RU2464296C1 - Способ получения продукта синтеза фишера-тропша - Google Patents
Способ получения продукта синтеза фишера-тропша Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464296C1 RU2464296C1 RU2011127687/04A RU2011127687A RU2464296C1 RU 2464296 C1 RU2464296 C1 RU 2464296C1 RU 2011127687/04 A RU2011127687/04 A RU 2011127687/04A RU 2011127687 A RU2011127687 A RU 2011127687A RU 2464296 C1 RU2464296 C1 RU 2464296C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- temperature
- fischer
- synthesis
- reaction zone
- Prior art date
Links
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 9
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится способу получения продукта синтеза Фишера-Тропша, включающего подачу в зону реакции водорода, монооксида углерода и воды, нагрев зоны реакции до температуры осуществления синтеза в присутствии катализатора при повышенном давлении. Воду в зону реакции подают в жидком агрегатном состоянии, а давление в зоне реакции поддерживают таким, чтобы температура кипения воды была на 1-20°С выше, чем температура на входе в зону реакции синтеза Фишера-Тропша, при этом мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода находится в пределах 0,05…0,5. Технический результат - обеспечение стабилизации температуры в зоне реакции, что приводит к увеличению производительности и выходу целевого продукта. 3 пр.
Description
Изобретение относится к области получения жидких углеводородов путем синтеза Фишера-Тропша.
Известен способ получения жидких углеводородов путем синтеза Фишера-Тропша, при котором к газовой смеси, содержащей водород и монооксид углерода, добавляется вода в газообразном состоянии (Европейский патент № 89304092, 1989).
К недостаткам известного способа следует отнести то, что добавляемая в исходную газовую смесь вода находится в газообразном состоянии, не изменяет в процессе синтеза своего агрегатного состояния и не оказывает влияния на перепад температуры в зоне реакции. Добавление воды в газообразном состоянии снижает производительность процесса синтеза Фишера-Тропша.
Известен способ получения продукта синтеза Фишера-Тропша, при котором к газовой смеси, содержащей водород и монооксид углерода, добавляется вода в газообразном состоянии (Международная публикация WO 2007/101831).
К недостаткам известного способа следует отнести то, что добавляемая в исходную газовую смесь вода находится в газообразном состоянии, не изменяет в процессе синтеза своего агрегатного сотояния и не оказывает влияния на перепад температуры в зоне реакции. Добавление воды в газообразном состоянии снижает производительность процесса синтеза Фишера-Тропша.
Известен способ получения продукта синтеза Фишера-Тропша, в ходе которого процесс каталитической конверсии синтез-газа осуществляется при температуре 220-270°C, давлении 0,1-5,0 МПа, объемной скорости 50-5000 на кобальтовом катализаторе, нанесенном на носитель, содержащий оксид алюминия и цеолит (Патент Великобритании №2211201, 1988).
Недостатком известного способа является неустойчивость температуры реакции, низкий теплоотвод и, как следствие, перегрев катализатора, что приводит к низкой производительности и низкому выходу целевого продукта.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения продукта синтеза Фишера-Тропша, при котором к газовой смеси, содержащей водород и монооксид углерода, добавляют воду в газообразном состоянии (Патент США №5227407, 1993).
Недостатком прототипа выступает неустойчивость температуры реакции, низкий теплоотвод и, как следствие, перегрев катализатора, что приводит к низкой производительности и низкому выходу целевого продукта.
Технической задачей данного изобретения служит повышение стабилизации температуры в зоне реакции.
Указанная техническая задача решается тем, что в зону реакции синтеза вода подается в жидком состоянии, а давление в зоне реакции поддерживают таким, чтобы температура кипения воды была на 1-20°C выше, чем средняя температура реакции синтеза Фишера-Тропша.
При перегреве катализатора вода начинает выкипать и часть выделяемого при реакции синтеза тепла воспринимается выкипающей водой без повышения температуры катализатора.
Стабилизация температуры и предотвращение перегрева катализатора повышает производительность синтеза Фишера-Тропша и увеличивает выход целевого продукта.
