專利名稱：從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的方法。本發(fā)明還涉及用于從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的方法，該方法包括在低位將氣態(tài)反應(yīng)物、以及任選的一部分再循環(huán)氣流送入容器內(nèi)懸浮在懸浮液中的固體顆粒的垂直延伸的漿液床中；在將所述氣態(tài)反應(yīng)物送入所述漿液床的位置上方，并且在所述漿液床從底部算起的垂直高度的20％的位置上方，將至少一部分所述再循環(huán)氣流作為附加的進料氣體送入所述漿液床中；在所述氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)的氣體向上通過所述漿液床時使它們反應(yīng)，由此形成液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品，所述液態(tài)產(chǎn)品連同所述懸浮液，即所述漿液床的液相，一起形成；使任何氣態(tài)產(chǎn)品和未反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物及未反應(yīng)的再循環(huán)的氣體離開所述漿液床進入漿液床上面的頂部空間中；從所述頂部空間中回收任何氣態(tài)產(chǎn)品和未反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物及未反應(yīng)的再循環(huán)的氣體；從所述漿液床中回收液相，以將所述漿液床保持在所需的水平位；從所述頂部空間中再循環(huán)至少一些所述氣體成分以提供再循環(huán)氣流。
較佳地，該方法包括使用漿液再分布裝置或者漿液再分布器，使?jié){液從所述漿液床中的高位向下進入低位，由此在漿液床中再分布固體顆粒。
通常，附加的氣流對漿液床中固體顆粒的垂直分布的影響非常小。當將本發(fā)明的漿液床中固體顆粒的垂直分布與相同方法(但其中所有的氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)氣體在單一的或共用的低位送入漿液床)中的固體顆粒的垂直分布作比較時，發(fā)現(xiàn)兩者基本上相同。
附加的氣流可以在位于漿液床的垂直高度的約20-80％的位置送入。較佳地，所述附加的氣流可以高于漿液床的垂直高度的25％，更好是高于30％的位置送入。
雖然相信所述方法至少原則上能夠具有較廣的用途，但仍預(yù)計，所述固體顆粒通常是用于催化所述氣態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)成為液態(tài)產(chǎn)品以及氣態(tài)產(chǎn)品(若適用時)的催化劑顆粒，所述懸浮液通常是液態(tài)產(chǎn)品，但不必定總是液態(tài)產(chǎn)品。
此外，雖然相信至少原則上所述方法能具有較廣的用途，但仍預(yù)計所述方法可具體應(yīng)用于烴的合成中，其中，所述氣態(tài)反應(yīng)物能在漿液床中發(fā)生催化反應(yīng)以形成液態(tài)烴產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)烴產(chǎn)品。具體地說，所述烴合成可以是Fischer-Tropsch合成，所述氣態(tài)反應(yīng)物呈主要包含一氧化碳和氫的合成氣流的形式，并且制得了液態(tài)和氣態(tài)烴產(chǎn)品。
所述方法可包括冷卻來自頂部空間的氣體以冷凝液態(tài)產(chǎn)品，例如液態(tài)烴和反應(yīng)水，從所述氣體中分離液態(tài)產(chǎn)品以提供尾氣，以及將至少一些所述尾氣作為再循環(huán)氣流再循環(huán)到漿液床中。
因此，所述漿液床可以漿液反應(yīng)器或泡罩塔的形式包含或提供在容器的反應(yīng)區(qū)中。因此，所述漿液反應(yīng)器或泡罩塔使用三相系統(tǒng)，即，固體催化劑顆粒、液態(tài)產(chǎn)品和氣態(tài)反應(yīng)物(包括任何再循環(huán)氣體)、以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品和惰性氣體。
