系统。优选地,如图2所示,用于循环的氢气和一氧化碳l与水蒸气重整合成气e和干重整合成气f混合,用于配制费托合成反应进料g;剩余部分氢气和一氧化碳作为驰放气z外排出系统。分离出的二氧化碳n送入干重整反应单元iii中,作为干重整反应的原料之一循环使用。分离出的甲烷m分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中作为重整反应的原料之一循环使用。以下结合实施例详细说明本发明,但并不因此限制本发明的范围。以下实施例、制备例和对比例中,如未特别说明,压力均为表压。以下实施例、制备例和对比例中,co的转化率(xco)、柴油组分(c9-c18)的选择性(s柴油组分)、异构柴油的选择性(s异构柴油)以及合成油(即,c5-c30的组分)烃类的选择性分别通过以下公式计算得到:其中,v1、v2分别表示在标准状况下,某时间段内进入反应系统的原料气的体积和流出反应系统的尾气体积;c1,co、c2,co分别表示进入反应系统的原料气和流出反应系统的尾气中co的摩尔含量;ncon为参与反应的co的摩尔数;为生成co2的摩尔数;n柴油组分为生成的柴油组分的摩尔数;n异构柴油为生成的异构柴油的摩尔数;为生成的ch4、c2烃、c3烃和c4烃的摩尔数之和。制备例1-19用于制备费托合成催化剂并对其性能进行评价。以下制备例中,比表面积、孔容以及平均孔径均按照氮气吸附法进行测定,具体地,采用n2在77k恒温下测定吸附等温线,然后按bet公式计算比表面积和孔容,并按bjh方法计算平均孔径分布;采用激光粒度仪测定粒径分布。以下制备例中,催化剂、以及催化剂前体中各金属元素的种类和含量采用根据ripp132-92(《石油化工分析方法(ripp实验方法)》,杨翠定等编,科学出版社,1990年9月第1版,第371-379页)中规定的x射线荧光光谱分析方法测定。在催化剂进行测定时,催化剂样品贮存在氩气气氛中。以下制备例中,co2-tpd和co-tpd均采用麦克化学吸附仪,以omistar质谱仪作为检测器在线检测测得,其中,co2-tpd由质谱仪记录核质比为44的信号,co-tpd由质谱仪记录核质比为28的信号。以下制备例中,x射线光电子能谱分析在thermoscientific公司的配备有thermoavantagev5.926软件的escalab250型x射线光电子能谱仪上进行测试,激发源为单色化alkαx射线,能量为1486.6ev,功率为150w,窄扫描所用通透能为30ev,分析测试时的基础真空为6.5×10-10mbar,电子结合能用单质碳的c1s峰(284.6ev)校正,在thermoavantage软件上进行数据处理,在分析模块中采用灵敏度因子法进行定量分析。制备例1(1)载体的制备将五水硝酸锆溶于75g去离子水中制成改性锆溶液,向改性锆溶液加入100.0gγ-al2o3(其性质参数在表1中列出),于25℃饱和浸渍2小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于120℃且常压(1标准大气压,下同)下空气气氛中干燥5小时。将干燥得到的物质在400℃空气气氛中焙烧3小时,得到载体。将制备的载体进行x射线荧光光谱分析,确定以载体的总量为基准,以元素计,zr的含量为6重量%。(2)催化剂前体的制备将柠檬酸铁铵添加到17ml去离子水中,于50℃水浴中加热搅拌混合均匀,得到浸渍液。向浸渍液中添加24g载体,于环境温度(为25℃)饱和浸渍1小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于150℃且常压下空气气氛中干燥6小时。将干燥得到物质于420℃空气气氛中焙烧5小时,得到催化剂前体。(3)催化剂前体的还原活化将催化剂前体装入固定床反应器中,向反应器中通入h2,调整反应器压力为0.1mpa,氢气的体积空速为2000小时-1,将反应器的温度由25℃升高至400℃,并在该温度下恒温8小时。然后,将反应器降温至200℃,将氢气切换为乙烷,且乙烷的体积空速为2000小时-1,维持4小时后,得到费托合成催化剂,该催化剂的组成在表2和表4中示出,co2-tpd和co-tpd测试结果在表3中列出。(4)合成油的制备还原活化结束后,向反应器中通入合成气,并将反应器的调整至260℃,进行费托合成反应,其中,合成气的体积空速为6000小时-1,压力为1.5mpa,合成气的组成为h2:co=50:50(摩尔比)。反应过程中,利用在线气相色谱仪对反应器输出的气体混合物的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表5中列出。制备例2采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(1)中,γ-al2o3于980℃焙烧2小时后添加到浸渍液中。其中,将焙烧产物进行x射线衍射分析,确定得到的是θ-al2o3,其性质参数如表1所示。制备例3采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,不进行步骤(1),γ-al2o3直接用于步骤(2)制备催化剂前体。