RU2487159C2 - Method of conducting fischer-tropsch process at low pressure - Google Patents

Method of conducting fischer-tropsch process at low pressure Download PDF

Info

Publication number
RU2487159C2
RU2487159C2 RU2011130432/04A RU2011130432A RU2487159C2 RU 2487159 C2 RU2487159 C2 RU 2487159C2 RU 2011130432/04 A RU2011130432/04 A RU 2011130432/04A RU 2011130432 A RU2011130432 A RU 2011130432A RU 2487159 C2 RU2487159 C2 RU 2487159C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fischer
tropsch
catalyst
cobalt
psi
Prior art date
Application number
RU2011130432/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011130432A (en
Inventor
Конрад АЯССЕ
Original Assignee
Вм Гтл, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/CA2008/002306 external-priority patent/WO2010071967A1/en
Priority claimed from US12/318,106 external-priority patent/US8053481B2/en
Application filed by Вм Гтл, Инк. filed Critical Вм Гтл, Инк.
Publication of RU2011130432A publication Critical patent/RU2011130432A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487159C2 publication Critical patent/RU2487159C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8913Cobalt and noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8896Rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B01J35/45Nanoparticles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/6350.5-1.0 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/70Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their crystalline properties, e.g. semi-crystalline
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/70Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their crystalline properties, e.g. semi-crystalline
    • B01J35/77Compounds characterised by their crystallite size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/33Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used
    • C10G2/331Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals
    • C10G2/332Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals of the iron-group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405Purification by membrane separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0495Composition of the impurity the impurity being water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0877Methods of cooling by direct injection of fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0883Methods of cooling by indirect heat exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0888Methods of cooling by evaporation of a fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0888Methods of cooling by evaporation of a fluid
    • C01B2203/0894Generation of steam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235Hydrocarbons
    • C01B2203/1241Natural gas or methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258Pre-treatment of the feed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294Evaporation by heat exchange with hot process stream
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4025Yield
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04Diesel oil
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to versions of a method of conducting a Fischer-Tropsch process for producing liquid hydrocarbons mainly containing diesel fuel or a diesel mixture to obtain a liquid hydrocarbon product containing less than 10 wt % wax (>C23) and more than 65% of the (C9-C23) diesel fraction. One of the versions of the method includes the following steps: carrying out operations at pressure below 200 pounds per square inch (absolute); and using a cobalt catalyst having a Fischer-Tropsch support with cobalt metal crystallites on it, wherein the cobalt metal crystallites have average diameter greater than 16 nm.
EFFECT: invention is used to obtain a diesel fraction without further processing of the product.
38 cl, 8 tbl, 12 ex, 11 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

В целом данное изобретение относится к способу осуществления процесса Фишера-Тропша при низком давлении для превращения монооксида углерода и водорода в дизельное топливо или смесь дизельного топлива.In General, this invention relates to a method for implementing the Fischer-Tropsch process at low pressure to convert carbon monoxide and hydrogen into diesel fuel or a mixture of diesel fuel.

Уровень техникиState of the art

Процесс Фишера-Тропша (ФТ) для превращения монооксида углерода и водорода в жидкое моторное топливо и/или воск известен с 1920 года.The Fischer-Tropsch (FT) process for converting carbon monoxide and hydrogen into liquid motor fuel and / or wax has been known since 1920.

Во время Второй Мировой Войны синтетическое дизельное топливо производили в Германии путем газификации угля и получения смеси водорода и монооксида углерода в соотношении 1:1 для превращения ее в жидкое топливо. Позднее в Южной Африке из-за торговых санкций и нехватки природного газа был разработан способ газификации угля в синтез-газ и использования железного катализатора Фишера-Тропша в неподвижном слое. Железные катализаторы весьма активны в реакции конверсии водяного газа, в которой состав газа смещается от дефицита водорода до приближенного к оптимальному соотношению Н2/СО, равному примерно 2.0. После того, как были обнаружены большие запасы природного газа, для получения синтез-газа - сырья для реакторов ФТ со взвешенным слоем кобальтового или железного катализатора - начали применять установки парового и автотермального риформинга.During World War II, synthetic diesel fuel was produced in Germany by gasifying coal and producing a mixture of hydrogen and carbon monoxide in a 1: 1 ratio to convert it into liquid fuel. Later in South Africa, due to trade sanctions and a lack of natural gas, a method was developed for gasifying coal into synthesis gas and using the Fischer-Tropsch iron catalyst in a fixed bed. Iron catalysts are very active in the water-gas shift reaction, in which the gas composition shifts from a hydrogen deficiency to an approximate optimum H 2 / CO ratio of about 2.0. After large reserves of natural gas were discovered, steam and autothermal reforming units began to be used to produce synthesis gas, a feedstock for FT reactors with a suspended layer of cobalt or iron catalyst.

