Способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах и отделения получаемой жидкой фазы от твёрдой фазы

Номер патента: 6275

Опубликовано: 27.10.2005

Авторы: Клеричи Габриэле Карло Этторе, Бельмонте Джузеппе

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах, который включает

а) непрерывную подачу синтез-газа, состоящего, по существу, из водорода и моноксида углерода, в нижнюю часть реактора для проведения реакций Фишера-Тропша, содержащего катализатор на основе кобальта на инертном носителе, находящегося в суспензии в продукте реакции;

б) непрерывное извлечение из верхней части реактора потока, состоящего, по существу, из легких продуктов синтеза, находящихся в паровой фазе, и непрореагировавшего реакционного газа;

в) непрерывное извлечение из реактора тяжелого продукта реакции, состоящего, по существу, из жидкой углеводородной фазы;

г) разделение тяжелого продукта реакции, до или после его извлечения, при помощи устройства, которое состоит из ряда фильтрующих картриджей, каждый из которых состоит из первого фильтрующего элемента, изготовленного из пористого или сетчатого материала со средним диаметром пор или ячеек в диапазоне от 0,5 до 15 мкм, который помещен над вторым фильтрующим элементом, пригодным для микро/ультрафильтрации, изготовленным из пористого материала со средним диаметром пор в диапазоне от 0,002 до 0,1 мкм, причем указанный второй фильтрующий элемент находится внутри металлического цилиндра, коаксиально соединенного с первым фильтрующим элементом;

д) подачу тяжелого продукта реакции в жидкой фазе, поступающего с операции (г) и содержащего менее 5 частей на миллион мелких или субмикронных частиц, в установку для дальнейшей переработки или его извлечение и охлаждение до комнатной температуры;

е) повторную подачу рециклом твердых частиц, поступающих с операции разделения/фильтрования, в реактор, где протекает реакция.

2. Способ по п.1, в котором реактор для проведения реакций Фишера-Тропша представляет собой барботажный реактор, состоящий из сосуда, внутри которого инициируют химические реакции, происходящие в трехфазной системе, в которой газовую/паровую фазу барботируют через суспензию твердого вещества в жидкости.

3. Способ по п.1 или 2, в котором газовая/паровая фаза состоит, по существу, из синтез-газа и легких продуктов реакции в паровой фазе, дисперсионная жидкая фаза представляет собой тяжелый продукт реакции или линейные углеводороды, в основном, имеющие большое количество атомов углерода, а твердая фаза представлена катализатором.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором легкие продукты реакции состоят, по существу, из смеси углеводородов, содержащих от 1 до 25 атомов углерода и имеющих температуру кипения фракции C5-C25 при атмосферном давлении, равную или меньше 150шC.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором тяжелый продукт реакции состоит, по существу, из твердых парафинов, жидких при температуре реакции, включающих смеси насыщенных линейных углеводородов с большим количеством углеродных атомов, имеющих при атмосферном давлении температуру кипения выше 150шC.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором реакцию Фишера-Тропша проводят при температурах внутри реактора, равных или превышающих 150шC, и при давлениях внутри реактора в диапазоне от 0,5 до 20 МПа.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор приготовлен на основе кобальта, диспергированного на твердом носителе, выбранном по меньшей мере из одного оксида одного или более из следующих элементов: Si, Ti, Al, Zr, Mg.

8. Способ по п.7, в котором кобальт присутствует в катализаторе в количествах, лежащих в диапазоне от 1 до 50 мас.% в расчете на общую массу катализатора.

9. Способ по п.7 или 8, в котором катализатор включает, в расчете на его общую массу, от 0,05 до 5 мас.% рутения и от 0,05 до 5 мас.% по меньшей мере третьего элемента, выбранного из элементов третьей группы Периодической таблицы.

