專利名稱：用于進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)的裝置和方法，并特別涉及來自費(fèi)-托反應(yīng)器頂部氣流中易冷凝產(chǎn)物的回收。
背景技術(shù)：
費(fèi)-托合成法是用于將天然氣、煤或生物質(zhì)通過合成氣單元轉(zhuǎn)化為更長鏈烴蠟。關(guān)于費(fèi)-托合成的一個問題是由于高沸點(diǎn)產(chǎn)物以固體形式在冷表面上析出使得換熱器和反應(yīng)器氣體出口的下游其他設(shè)備結(jié)垢
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決這個難題。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于回收包含在費(fèi)-托反應(yīng)器出口氣流中的易冷凝產(chǎn)物的方法，該方法包括以下步驟將反應(yīng)器氣流輸送至冷凝分離單元；將費(fèi)-托氣體與蒸發(fā)烴液流在冷凝分離單元中逆流提供以進(jìn)行直接熱交換，由此冷卻費(fèi)-托氣體；冷凝費(fèi)-托氣體中的高沸點(diǎn)組分；從氣體組分中分離冷凝的高沸點(diǎn)組分；并去除氣體餾分和冷凝的高沸點(diǎn)餾分；其中，至少部分易蒸發(fā)的烴液流獲自去除步驟中得到的氣體餾分的后續(xù)工序。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于回收包含在費(fèi)-托反應(yīng)器出口氣流中的易冷凝產(chǎn)物的裝置，該裝置包括費(fèi)-托反應(yīng)器；冷凝分離單元；氣/液分離器；用于將反應(yīng)器氣流輸送至冷凝分離單元的線路；從冷凝分離單元中冷凝高沸點(diǎn)餾分的出口 ；用于從冷凝分離單元輸送至少部分氣體餾分至氣/液分離器的氣體餾分出口線路；以及用于將易蒸發(fā)的烴液從氣/液分離器輸送至冷凝分離單元的循環(huán)線路，從而將反應(yīng)器氣流與蒸發(fā)烴液流在冷凝分離單元中逆流提供以進(jìn)行直接熱交換。因此，通過與從氣流的輕餾分中獲得的液體進(jìn)行直接熱交換使得本來會結(jié)垢于下游設(shè)備的蠟狀物質(zhì)從反應(yīng)器的塔頂氣流中除去。優(yōu)選地，對反應(yīng)器的氣流進(jìn)行預(yù)冷卻，以便在它被輸送至冷凝分離單元之前，產(chǎn)生氣體和液體組分的混合物。優(yōu)選地，預(yù)冷卻包括反應(yīng)器氣流和反應(yīng)器的合成氣進(jìn)料流之間的間接熱交換。優(yōu)選地，從去除步驟中得到的氣體餾分經(jīng)受第一分離步驟，在該步驟中，氣體餾分被分離成氣相、液態(tài)烴相和水相。(可以理解的是，在烴相中不可避免的存在少量的水，反之亦然。)優(yōu)選地，在第一分離步驟之前，將氣體餾分經(jīng)過冷卻步驟以形成氣流和液體產(chǎn)物。優(yōu)選地，至少部分來自第一分離步驟中的液態(tài)烴相構(gòu)成被輸送至分離單元的蒸發(fā)烴液。優(yōu)選地，從冷凝分離單元中去除的高沸點(diǎn)餾分是重油，并且來自分離步驟的液態(tài)烴相是輕油。在最高溫度(通常在110-150°C范圍內(nèi))收集到的產(chǎn)品稱為“重油”(HO)，而在最低溫度(由冷卻水的有效性確定)并且通常在30-50°C收集的產(chǎn)品被稱為“輕油”(L0)。優(yōu)選地，將來自第一分離步驟的氣相進(jìn)行第二分離步驟，在該步驟中，來自第一分離步驟的氣相被分離成氣相、液態(tài)烴相和水相。優(yōu)選地，在所述第二分離步驟之前，將來自第一分離步驟的氣相進(jìn)行冷卻步驟，以形成第二氣流和液體產(chǎn)物。然而，雖然已經(jīng)描述了為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品回收進(jìn)行兩個冷卻步驟，但是有可能只有一個或幾個這樣的步驟。優(yōu)選地，冷凝分離單元是液體洗滌塔。優(yōu)選地，該反應(yīng)器是漿態(tài)床鼓泡反應(yīng)器。優(yōu)選地，氣/液分離器是液體閃蒸罐。該裝置可以進(jìn)一步包括促進(jìn)反應(yīng)器氣流和反應(yīng)器的合成氣進(jìn)料流之間的間接熱交換的換熱器和用于接收來自第一氣/液分離器的氣流的第二氣/液分離器。