На заводах превращения газа в жидкость (GTL) приходится искать компромисс между выходом жидкого продукта и эксплуатационными и капитальными затратами. Например, если имеется рынок электроэнергии, то можно выбрать установку парового риформинга, т.к. эта технология дает большое количество тепла: из тепла топливного газа можно получать электроэнергию с помощью «экономайзера» и паровой турбины. Если важнее сохранение источника природного газа и низкие капитальные затраты, то предпочтительными являются автотермальные реформеры или реформеры неполного окисления.At gas-to-liquid conversion plants (GTL), a trade-off must be sought between the yield of the liquid product and the operational and capital costs. For example, if there is an electricity market, then you can choose a steam reforming unit, because this technology gives a large amount of heat: from the heat of fuel gas, you can get electricity using the “economizer” and a steam turbine. If preserving the source of natural gas and low capital costs are more important, then autothermal reformers or reformers of partial oxidation are preferred.

Другим фактором при выборе наиболее подходящего типа реформера является природа подаваемого углеводородного сырья. Если газ обогащен СО2, это является преимуществом, т.к. необходимое соотношение Н2/СО можно обеспечить непосредственно в газе из установки риформинга, не удаляя избыточный водород, а часть СО2 превращать в СО, что увеличивает потенциальное количество жидких углеводородов, которые можно получить. Кроме того, уменьшается необходимый объем водяного пара, что также уменьшает технологические затраты энергии.Another factor when choosing the most suitable type of reformer is the nature of the hydrocarbon feed. If the gas is enriched in CO 2 , this is an advantage because the necessary H 2 / CO ratio can be provided directly in the gas from the reforming unit without removing excess hydrogen, and part of the CO 2 can be converted to CO, which increases the potential amount of liquid hydrocarbons that can be obtained. In addition, the required volume of water vapor is reduced, which also reduces the technological energy costs.

Рынок способов осуществления процесса Фишера-Тропша (ФТ) сконцентрирован на крупных заводах «мирового уровня» со скоростью подачи природного газа более 200 миллионов ст.куб.фут/сут. из-за значительной экономии при большом масштабе производства. Эти заводы работают при высоком давлении, примерно 450 фунт/кв. дюйм, и широко применяют рецикл отходящего газа в реактор ФТ. Например, на заводе Norsk Hydro кратность рециркуляции составляет примерно 3.0. При этом основное внимание уделяется достижению максимального выхода воска. С точки зрения состава продуктов эти крупные заводы ориентируются на максимальный выход восков ФТ, с тем чтобы минимизировать образование продуктов С15. Затем воски подвергают гидрокрекингу и получают фракции первичного дизельного топлива и бензина. К сожалению, при этом образуются также легкие углеводороды. В установках риформинга обычно используют некоторые виды автотермального риформинга с кислородом, который получают из воздуха криогенным способом, который весьма дорог с точки зрения капитальных и эксплуатационных затрат. Масштабная экономика диктует применение высокого рабочего давления, кислородного риформинга природного газа, значительный рецикл отходящего газа в реактор ФТ для повышения конверсии синтез-газа, регулирование отвода тепла и гидрокрекинг получаемого воска. Проект экономичного завода ФТ для малотоннажного производства с мощностью менее 100 миллионов ст.куб.фут/сут. до сих пор не был разработан.The market for the implementation of the Fischer-Tropsch (FT) process is concentrated in large “world-class” plants with a natural gas supply rate of more than 200 million cubic feet per day. due to significant savings on a large scale production. These plants operate at high pressure, approximately 450 psi. inch, and exhaust gas recycle to the FT reactor is widely used. For example, at the Norsk Hydro plant, the recirculation ratio is approximately 3.0. The focus is on achieving maximum wax output. In terms of product composition, these large plants focus on the maximum yield of FT waxes in order to minimize the formation of C 1 -C 5 products. Then the waxes are hydrocracked and fractions of primary diesel fuel and gasoline are obtained. Unfortunately, light hydrocarbons are also formed. Reforming plants usually use some types of autothermal reforming with oxygen, which is obtained from the air in a cryogenic manner, which is very expensive in terms of capital and operating costs. A large-scale economy dictates the use of high working pressure, oxygen reforming of natural gas, a significant recycling of the exhaust gas to the FT reactor to increase the conversion of synthesis gas, regulation of heat removal and hydrocracking of the resulting wax. The project of an economical FT plant for small-tonnage production with a capacity of less than 100 million cubic feet / day. still not been developed.