10. Способ по п.7 или 8, в котором катализатор включает в качестве промотирующего элемента тантал в количестве 0,05-5 мас.% в расчете на общую массу.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор применяют в виде тонкодиспергированного порошка со средним диаметром гранул в диапазоне от 10 до 700 мкм.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором разделение/фильтрование происходит при помощи фильтрующих картриджей, которые установлены внутри или снаружи реактора синтеза.

13. Способ по п.12, в котором фильтрующие картриджи установлены снаружи реактора синтеза.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором установка для разделения/фильтрования включает по меньшей мере один аппарат для дегазации.

15. Способ по п.14, в котором аппарат для дегазации, по существу, состоит из вертикального сосуда, в котором суспензия пребывает от 1 до 5 мин.

16. Способ по п.12, в котором фильтрующее устройство установлено внутри реактора синтеза.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по окончании цикла фильтрования установки для разделения/фильтрования периодически промывают противотоком при помощи потока легких углеводородов синтеза.

18. Фильтрующие картриджи для суспензий, в том числе находящихся при высоких температурах, включающие первый цилиндрический фильтрующий элемент, изготовленный из пористого или сетчатого материала со средним диаметром пор или ячеек в диапазоне от 0,5 до 15 мкм, который помещен над вторым фильтрующим элементом, пригодным для микро/ультрафильтрации, изготовленным из пористого материала со средним диаметром пор в диапазоне от 0,002 до 0,1 мкм, причем указанный второй фильтрующий элемент находится внутри металлического цилиндра (или капсулы), коаксиально соединенного с первым фильтрующим элементом.

 

