专利名称：一种高品质柴油的高效率合成方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能源和节能环保领域，具体是指一种高品质柴油的高效率合成方法及
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背景技术：
随着我国经济的高速发展，能源消耗也与日俱增，我国已成为世界的耗能大国，能源的枯竭问题已经严重阻碍着我国经济的健康发展。据估计，至2020年我国石油的供应缺口将为2. 5亿吨，对外依存度高达讨％以上，石油危机将不可避免地成为一个危及国家安全事务的重要问题。地球上的矿物燃料(石油、煤、天然气等)的大量开采使用，一方面引起了全球性的能源危机，另一方面破坏了人类赖以生存的生态环境，带来了严重的全球性的环境污染(如C02、SOx, NOx等的大量排放)。解决能源危机和环境污染的根本出路在于开发利用包括生物质能在内的各种可再生能源。目前，由生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物制取高品质液体和气体燃料已成为各国二十一世纪新能源开发的战略发展方向。因此以生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物为原料，高效率制备高品质柴油具有重要的战略意义和社会经济效益。到目前为止，有关高品质柴油的费托合成专利有“一种利用固定床装置进行费托合成反应的工艺及设备”(CN101307M5A)、“一种进行低温费托合成反应的方法及其专用催化剂体系”(CN101385974A) “一种通过费托合成由合成气选择性的制备柴油馏分的工艺过程”(CN1417^1A)、“一种费托合成方法”(CN101570462A)等。这些专利采用电热棒或电阻丝加热，受热不均勻，且反应温度较高(300-400°C )，因此，能耗大，反应效率低，且产品质量不稳定。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种高品质柴油的高效率合成方法及装置。本发明所采用的合成气来源于生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物等，合成气溶解于液相介质中与催化剂充分接触，在微波诱导下，实现快速、高效、稳定的反应，所得产物中(；以上烃含量大于91Vol%。在较低温度(120 300°C)条件下即具有较高的反应活性，实现高品质柴油的高效率合成。本发明的目的通过如下技术方案实现调整合成气摩尔比为H2 CO= (1 3) 1。在隔绝空气(无氧)条件下，将合成气通入装有n-16烷或柴油或重油液体及催化剂和催化剂载体的反应器中，通过微波诱导和机械搅拌，在温度120 300°C、压力0. 5 条件下，使合成气尽量溶解于液相中， 与催化剂充分接触，实现柴油的均勻、快速、高效率合成。未反应的合成气和小分子烃通过循环装置进入反应室继续反应，无有害气体和液体排出。本发明工艺简单、操作方便、运行成本低、反应时间短、能耗低、转化率高，原料适用范围广，且制得产物中C9以上烃含量达大于 91vol%。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本发明采用微波诱导加热，反应温度低，加热均勻，升温速度快，热效率高。2、本发明合成气溶解于液相介质，催化剂载体悬浮于液相介质中，合成气与催化剂通过液相介质充分接触，实现高效率合成。3、本发明采用锰铁钴钌复合催化剂，该种催化剂的催化效果好、稳定性好、使用寿命长。4、本发明所涉及到的反应可控，烃产物在反应温度下容易浮于液相介质之上，不易残留在催化剂中，因此不会影响催化剂的催化性能。5、本发明所使用的合成气原料来源广泛，合成气既可以来源于生物质及其废弃物，也可以来源于矿物燃料(如煤等)。6、本发明制得的产物中C9以上烃含量大于91Vol%，含氧碳氢化合物少，柴油品质
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图1.是本发明装置图。在隔绝空气(无氧)条件下，将合成气通入装有n-16烷或柴油或重油液体及催化剂和催化剂载体的反应器中，通过微波诱导和机械搅拌，在温度 120 300°C、压力0. 5 5MPa条件下，使合成气尽量溶解于液相中，与催化剂充分接触，实现柴油的均勻、快速、高效率合成。未反应的合成气和小分子烃通过循环装置进入反应室继续反应，无有害气体和液体排出。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明实施例1