制备例4采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,不进行步骤(1),步骤(2)中,将与制备例1步骤(1)等重量的五水硝酸锆与柠檬酸铁铵一起用于配置浸渍液,即用于浸渍载体的浸渍液分散有五水硝酸锆和柠檬酸铁铵,从而得到催化剂前体。制备例5采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,乙烷用等体积的乙烯代替。制备例6采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,通氢气后,不继续通入乙烷,而是直接进行步骤(4),即还原活化仅采用氢气,而不采用乙烷。制备例7采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,乙烷用等体积的co代替,即通入氢气的预还原完成后,将反应器降温至200℃,将氢气切换为co,且co的体积空速为2000小时-1,维持4小时。制备例8采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,乙烷用co和氮气的混合气代替,即通入氢气的预还原完成后,将反应器降温至200℃,将氢气切换为co和氮气的混合气,且co和氮气的混合气的体积比为1:1,co和氮气的混合气的体积空速为2000小时-1,维持4小时。制备例9采用与制备例1相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,不进行通氢气的操作,而是直接向反应器中通乙烷,即将催化剂装入固定床反应器中,向反应器中通入乙烷,调整反应器压力为0.1mpa,将反应器的温度由25℃升高至200℃,并在该温度下恒温4小时,其中,乙烷的体积空速为2000小时-1。制备例10采用与制备例2相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,通氢气后,不继续通入乙烷,而是直接进行步骤(4),即还原活化仅采用氢气,而不采用乙烷。制备例11采用与制备例2相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(3)中,乙烷用co代替,即通入氢气的预还原完成后,将反应器降温至200℃,将氢气切换为co,且co的体积空速为2000小时-1,维持4小时。制备例12(1)载体的制备将五水硝酸锆溶于68g去离子水中制成改性锆溶液,向改性锆溶液加入100.0gγ-al2o3(其性质参数在表1中列出),于25℃饱和浸渍2小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于200℃且常压下空气气氛中干燥3小时。将干燥得到的物质在700℃空气气氛中焙烧1.5小时,得到载体。将制备的载体进行x射线荧光光谱分析,确定以载体的总量为基准,以元素计,zr的含量为3重量%。(2)催化剂前体的制备将柠檬酸铁铵添加到15ml去离子水中,于50℃水浴中加热搅拌混合均匀,得到浸渍液。向浸渍液中添加24g载体,于环境温度(为25℃)饱和浸渍1小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于180℃且常压下空气气氛中干燥4小时。将干燥得到物质于700℃空气气氛中焙烧2小时,得到催化剂前体。(3)催化剂前体的还原活化将催化剂前体装入固定床反应器中,向反应器中通入h2,调整反应器压力为0.1mpa,氢气的体积空速为2000小时-1,将反应器的温度由25℃升高至450℃,并在该温度下恒温6小时。然后,将反应器降温至250℃,将氢气切换为乙烷,且乙烷的体积空速为5000小时-1,维持4小时后,得到费托合成催化剂,该催化剂的组成在表2和表4中示出,co2-tpd和co-tpd测试结果在表3中列出。(4)合成油的制备还原活化结束后,向反应器中通入合成气,并将反应器的调整至240℃,进行费托合成反应,其中,合成气的体积空速为5000小时-1,压力为1.5mpa,合成气的组成为h2:co=55:45(摩尔比)。反应过程中,利用在线气相色谱仪对反应器输出的气体混合物的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表5中列出。制备例13(1)载体的制备将五水硝酸锆和硝酸钾溶于81g去离子水中制成改性溶液,向改性溶液加入100.0gγ-al2o3(其性质参数在表1中列出),于25℃饱和浸渍2小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于100℃且常压下空气气氛中干燥12小时。将干燥得到的物质在350℃空气气氛中焙烧6小时,得到载体。将制备的载体进行x射线荧光光谱分析,确定以载体的总量为基准,以元素计,zr的含量为3重量%,k的含量为3重量%。(2)催化剂前体的制备将柠檬酸铁铵添加到18ml去离子水中,于50℃水浴中加热搅拌混合均匀,得到浸渍液。