专利名称：一种由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法
技术领域：
本发明涉及ー种由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，具体是ー种以生物质为原料生产液态烃产品的费托合成エ艺方法，属于费托合成生产液态烃产品的技术领域。
背景技术：
费托合成是将煤、天然气等化石能源或生物质等可再生能源转化形成的合成气在催化剂作用下生产液态烃产品的过程，在降低对石油路线能源及化学品生产依存度及清洁能源利用方面有着重要作用。以生物质为原料生产的粗合成气中氢碳比普遍偏低，一般采用的エ艺路线是粗合成气先经水煤气变换调节，再经脱碳エ序脱除CO2以使其中的H2/C0体积比大约等于2，从而满足费托合成生产的要求。中国专利CN1354779A、CN1761734A分别公布了ー种用于费托合成生产液态烃产品的エ艺方法，但未对原料合成气的低氢碳比的有效处理给予关注。中国专利CN200610140020. 4公布了一种两段式费托合成的エ艺方法，其中，主要是将利用碱洗法脱除CO2后的费托合成尾气与原料气混合，再经水煤气变换和脱碳エ序处理，作为费托合成反应入口合成气的过程。中国专利CN200310108146.X公布了ー种合成气生产液态烃产品的エ艺，该エ艺采取两级装置费托合成，第一级费托合成装置生产的惰性气体将会在第二级装置中累积，导致在实际操作中必须通过加大第二级装置的尾气排放量以降低第二级装置中循环气体中惰性气体的浓度以維持操作，降低了整个系统的经济性。专利中未对原料合成气的低氢碳比有效处理给予关注。中国专利CN101979468A提出了将排放尾气送至ニ氧化碳重整装置，使富甲烷的不凝尾气与来自脱碳エ序的ニ氧化碳发生重整反应生成合成气，所得合成气返回与原料合成气混合后，再经水煤气变换调节氢碳比、脱碳分离出ニ氧化碳后作为费托合成反应入口合成气。综上所述，水煤气变换エ序是费托合成生产液态烃产品エ艺方法中普遍采用的一个环节，但水煤气变换エ艺复杂，设备投资较高，降低了整个装置的经济性。此外，生物质能量密度较低、收集半径有限，如果采用水煤气变换，过程中带来的有效碳损失将进一歩限制生物质合成油装置生产規模。目前还没有一种有效的エ艺方法解决这些问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、简单、低成本的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法。该方法替代现有エ艺方法中的水煤气变换エ序，使其满足费托合成的需求，从而实现生物质可再生能源的緑色高效利用，和装置温室气体CO2排放的大幅度減少。 本发明的技术方案本发明的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，具体步骤如下I)将生物质气化炉反应生产的粗合成气与富氢气体混合，其中富氢气体与粗合成气的体积比为O. 7 2. I ;优选2)将步骤I)获得的气体混合送至脱水装置脱除气体中所含的水分与ニ氧化碳及其他有害杂质，得到符合费托合成反应要求的合成气；3)步骤2)获得的合成气进入费托合成反应器反应，费托合成是在高效费托合成催化剂催化下生产液态烃产品的过程，其温度为150-300°C，压カ通常为2-4MPa (A)，生产出液态烃产品，并生成水排出装置；4)步骤3)产生的排放尾气的70 95%作为循环气，与合成气混合进入费托合成反应器反应。所述的步骤I)所述的富氢气体中氢气体积占总气体总量的60 99%。所述的步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为I. 8 3. 0，有效合成气H2+C0占总气体量50% 99%。优选地，步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为2 2. 5，有效合成气H2+C0占总气体量80% 99%。优选地，所述的步骤I)所述的富氢气体与粗合成气的混合体积比为O. 7 I. 34 :1，其中H2占富氢气体总气量的70% 99%体积。优选地，步骤I)所述的富氢气体与粗合成气的混合体积比为O. 96: I. I :1，其