可使用氣體分布器將所述附加的進料氣體引入漿液床中。
所述附加的進料氣體可占進入漿液床的氣體的總體積進料量的至少10％。通常，所述附加的進料氣體不會占進入漿液床的氣體的總體積進料量的60％以上。
所述催化劑顆粒的催化劑可以是任何所需的Fischer-Tropsch催化劑，例如鐵系催化劑、鈷系催化劑、或者任何其它Fischer-Tropsch催化劑。所述催化劑顆?？删哂兴璧牧６确秶?，例如，沒有催化劑顆粒超過300微米，并且小于5質(zhì)量％的催化劑顆粒小于22微米。
因此，所述漿液反應(yīng)器或泡罩塔可維持在與Fischer-Tropsch合成反應(yīng)相關(guān)的通常的高壓和高溫條件下，例如預(yù)定的操作壓力為10-50巴，預(yù)定的溫度為160-280℃，或者在制造低沸點的產(chǎn)品時甚至更高。
因此，所述漿液床中的催化劑顆粒由經(jīng)過漿液床的合成氣流(新鮮的和再循環(huán)的)產(chǎn)生的紊流(即通過漿液床起泡)維持在懸浮液中。因此，通過漿液床的氣體速度要足夠高，用以將漿液床保持在紊流或懸浮液的狀態(tài)。
在本發(fā)明的一個實施方式中，回到漿液床的全部再循環(huán)氣流形成部分的附加進料氣體。
本發(fā)明方法的特征可在于，與除所有氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)氣體在單一的低位送入漿液床之外其它均相同的方法相比，本發(fā)明方法中漿液床中滯留氣體在漿液床下部的含量要低于上述方法中漿液床中滯留氣體在漿液床下部的含量。本發(fā)明方法中在漿液床上部滯留的氣體含量要高于上述方法中漿液床上部滯留的氣體含量。但是，本發(fā)明方法的漿液床中總的滯留氣體的含量低于常規(guī)方法的漿液床中總的滯留氣體的含量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備，該設(shè)備包括具有垂直延伸的漿液床區(qū)域的反應(yīng)容器，它在使用時含有懸浮在懸浮液中的固體顆粒的漿液床；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域低位的第一氣體進口，用于將氣態(tài)反應(yīng)物引入所述容器中；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域高于所述第一氣體進口的位置的第二氣體進口，用于將再循環(huán)氣體引入所述容器中，所述容器內(nèi)第二氣體進口位于所述漿液床區(qū)域的垂直高度的從底部算起的20％的位置上方；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域上方的氣體出口，用于回收來自漿液床區(qū)域上方的頂部空間的氣體；以及在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域的液體出口，用于回收來自所述容器的液態(tài)產(chǎn)品。
較佳地，所述設(shè)備包括位于一個或多個漿液再分布器上的漿液再分布裝置，在使用時，漿液可通過該漿液再分布裝置從漿液床中的高位再分布到其低位，由此在漿液床中再分布固體顆粒。
所述第二氣體進口可位于漿液床區(qū)域的垂直高度的約20-80％的位置。較佳地，所述第二氣體進口位于漿液床區(qū)域的垂直高度的從底部算起的25％的位置上方，更好是從底部算起的30％的位置上方。
所述第二氣體進口可包括氣體分布器。
在本說明書中，術(shù)語“漿液再分布裝置”指的是用來在反應(yīng)容器中垂直再分布漿液和催化劑顆粒的物理設(shè)備，不表示向上通過漿液床的氣體的漿液和催化劑顆粒的再分布作用。因此，所述漿液再分布裝置或漿液再分布器可包括下導(dǎo)管或引流管，或者機械再分布設(shè)備，如管子、泵和過濾器。
當所述漿液再分布裝置包括下導(dǎo)管時，所述下導(dǎo)管可排列成第一下導(dǎo)管區(qū)域和第二下導(dǎo)管區(qū)域，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域在垂直方向上是間隔開的。