向浸渍液中添加24g载体,于环境温度(为25℃)饱和浸渍1小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于100℃且常压下空气气氛中干燥12小时。将干燥得到物质于300℃空气气氛中焙烧8小时,得到催化剂前体。(3)催化剂前体的还原活化将催化剂前体装入固定床反应器中,向反应器中通入h2,调整反应器压力为0.1mpa,氢气的体积空速为5000小时-1,将反应器的温度由25℃升高至480℃,并在该温度下恒温4小时。然后,将反应器降温至260℃,将氢气切换为乙烷和氩气的混合气(其中,乙烷与氩气的摩尔比为1:20),且乙烷的体积空速为8000小时-1,维持6小时后,得到费托合成催化剂,该催化剂的组成在表2和表4中示出,co2-tpd和co-tpd测试结果在表3中列出。(4)合成油的制备还原活化结束后,向反应器中通入合成气,并将反应器的调整至260℃,进行费托合成反应,其中,合成气的体积空速为5000小时-1,压力为1mpa,合成气的组成为h2:co=60:40(摩尔比)。反应过程中,利用在线气相色谱仪对反应器输出的气体混合物的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表5中列出。制备例14采用与制备例13相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(1)中不使用五水硝酸锆。制备例15采用与制备例13相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(1)中不使用硝酸钾。制备例16(1)载体的制备将五水硝酸锆和硝酸镁溶于81g去离子水中制成改性溶液,向改性溶液加入100.0gγ-al2o3(同实施例6),于25℃饱和浸渍2小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于120℃且常压下空气气氛中干燥5小时。将干燥得到的物质在460℃空气气氛中焙烧3小时,得到载体。将制备的载体进行x射线荧光光谱分析,确定以载体的总量为基准,以元素计,zr的含量为3重量%,mg的含量为3重量%。(2)催化剂前体的制备将柠檬酸铁铵添加到18ml去离子水中,于50℃水浴中加热搅拌混合均匀,得到浸渍液。向浸渍液中添加24g载体,于环境温度(为25℃)饱和浸渍1小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于120℃且常压下空气气氛中干燥5小时。将干燥得到物质于400℃空气气氛中焙烧5小时,得到催化剂前体。(3)催化剂前体的还原活化将催化剂前体装入固定床反应器中,向反应器中通入h2和氩气的混合气(其中,氩气与氢气的摩尔比为10:1),调整反应器压力为0.15mpa,氢气的体积空速为6000小时-1,将反应器的温度由25℃升高至350℃,并在该温度下恒温10小时。然后,将反应器降温至250℃,将氢气切换为乙烷和氩气的混合气(其中,乙烷与氩气的摩尔比为1:10),且乙烷的体积空速为4000小时-1,维持6小时后,得到费托合成催化剂,该催化剂的组成在表2和表4中示出,co2-tpd和co-tpd测试结果在表3中列出。(4)合成油的制备还原活化结束后,向反应器中通入合成气,并将反应器的调整至260℃,进行费托合成反应,其中,合成气的体积空速为5000小时-1,压力为1.5mpa,合成气的组成为h2:co=50:50(摩尔比)。反应过程中,利用在线气相色谱仪对反应器输出的气体混合物的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表5中列出。制备例17采用与制备例16相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(1)中不使用五水硝酸锆。制备例18采用与制备例16相同的方法制备催化剂并制备合成油,不同的是,步骤(1)中不使用硝酸镁。制备例19(1)载体的制备采用与制备例1相同的方法制备载体。(2)催化剂前体的制备将六水合硝酸钴添加到18ml去离子水中,于50℃水浴中加热搅拌混合均匀,得到浸渍液。向浸渍液中添加24g载体,于环境温度(为25℃)饱和浸渍1小时。然后,将浸渍得到的混合物置于烘箱中,于120℃且常压下空气气氛中干燥5小时。将干燥得到物质于400℃空气气氛中焙烧3小时,得到催化剂前体。(3)催化剂前体的还原活化采用与实施例1相同的方法将步骤(2)制备的催化剂前体还原活化,从而费托合成催化剂,该催化剂的组成在表2和表4中示出,co2-tpd和co-tpd测试结果在表3中列出。(4)合成油的制备还原活化结束后,向反应器中通入合成气,并将反应器的调整至280℃,进行费托合成反应,其中,合成气的体积空速为1000小时-1,压力为5mpa,合成气的组成为h2:co=40:60(摩尔比)。反应过程中,利用在线气相色谱仪对反应器输出的气体混合物的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表5中列出。