優(yōu)選地，第二氣/液分離器是液體閃蒸罐。因此，可以認(rèn)為本發(fā)明停留在液體洗滌塔的使用上，在洗滌塔中再循環(huán)的LO用于冷凝HO產(chǎn)物，同時LO在塔中蒸發(fā)。冷凝HO的冷卻任務(wù)被拖延到再循環(huán)LO的冷卻段。這種設(shè)計將降低進(jìn)入產(chǎn)物回收部的冷卻段的重組分的分壓。也可以認(rèn)為本發(fā)明停留在一般的非低溫方法上，該方法用于回收易冷凝的烴組分，所述易冷凝的烴組分包括盡管在冷凝分離區(qū)中與易蒸發(fā)的烴液流逆流進(jìn)行直接熱交 換，但通過具有熔點(diǎn)高于環(huán)境溫度(約20° C)的組分的析出仍可能引起結(jié)垢風(fēng)險的烴的混合物，以及回收從通過氣體餾分后處理獲得的低沸點(diǎn)烴中的一種或多種餾分的高沸點(diǎn)烴的液體餾分和氣體餾分。通常，易冷凝的烴組分的沸點(diǎn)范圍對應(yīng)于那些輕油和重油的范圍。本發(fā)明還延伸至采用本發(fā)明上述記載的進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)的方法，其中將H2和CO通入到上述費(fèi)-托反應(yīng)器中并從反應(yīng)器中回收蠟產(chǎn)物流。優(yōu)選的，反應(yīng)在漿態(tài)床鼓泡反應(yīng)器中進(jìn)行，其中將H2和CO通入到反應(yīng)器的漿料中，所述漿料含有催化劑，該催化劑懸浮在含有H2和CO的反應(yīng)產(chǎn)物的液體中，催化劑在漿料中保持懸浮狀態(tài)至少部分通過通入到漿料中的氣體的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，反應(yīng)溫度范圍為190-250° C和/或反應(yīng)壓力范圍為10-60巴。優(yōu)選的，通入費(fèi)-托合成反應(yīng)器中的氣體的H2/C0比例是在I. I至2. 2的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，反應(yīng)器中的表觀氣速的范圍是5-60cm/
S。優(yōu)選地，費(fèi)-托合成反應(yīng)的產(chǎn)物隨后進(jìn)行后處理，如脫蠟，加氫異構(gòu)化，加氫裂化，以及它們的組合。本發(fā)明可以以各種方式進(jìn)行實(shí)施，現(xiàn)在將通過舉例的方式描述一個實(shí)施方式，參照附圖
圖I是體現(xiàn)本發(fā)明費(fèi)-托合成裝置的簡單流程圖。費(fèi)-托裝置包括合成氣單元11，費(fèi)-托漿料反應(yīng)器12，液體洗滌罐或塔13，第一和第二閃蒸分離罐14、15和可選的低溫尾氣回收單元16。將天然氣17，氧氣18和蒸汽19通入到合成氣單元11，在那里以傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生合成氣，并作為合成氣出口流21離開。水在回收流22中被除去，并被引導(dǎo)到公用系統(tǒng)(圖中未示出)。合成氣流21結(jié)合來自尾氣回收單元16的氣體再循環(huán)流29的部分23形成組合氣流24，并在第一換熱器25加熱該組合氣流24。組合流通過第二換熱器27與離開費(fèi)-托反應(yīng)器12的溫度大約為190-250°C的塔頂氣流28進(jìn)行間接熱交換，使該組合流進(jìn)一步被加熱到大約150°C然后在線路26中被送至費(fèi)-托反應(yīng)器12。氣體循環(huán)流29的剩余部分，部分31可以被排除至燃料氣系統(tǒng)，以及部分32被再循環(huán)到合成氣單元11。在費(fèi)-托反應(yīng)器12中合成氣轉(zhuǎn)化為寬沸點(diǎn)范圍的烴類。那些烴類在反應(yīng)器條件下為液相，作為液體被提取并被稱為“蠟”(因?yàn)樵摦a(chǎn)品的主要部分在環(huán)境溫度下通常是固體)。在蠟產(chǎn)物線33中將它們從反應(yīng)器12中除去。