因此，所述下導(dǎo)管或引流管可位于漿液床或漿液床區(qū)域內(nèi)不同的位置或垂直高度。所述第二下導(dǎo)管區(qū)域可位于高于所述第一下導(dǎo)管區(qū)域的位置，并且，視需要，可在第二下導(dǎo)管區(qū)域上方提供其它下導(dǎo)管區(qū)域，它們各自含有至少一根下導(dǎo)管或引流管，第三下導(dǎo)管區(qū)域以及任何后續(xù)的下導(dǎo)管區(qū)域也在垂直方向上互相間隔開。
在本發(fā)明的一個實施方式中，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域可與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域部分地重疊。換句話說，在所述第二下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的底端可與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的頂端部分地重疊。但是，在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域可設(shè)置為與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域呈未部分重疊的關(guān)系。換句話說，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的底端可與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的頂端隔開一垂直空間。
當俯視觀察反應(yīng)器或容器時，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域中的下導(dǎo)管可與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域中的下導(dǎo)管交錯排列。換句話說，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的底端宜不在所述第一下導(dǎo)管區(qū)域中下導(dǎo)管的頂端上方直接排放漿液。
各個下導(dǎo)管可包含底部傳輸部分和頂部分離或脫氣部分，分離或脫氣部分的截面積大于傳輸部分的截面積。較佳地，這些部分的截面是圓形，這些部分呈圓柱形式，具有連接所述分離部分和傳輸部分的向外向上張開的連接元件。但是，視需要，所述分離部分可以呈另一種合適的形式，例如呈矩形或三角形截面槽的形式，這由反應(yīng)容器內(nèi)部的可用空間所確定。
雖然各個下導(dǎo)管通常全部位于漿液床內(nèi)，即在反應(yīng)器內(nèi)，并且所述脫氣部分通常沿所述傳輸部分軸向排列，但是所述傳輸部分以及任選的所述脫氣部分的一部分可位于反應(yīng)器的外面，然而所述傳輸部分的底部出口端和所述脫氣部分至少是頂部進口端位于反應(yīng)器內(nèi)部漿液床或漿液床區(qū)域中。
所述方法可包括操作所述漿液反應(yīng)器，以使所述漿液床呈不均勻的或翻騰-紊流流態(tài)并包含由氣態(tài)反應(yīng)物以及可能的氣態(tài)產(chǎn)品的快速鼓起的巨大氣泡構(gòu)成的稀相(所述氣泡穿過實際上呈活塞流形式的反應(yīng)區(qū)或漿液床)，以及含有液相的稠相，即液態(tài)產(chǎn)品、固體催化劑顆粒、以及氣態(tài)反應(yīng)物和可能的氣態(tài)產(chǎn)品的夾雜的小氣泡。