Текст

Смотреть все

006275 Настоящее изобретение относится к способу непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах и отделения получаемой жидкой фазы от твердой фазы. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу непрерывного получения углеводородов из газообразных смесей, содержащих, в основном, СО и Н 2, при помощи технологического способа Фишера-Тропша в шламовых реакторах и отделения углеводородной фазы, жидкой при температуре реакции, от диспергированной в ней твердой фазы. Еще более конкретно, настоящее изобретение также относится к фильтровальному устройству,применяемому для разделения суспензии. Из научной литературы известно, что технологический способ Фишера-Тропша применяют для получения углеводородов из газовых смесей, содержащих, в основном, водород и моноксид углерода, традиционно известных под названием синтез-газа. Обзор, в котором обобщены основные работы по синтезу Фишера-Тропша, опубликован в Bureau of Mines Bulletin, 544 (1955) и называется "Bibliography of theFischer-Tropsch Synthesis and Related Processes", H.C. Anderson, J.L. Wiley, and A. Newell. В общем, технологический способ Фишера-Тропша осуществляется на базе шламовых реакторов,обычно применяемых для химических реакций, которые происходят в трехфазных системах, в которых газовую фазу барботируют в суспензию твердого вещества в жидкости. Газовая фаза состоит из синтезгаза с молярным соотношением Н 2/СО, находящемся в диапазоне от 1 до 3, дисперсионная жидкостная фаза при высокой температуре представляет собой продукт реакции, т.е. линейные углеводороды, в основном, с большим числом атомов углерода, а твердая фаза состоит из катализатора. Таким образом, продукт реакции, который поступает из реактора, состоит из суспензии, содержащей частицы, в том числе мелкие частицы, твердого вещества (катализатор), которые необходимо отделить от жидкой фазы. В то время как катализатор возвращают рециклом в реактор синтеза, жидкость подвергают последующей обработке с целью облагораживания, например гидрокрекингу и/или гидроизомеризации, для получения фракций углеводородов, представляющих промышленный интерес. В европейском патенте 609079 описан реактор для проведения реакций Фишера-Тропша, состоящий из тарелочной колонны, содержащей суспензию, полученную из частиц катализатора, суспендированных в жидком углеводороде. Синтез-газ подают в нижнюю часть реактора, в то время как синтезированный углеводород выводят из верхней части реактора. Во избежание уноса частиц катализатора реактор оснащен цилиндрическими фильтрующими устройствами, расположенными внутри его верхней части. В международной патентной заявке WO 97/31693 описан способ отделения жидкости от суспензии твердых частиц, который включает на первом этапе дегазацию суспензии, а на втором этапе - фильтрование суспензии через тангенциальный поток. В частности, суспензия поступает из реактора ФишераТропша и состоит из синтезированных тяжелых углеводородов, которые уносят частицы катализатора. Другие примеры способов отделения катализатора, содержащегося в суспензии, выходящей из реактора Фишера-Тропша, описаны в европейском патенте 592176, международной патентной заявке WO 94/16807, английском патенте 2281224, патентах США 4605678 и 5324335 и германском патенте 3245318. Недостатком процессов Фишера-Тропша, например, отмеченных выше, и в частности процессов Фишера-Тропша, при которых используют катализаторы на основе кобальта, является получение смеси углеводородов, которая при последующих стадиях превращения (гидроизомеризация и/или гидрокрекинг) вызывает изменение рабочих характеристик соответствующих катализаторов. Заявители неожиданно открыли способ непрерывного получения углеводородов по ФишеруТропшу с использованием шламовых реакторов, при котором можно получать углеводороды, состоящие из твердых парафинов, которые можно далее подвергать переработке для облагораживания, например такой как гидроизомеризация и/или гидрокрекинг, причем этот способ не имеет недостатков, присущих известным способам, т.