為了避免通過在冷表面上的固體物質(zhì)的析出使得反應(yīng)器頂部氣體出口的下游換熱器結(jié)垢，還包含在較低溫度下是固體的烴產(chǎn)物的塔頂氣流28被通入到洗滌罐13中。在與組合氣流24在換熱器27中熱交換后，塔頂氣流28為氣體和液體組分的混合流。易蒸發(fā)的輕油流34被送入從塔頂氣流28中冷凝重油(其中可能含有數(shù)量相當(dāng)大的蠟成分)的洗滌罐13。在重油出口流35中將重油從洗滌罐13中除去。將進(jìn)料流28、34以水不會在洗滌罐13中冷凝的方式控制進(jìn)入洗滌罐13。將氣流36從洗滌罐13中去除，并在換熱器37中冷卻，以提供氣體和液體產(chǎn)物與水的三相流。該三相流被送到第一閃蒸分離罐14，在第一閃蒸分離罐14中，水在水流38中被回收并去除，輕油在輕油流39中被回收并去除。部分輕油組成易蒸發(fā)的輕油流34被送至洗滌罐13 ;因此再循環(huán)的輕油流在洗滌罐13中充當(dāng)費(fèi)-托反應(yīng)器頂部氣流的直接冷卻介質(zhì)。輕油的剩余部分在輕油回收流41中被去除。來自第一閃蒸罐14的未冷凝的產(chǎn)物在氣流42中被除去，并在換熱器43中被冷 卻，從而冷凝出更多液體產(chǎn)物，并且將所得氣體和液體流44送至第二閃蒸分離罐15。水在水流45中被回收并從第二閃蒸罐15中去除，以及輕油在輕油回收流46中被回收并去除。第二閃蒸罐15氣相中的剩余組分作為尾氣流47被去除。這可能在尾氣回收單元16中被處理，以產(chǎn)生液化石油氣流48和C5+流49用于改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于回收包含在費(fèi)-托反應(yīng)器出口氣流中的易冷凝產(chǎn)物的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟將反應(yīng)器氣流輸送至冷凝分離單元；將費(fèi)-托氣體與易蒸發(fā)的烴液流在冷凝分離單元中逆流提供以進(jìn)行直接熱交換，由此冷卻費(fèi)-托氣體；冷凝費(fèi)-托氣體中的高沸點(diǎn)組分；從氣體組分中分離冷凝的高沸點(diǎn)組分；并去除氣體懼分和冷凝的高沸點(diǎn)懼分；其中，至少部分易蒸發(fā)的烴液流獲自去除步驟中得到的氣體餾分的后續(xù)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，預(yù)冷卻反應(yīng)器氣流，以便在反應(yīng)器氣流被輸送至冷凝分離單元之前，產(chǎn)生氣體和液體組分的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，預(yù)冷卻包括在反應(yīng)器氣流和反應(yīng)器的合成氣進(jìn)料流之間的間接熱交換。
4.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，控制操作參數(shù)以避免冷凝分離單元中水的冷凝。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，從去除步驟中得到的氣體餾分經(jīng)受第一分離步驟，在該步驟中，從去除步驟中得到的氣體餾分被分離成氣相、液態(tài)烴相和水相。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在第一分離步驟之前，氣體餾分經(jīng)受冷卻步驟，以形成氣流和液體產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，至少部分來自第一分離步驟的液態(tài)烴相構(gòu)成被輸送至分離單元的易蒸發(fā)的烴液。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，來自第一分離步驟的氣相經(jīng)受第二分離步驟，在該步驟中，來自第一分離步驟的氣相被分離成氣相、液態(tài)烴相和水相。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在第二分離步驟之前，來自第一分離步驟的氣相經(jīng)受冷卻步驟，以形成第二氣流和液體產(chǎn)物。