Способ осуществляют путем подачи в зону реакции газовой смеси, состоящей из водорода, монооксида углерода и воды в жидком агрегатном состоянии при температуре и давлении, при котором температура кипения воды будет на 1-20°C выше, чем средняя температура реакции синтеза Фишера-Тропша. Мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода находится в пределах 0,05-0,5.
Когда температура доходит до температуры кипения воды при давлении в зоне реакции, вода начинает выкипать, при этом температура остается постоянной до тех пор, пока вся вода не перейдет в парообразное состояние. Выделяемая при этом энергия синтеза будет уходить на выкипание воды, в результате чего предотвращается перегрев катализатора в реакторе. Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В зону реакции подается газовая смесь, состоящая из водорода, монооксида углерода. В подаваемую газовую смесь добавляется вода в жидком агрегатном состоянии. Мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода равно 0,05. Давление в реакторе поддерживают равным 15,9 атм, а температура на входе в зону реакции равной 199°C. При данном давлении температура кипения воды на 1°C выше, чем температура на входе в зону реакции синтеза Фишера-Тропша, и равна 200°C.
При прохождении газоводяной смеси через катализатор происходит реакция синтеза жидких углеводородов, при этом выделяется тепло. Когда температура в трубе реактора повышается до 200°C вода, входящая в состав газоводяной смеси, начинает кипеть и переходит из жидкого в газообразное агрегатное состояние, при этом, пока вся вода не перешла в газообразное состояние, температура сохраняется постоянной равной 200°C. Выделяемая при реакции синтеза жидких углеводородов энергия идет на испарение воды, а не на повышение температуры в зоне реакции.
Расчет теплового эффекта поглощения выкипаемой водой
Исходные данные для расчета
1. Мольное соотношение H2:СО=2 (обычное значение при синтезе Фишера-Тропша)
2. Мольная доля добавляемой воды - k=0,05 (5%)
3. Тепловой эффект синтеза ФТ - Qфт=165 кДж/моль CO
4. Рабочая температура синтеза ФТ - tp=199°C
5. Рабочее давление (соответствующее температуре кипения воды 199+1=200°C). Рр=15,9 атм
6. Скрытая теплота парообразования при давлении 15,9 атм и температуре 200°C 
Долю тепла реакции Фишера-Тропша, идущую на испарение добавляемой воды, рассчитывают по формуле
При выкипании дополнительно подаваемой воды, в объеме 5% от суммы мольных долей водорода и монооксида углерода, ею будет восприниматься 3,2% от общего теплового эффекта синтеза ФТ. Перегрев катализатора в зоне реакции снизится, что позволит увеличить расход газовой смеси в реакторе и увеличить производительность реактора.
Пример 2
В зону реакции подается газовая смесь, состоящая из водорода, монооксида углерода. В подаваемую газовую смесь добавляется воду в жидком агрегатном состоянии. Мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода равно 0,2. Давление в реакторе поддерживают равным 26 атм, а температуру на входе в зону реакции равной 220°C. При данном давлении температура кипения воды на 5°C выше, чем температура на входе в зону реакции синтеза Фишера-Тропша, и равна 225°C.
При прохождении газоводяной смеси через катализатор происходит реакция синтеза жидких углеводородов, при этом выделяется тепло. Когда температура в трубе реактора повышается до 225°C, вода, входящая в состав газоводяной смеси, начинает кипеть и переходит из жидкого в газообразное агрегатное состояние, при этом, пока вся вода не перешла в газообразное состояние, температура сохраняется постоянной равной 225°C. Выделяемая при реакции синтеза жидких углеводородов энергия идет на испарение воды, а не на повышение температуры в зоне реакции.