表1表2(以催化剂的总量为基准)编号第viii族金属元素/含量(wt%)第二金属元素/含量(wt%)氧化铝类型制备例1fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例2fe/8zr/5.5θ-al2o3制备例3fe/8无γ-al2o3制备例4fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例5fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例6fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例7fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例8fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例9fe/8zr/5.5γ-al2o3制备例10fe/8zr/5.5θ-al2o3制备例11fe/8zr/5.5θ-al2o3制备例12fe/11zr/2.7γ-al2o3制备例13fe/12zr/2.6+k/2.6γ-al2o3制备例14fe/12k/2.6γ-al2o3制备例15fe/12zr/2.6γ-al2o3制备例16fe/13zr/2.6+mg/2.6γ-al2o3制备例17fe/13mg/2.6γ-al2o3制备例18fe/13zr/2.6γ-al2o3制备例19co/11zr/5.3γ-al2o3表3表41:未检出fe5c22:未检出feo和fe5c2表51:柴油组分包括正构烷烃、异构烷烃和烯烃,异构柴油是指柴油组分中的异构烷烃。将制备例1与制备例6-9、以及制备例2与制备例10和11进行比较可以看出,将催化剂前体用氢气进行预还原后,再用在还原活化温度下为气态的烃进行还原活化,能明显提高最终形成的还原活化催化剂的催化活性,是能明显提高对于柴油组分、特别是异构柴油的选择性。将制备例1与制备例2进行比较可以看出,采用θ-al2o3能明显提高费托合成催化剂的催化活性。实施例1-6用于说明本发明的合成油生产方法和生产系统。实施例1本实施例采用图2示出的合成油生产系统,包括原料气分离单元i、水蒸气重整反应单元ii、干重整反应单元iii、费托合成反应单元iv、费托合成产物分离单元v、以及循环单元。具体工艺流程为如下。(1)将流量为220kmol/h、且压力为2.0mpa的页岩气作为原料气a送入原料气分离单元i中进行低温冷凝分离,脱除硫、碳和其它杂质,得到硫的质量含量小于1ppm甲烷b。将甲烷b经分流器分为两股,分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中。(2)将第一股甲烷与流量为120kmol/h、温度为370℃且压力为3mpa的中压水蒸气c混合后,将混合物的温度升高为600℃,然后进入水蒸气重整反应单元ii的固定床反应器中,进行重整反应,得到水蒸气重整合成气e。其中,甲烷与水蒸气的摩尔比为1:3,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为15重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为900℃,反应器内的压力为3mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为50000h-1。(3)将第二股甲烷与流量为100kmol/h、温度为370℃且压力为2mpa的二氧化碳d混合后,将混合物的温度升高为600℃,然后进入干重整反应单元iii的固定床反应器中,进行重整反应,得到干重整合成气f。其中,甲烷与二氧化碳的摩尔比为1:1,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为10重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为750℃,反应器内的压力为2mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为80000h-1。(4)将水蒸气重整合成气e和干重整合成气f混合,配制成为符合氢碳比为2.1:1的费托合成反应进料g。将费托合成反应进料g送入费托合成反应单元iv的费托合成反应器(为固定床反应器)中,与费托合成催化剂(为制备例1制备的催化剂)接触,进行费托合成反应。其中,反应器内的温度为250℃,反应器内的压力为2.0mpa,以合成气的总量为基准,气时体积空速为4000h-1。(5)将费托合成反应单元iv输出的费托合成产物物流h送入费托合成产物分离单元v中进行分离。分离的流程为:首先进行气液分离,得到合成油k和气体产物;接着,使气体产物通过深冷分离,以脱除其中的二氧化碳;然后,将分离出了二氧化碳的气体产物进行深冷分离,得到甲烷、以及未反应的氢气和一氧化碳。