Синтезом Фишера-Тропша обычно называют каталитическое гидрирование монооксида углерода с образованием набора продуктов от метана до тяжелых углеводородов (до С80 и более), а также оксигенированных углеводородов. Получаемые высокомолекулярные углеводороды в первую очередь представляют собой нормальные парафины, которые нельзя напрямую использовать в качестве моторного топлива, т.к. они не пригодны для двигателей, работающих при низких температурах. После дальнейшей гидрообработки полученные углеводороды из синтеза Фишера-Тропша можно превратить в более ценные продукты, такие как дизельное топливо, реактивное топливо или керосин. Следовательно, желательно получать напрямую максимальное количество высокоценных жидких углеводородов, с тем чтобы не проводить дальнейшее разделение компонентов или гидрокрекинг.The Fischer-Tropsch synthesis is usually called the catalytic hydrogenation of carbon monoxide to form a set of products from methane to heavy hydrocarbons (up to C 80 or more), as well as oxygenated hydrocarbons. The resulting high molecular weight hydrocarbons are primarily normal paraffins that cannot be directly used as motor fuel, as they are not suitable for engines operating at low temperatures. After further hydrotreatment, the resulting hydrocarbons from the Fischer-Tropsch synthesis can be converted into more valuable products, such as diesel fuel, jet fuel or kerosene. Therefore, it is desirable to obtain directly the maximum amount of high-value liquid hydrocarbons so as not to carry out further component separation or hydrocracking.

В качестве катализаторов Фишера-Тропша используют каталитически активные элементы VIII группы, в частности железо, кобальт и никель; наиболее распространенные каталитические системы представляют собой кобальт/рутений. Кроме того, катализатор обычно содержит подложку или носитель, а также промотор, например рений.As the Fischer-Tropsch catalysts, catalytically active elements of group VIII are used, in particular iron, cobalt and nickel; the most common catalyst systems are cobalt / ruthenium. In addition, the catalyst usually contains a support or carrier, as well as a promoter, for example rhenium.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Согласно одному варианту изобретения предлагается способ осуществления процесса Фишера-Тропша (ФТ) в присутствии кобальтового катализатора с кристаллитами среднего диаметра более 16 нм. При этом получают жидкие углеводороды, содержащие менее 10 мас.% воска (>С23) и более 65% дизельного топлива (С9-23). В этом способе используют носитель катализатора ФТ, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония и оксида кремния. Кобальтовый катализатор содержит более 10 мас.% кобальта. Рабочее давление в предлагаемом способе осуществления процесса Фишера-Тропша может быть ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс). При этом можно использовать промоторы, которые выбирают из группы, состоящей из рутения, рения, родия, никеля, циркония, титана и их смесей. Для уменьшения выхода бензиновой фракции проводят однократную дистилляцию. В способе используют реактор ФТ без рецикла отходящего газа. В способе используют также установку риформинга, в котором источником кислорода является воздух. Реактор может быть реактором ФТ с неподвижным слоем или реактором со взвешенным слоем катализатора.According to one embodiment of the invention, there is provided a method for carrying out the Fischer-Tropsch (FT) process in the presence of a cobalt catalyst with crystallites with an average diameter of more than 16 nm. In this case, liquid hydrocarbons are obtained containing less than 10 wt.% Wax (> C 23 ) and more than 65% diesel fuel (C 9-23 ). In this method, a FT catalyst carrier is used, which is selected from the group consisting of alumina, zirconium oxide and silicon oxide. The cobalt catalyst contains more than 10 wt.% Cobalt. The operating pressure in the proposed method for implementing the Fischer-Tropsch process may be below 200 psi. inch (abs). In this case, promoters that are selected from the group consisting of ruthenium, rhenium, rhodium, nickel, zirconium, titanium and mixtures thereof can be used. To reduce the yield of the gasoline fraction, a single distillation is carried out. The method uses a FT reactor without recycle of exhaust gas. The method also uses a reforming unit in which the source of oxygen is air. The reactor may be a fixed bed FT reactor or a suspended catalyst bed reactor.

Согласно другому варианту изобретения предлагается способ ФТ при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс) с использованием воздушного автотермального реформера при конверсии СО по меньшей мере 65% и выходе дизельного топлива более 60 мас.% в однопроходном реакторе ФТ в присутствии кобальтового катализатора. Катализатор содержит металлический кобальт в количестве более 5 мас.% и рений в количестве менее 2 мас.% на носителе, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония и оксида кремния. Кобальтовый катализатор состоит из кристаллитов со средним диаметром более 16 нм. Носитель для катализаторов ФТ может представлять собой оксид алюминия. В данном способе для удаления водорода из подаваемого газа используют селективные мембраны или молекулярные сита. Альтернативно, содержание кобальта в катализаторе может быть более 6 мас.% и рабочее давление ниже 100 фунт/кв. дюйм (абс). Кроме того, реактор может включать промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения и рения и их смесей.According to another embodiment of the invention, a FT method is provided at a pressure below 200 psi. inch (abs) using an air autothermal reformer with a CO conversion of at least 65% and a diesel yield of more than 60 wt.% in a single-pass FT reactor in the presence of a cobalt catalyst. The catalyst contains cobalt metal in an amount of more than 5 wt.% And rhenium in an amount of less than 2 wt.% On a support selected from the group consisting of alumina, zirconium oxide and silicon oxide. The cobalt catalyst consists of crystallites with an average diameter of more than 16 nm. The carrier for FT catalysts may be alumina. In this method, selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas. Alternatively, the cobalt content of the catalyst may be more than 6 wt.% And the working pressure below 100 psi. inch (abs). In addition, the reactor may include a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium and rhenium and mixtures thereof.