Расчет теплового эффекта поглощения выкипаемой водой при указанных условиях
Исходные данные для расчета
1. Мольное соотношение Н2:СО=2 (обычное значение при синтезе Фишера-Тропша)
2. Мольная доля добавляемой воды - k=0,2 (20%)
3. Тепловой эффект синтеза ФТ - Qфт=165 кДж/моль CO
4. Рабочая температура синтеза ФТ - tp=220°C (принимаем)
5. Рабочее давление (соответствующее температуре кипения воды 220+5=225°C) Рр=26 атм
6. Скрытая теплота парообразования при давлении 26 атм и температуре 225°C 
Долю тепла реакции Фишера-Тропша, идущую на испарение добавляемой воды, рассчитывают по формуле
При выкипании дополнительно подаваемой воды, в объеме 20% от суммы мольных долей водорода и монооксида углерода, ею будет восприниматься 12% от общего теплового эффекта синтеза ФТ. Перегрев катализатора в зоне реакции снизится, что позволит увеличить расход газовой смеси в реакторе и увеличить производительность реактора.
Пример 3
В зону реакции подается газовая смесь, состоящая из водорода, монооксида углерода. В подаваемую газовую смесь добавляется вода в жидком агрегатном состоянии. Мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода равно 0,5. Давление в реакторе поддерживают равным 26 атм, а температуру на входе в зону реакции равной 220°C. При данном давлении температура кипения воды на 20°C выше, чем температура на входе в зону реакции синтеза Фишера-Тропша, и равна 240°C.
При прохождении газоводяной смеси через катализатор происходит реакция синтеза жидких углеводородов, при этом выделяется тепло. Когда температура в трубе реактора повышается до 240°C, вода, входящая в состав газоводяной смеси, начинает кипеть и переходит из жидкого в газообразное агрегатное состояние, при этом, пока вся вода не перешла в газообразное состояние, температура сохраняется постоянной равной 240°C. Выделяемая при реакции синтеза жидких углеводородов энергия идет на испарение воды, а не на повышение температуры в зоне реакции.
Расчет теплового эффекта поглощения выкипаемой водой
Исходные данные для расчета
1. Мольное соотношение Н2:СО=2 (обычное значение при синтезе Фишера-Тропша)
2. Мольная доля добавляемой воды - k=0,5 (50%)
3. Тепловой эффект синтеза ФТ - Qфт=165 кДж/моль CO
4. Рабочая температура синтеза ФТ - tp=235°C (принимаем)
5. Рабочее давление (соответствующее температуре кипения воды 235+5=240°C). Рp=34,1 атм
6. Скрытая теплота парообразования при давлении 34,1 атм и температуре 240°C 
Долю тепла реакции Фишера-Тропша, идущую на испарение добавляемой воды, рассчитывают по формуле
При выкипании дополнительно подаваемой воды, в объеме 50% от суммы мольных долей водорода и монооксида углерода, ею будет восприниматься 29% от общего теплового эффекта синтеза ФТ. Перегрев катализатора в зоне реакции значительно снизится, что позволит увеличить расход газовой смеси в реакторе и увеличить производительность реактора.
Claims (1)
- Способ получения продукта синтеза Фишера-Тропша, включающий подачу в зону реакции водорода, монооксида углерода и воды, нагрев зоны реакции до температуры осуществления синтеза в присутствии катализатора при повышенном давлении, отличающийся тем, что воду в зону реакции подают в жидком агрегатном состоянии, а давление в зоне реакции поддерживают таким, чтобы температура кипения воды была на 1-20°С выше, чем температура на входе в зону реакции синтеза Фишера-Тропша, при этом мольное соотношение воды и суммы мольных долей водорода и монооксида углерода находится в пределах 0,05…0,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011127687/04A RU2464296C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ получения продукта синтеза фишера-тропша |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011127687/04A RU2464296C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ получения продукта синтеза фишера-тропша |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2464296C1 true RU2464296C1 (ru) | 2012-10-20 |
Family