е. он не вызывает изменений характеристик соответствующих катализаторов. Таким образом, задачей настоящего изобретения является способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах, который включает а) непрерывное поступление синтез-газа, состоящего, по существу, из водорода и моноксида углерода при молярном соотношении H2/CO в диапазоне от 1 до 3, в нижнюю часть реактора для проведения реакций Фишера-Тропша, содержащего катализатор на основе кобальта на носителе, находящегося в виде суспензии в продукте реакции; б) непрерывное извлечение из верхней части реактора потока, состоящего, по существу, из легких продуктов синтеза, находящихся в паровой фазе, и непрореагировавшего реакционного газа; в) непрерывное извлечение из реактора тяжелого продукта реакции, состоящего, по существу, из жидкой углеводородной фазы: г) разделение/фильтрование тяжелого продукта реакции, до или после его извлечения, при помощи устройства, которое состоит из ряда фильтрующих картриджей, каждый из которых состоит из первого фильтрующего элемента, например, цилиндрической формы, изготовленного из пористого или сетчатого материала со средним диаметром пор или ячеек в диапазоне от 0,5 до 15 мкм, который помещен над вторым фильтрующим элементом предпочтительно цилиндрической формы, пригодным для микро/ультра-1 006275 фильтрации, изготовленным из пористого материала со средним диаметром пор в диапазоне от 0,002 до 0,1 мкм, причем указанный второй фильтрующий элемент находится внутри металлической структуры,коаксиально соединенной с первым фильтрующим элементом; д) подачу тяжелого продукта реакции в жидкой фазе, поступающего с операции (г) и содержащего менее 5 частей на миллион мелких или субмикронных частиц, в установку для дальнейшей переработки,например для гидрокрекинга и/или гидроизомеризации, или его извлечение и охлаждение до комнатной температуры; е) повторную подачу рециклом твердых частиц, поступающих с операции разделения/фильтрования, в реактор, где протекает реакция. В соответствии со способом настоящего изобретения реактор для проведения реакции ФишераТропша - это пузырьковый (барботажный) реактор, состоящий из сосуда, обычно вертикального, например колонны, внутри которого инициируют химические реакции, происходящие в трехфазной системе, в которой газовую/паровую фазу барботируют через суспензию твердого вещества в жидкости. В данном случае газовая/паровая фаза состоит, по существу, из синтез-газа и легких продуктов реакции в парообразном состоянии, а дисперсионная жидкая фаза представляет собой тяжелый продукт реакции, или линейные углеводороды, в основном, имеющие большое количество атомов углерода, а твердая фаза представлена катализатором. Синтез-газ, предпочтительно, поступает из процесса парового реформинга и/или частичного окисления природного газа или других углеводородов по реакциям, описанным, например, в патенте США 5645613. В альтернативном случае синтез-газ может поступать из других производств, таких как, например, автотермический реформинг, частичное каталитическое окисление (Ч.К.О.) или газификация углерода высокотемпературным водяным паром, описанная в "Catalysis Science and Technology", Vol. 1,Springer-Verlag, New York, 1981. В реакции Фишера-Тропша, по существу, получают две фазы: более легкую фазу в парообразном состоянии, в основном, состоящую из смеси легких углеводородов, содержащих от 1 до 25 атомов углерода и имеющих температуру кипения фракции С 5-С 25 при атмосферном давлении меньше или равную приблизительно 150 С, и побочных продуктов реакции, таких как водяной пар, простые эфиры или спирты. Этот поток вместе с непрореагировавшим реакционным газом охлаждают с целью конденсации и отделения легких углеводородов от воды, образованной в реакции, и других побочных продуктов. По меньшей мере часть этих жидких углеводородных продуктов, по существу, состоящих из смесей углеводородов С 5-С 25, собирают в сборном резервуаре, в котором поддерживают более высокое давление, чем в реакторе синтеза, и температуру выше 150 С. Этот продукт может быть использован в производственном цикле в качестве технологической жидкости, например, для промывки картриджей по окончании цикла фильтрования, или часть его может быть выгружена и использована далее как разбавитель для последующих операций гидроизомеризации и/или гидрокрекинга. Получаемая вторая фаза, в основном, состоит из твердых парафинов (восков), жидких при температуре реакции, включающих смеси насыщенных линейных углеводородов с большим числом углеродных атомов. Обычно это смеси углеводородов, которые при обычном давлении имеют температуры кипения выше 150 С, например от 160 до 380 С. Реакцию Фишера-Тропша проводят при температурах внутри реактора, равных или превышающих 150 С, например, лежащих в диапазоне от 200 до 350 С, и при давлениях внутри реактора, лежащих в диапазоне от 0,5 до 20 МПа. Более подробно о реакции Фишера-Тропша можно узнать из публикации в"Catalysis Science and Technology", упомянутой выше. Более тяжелая жидкая фаза содержит катализатор в виде суспензии. Для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением можно применять любой катализатор на основе кобальта, активный в реакции Фишера-Тропша. В соответствии с настоящим изобретением предпочтительным является катализатор, приготовленный на основе кобальта, диспергированного на твердом носителе, состоящем по меньшей мере из одного оксида элемента, выбранного из оксидов одного или более перечисленных ниже элементов: Si, Ti, Al, Zr, Mg. Предпочтительными носителями являются оксид кремния, оксид алюминия или оксид титана. Кобальт присутствует в катализаторе в количествах, лежащих в диапазоне от 1 до 50 мас.