以下，將參照下述實施例和附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的用于從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品和氣態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備的縱向截面圖；圖2示出了用于常規(guī)Fischer-Tropsch方法(其中所有進料氣體送入反應(yīng)器底部)和本發(fā)明Fischer-Tropsch方法的歸一化氣體滯留量與歸一化漿液床高度之間的關(guān)系圖，兩種方法都采用呈活塞流形式的稀相和稠相；圖3示出了用于常規(guī)方法和本發(fā)明方法的CO、H2和H2O的歸一化分壓與歸一化漿液床高度之間的關(guān)系圖，其中氣體滯留量示于圖2；圖4示出了用于常規(guī)Fischer-Tropsch方法(其中所有進料氣體送入反應(yīng)器底部)和本發(fā)明Fischer-Tropsch方法的歸一化氣體滯留量與歸一化漿液床高度之間的關(guān)系圖，兩種方法都采用呈活塞流形式的稀相和充分混合的稠相。
具體實施例方式
在附圖中，附圖標記10總體表示本發(fā)明的用于從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品和氣態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備。
該設(shè)備10包括直立的柱狀漿液反應(yīng)器或泡罩塔12，具有將氣體引入所述反應(yīng)器12內(nèi)的氣體分布器(未示出)的底部氣體進口14，以及將氣體從反應(yīng)器12頂部引出的氣體出口16。液態(tài)產(chǎn)品出口18位于反應(yīng)器12的任何便利位置。
反應(yīng)器12包括第一下導(dǎo)管區(qū)域，由附圖標記20總體表示。下導(dǎo)管區(qū)域20包括下導(dǎo)管，由附圖標記22總體表示。下導(dǎo)管22包括直徑較小的圓柱形傳輸部分24、在傳輸部分24頂端的向外張開連接元件26、以及大直徑脫氣部分28，其底端與連接元件26相連。因此，脫氣部分28的頂端提供了用于漿液的進口40，而傳輸部分24的底端提供了漿液出口42。還在下導(dǎo)管區(qū)域20中提供冷卻盤管29。
反應(yīng)器12還包括第二下導(dǎo)管區(qū)域，由附圖標記30總體表示。下導(dǎo)管區(qū)域30包括下導(dǎo)管，由附圖標記32總體表示。下導(dǎo)管32還包括直徑較小的傳輸部分34、在傳輸部分34頂端的向外張開連接元件36、以及位于傳輸部分34頂端的較大直徑的脫氣部分38。因此，脫氣部分38的底端與連接元件36相連。脫氣部分38的頂端提供了漿液進口，而傳輸部分34的底端提供了漿液出口。還在下導(dǎo)管區(qū)域30中提供冷卻盤管39。
下導(dǎo)管32的底端與得自下導(dǎo)管22頂端隔開一垂直空間。此外，下導(dǎo)管32不與下導(dǎo)管22呈軸向排列。換句話說，當俯視反應(yīng)器12時，下導(dǎo)管32與下導(dǎo)管22交錯排列。
氣體進口14是第一氣體進口。第二氣體進口52提供在第一氣體進口14上方的位置或高度。第二氣體進口52也將氣體引入反應(yīng)器12內(nèi)的氣體分布器(未示出)中。
設(shè)備10還包括與氣體出口16流體相通的分離裝置54和與分離裝置54流體相通的壓縮機56。再循環(huán)氣流管58從壓縮機56通到第二氣體進口52中。液態(tài)產(chǎn)品管60從分離裝置54伸出，由尾氣管62在分離裝置54與壓縮機56之間建立流通。
使用時，將作為氣態(tài)反應(yīng)物的主要包含一氧化碳和氫的新鮮合成氣通過第一氣體進口14送入反應(yīng)器12的底部，該氣體通常通過反應(yīng)器12內(nèi)的分布器系統(tǒng)(未示出)均勻分布。同時，通常包含氫、一氧化碳、甲烷和二氧化碳的再循環(huán)氣流(通常是經(jīng)冷卻的)通過位于第一氣體進口14上方的第二氣體進口52，經(jīng)反應(yīng)器12內(nèi)的分布器系統(tǒng)(未示出)送入反應(yīng)器12中。通常，第二氣體進口52位于第一氣體進口14上方的反應(yīng)器12垂直高度的至少約20％的位置。