10.一種用于進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)以生產(chǎn)費(fèi)-托蠟的方法，其特征在于，該方法包括將H2和CO通入費(fèi)-托反應(yīng)器，進(jìn)行前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，并將蠟產(chǎn)物流從反應(yīng)器中取出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，反應(yīng)在漿態(tài)床鼓泡反應(yīng)器中進(jìn)行，其中將H2和CO通入到反應(yīng)器的漿料中，所述漿料含有催化劑，該催化劑懸浮在含有H2和CO的反應(yīng)產(chǎn)物的液體中，催化劑在漿料中保持懸浮狀態(tài)至少部分通過通入到漿料中的氣體的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，反應(yīng)溫度范圍為190-250°C和/或反應(yīng)壓力范圍為10-60巴。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，通入費(fèi)-托合成反應(yīng)器中的氣體的H2/CO的比例是在I. I至2. 2的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，反應(yīng)器中的表觀氣速的范圍是5-60cm/so
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，費(fèi)-托合成反應(yīng)的產(chǎn)物隨后進(jìn)行后處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述后處理選自脫蠟、加氫異構(gòu)化、加氫裂化以及它們的組合。
17.一種用于回收包含在費(fèi)-托反應(yīng)器出口氣流中的易冷凝產(chǎn)物的裝置，其特征在于，該裝置包括費(fèi)-托反應(yīng)器；冷凝分離單元；氣/液分離器；用于將反應(yīng)器氣流輸送至冷凝分離單元的線路；從冷凝分離單元中冷凝的高沸點(diǎn)餾分的出口 ；用于從冷凝分離單元輸送至少部分的氣體餾分至氣/液分離器的氣體餾分出口線路；以及用于將易蒸發(fā)的烴液從氣/液分離器輸送至冷凝分離單元的循環(huán)線路，從而將反應(yīng)器氣流與蒸發(fā)烴液流在冷凝分離單元中逆流提供以進(jìn)行直接熱交換。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，冷凝分離單元為液體洗滌塔。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其中，反應(yīng)器為漿態(tài)床鼓泡反應(yīng)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，氣/液分離器為液體閃蒸罐。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，該裝置進(jìn)一步包括促進(jìn)反應(yīng)器氣流和反應(yīng)器的合成氣進(jìn)料流之間間接熱交換的換熱器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，該裝置進(jìn)一步包括用于接收來自所述第一氣/液分離器的氣流的第二氣/液分離器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，第二氣/液分離器為液體閃蒸罐。
全文摘要
為了避免費(fèi)-托反應(yīng)器(12)的氣體出口的下游換熱器結(jié)垢(固體物質(zhì)在冷表面上析出)，含有在較低溫度下為固體的烴產(chǎn)物的反應(yīng)器氣流(28)被送入液體洗滌罐(13)。通過將易蒸發(fā)的輕油(34)通入液體洗滌灌(13)來實(shí)現(xiàn)重油在液體洗滌罐(13)中的冷凝。重油作為底部產(chǎn)物(35)從液體洗滌罐(13)中被回收，而氣體產(chǎn)物作為頂部產(chǎn)物(36)從液體洗滌罐中取出。從洗滌罐頂部產(chǎn)物(36)中獲得輕油。
文檔編號C10G2/00GK102892865SQ201180019892
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者R·漢森 申請人:Gtl.F1公司