Согласно еще одному варианту изобретения предлагается способ ФТ, работающий при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс), с использованием кислородной автотермальной установки риформинга при конверсии СО по меньшей мере 65% и выходе дизельного топлива более 60 мас.% в реакторе ФТ с применением кобальтового катализатора. Катализатор содержит металлический кобальт в количестве более 5 мас.% и рений менее 2 мас.% на носителе, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония и оксида кремния. Кобальтовый катализатор состоит из кристаллитов со средним диаметром более 16 нм. Носитель для катализатора ФТ может быть оксидом алюминия. В способе образуется отходящий газ установки риформинга, который частично возвращают в реформер. Для удаления водорода из исходного газа используют селективные мембраны или молекулярные сита. Альтернативно, содержание кобальта в катализаторе может быть более 6 мас.% и рабочее давление ниже 100 фунт/кв. дюйм (абс). Кроме того, реактор включает промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения или рения или их смесей.According to another embodiment of the invention, there is provided a FT method operating at a pressure below 200 psi. inch (abs) using an oxygen autothermal reforming unit with a CO conversion of at least 65% and a diesel yield of more than 60 wt.% in a FT reactor using a cobalt catalyst. The catalyst contains cobalt metal in an amount of more than 5 wt.% And rhenium less than 2 wt.% On a support selected from the group consisting of alumina, zirconia and silicon oxide. The cobalt catalyst consists of crystallites with an average diameter of more than 16 nm. The carrier for the FT catalyst may be alumina. In the method, the exhaust gas of the reforming unit is formed, which is partially returned to the reformer. Selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas. Alternatively, the cobalt content of the catalyst may be more than 6 wt.% And the working pressure below 100 psi. inch (abs). In addition, the reactor includes a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium or rhenium or mixtures thereof.

Согласно еще одному варианту изобретения предлагается способ ФТ, работающий при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс), с использованием кислородной установки парового риформинга при конверсии СО по меньшей мере 65% и выходе дизельного топлива более 60 мас.% в реакторе ФТ с кобальтовым катализатором, в котором металлический кобальт содержится в количестве более 5 мас.% и рений в количестве менее 2 мас.% на носителе, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония или оксида кремния или их смесей. Кобальтовый катализатор состоит из кристаллитов со средним диаметром более 16 нм. Носитель для катализатора ФТ может быть оксидом алюминия. Для удаления водорода из исходного газа используют селективные мембраны или молекулярные сита. В способе образуется отходящий газ установки риформинга, который частично или полностью сжигают для обеспечения теплом установки риформинга. Альтернативно, содержание кобальта в катализаторе может составлять более 6 мас.% и рабочее давление может быть ниже 100 фунт/кв. дюйм (абс). Кроме того, реактор содержит промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения или рения или их смесей.According to another embodiment of the invention, there is provided a FT method operating at a pressure below 200 psi. inch (abs), using an oxygen steam reforming unit with a CO conversion of at least 65% and a diesel yield of more than 60 wt.% in a FT reactor with a cobalt catalyst in which more than 5 wt.% cobalt metal and rhenium are present less than 2 wt.% on a carrier which is selected from the group consisting of alumina, zirconia or silica, or mixtures thereof. The cobalt catalyst consists of crystallites with an average diameter of more than 16 nm. The carrier for the FT catalyst may be alumina. Selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas. In the method, off-gas from a reforming unit is generated, which is partially or completely burned to provide heat to the reforming unit. Alternatively, the cobalt content of the catalyst may be more than 6 wt.% And the working pressure may be below 100 psi. inch (abs). In addition, the reactor contains a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium or rhenium or mixtures thereof.

Согласно еще одному варианту изобретения, предлагается способ ФТ, работающий при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс), с использованием воздушной или кислородной установки риформинга неполного окисления при конверсии СО по меньшей мере 65% и выходе дизельного топлива более 60 мас.% в реакторе ФТ с кобальтовым катализатором, содержащим металлический кобальт в количестве более 5 мас.% и рений в количестве менее 2 мас.% на носителе катализатора ФТ, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония и оксида кремния. Кобальтовый катализатор состоит из кристаллитов со средним диаметром более 16 нм. Носитель для катализатора ФТ может быть оксидом алюминия. Для удаления водорода из исходного газа используют селективные мембраны или молекулярные сита. В способе образуется отходящий газ установки риформинга, который частично или полностью сжигают для снабжения теплом установки риформинга. Альтернативно, содержание кобальта в катализаторе может составлять более 6 мас.% и рабочее давление может быть ниже 100 фунт/кв. дюйм (абс). Кроме того, реактор содержит промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения или рения или их смесей.According to another embodiment of the invention, there is provided a FT method operating at a pressure below 200 psi. inch (abs) using an air or oxygen partial oxidation reforming unit with a CO conversion of at least 65% and a diesel yield of more than 60 wt.% in a FT reactor with a cobalt catalyst containing more than 5 wt.% cobalt metal and rhenium in an amount of less than 2 wt.% on a FT catalyst support, which is selected from the group consisting of alumina, zirconia and silicon oxide. The cobalt catalyst consists of crystallites with an average diameter of more than 16 nm. The carrier for the FT catalyst may be alumina. Selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas. In the method, off-gas from the reforming unit is generated, which is partially or completely burned to supply heat to the reforming unit. Alternatively, the cobalt content of the catalyst may be more than 6 wt.% And the working pressure may be below 100 psi. inch (abs). In addition, the reactor contains a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium or rhenium or mixtures thereof.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фигуре 1 представлена блок-схема способа по одному из вариантов данного изобретения;The figure 1 presents a block diagram of a method according to one of the variants of the present invention;