包含新鮮合成氣和再循環(huán)氣體的氣態(tài)反應(yīng)物向上通過漿液床70，漿液床包含懸浮在液態(tài)產(chǎn)品中的Fischer-Tropsch催化劑顆粒，通常是鐵系或鈷系催化劑。操作漿液床以使其具有位于第二下導(dǎo)管區(qū)域30上方的正常位置72，在漿液床70上方提供頂部空間74。隨著合成氣通過漿液床70起泡，其中的氣態(tài)反應(yīng)物發(fā)生催化反應(yīng)以形成液態(tài)產(chǎn)品，這樣就形成了漿液床70的一部分。通過出口18不時地或連續(xù)地回收包含液態(tài)產(chǎn)品的液相，在合適的內(nèi)部或外部分離系統(tǒng)中(例如使用過濾器(未示出))將催化劑顆粒從液態(tài)產(chǎn)品中分離出來。如果分離系統(tǒng)位于反應(yīng)器的外部，則提供附加的系統(tǒng)(未示出)以使分離的催化劑顆粒回到反應(yīng)器中。
以足以在所述系統(tǒng)中攪拌并懸浮所有催化劑顆粒而不會導(dǎo)致沉降的速率將新鮮的合成進料氣體和再循環(huán)氣體引入反應(yīng)器12中。氣體的流動速率根據(jù)漿液濃度、催化劑密度、懸浮介質(zhì)的密度和粘度、以及使用的具體粒度來選擇。合適的氣體流動速度包括，例如約5-50cm/s。但是，已在泡罩塔中測得高達約85cm/s的氣體速度。使用高氣體速度具有以下缺點在反應(yīng)器中滯留的氣體含量較高，從而剩余較少的空間來容納含有催化劑的漿液。但是，無論氣體流動速率如何選擇，應(yīng)足以避免顆粒沉降和團聚。
一些漿液連續(xù)地向下通過下導(dǎo)管32和22，由此達到催化劑顆粒在漿液床70內(nèi)的均勻的再分布，并且還確保了漿液床中均勻的熱量再分布。
操作反應(yīng)器12以使其漿液床70呈不均勻的或翻騰-紊流流態(tài)并包含由氣態(tài)反應(yīng)物和氣態(tài)產(chǎn)品的快速鼓起的巨大氣泡構(gòu)成的稀相(所述氣泡穿過實際上呈活塞流形式的漿液床)，以及含有液態(tài)產(chǎn)品、固體催化劑顆粒、以及氣態(tài)反應(yīng)物和氣態(tài)產(chǎn)品的夾雜的小氣泡的稠相。
使作為熱交換或轉(zhuǎn)移介質(zhì)的鍋爐水循環(huán)通過冷液蛇形管29和39。將來自漿液床70的熱量轉(zhuǎn)移到鍋爐水以形成蒸汽和水的混合物。
將輕質(zhì)烴產(chǎn)品如C20及以下的餾分通過氣體出口16從反應(yīng)器中回收，并通入分離裝置54中。通常，分離裝置54包含一系列冷卻器和氣-液分離器，并且可任選地包括其它冷卻器和分離器，還可包括用于從C20及以下的烴餾分中除去氫、一氧化碳、甲烷和二氧化碳的低溫裝置。也可采用其它分離技術(shù)，例如薄膜裝置、壓力擺動吸附裝置和/或用于選擇性地除去二氧化碳的裝置。使用壓縮機56壓縮并再循環(huán)包含氫、一氧化碳和其它氣體的分離氣體，以提供再循環(huán)氣流。用流送管60從分離裝置54中回收冷凝的液態(tài)烴和反應(yīng)水用于進一步加工。
要理解的是，雖然所示的設(shè)備10示出所有再循環(huán)氣流都回到反應(yīng)器12中，但是并不一定必須使全部再循環(huán)氣流回到反應(yīng)器12中。因此，可使僅一部分的再循環(huán)氣流回到反應(yīng)器12中。還可使一部分的再循環(huán)氣流與要通過第一氣體進口14送入反應(yīng)器12中的新鮮合成氣結(jié)合。通常，將進入漿液床70的氣體的總體積進料量的約10-60％通過第二氣體進口52送入，其中再循環(huán)氣體與新鮮合成氣的體積比通常在0.1-1.5的范圍內(nèi)。
申請人吃驚地發(fā)現(xiàn)，如果將至少一部分再循環(huán)氣體以高于在反應(yīng)器12的底端送入合成氣的位置引入反應(yīng)容器12中，可得到較高的反應(yīng)器容量。將會理解，這將會節(jié)省建造反應(yīng)器的成本，或者將會使改造成具有第二、更高氣體進口的反應(yīng)器的容量增加。雖然不想受到理論的限制，申請人相信，對所得的更高反應(yīng)器容量的可能的解釋是，在實施本發(fā)明時氣體的滯留量更低。已知的是，隨著Fischer-Tropsch反應(yīng)的進行，并且氣態(tài)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為更高分子量的烴產(chǎn)品，氣體和蒸汽的容量減小。因此，在反應(yīng)器12中的氣體和蒸汽的容量中存在垂直梯度。通過在較高的高度將至少一部分再循環(huán)的氣體送入反應(yīng)器12中，反應(yīng)器12在該較高的高度下方的一段中氣體速度較低并隨著氣體的向上移動而下降，而氣體密度較低并隨著氣體的向上移動而增加。