%, обычно от 5 до 35 мас.%, в расчете на общую массу катализатора. Катализатор, применяемый для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением,может включать, в расчете на его общую массу, от 0,05 до 5 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 3 мас.% рутения, и от 0,05 до 5 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 3 мас.% по меньшей мере третьего элемента,выбранного из элементов третьей группы Периодической таблицы (в соответствии с IUPAC). Катализаторы этого типа описаны в литературе, их описание и приготовление также могут быть найдены в европейском патенте 756895. Другими примерами являются также катализаторы на основе кобальта, которые, однако, содержат в качестве промотирующего элемента тантал в количестве 0,05-5 мас.% в расчете на общую массу, предпочтительно 0,1-3%. Эти катализаторы готовят, сначала осаждая соль кобальта на инертный носитель (оксид-2 006275 кремния или оксид алюминия), например, при помощи методики сухой пропитки, с последующей операцией прокаливания и, возможно, операцией восстановления и пассивирования прокаленного продукта. На полученный таким образом предшественник катализатора осаждают производное тантала (в частности, алкоголяты тантала), предпочтительно при помощи методики влажной пропитки, с последующим прокаливанием и, возможно, восстановлением и пассивированием. Независимо от его химического состава, катализатор применяют в виде тонкодиспергированного порошка со средним диаметром гранул в диапазоне от 10 до 700 мкм. Суспензию, выгружаемую из реактора, направляют в установку для разделения/фильтрования для отделения твердого вещества от жидкости, которая также может включать аппарат для дегазации. Более конкретно, фильтрующие картриджи, которые образуют установку для разделения/фильтрования, могут быть установлены внутри реактора синтеза, например, в соответствии с боковым выпускным отверстием,или за пределами реактора. В последнем случае установка для разделения/фильтрования также может включать аппарат для дегазации за пределами реактора. Возможный аппарат для дегазации, по существу, включает вертикальный сосуд, в котором суспензия пребывает от 1 до 5 мин, в течение которых захваченный газ и пары высвобождаются через свободную поверхность суспензии. По окончании возможной операции дегазации суспензию профильтровывают через фильтрующие картриджи. Эти картриджи состоят из первого фильтрующего элемента, по существу, цилиндрической формы, полого внутри, поверхность которого может быть пористой или, например, мелкоячеистой, или он может быть изготовлен при помощи спиральной намотки кабеля с сечением в виде усеченного конуса или из микроперфорированного листа. Подробное описание таких фильтров может быть найдено в патенте США 5844006. После первичного фильтрования, осуществленного при помощи, например, систем Pall, Johnson,Fuji, Mott, получают остаток, в котором сконцентрированы твердые вещества и который направляют рециклом в реактор синтеза, а также получают профильтрованную жидкость, которая поступает на вторичное фильтрование или микро/ультрафильтрацию. Вторичный фильтр находится ниже первичного фильтра и состоит из элемента, предпочтительно цилиндрической формы, пригодного для микро/ультрафильтрации и закрепленного в металлическом цилиндре так, чтобы образовалось кольцевое пространство, в котором протекает обрабатываемая жидкость. В этом случае также получают остаток, обогащенный мелкими или субмикронными частицами, который может быть полностью направлен рециклом в реактор или частично выгружен, а также получают профильтрованную жидкость в соответствии со спецификацией. Профильтрованная жидкость, которую собирают внутри второго фильтрующего цилиндра, может быть выгружена через специальный канал. Для специфической микро/ультрафильтрации, например, при температуре, лежащей в пределах от 210 до 240 С, и давлении от 5 до 30 бар можно применять цилиндрические фильтрующие элементы, изготовленные из спеченных стальных или керамических материалов с множественными каналами, например из оксида алюминия, или оксида циркония, или оксида титана,доступных на рынках под такими марками, как Membralox или Schumasiv, производимых Pall Corporation. Информацию по микро/ультрафильтрации можно найти в публикации W.S. Winston Но, К.