将合成油k外排出系统;将分离出的二氧化碳n循环送入干重整反应单元iii中;将分离出的甲烷m分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中;将分离出的氢气和一氧化碳的一部分l循环送入费托合成反应单元iv中,剩余部分作为驰放气z外排出系统,其中,以分离出的氢气和一氧化碳的总量为基准,循环的氢气和一氧化碳l的量为98%。反应过程中,利用在线气相色谱仪对费托合成反应单元的反应器排出的气相产物物流的组成进行分析,反应50小时测得的结果在表7中列出。系统总体水耗、二氧化碳排放量以及能量效率在表8中列出。对比例1本对比例采用图1所示的系统,包括依次连接的水煤浆制备单元i、煤气化单元ii、水煤气变换单元iii、合成气净化单元iv、费托合成单元v和合成油分离单元vi。具体工艺流程如下。将粉煤a(为将固体原料煤(内蒙古产褐煤)经粉碎筛分而得到的粉煤(粒径为10mm))以360t/h的流量与流量为360t/h的水b在水煤浆制备单元i中制成水煤浆c,将水煤浆c输送进入煤气化单元ii,于温度为1300℃、且压力为3mpa的条件下,与氧气d反应生成煤气化粗合成气e。煤气化粗合成气e经水煤气变换单元iii调整氢气与一氧化碳的摩尔比为2:1,再经合成气净化单元iv脱除酸性气体和硫化物,得到净化合成气,其中,氢气与一氧化碳的摩尔比为2.1:1。将得到的净化合成气输送入费托合成单元v中于固定床反应器中进行费托合成反应(采用制备例1制备的催化剂),产生含烯烃的费托反应产物n。其中,反应器内的温度为250℃,反应器内的压力为2.0mpa,以合成气的总量为基准,气时体积空速为4000h-1。费托反应产物n经合成油分离单元vi分离出合成油k,费托合成单元v产生的二氧化碳h和甲烷g则外排,一部分未反应的合成气(以分离出的合成气的总量为基准,含量为98%)y循环回费托合成单元v,另一部分未反应的合成气作为驰放气z排出系统。对比例2采用与实施例1相同的方法制备合成油,不同的是,不设置干重整反应单元iii,甲烷(包括新鲜甲烷以及循环甲烷)全部进入水蒸气重整反应单元ii中进行重整反应。对比例3采用与实施例1相同的方法制备合成油,不同的是,不设置水蒸气重整反应单元ii,甲烷(包括新鲜甲烷以及循环甲烷)全部进入干重整反应单元iii中进行重整反应。实施例2采用与实施例1相同的方法制备合成油,不同的是,采用的费托合成催化剂为制备例3制备的费托合成催化剂。实施例3采用与实施例1相同的方法制备合成油,不同的是,采用的费托合成催化剂为制备例6制备的费托合成催化剂。实施例4本实施例采用图2所示的反应系统,具体工艺流程如下。(1)将流量为500kmol/h、且压力为3.0mpa的焦炉气气作为原料气a送入原料气分离单元i中进行低温冷凝分离,脱除硫、碳和其它杂质,得到硫的质量含量小于1ppm甲烷b。将甲烷b经分流器分为两股,分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中。(2)将第一股甲烷与流量为240kmol/h、温度为370℃且压力为3mpa的中压水蒸气c混合后,将混合物的温度升高为700℃,然后进入水蒸气重整反应单元ii的固定床反应器中,进行重整反应,得到水蒸气重整合成气e。其中,甲烷与水蒸气的摩尔比为1:2,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为10重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为850℃,反应器内的压力为3mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为50000h-1。(3)将第二股甲烷与流量为200kmol/h、温度为370℃且压力为2mpa的二氧化碳d混合后,将混合物的温度升高为600℃,然后进入干重整反应单元iii的固定床反应器中,进行重整反应,得到干重整合成气f。其中,甲烷与二氧化碳的摩尔比为1:1.5,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为15重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为700℃,反应器内的压力为2mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为100000h-1。(4)将水蒸气重整合成气e和干重整合成气f混合,配制成为符合氢碳比为1.5:1的费托合成反应进料g。将费托合成反应进料g送入费托合成反应单元iv的费托合成反应器(为固定床反应器)中,与费托合成催化剂(为制备例12制备的催化剂)接触,进行费托合成反应。其中,反应器内的温度为260℃,反应器内的压力为2.5mpa,以合成气的总量为基准,气时体积空速为10000h-1。(5)将费托合成反应单元iv输出的费托合成产物物流h送入费托合成产物分离单元v中进行分离。分离的流程为:首先进行气液分离,得到合成油k和气体产物;接着,使气体产物通过深冷分离,以脱除其中的二氧化碳;然后,将分离出了二氧化碳的气体产物进行深冷分离,得到甲烷、以及未反应的氢气和一氧化碳。