氣體的滯留量隨著氣體密度的增加而增加。將這一情況與在反應(yīng)器12的底端引入所有氣體的情況作比較，注意到在反應(yīng)器12中得到所述氣體的最大速度較低、平均速度較低，并且平均氣體密度較低。因此，最終的結(jié)果是氣體的滯留量較低，從而使更多的含催化劑的漿液容納在給定的反應(yīng)器容積中。令人吃驚的是，額外的催化劑彌補了一些再循環(huán)氣體繞過一部分催化劑的情況。因此，對于同一反應(yīng)器容積，與在反應(yīng)器的底端引入所有氣體的情況相比，若含有更多的催化劑，則可增加新鮮合成氣和再循環(huán)的氣體的流量，同時仍然能得到合成氣中反應(yīng)物相同水平(或百分比)的轉(zhuǎn)化率。
如所示的，本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點是，在反應(yīng)器的底部上方引入冷卻的氣體并使用漿液再分布裝置能確保漿液床中更均一的溫度分布。這可使?jié){液床中的位于不同垂直位置的冷卻管(它可位于兩個或多個罐中)與單個汽鼓連接。這樣就無需多個汽鼓在不同溫度和壓力下工作。
以下兩個實施例示出了上文中列出的一些優(yōu)點。
在這兩個實施例中，數(shù)學(xué)模擬了常規(guī)的或基本情形的Fischer-Tropsch方法。對于常規(guī)方法，該模型假定將全部進料氣體(新鮮合成氣和再循環(huán)氣體)送入漿液泡罩塔的底部。本發(fā)明的方法也設(shè)計為其中全部再循環(huán)氣體流量在漿液泡罩塔中漿液床的垂直高度的34％的位置送入。在上述兩種情況下，假定存在漿液再分布裝置并且該裝置足以確保漿液床中均勻的固體催化劑濃度。對于這兩種情況，假定漿液床中的固體催化劑濃度是不變的。這些模型使用H2/CO的摩爾比為1.925的新鮮進料合成氣、再循環(huán)氣體與新鮮氣體進料比為0.9、以及恒定的目標總H2轉(zhuǎn)化率約為93％。在這些模型中，這一轉(zhuǎn)化率通過改變送入固定尺寸(對兩種設(shè)計而言尺寸是相同的)的漿液床反應(yīng)器的新鮮合成氣的流量來達到。選擇稍低于化學(xué)計量的新鮮進料氣體，這種選擇是以低于化學(xué)計量的新鮮進料氣體能增加對較高級烴的選擇性并抑制甲烷的選擇性的已知效果為基礎(chǔ)的。
實施例1對于實施例1，這些模型假定漿液床的稀相和漿液相即稠相呈活塞流的形式。
使用實施例1的模型進行數(shù)學(xué)模擬的結(jié)果表明，本發(fā)明方法與常規(guī)方法相比增加了約16％的新鮮合成氣進料量。由此可以認為，本發(fā)明方法與常規(guī)方法相比漿液泡罩塔轉(zhuǎn)化能力高約16％。對C5及以上產(chǎn)品的選擇性幾乎沒有改變，基于已知市售催化劑的期望催化劑選擇性。
本發(fā)明方法顯示，總催化劑負載，對于漿液床中相同的固體濃度而言，比常規(guī)情況的高5％。這是總的氣體滯留量較低的結(jié)果，盡管進料氣體流量較大。本發(fā)明方法的漿液泡罩塔產(chǎn)率通過增加引入再循環(huán)氣體的位置下方的那部分漿液床中的試劑濃度和H2/CO的比率來進一步地增加。
圖2-3分別示出了常規(guī)方法和本發(fā)明方法的選用的氣態(tài)成分的歸一化氣體滯留量和歸一化分壓作為歸一化漿液床高度的函數(shù)。要注意的是，選擇將再循環(huán)氣體送入本發(fā)明方法的漿液泡罩塔的位置，使得在該點的水分壓與出口的水分壓匹配。據(jù)信高的水分壓會損害催化劑性能。
在圖2中，線A示出了常規(guī)方法的氣體滯留量，線B示出了本發(fā)明方法的氣體滯留量。在圖3中，線A示出了本發(fā)明方法的H2分壓，線B示出了常規(guī)方法的H2分壓，線C示出了本發(fā)明方法的CO分壓，線D示出了常規(guī)方法的CO分壓，線E示出了本發(fā)明方法的水分壓，線F示出了常規(guī)方法的水分壓。
實施例2對于實施例2，假定稀相呈活塞流的形式，并且稠相即漿液相是充分混合的。使用實施例2的模型進行數(shù)學(xué)模擬的結(jié)果表明，本發(fā)明方法與常規(guī)方法相比增加了約4％的新鮮合成氣進料量。因此，本發(fā)明方法與常規(guī)方法相比漿液泡罩塔轉(zhuǎn)化能力高約4％。對C5及以上產(chǎn)品的選擇性幾乎保持不變。