К. Sirkar"Membrane handbook", ChapmanHall, 28, 408, 1992 и D. Paulson, "Membranes, the Finest Filtration",Filtration News, 1995. После операции разделения/фильтрования жидкую углеводородную фазу, по существу, освобожденную от твердых частиц, которые могут отрицательно влиять на последующие превращения, после возможной дегазации можно охладить до комнатной температуры и отправить на хранение в твердом состоянии, или ее можно подавать в установку для последующего превращения (гидрокрекинг и/или гидроизомеризация). По окончании цикла фильтрования установки для разделения/фильтрования можно периодически промывать противотоком при помощи потока легких углеводородов синтеза, отобранных из соответствующего сборного резервуара. Способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением может быть лучше понят при помощи приложенных фигур чертежей, на которых представлены типичные, но не ограничивающие варианты выполнения изобретения на фиг. 1 представлен вид фильтрующего картриджа спереди; на фиг. 2 представлен вид спереди фильтрующего устройства, включающего ряд фильтрующих картриджей; на фиг. 3 представлена технологическая схема, в которой фильтрующее устройство, показанное на фиг. 2, расположено снаружи реактора; на фиг. 4 представлена технологическая схема, в которой фильтрующие картриджи, показанные на фиг. 1, расположены внутри реактора. Из чертежей видно, что фильтрующее устройство F в соответствии с настоящим изобретением,применяемое для осуществления способа, включает контейнер (111), снабженный впускным отверстием(112) для суспензии, и первичное выпускное отверстие (113) для концентрированной суспензии. Контейнер (111) необходим в случае, если фильтрование/разделение происходит снаружи реакционного сосуда;-3 006275 если же фильтрование/разделение происходит внутри реакционного сосуда, контейнер может отсутствовать. Внутри контейнера находится ряд фильтрующих картриджей (114), каждый из которых (115) состоит из первого цилиндрического фильтрующего элемента (116), расположенного над вторым фильтрующим элементом (117), предназначенным для микро/ультрафильтрации. Второй фильтрующий элемент находится внутри металлического цилиндра (118), расположен коаксиально по отношению к первому фильтрующему элементу и составляет с ним единое целое. Объем, заключенный между первичным фильтрующим элементом, состоящим, по существу, из фильтра (116) и цилиндра (118), и вторым фильтрующим элементом (117), соединен с выпускным отверстием для жидкости, в которой сконцентрированы мелкие или субмикронные частицы (119). Вторичный фильтрующий элемент соединен с выпускным отверстием (120) для профильтрованной жидкости в соответствии с описанием. Фильтрование/разделение суспензии, поступающей из реактора синтеза, должно быть понятно, если исходить из приложенных рисунков и данного выше описания. Жидкость, содержащая твердые частицы в суспензии, поступает в контейнер (111), содержащий картриджи (115), и заполняет его. Жидкость проходит через ячейки/поры первичного фильтрующего элемента (116) с получением при этом первого фильтрата и первого концентрированного продукта, который возвращают рециклом в реактор синтеза через выпускное отверстие (113). Первую фильтрационную жидкость собирают в металлический цилиндр (118), затем она проходит через второй фильтрующий элемент (117) и, в соответствии с описанием, может быть собрана в сборную емкость посредством выпускного отверстия (120) и направлена на последующую обработку. Жидкость, обогащенную мелкими или субмикронными частицами, удаляют посредством выпускного отверстия (119). Прохождение суспензии через фильтрующие элементы может быть осуществлено под действием разности давлений, налагаемой на фильтры и слои твердых частиц, которые образуются на стенках. Предпочтительно, чтобы эта разность давлений была меньше или равна 0,5 МПа, обычно она составляет от 0,1 до 0,4 МПа. Когда перепад давления, обусловленный ростом слоев фильтруемого материала, становится слишком большим, фильтры можно промыть при помощи обратной промывки технологической жидкостью, например жидкостью, состоящей из легких углеводородов, которую получают при конденсации паров, отбираемых из верхней части реактора синтеза. Схема способа, в которой