将合成油k外排出系统;将分离出的二氧化碳n循环送入干重整反应单元iii中;将分离出的甲烷m分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中;将分离出的氢气和一氧化碳的一部分l循环送入费托合成反应单元iv中,剩余部分作为驰放气z外排出系统,其中,以分离出的氢气和一氧化碳的总量为基准,循环的氢气和一氧化碳l的量为20%。反应过程中,利用在线气相色谱仪对尾气组成进行分析,反应50小时测得的结果在表7中列出。装置总体水耗、二氧化碳排放量以及能量效率在表8中列出。实施例5本实施例采用图2所示的反应系统,具体工艺流程如下。(1)将流量为150kmol/h、且压力为1mpa的焦炉气气作为原料气a送入原料气分离单元i中进行低温冷凝分离,脱除硫、碳和其它杂质,得到硫的质量含量小于1ppm甲烷b。将甲烷b经分流器分为两股,分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中。(2)将第一股甲烷与流量为300kmol/h、温度为450℃且压力为3mpa的中压水蒸气c混合后,将混合物的温度升高为700℃,然后进入水蒸气重整反应单元ii的固定床反应器中,进行重整反应,得到水蒸气重整合成气e。其中,甲烷与水蒸气的摩尔比为1:1,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为12重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为900℃,反应器内的压力为1mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为100000h-1。(3)将第二股甲烷与流量为150kmol/h、温度为450℃且压力为3mpa的二氧化碳d混合后,将混合物的温度升高为700℃,然后进入干重整反应单元iii的固定床反应器中,进行重整反应,得到干重整合成气f。其中,甲烷与二氧化碳的摩尔比为1:1,反应器中装填的催化剂为ni/al2o3(以催化剂的总量为基准,以元素计,ni的含量为12重量%,al2o3为α-al2o3),催化剂床层内的温度为750℃,反应器内的压力为2mpa,以甲烷和水蒸气的总量计,气时体积空速为60000h-1。(4)将水蒸气重整合成气e和干重整合成气f混合,配制成为符合氢碳比为1.5:1的费托合成反应进料g。将费托合成反应进料g送入费托合成反应单元iv的费托合成反应器(为固定床反应器)中,与费托合成催化剂(为制备例13制备的催化剂)接触,进行费托合成反应。其中,反应器内的温度为240℃,反应器内的压力为1.5mpa,以合成气的总量为基准,气时体积空速为10000h-1。(5)将费托合成反应单元iv输出的费托合成产物物流h送入费托合成产物分离单元v中进行分离。分离的流程为:首先进行气液分离,得到合成油k和气体产物;接着,使气体产物通过深冷分离,以脱除其中的二氧化碳;然后,将分离出了二氧化碳的气体产物进行深冷分离,得到甲烷、以及未反应的氢气和一氧化碳。将合成油k外排出系统;将分离出的二氧化碳n循环送入干重整反应单元iii中;将分离出的甲烷m分别送入水蒸气重整反应单元ii和干重整反应单元iii中;将分离出的氢气和一氧化碳的一部分l循环送入费托合成反应单元iv中,剩余部分作为驰放气z外排出系统,其中,以分离出的氢气和一氧化碳的总量为基准,循环的氢气和一氧化碳l的量为15%。反应过程中,利用在线气相色谱仪对尾气组成进行分析,反应50小时测得的结果在表7中列出。装置总体水耗、二氧化碳排放量以及能量效率在表8中列出。实施例6采用与实施例5相同的系统和方法生产合成油,不同的是,费托合成催化剂为制备例16制备的费托合成催化剂,且费托合成反应器内的温度为240℃,反应器内的压力为2.5mpa,以合成气的总量为基准,气时体积空速为20000h-1。表71:柴油组分包括正构烷烃、异构烷烃和烯烃,异构柴油是指柴油组分中的异构烷烃,以柴油组分的总量为基准计算异构柴油选择性。表8水耗(吨/吨合成油)二氧化碳排放(吨/吨合成油)能量效率(%)实施例1120.759对比例1226.435对比例2182.535对比例3250.743实施例4151.151实施例5141.055实施例6130.953注:能量效率=最终出装置的合成油的热值/进装置的煤电水蒸气催化剂溶剂等原料的热值之和,即所得合成油的热值/生产这些合成油所需的综合能耗。其中,综合能耗包括原料热值和公用工程能耗,主要包括:燃料煤和原料煤热值,装置工艺用电动机泵所耗电能,循环冷却水、锅炉补给水、工艺空气、仪表空气、新鲜水等间接能耗。将实施例1与对比例1进行比较可以看出,本发明通过联合甲烷水蒸气重整工艺与甲烷干重整工艺,对二氧化碳和甲烷这两种温室气体同时加以利用,使之转变为具有高附加值的产物,减少了温室气体排放,显著提高了整体工艺的资源、能源利用率。以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。当前第1页12
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