實施例2中模擬的本發(fā)明方法的總催化劑負載，就漿液床中相同固體濃度而言，與常規(guī)方法的固體濃度相比高約4％。這是常規(guī)方法的漿液床總的氣體滯留量較低的結(jié)果，盡管進料氣體流量較大。
圖4示出了實施例2中歸一化氣體滯留量與歸一化漿液床高度的函數(shù)。線A示出了常規(guī)方法的氣體滯留量，線B示出了本發(fā)明方法的氣體滯留量。
常規(guī)方法和本發(fā)明方法的真實漿液泡罩塔的性能預(yù)期位于實施例1和實施例2所示的兩個極端之間，并且將會受到漿液再分布裝置(如果存在的話)的選擇、容量和排列的影響。
權(quán)利要求
1.一種從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的方法，該方法包括在低位將氣態(tài)反應(yīng)物、以及任選的一部分再循環(huán)氣流送入容器內(nèi)懸浮在懸浮液中的固體顆粒的垂直延伸的漿液床中；在將所述氣態(tài)反應(yīng)物送入所述漿液床的位置上方，并且在所述漿液床從底部算起的垂直高度的20％的位置上方，將至少一部分所述再循環(huán)氣流作為附加的進料氣體送入所述漿液床中；在所述氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)的氣體向上經(jīng)過所述漿液床時使它們反應(yīng)，由此形成液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品，所述液態(tài)產(chǎn)品連同所述懸浮液即所述漿液床的液相一起形成；使任何氣態(tài)產(chǎn)品和未反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物及未反應(yīng)的再循環(huán)的氣體離開所述漿液床進入漿液床上面的頂部空間中；從所述頂部空間中回收任何氣態(tài)產(chǎn)品和未反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物及未反應(yīng)的再循環(huán)的氣體；從所述漿液床中回收液相，以將所述漿液床保持在所需的水平位；從所述頂部空間中再循環(huán)至少一些所述氣體成分以提供再循環(huán)氣流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它包括使用漿液再分布裝置或者漿液再分布器使?jié){液從所述漿液床中的高位向下進入低位，由此在所述漿液床中再分布固體顆粒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述附加的進料氣體可以在所述漿液床的垂直高度的20-80％的位置送入。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述固體顆粒是用于催化所述氣態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)成為所述液態(tài)產(chǎn)品以及適用情況下氣態(tài)產(chǎn)品的催化劑顆粒，所述懸浮液是所述液態(tài)產(chǎn)品。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該方法是烴合成方法，其中所述氣態(tài)反應(yīng)物能在漿液床中發(fā)生催化反應(yīng)，形成液態(tài)烴產(chǎn)品以及任選的氣體烴產(chǎn)品。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述附加的進料氣體占進入漿液床的氣體的總體積進料量的至少10％。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述附加的進料氣體不占進入漿液床的氣體的總體積進料量的60％以上。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述附加的進料氣體在所述漿液床的垂直高度的30％的位置上方送入。