Фигура 2 представляет блок-схему однократного разделения бензиновой фракции и углеводородов дизельного топлива как последующей стадии синтеза Фишера-Тропша;Figure 2 is a block diagram of a single separation of a gasoline fraction and diesel hydrocarbons as a subsequent Fischer-Tropsch synthesis step;

Фигура 3 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 3 (трилистники) при 190°С;Figure 3 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 3 (trefoils) at 190 ° C;

Фигура 4 представляет влияние давления на активность катализатора из примера 4;Figure 4 represents the effect of pressure on the activity of the catalyst of example 4;

Фигура 5 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 7 при 190°С, 70 фунт/кв. дюйм (абс);Figure 5 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 7 at 190 ° C., 70 psi. inch (abs);

Фигура 6 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 8а (LD-5) при 200°С, 70 фунт/кв. дюйм (абс);Figure 6 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 8a (LD-5) at 200 ° C, 70 psi. inch (abs);

Фигура 7 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 9 (F-220) при 190°С, 70 фунт/кв. дюйм (абс);Figure 7 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 9 (F-220) at 190 ° C., 70 psi. inch (abs);

Фигура 8 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 10 с использованием рутениевого промотора;Figure 8 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 10 using the ruthenium promoter;

Фигура 9 представляет распределение углеводородов С5+ по числу атомов углерода для катализатора из примера 11 (оксид кремния Aerolyst 3038);Figure 9 represents the distribution of C5 + hydrocarbons by the number of carbon atoms for the catalyst of Example 11 (Aerolyst 3038 silica);

Фигура 10 представляет содержание воска в углеводородах С5+ способе ФТ в зависимости от размера кристаллитов кобальта в катализаторе; иFigure 10 represents the wax content in the C5 + hydrocarbons FT method, depending on the size of the cobalt crystallites in the catalyst; and

Фигура 11 представляет распределение углеводородов по числу атомов углерода, получаемое на катализаторе из примера 9 в сравнении с ожидаемой зависимостью для традиционного распределения Андерсона-Шульца-Флори.Figure 11 represents the distribution of hydrocarbons by the number of carbon atoms obtained on the catalyst of example 9 in comparison with the expected dependence for the traditional Anderson-Schulz-Flory distribution.

* На всех фигурах с распределением углеводородов по числу атомов углерода бензиновая фракция обозначена большими квадратами, дизельное топливо ромбами и легкие воски малыми квадратами.* In all figures with the distribution of hydrocarbons by the number of carbon atoms, the gasoline fraction is indicated by large squares, diesel fuel by rhombuses and light waxes by small squares.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

ВведениеIntroduction

Активность нанесенных кобальтовых катализаторов в реакции Фишера-Тропша зависит от различных параметров, в том числе от размера и формы кристаллитов кобальта. Размер кристаллитов металлов определяет число активных центров, доступных для восстановления (диспергирования), и степень восстановления.The activity of supported cobalt catalysts in the Fischer-Tropsch reaction depends on various parameters, including the size and shape of cobalt crystallites. The size of metal crystallites determines the number of active centers available for reduction (dispersion), and the degree of reduction.

При некоторых условиях предварительной обработки и активации в результате сильного взаимодействия между металлическим кобальтом и оксидным носителем образуются нежелательные соединения кобальта с носителем, например, алюминат кобальта, который восстанавливается только при высоких температурах. Высокая температура восстановления может привести к спеканию кристаллитов кобальта и образованию более крупных кластеров металлического кобальта. Термообработка, природа предшественника металла и содержание металла, а также промоторы металла оказывают влияние на размер кристаллитов кобальта. При низком содержании металлического кобальта дисперсность металла велика и кристаллиты малы по размеру, но при этом усиливается взаимодействие металла с носителем, что обуславливает низкую степень восстановления и низкую активность катализатора.Under certain conditions of pretreatment and activation, as a result of strong interaction between cobalt metal and an oxide support, undesirable cobalt compounds are formed with the support, for example cobalt aluminate, which is reduced only at high temperatures. A high reduction temperature can lead to sintering of cobalt crystallites and the formation of larger clusters of metallic cobalt. Heat treatment, the nature of the metal precursor and the metal content, as well as metal promoters, affect the size of cobalt crystallites. At a low content of metallic cobalt, the dispersion of the metal is large and the crystallites are small in size, but the interaction of the metal with the support is enhanced, which leads to a low degree of reduction and low activity of the catalyst.