第一步向反应器中加入二分之一容积的n-16烷和锰铁钴钌复合催化剂，开搅拌器，用合成气置换反应器中的空气，使其达到无氧状态。第二步通入合成气(摩尔比为H2 CO = 2 1)，开微波诱导系统，在温度200°C、 压力2. 3MPa条件下，使其发生合成反应。第三步冷却反应器出来的气体，冷凝后的液相即为柴油制品，气相通过循环系统再进入反应器进行柴油合成。制得的产物组成为C2 C4烃1. 2vol %、C5 C8烃3. 3vol %、C9以上烃 93. 5vol %、含氧化合物 2. Ovol %。实施例2第一步向反应器中加入二分之一容积的上述合成柴油和锰铁钴钌复合催化剂，开搅拌器，用合成气置换反应器中的空气，使其达到无氧状态。第二步通入合成气(摩尔比为H2 CO = 1 1)，开微波诱导系统，在温度300°C、 压力5. OMPa条件下，使其发生合成反应。第三步冷却反应器出来的气体，冷凝后的液相即为柴油制品，气相通过循环系统再进入反应器进行柴油合成。制得的产物组成为C2 C4烃1. 2vol C5 C8烃4. 3vol C9以上烃约91. 7vol %、含氧化合物 2. 8vol %。实施例3第一步向反应器中加入二分之一容积的重油和锰铁钴钌复合催化剂，开搅拌器， 用合成气置换反应器中的空气，使其达到无氧状态。第二步通入合成气(摩尔比为H2 CO = 3 1)，开微波诱导系统，在温度120°C、 压力0. 5MPa条件下，使其发生合成反应。第三步冷却反应器出来的气体，冷凝后的液相即为柴油制品，气相通过循环系统再进入反应器进行柴油合成。 得到的产物组成为C2 C4烃3. Ovol %、C5 C8烃4. 5vol %、C9以上烃约
91.2vol%、含氧化合物 1. 3vol%0实施例4第一步向反应器中加入二分之一容积的0号柴油和锰铁钴钌复合催化剂，开搅拌器，用合成气置换反应器中的空气，使其达到无氧状态。第二步通入合成气(摩尔比为H2 CO= 1.9 1)，开微波诱导系统，在温度 260°C、压力4. IMPa条件下，使其发生合成反应。第三步冷却反应器出来的气体，冷凝后的液相即为柴油制品，气相通过循环系统再进入反应器进行柴油合成。得到的产物组成为C2 C4烃1. 7vol %、C5 C8烃3. Ivol %、C9以上烃
92.7vol %、含氧化合物 2. 5vol %。
权利要求
1.一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于以合成气为原料，以锰铁钴钌为催化剂，以硅藻土为催化剂载体，通过微波诱导，在液相介质中实现高品质柴油的高效率合成。
2.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于合成气摩尔比为H2 CO= (1 3) 1。
3.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，合成条件为空气隔绝，反应温度120 300°C，压力0. 5 5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，合成气既可以来源于生物质及其废弃物，也可以来源于化石矿物原料。
5.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，催化剂为锰铁钴钌复合催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，催化剂载体为多孔硅藻土。
7.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，液相介质为n-16烷、柴油、重油。
8.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，催化剂及催化剂载体悬浮于液相介质中，其费托合成是在液相中进行的。
9.根据权利要求1所述的一种高品质柴油的高效率合成方法及装置，其特征在于，未反应的合成气可以循环反应。
全文摘要
本发明公开了一种采用合成气高效合成柴油的方法及装置。本发明以合成气为原料，以锰铁钴钌为催化剂，以硅藻土为催化剂载体，通过微波诱导，在液相介质中实现高品质柴油的高效率合成。本发明工艺简单、操作方便、运行成本低、反应时间短、能耗低、转化率高。所制得的产物品质优良，其组成为C2～C4烃约2vol％、C5～C8烃约4vol％、C9以上烃约91vol％、以及含氧化合物3vol％左右。本发明所使用的原料合成气既可由生物质原料及其废弃物制得，也可以由煤等化石矿物原料制得。
文档编号C10G2/00GK102408909SQ20101029432
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者何俊超, 何能德, 税安泽, 马俊锋, 高新成 申请人:西安市宝润实业发展有限公司