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述全部再循環(huán)氣流形成所述附加的進料氣體的一部分。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，與除所有氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)氣體在單一的低位送入漿液床之外其它均相同的方法相比，所述漿液床中滯留氣體在所述漿液床下部的含量低于上述方法中漿液床下部滯留的氣體含量，在漿液床上部中滯留的氣體的含量高于上述方法的漿液床上部中滯留的氣體含量。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述漿液床中的固體顆粒的軸向分布與除所有氣態(tài)反應(yīng)物和再循環(huán)氣體在單一的低位送入漿液床之外其它均相同的方法中漿液床中固體顆粒的軸向分布基本上相同。
12.一種用于從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的設(shè)備，該設(shè)備包括具有垂直延伸的漿液床區(qū)域的反應(yīng)容器，它在使用時含有懸浮在懸浮液中的固體顆粒的漿液床；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域低位的第一氣體進口，用于將氣態(tài)反應(yīng)物引入所述容器中；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域高于所述第一氣體進口的位置的第二氣體進口，用于將再循環(huán)的氣體引入所述容器中，所述容器內(nèi)第二氣體進口位于所述漿液床區(qū)域從底部算起的垂直高度的20％的位置上方；在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域上方的氣體出口，用于回收來自漿液床區(qū)域上方的頂部空間的氣體；以及在反應(yīng)容器中位于所述漿液床區(qū)域的液體出口，用于回收來自所述容器的液態(tài)產(chǎn)品。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，它包括漿液再分布裝置或漿液再分布器，在使用時，漿液可通過其從漿液床中的高位再分布到其低位，由此在漿液床中再分布固體顆粒。
14.如權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二氣體進口位于所述漿液床區(qū)域的垂直高度的約20-80％的位置。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二氣體進口位于所述漿液床區(qū)域從底部算起的垂直高度的30％的位置上方。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述漿液再分布裝置或漿液再分布器包括下導(dǎo)管，所述下導(dǎo)管至少排列成第一下導(dǎo)管區(qū)域和第二下導(dǎo)管區(qū)域，所述第二下導(dǎo)管區(qū)域與所述第一下導(dǎo)管區(qū)域在垂直方向上間隔開。
全文摘要
一種從氣態(tài)反應(yīng)物中制備液態(tài)產(chǎn)品以及任選的氣態(tài)產(chǎn)品的方法(10)，該方法包括在低位將氣態(tài)反應(yīng)物(14)、以及任選的一部分再循環(huán)氣流送入容器(12)內(nèi)懸浮在懸浮液中的固體顆粒的垂直延伸的漿液床(70)中，以及在所述氣態(tài)反應(yīng)物(814)送入所述漿液床(70)的位置上方，并且在高于所述漿液床(70)從底部算起的垂直高度的20％的位置，將至少一部分所述再循環(huán)氣流作為附加的進料氣體(58)送入所述漿液床(70)中。
文檔編號B01J8/22GK1787982SQ200480012969
公開日2006年6月14日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者A·P·施坦堡, B·B·布雷曼 申請人:薩索爾技術(shù)(控股)有限公司