Активность нанесенных кобальтовых катализаторов в гидрировании монооксида углерода возрастает пропорционально количеству доступных атомов кобальта. Поэтому увеличение дисперсности металлического кобальта, естественно, повышает каталитическую активность и селективность по углеводородам С5+. Однако малые кристаллиты кобальта сильно взаимодействуют с оксидным носителем и образуют невосстанавливаемые системы кобальт-носитель. Сильная корреляция между размером кристаллитов металлического кобальта и их способностью к восстановлению влияет на каталитическую активность, так что в результате могут образовываться нежелательные продукты реакции. В типичных условиях реакции Фишера-Тропша размеры кристаллитов кобальта в интервале (9-200 нм) и дисперсность в интервале (11-0.5%) оказывают слабое влияние на селективность по углеводородам С5+. Тем не менее, более мелкие кристаллиты кобальта заметно дезактивируются. В 2000 г.Barbie и др. изучили корреляцию между скоростью дезактивации и размером кристаллитов кобальта и обнаружили пик при 5.5 нм. The activity of supported cobalt catalysts in the hydrogenation of carbon monoxide increases in proportion to the number of available cobalt atoms. Therefore, an increase in the dispersion of metallic cobalt naturally increases the catalytic activity and selectivity for C5 + hydrocarbons. However, small cobalt crystallites strongly interact with the oxide carrier and form non-reducible cobalt-carrier systems. A strong correlation between the crystallite size of cobalt metal and their reduction ability affects the catalytic activity, so that undesired reaction products can form as a result. Under typical conditions of the Fischer-Tropsch reaction, cobalt crystallite sizes in the range (9-200 nm) and dispersion in the range (11-0.5%) have a weak effect on the selectivity for C5 + hydrocarbons. However, smaller cobalt crystallites are noticeably deactivated. In 2000, Barbie et al. Studied the correlation between the deactivation rate and cobalt crystallite size and found a peak at 5.5 nm.

Варианты изобретенияVariants of the invention

Приведенные далее варианты изобретения относятся к способу осуществления процесса Фишера-Тропша при низком давлении и к катализатору, на котором достигается высокий выход дизельной фракции. Давление может быть ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс). Катализатор представляет собой кобальт, нанесенный в количестве более 5 мас.% на гамма-оксид алюминия, необязательно вместе с рением или рутением в количестве 0.01-2 мас.%, и содержит кристаллиты со средним диаметром более 16 нм. Было установлено, что этот катализатор весьма эффективен при низких давлениях в конверсии синтез-газа в дизельное топливо с высоким выходом, причем жидкие углеводороды содержат менее 10 мас.% воска (>С23) более 65% дизельного топлива (С923). Предлагаемые варианты особенно пригодны для конверсии при низком давлении газов, содержащих низкомолекулярные углеводороды, в жидкие продукты ФТ. Примеры включают биогаз с полигонов, попутный нефтяной газ и газ низкого давления с газовых месторождений со сброшенным давлением. Во всех случаях на традиционных заводах ФТ необходимо проводить многоступенчатое сжатие газа и воздуха. Высокая эффективность предлагаемого катализатора ФТ обеспечивает высокую конверсию СО и дает поток продуктов, содержащий до 90+мас.% дизельного топлива, за один проход. Благодаря использованию воздуха в установке риформинга природного газа получают синтез-газ, содержащий примерно 50% азота, что облегчает отвод тепла из термочувствительного реактора ФТ и увеличивает скорость газа и эффективность теплопередачи, так что рецикл газа становится ненужным. Бензиновую фракцию можно частично отделить от углеводородов путем малозатратной операции однократной дистилляции с получением более чистого дизельного топлива. Это обеспечивает также некоторое охлаждение продукта реакции. Получаемые жидкие углеводороды вполне пригодны для смешения с нефтяным дизельным топливом с целью повышения цетанового числа и уменьшения содержания серы.The following embodiments of the invention relate to a method for carrying out the Fischer-Tropsch process at low pressure and to a catalyst that achieves a high yield of diesel fraction. The pressure may be below 200 psi. inch (abs). The catalyst is cobalt deposited in an amount of more than 5 wt.% On gamma-alumina, optionally together with rhenium or ruthenium in an amount of 0.01-2 wt.%, And contains crystallites with an average diameter of more than 16 nm. It was found that this catalyst is very effective at low pressures in the conversion of synthesis gas to diesel fuel with a high yield, and liquid hydrocarbons contain less than 10 wt.% Wax (> C 23 ) more than 65% of diesel fuel (C 9 -C 23 ) . The proposed options are particularly suitable for the conversion at low pressure of gases containing low molecular weight hydrocarbons into liquid FT products. Examples include landfill biogas, associated petroleum gas and low pressure gas from pressure relief gas fields. In all cases, in traditional FT plants it is necessary to carry out multi-stage compression of gas and air. The high efficiency of the proposed catalyst FT provides a high conversion of CO and gives a product stream containing up to 90 + wt.% Diesel fuel in one pass. By using air in a natural gas reforming unit, synthesis gas containing about 50% nitrogen is obtained, which facilitates the removal of heat from the heat-sensitive FT reactor and increases the gas velocity and heat transfer efficiency, so that gas recycling becomes unnecessary. The gasoline fraction can be partially separated from hydrocarbons by a low-cost single distillation operation to produce cleaner diesel fuel. This also provides some cooling of the reaction product. The resulting liquid hydrocarbons are quite suitable for mixing with petroleum diesel fuel in order to increase the cetane number and reduce the sulfur content.