фильтрующее устройство в соответствии с настоящим изобретением расположено снаружи реакционного сосуда (фиг. 3), включает реактор R1, в который подводят синтез-газ при помощи трубопровода (1). Внутри реактора находится суспензия (2), состоящая из катализатора,диспергированного в реакционной жидкости, поддерживаемая в перемешиваемом состоянии с помощью пузырей синтез-газа, который, поднимаясь вверх, встречает на своем пути частицы катализатора, поддерживает их во взвешенном состоянии и реагирует с ними. Режим работы реактора может быть, например, таким, как описано в международной патентной заявке WO 03/2246 или во французском патенте 2826294. Поток газов, по существу, состоящий из непрореагировавшего газа и легких продуктов и побочных продуктов реакции, выводят из верхней части реактора по трубопроводу (3), который направляет его в секцию охлаждения и конденсации легкой фракции углеводородов, не показанной на схемах фиг. 3-4. Углеводородную суспензию, жидкий продукт реакции Фишера-Тропша, выводят по трубопроводу (4) и подают в дегазатор D, в котором из нее над поверхностью суспензии высвобождают захваченные газы и пары и подают их по трубопроводу (5) в секцию охлаждения и конденсации, не показанную на чертежах. Затем суспензию подают в фильтрующее устройство F, из которого соответственно выводят профильтрованный поток (6) в соответствии с описанием, не прошедший через фильтр остаток (7) после первичного фильтрования, вновь подаваемый рециклом в реактор R1 при помощи насоса Р 1 и трубопровода (8) или при помощи естественной внешней циркуляции, и не прошедший через фильтр остаток (9) после вторичного фильтрования, вновь подаваемый рециклом в реактор R1 при помощи насоса Р 2 и трубопровода (10). Для того чтобы ограничить возможное накопление мелких субмикронных частиц в реакторе R1, можно выводить часть потока (9), обогащенного мелкими или субмикронными частицами, введя в схему сборный контейнер R2, из которого можно производить отбор (11). Если фильтрующее устройство в соответствии с настоящим изобретением расположено внутри реакционного сосуда (фиг. 4), фильтрующие картриджи могут быть просто размещены внутри суспензии(2). Что касается схемы способа с внешним фильтрованием/разделением, то схема на фиг. 4 включает сборную емкость R3, из которой профильтрованную жидкость вновь подают рециклом в реактор при помощи трубопровода (15) и насосов Р 2 и Р 3, если в результате возможной поломки одного или более картриджей концентрация мелких частиц в жидкости станет больше чем указано в спецификации. Кроме того, остаток от вторичного фильтрования и фильтрат подают посредством трубопроводов (12) и (6) соответственно в дегазаторы D1 и D2, откуда высвобожденный газ подают в секцию конденсации, не показанную на чертежах. Дегазированную суспензию из D1 затем вновь подают рециклом в реактор R1 при помощи насоса Р 2 и трубопровода (13). Для того чтобы ограничить возможное накопление мелких частиц, в системе также предусмотрен отбор через трубопровод (11).-4 006275 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах, который включает а) непрерывную подачу синтез-газа, состоящего, по существу, из водорода и моноксида углерода, в нижнюю часть реактора для проведения реакций Фишера-Тропша, содержащего катализатор на основе кобальта на инертном носителе, находящегося в суспензии в продукте реакции; б) непрерывное извлечение из верхней части реактора потока, состоящего, по существу, из легких продуктов синтеза, находящихся в паровой фазе, и непрореагировавшего реакционного газа; в) непрерывное извлечение из реактора тяжелого продукта реакции, состоящего, по существу, из жидкой углеводородной фазы; г) разделение тяжелого продукта реакции, до или после его извлечения, при помощи устройства,которое состоит из ряда фильтрующих картриджей, каждый из которых состоит из первого фильтрующего элемента, изготовленного из пористого или сетчатого материала со средним диаметром пор или ячеек в диапазоне от 0,5 до 15 мкм, который помещен над вторым фильтрующим элементом, пригодным для микро/ультрафильтрации, изготовленным из пористого материала со средним диаметром пор в диапазоне от 0,002 до 0,1 мкм, причем указанный второй фильтрующий элемент находится внутри металлического цилиндра, коаксиально соединенного с первым фильтрующим элементом; д) подачу тяжелого продукта реакции в жидкой фазе, поступающего с операции (г) и содержащего менее 5 частей на миллион мелких или субмикронных частиц, в установку для дальнейшей переработки или его извлечение и охлаждение до комнатной температуры; е) повторную подачу рециклом твердых частиц, поступающих с операции разделения/фильтрования, в реактор, где протекает реакция. 