中H2占富氢气体总气量的80% 90%体积。优选地，步骤3)所述的费托合成生产液态烃产品的过程其温度为180-230°C，压力通常为2 2. 5MPa (A)0所述的步骤3)产生的排放尾气的另一部分用于燃烧发电或供热。优选地，所述的步骤I)富氢气体与粗合成气的混合体积比为O. 96:1，其中H2占富氢气体总气量的90%体积；步骤2)费托合成反应器操作温度为200°C，费托合成反应器操作压カ为2. 5Mpa (A);步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为2. 15，有效合成气(H2+C0)占总气体量90%。优选地，所述的步骤I)富氢气体与粗合成气的混合体积比为I. 1:1，其中H2占富氢气体总气量的80%体积；步骤2)费托合成反应器操作温度为190°C，费托合成反应器操作压カ为2. 2Mpa (A);步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为2. 2，有效合成气(H2+C0)占总气体量84%。本发明的优点在于I.通过其他途径获得的富氢气体调节生物质气化炉产生的低氢碳比合成气，从而使低氢碳比合成气不需要经历水煤气变换エ序，而只需简单脱除其中的少量ニ氧化碳即可进入费托合成反应器，从而提高生物质的碳效率，提高整个合成油装置的生产率。2.減少了投资，简化了流程，減少了能耗，使操作简单。3.尾气燃烧供热或发电，有助于实现液体燃料的生产与热或电联产，可以使生物质资源得到更为有效的利用，降低整个合成油エ艺的ニ氧化碳排放。
图I是本发明的エ艺原理流程图。
具体实施例方式图I是本发明的エ艺原理流程图本发明的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，具体步骤如下I)将生物质气化炉反应生产的粗合成气与富氢气体混合，其中富氢气体与粗合成气的体积比为O. 7 2. I ;优选I. I I. 7。
2)将步骤I)获得的气体混合送至脱水装置脱除气体中所含的水分与ニ氧化碳及其他有害杂质，得到符合费托合成反应要求的合成气；3)步骤2)获得的合成气进入费托合成反应器反应，生产出液态烃产品，并生成水排出装置；4)步骤3)产生的排放尾气的70 95%作为循环气，与合成气混合进入费托合成反应器反应。所述的步骤I)所述的富氢气体中氢气体积占总气体总量的60 99% ;优选77 84%所述的步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为I. 8 3. 0，有效合成气H2+C0占总气体量50% 99%。优选地，所述的步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/C0体积比为2 2. 5，有效合成气H2+C0占总气体量80% 99%。步骤3)所述的费托合成是指合成气在高效费托合成催化剂催化下，生产液态烃产品的过程，其温度为150-300°C，压カ通常为2-4MPa(A)。采用的催化剂通常为铁基或钴基，采用的反应器形式通常为固定床、流化床、循环流化床、浆态床等。所述的步骤3)产生的排放尾气的另一部分用于燃烧供热或发电。所述的燃烧供热或发电包括为界区内或周边地区提供热源，或为燃气轮机、蒸汽轮机等设备提供动カ，以及其他热能的综合利用方式。附图所示为从装置外引入富氢气体，使之与来自气化炉的低氢碳比合成气混合，以获得适当氢碳比的合成气供给费托合成エ序，该富氢气体可来自于化肥厂、石化厂、电解水或其它产氢装置。本发明所述エ艺中，步骤I)所述的粗合成气的H2/C0体积比通常为O. I 2。当气化炉中未引入水蒸汽时，这个比例通常为O. I I。本发明所述エ艺中，步骤2)所述的有害杂质包括硫化物、氮氧化合物、金属化合物、或其他会导致费托合成催化剂失活或费托合成效能降低的物质。费托合成循环尾气是指经费托合成反应、分离出液态产品后通过增压设备送回费托合成反应器入口的气体,循环气主要包括合成气、惰性气体、烃类物质的混合气。本发明所述エ艺中，步骤3)所述的液态烃产品，通常包括石脑油、柴油、费托蜡等，通过进ー步处理，还可以获得柴油、航空煤油、こ烯、丙烯等多种产品。实施例I :生物质气化炉生产粗合成气4000Nm3/h，气体组成如表I所示，H2/C0体积比为O. 39
表I生物质气化炉产粗合成气组成
权利要求