Предлагаемые варианты можно использовать как на заводах мирового масштаба по превращению газа в жидкость, так и на небольших установках ФТ с производительностью менее 100 миллионов ст.куб.фут/сут. Что касается применения в отношении таких небольших установок ФТ, предлагаемые воплощения имеют целью оптимизировать экономику, с упором на упрощение технологии и минимизацию капитальных затрат, возможно, за счет эффективности. Ниже сопоставлены существующие технологии ФТ с предлагаемым вариантом для небольших установок ФТ: The proposed options can be used both at world-wide plants for converting gas to liquid, and at small FT plants with a capacity of less than 100 million cubic feet per day. Regarding the application of FT to such small installations, the proposed embodiments are intended to optimize the economy, with emphasis on simplifying technology and minimizing capital costs, possibly due to efficiency. The existing FT technologies are compared with the proposed option for small FT installations:

Существующие ФТ-технологииExisting FT Technologies Предлагаемые вариантыSuggested Options Крупные заводы >25 миллионовLarge plants> 25 million Малые заводы<100 миллионовSmall plants <100 million ст.куб.фут/сут.cubic foot / day ст.куб.фут/сут.cubic foot / day Высокое давление >200 фунт/кв.High pressure> 200 psi Низкое давление <200Low pressure <200 дюйм (абс)inch (abs) фунт/кв. дюйм (абс)psi inch (abs) Подача кислорода в реформерReformer oxygen supply Подача воздуха в реформерReformer air supply Высокая кратность рециркуляции вHigh recycling rate in Без рециркуляцииNo recirculation реактор ФТ или в реформерFT reactor or reformer («однопроходный» способ)("Single pass" method) Низкая ФТ конверсия СО за одинLow FT conversion of CO in one Высокая конверсия за одинHigh conversion in one проход (<50%)pass (<50%) проход (>65%)pass (> 65%) Преднамеренное значительноеIntentional significant получение воска менее 10%less than 10% wax production получение воскаgetting wax Гидрокрекинг восковHydrocracking Waxes Без гидрокрекингаNo hydrocracking Многопроходные реакторы ФТFT multi-pass reactors Однопроходный реактор ФТFT single pass reactor Низкий выход дизельного топливаLow diesel yield Высокий выход дизельногоHigh diesel output (<50%)(<50%) топлива (55-90% жидких углеводородов)fuel (55-90% of liquid hydrocarbons)

Для обеспечения высокой конверсии в способе ФТ при подаче синтез-газа из кислородного реформера обычно поддерживали значительный рецикл отходящего газа с кратностью циркуляции 3.0 или выше в расчете на подачу свежего газа. Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что подаваемый свежий газ разбавлен по монооксиду углерода, что уменьшает скорость отвода тепла из реактора ФТ, уменьшает возможность образования точек перегрева в реакторе и улучшает состав продуктов реакции. В отличие от этого рецикл отходящего газа требует больших капитальных затрат и энергии. Выделение кислорода из воздуха также весьма энергозатратно и стоит дорого.To ensure high conversion in the FT method, when supplying synthesis gas from an oxygen reformer, a significant off-gas recycle was usually maintained with a circulation ratio of 3.0 or higher, based on fresh gas supply. The advantage of the proposed method is that the fresh gas supplied is diluted with carbon monoxide, which reduces the rate of heat removal from the FT reactor, reduces the possibility of formation of superheat points in the reactor and improves the composition of the reaction products. In contrast, off-gas recycling requires high capital costs and energy. The release of oxygen from the air is also very energy consuming and expensive.