2. Способ по п.1, в котором реактор для проведения реакций Фишера-Тропша представляет собой барботажный реактор, состоящий из сосуда, внутри которого инициируют химические реакции, происходящие в трехфазной системе, в которой газовую/паровую фазу барботируют через суспензию твердого вещества в жидкости. 3. Способ по п.1 или 2, в котором газовая/паровая фаза состоит, по существу, из синтез-газа и легких продуктов реакции в паровой фазе, дисперсионная жидкая фаза представляет собой тяжелый продукт реакции или линейные углеводороды, в основном, имеющие большое количество атомов углерода,а твердая фаза представлена катализатором. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором легкие продукты реакции состоят, по существу, из смеси углеводородов, содержащих от 1 до 25 атомов углерода и имеющих температуру кипения фракции С 5-С 25 при атмосферном давлении, равную или меньше 150 С. 5. Способ по любому из пп.1-3, в котором тяжелый продукт реакции состоит, по существу, из твердых парафинов, жидких при температуре реакции, включающих смеси насыщенных линейных углеводородов с большим количеством углеродных атомов, имеющих при атмосферном давлении температуру кипения выше 150 С. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором реакцию Фишера-Тропша проводят при температурах внутри реактора, равных или превышающих 150 С, и при давлениях внутри реактора в диапазоне от 0,5 до 20 МПа. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор приготовлен на основе кобальта, диспергированного на твердом носителе, выбранном по меньшей мере из одного оксида одного или более из следующих элементов: Si, Ti, Al, Zr, Mg. 8. Способ по п.7, в котором кобальт присутствует в катализаторе в количествах, лежащих в диапазоне от 1 до 50 мас.% в расчете на общую массу катализатора. 9. Способ по п.7 или 8, в котором катализатор включает, в расчете на его общую массу, от 0,05 до 5 мас.% рутения и от 0,05 до 5 мас.% по меньшей мере третьего элемента, выбранного из элементов третьей группы Периодической таблицы. 10. Способ по п.7 или 8, в котором катализатор включает в качестве промотирующего элемента тантал в количестве 0,05-5 мас.% в расчете на общую массу. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор применяют в виде тонкодиспергированного порошка со средним диаметром гранул в диапазоне от 10 до 700 мкм. 12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором разделение/фильтрование происходит при помощи фильтрующих картриджей, которые установлены внутри или снаружи реактора синтеза. 13. Способ по п.12, в котором фильтрующие картриджи установлены снаружи реактора синтеза. 14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором установка для разделения/фильтрования включает по меньшей мере один аппарат для дегазации. 15. Способ по п.14, в котором аппарат для дегазации, по существу, состоит из вертикального сосуда, в котором суспензия пребывает от 1 до 5 мин. 16. Способ по п.12, в котором фильтрующее устройство установлено внутри реактора синтеза.-5 006275 17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по окончании цикла фильтрования установки для разделения/фильтрования периодически промывают противотоком при помощи потока легких углеводородов синтеза. 18. Фильтрующие картриджи для суспензий, в том числе находящихся при высоких температурах,включающие первый цилиндрический фильтрующий элемент, изготовленный из пористого или сетчатого материала со средним диаметром пор или ячеек в диапазоне от 0,5 до 15 мкм, который помещен над вторым фильтрующим элементом, пригодным для микро/ультрафильтрации, изготовленным из пористого материала со средним диаметром пор в диапазоне от 0,002 до 0,1 мкм, причем указанный второй фильтрующий элемент находится внутри металлического цилиндра (или капсулы), коаксиально соединенного с первым фильтрующим элементом.

МПК / Метки

МПК: C07C 1/04, B01D 25/02, C10G 2/00

Метки: получения, углеводородов, жидкой, твёрдой, синтез-газа, получаемой, фазы, способ, отделения, непрерывного, реакторах, шламовых

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-6275-sposob-nepreryvnogo-polucheniya-uglevodorodov-iz-sintez-gaza-v-shlamovyh-reaktorah-i-otdeleniya-poluchaemojj-zhidkojj-fazy-ot-tvyordojj-fazy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ непрерывного получения углеводородов из синтез-газа в шламовых реакторах и отделения получаемой жидкой фазы от твёрдой фазы</a>

Похожие патенты