ID=47145388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011127687/04A RU2464296C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ получения продукта синтеза фишера-тропша |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464296C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227407A (en) * | 1985-12-30 | 1993-07-13 | Exxon Research And Engineering Company | Water addition for increased CO/H2 hydrocarbon synthesis activity over catalysts comprising cobalt, ruthenium and mixtures thereof which may include a promoter metal |
| RU98101235A (ru) * | 1995-06-29 | 1999-11-27 | Сасол Текнолоджи (Проприетари) Лимитед | Способ получения окисленных продуктов |
| RU2259988C2 (ru) * | 2000-07-03 | 2005-09-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Катализатор и способ получения углеводородов |
| RU2286942C2 (ru) * | 2002-06-13 | 2006-11-10 | Лурги Аг | Установка и способ получения синтез-газа из природного газа |
| DE102006035893A1 (de) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Wolf, Bodo M., Dr. | Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Verbrennungsprodukten fossiler Brennstoffe |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HUP9900184A3 (en) * | 1995-06-29 | 2000-01-28 | Sasol Tech Pty Ltd | Process for producing oxygenated products and reaction products made by these processes |
-
2011
- 2011-07-07 RU RU2011127687/04A patent/RU2464296C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227407A (en) * | 1985-12-30 | 1993-07-13 | Exxon Research And Engineering Company | Water addition for increased CO/H2 hydrocarbon synthesis activity over catalysts comprising cobalt, ruthenium and mixtures thereof which may include a promoter metal |
| RU98101235A (ru) * | 1995-06-29 | 1999-11-27 | Сасол Текнолоджи (Проприетари) Лимитед | Способ получения окисленных продуктов |
| RU2259988C2 (ru) * | 2000-07-03 | 2005-09-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Катализатор и способ получения углеводородов |
| RU2286942C2 (ru) * | 2002-06-13 | 2006-11-10 | Лурги Аг | Установка и способ получения синтез-газа из природного газа |
| DE102006035893A1 (de) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Wolf, Bodo M., Dr. | Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Verbrennungsprodukten fossiler Brennstoffe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gaikwad et al. | High-pressure advantages in stoichiometric hydrogenation of carbon dioxide to methanol | |
| Long et al. | CO2 reforming of CH4 by combination of cold plasma jet and Ni/γ-Al2O3 catalyst | |
| US20170240488A1 (en) | Method for converting methane to ethylene and in situ transfer of exothermic heat | |
| JP2013223864A (ja) | 天然ガスを高級炭素化合物に転換するための触媒および方法 | |
| SG140532A1 (en) | Process for preparing isoolefins | |
| BR112013000301B1 (pt) | Processo para a preparação de etanol e álcoois superiores | |
| US10464860B2 (en) | Method for producing isobutylene from isobutanol | |
| CN101568377A (zh) | 用于生产气态产物的反应器系统 | |
| Jiang et al. | Investigation on the xylitol aqueous-phase reforming performance for pentane production over Pt/HZSM-5 and Ni/HZSM-5 catalysts | |
| CN113396205B (zh) | 二氧化碳转化工程及其系统 | |
| US12365588B2 (en) | Production of synthesis gas and of methanol | |
| WO2017074843A1 (en) | Low temperature methods for hydrogenation of co2 for production of syngas compositions with low h2/co ratios | |
| JP5738658B2 (ja) | 高効率メタノール製造方法 | |
| RU2464296C1 (ru) | Способ получения продукта синтеза фишера-тропша | |
| CN101959587A (zh) | 用于进行费-托合成的方法和反应器 | |
| CN101570462B (zh) | 一种费托合成方法 | |
| JP2014051472A (ja) | 炭化水素の製造方法 | |
| RU2680828C1 (ru) | Одностадийный способ получения бутадиена | |
| ES2330230T3 (es) | Proceso para la produccion simultanea de benceno y etileno por conversion de acetileno. | |
| JP5906913B2 (ja) | 低級オレフィンの製造方法 | |
| JP2014080328A (ja) | プロセスからｃｏ２を排出しない合成ガス及び水素の併産方法 | |
| RU2016141452A (ru) | Синтез фишера-тропша | |
| CN101885682B (zh) | 一种由二氧化碳和苯酚直接合成碳酸二苯酯的方法 | |
| JP2008056593A (ja) | プロピレンの製造方法 | |
| JP2018501084A (ja) | 固定床反応器及びそれに関する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150313 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160321 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20160321 Effective date: 20170504 |