1.一种由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，具体步骤如下 1)将生物质气化炉反应生产的粗合成气与富氢气体混合，其中富氢气体与粗合成气的体积比为0. 7 2. I ; 2)将步骤I)获得的气体混合送至脱水装置脱除气体中所含的水分与二氧化碳及其他有害杂质，得到符合费托合成反应要求的合成气； 3)步骤2)获得的合成气进入费托合成反应器反应，费托合成是在高效费托合成催化剂催化下生产液态烃产品的过程，其温度为150-300°C，压力通常为2-4MPa (A)，生产出液态烃产品，并生成水排出装置； 4)步骤3)产生的排放尾气的70 95%作为循环气送回步骤3)，与合成气混合进入费托合成反应器反应。
2.根据权利要求I所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤I)所述的富氢气体中氢气体积占总气体总量的60 99%。
3.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤3)进入费托合成反应器的费托合成原料气的H2/CO体积比为I. 8 3. 0，有效合成气H2+CO占总气体体积的50% 99%。
4.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤3)进入费托合成反应器的费托合成原料气的H2/CO体积比为2 2. 5，有效合成气H2+CO占总气体体积的80% 99%。
5.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤I)所述的富氢气体与粗合成气的混合体积比为0. 7 I. 34 :1，其中H2占富氢气体总气量的70% 99%体积。
6.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤I)所述的富氢气体与粗合成气的混合体积比为0. 96: I. I :1，其中H2占富氢气体总气量的80% 90%体积。
7.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤3)所述的费托合成生产液态烃产品的过程其温度为180-230°C，压力通常为2 2.5MPa (A)。
8.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤3)产生的排放尾气的另一部分用于燃烧发电或供热。
9.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤I)富氢气体与粗合成气的混合体积比为0. 96:1，其中H2占富氢气体总气量的90%体积；步骤2)费托合成反应器操作温度为200°C，费托合成反应器操作压力为2. 5Mpa(A);步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/CO体积比为2. 15，有效合成气(H2+CO)占总气体量90%。
10.根据权利要求I或2所述的由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，其特征在于步骤I)富氢气体与粗合成气的混合体积比为I. 1:1，其中H2占富氢气体总气量的80%体积；步骤2)费托合成反应器操作温度为190°C，费托合成反应器操作压力为2. 2Mpa (A)；步骤3)进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/CO体积比为2. 2，有效合成气(H2+CO)占总气体量84%。
全文摘要
本发明提供一种由生物质生产的合成气制造液态烃产品的方法，具体步骤如下1)将生物质气化炉反应生产的粗合成气与富氢气体混合，其中富氢气体与粗合成气的体积比为0.7～2.1；2)将步骤1)获得的气体混合送至脱水装置脱除气体中所含的水分与二氧化碳及其他有害杂质，得到符合费托合成反应要求的合成气；3)步骤2)获得的合成气进入费托合成反应器反应，费托合成是在高效费托合成催化剂催化下生产液态烃产品的过程，其温度为150-300℃，压力通常为2-4MPa(A)，生产出液态烃产品，并生成水排出装置；进入费托合成反应器费托合成原料气的H2/CO体积比为1.8～3.0，有效合成气H2+CO占总气体量50%～99%；4)步骤3)产生的排放尾气的70～95。
文档编号C10G2/00GK102703107SQ20121021294
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者宋侃, 张岩丰, 蒯平宇, 金家琪, 陈义龙, 龚焱 申请人:武汉凯迪工程技术研究总院有限公司