В предлагаемом способе в реформер подают воздух, поэтому синтез-газ содержит примерно 50% инертного разбавителя - азота, что исключает необходимость рецикла отходящего газа и снижает требования к отводу тепла из реактора ФТ. В других случаях применения синтез-газа после продувки воздухом в способе ФТ достигали нужных высоких значений конверсии СО в сложных последовательных реакторах ФТ, что требует больших капитальных затрат и сложного управления. В предлагаемом способе высокая конверсия СО достигается в простом однопроходном реакторе при высоком выходе фракции дизельного топлива благодаря использованию специального катализатора, что более подробно рассмотрено ниже.In the proposed method, air is supplied to the reformer, therefore, the synthesis gas contains about 50% of an inert diluent, nitrogen, which eliminates the need for recycle exhaust gas and reduces the requirements for heat removal from the FT reactor. In other cases, the use of synthesis gas after air purging in the FT method reached the desired high values of CO conversion in complex serial FT reactors, which requires large capital costs and complex control. In the proposed method, a high conversion of CO is achieved in a simple single-pass reactor with a high yield of diesel fraction due to the use of a special catalyst, which is discussed in more detail below.

В одном варианте катализатор содержит носитель - оксид алюминия - при высокой концентрации кобальта и небольшой концентрации рения для облегчения восстановления катализатора. При высоких концентрациях кобальта увеличивается каталитическая активность и достигается высокая конверсия синтез-газа за один проход. Катализатор готовят таким образом, чтобы он содержал сравнительно крупные кристаллиты кобальта, что обеспечивает высокую селективность по дизельному топливу.In one embodiment, the catalyst comprises a support — alumina — at a high cobalt concentration and low rhenium concentration to facilitate catalyst recovery. At high cobalt concentrations, catalytic activity increases and a high conversion of synthesis gas is achieved in one pass. The catalyst is prepared in such a way that it contains relatively large cobalt crystallites, which provides high selectivity for diesel fuel.

Теория Андерсона-Шульца-Флори предсказывает, что углеводороды ФТ содержат атомы углерода в широком диапазоне от 1 до 60, в то время как наиболее желательным продуктом является дизельное топливо (С923, определение Chevron). Для уменьшения расходования СО на образование углеводородов C1-C5 общим подходом является стремление получить в реакторе ФТ как можно больше воска и затем, на отдельной стадии, провести гидрокрекинг воска с образованием в основном дизельного топлива и бензиновой фракции. Авторы неожиданно обнаружили, что предлагаемые способ и катализатор по предлагаемым вариантам позволяют получать дизельное топливо с высоким выходом (до 90 мас.%) непосредственно в реакторе ФТ, что избавляет от необходимости проведения дорогостоящего и сложного гидрокрекинга.The Anderson-Schulz-Flori theory predicts that FT hydrocarbons contain carbon atoms in a wide range from 1 to 60, while diesel is the most desirable product (C 9 -C 23 , Chevron definition). To reduce the consumption of CO for the formation of C 1 -C 5 hydrocarbons, the general approach is to obtain as much wax as possible in the FT reactor and then, at a separate stage, carry out hydrocracking of the wax with the formation of mainly diesel fuel and gasoline fraction. The authors unexpectedly found that the proposed method and the catalyst according to the proposed options allow to obtain diesel fuel with a high yield (up to 90 wt.%) Directly in the FT reactor, which eliminates the need for expensive and complex hydrocracking.

Благодаря возможности исключить очистку кислорода, сжатие до высокого давления, рецикл отходящего газа и гидрокрекинг данный способ можно экономично применять на установках меньшего масштаба, чем в предложенных ранее вариантах технологии ФТ.Due to the ability to exclude oxygen purification, compression to high pressure, off-gas recycle and hydrocracking, this method can be economically applied on smaller scale plants than in the previously proposed FT technology options.

На фигуре 1 приведена блок-схема способа ФТ по настоящему варианту, в котором буквы А-К означают следующее:The figure 1 shows the flowchart of the FT method according to the present embodiment, in which the letters AK mean the following:

А - сырой газ, содержащий углеводородыA - raw gas containing hydrocarbons

В - оборудование для переработки углеводородного газаB - hydrocarbon gas processing equipment

С - реформерC - reformer

D - водаD - water

Е - газ-окислитель F Холодильник G СепараторE - oxidizing gas F Refrigerator G Separator

Н - удаление водорода (необязательно)H — hydrogen removal (optional)

I - реактор Фишера-ТропшаI - Fischer-Tropsch reactor

J - регулятор обратного давленияJ - back pressure regulator

К - охлаждение и выделение продуктов (2 позиции)K - cooling and isolation of products (2 positions)

Буквой А обозначено подаваемое углеводородное сырье. Его можно получить из различных источников: например, это может быть природный газ, биогаз с полигонов, попутный газ нефтепереработки и др. Давление газа для настоящего способа может варьироваться в широком интервале от атмосферного давления до 200 фунт/кв. дюйм (абс) или выше. В зависимости от источника давления и необходимого рабочего давления может потребоваться одностадийное или двухстадийное сжатие. Например, давление биогаза обычно близко к атмосферному и для перекачки газа в аппарат для сжигания используют воздуходувки. Попутный газ, который обычно сжигают, также следует сжать до нужного рабочего давления. Существует также много давно эксплуатируемых и почти исчерпанных месторождений природного газа со слишком низким давлением для того, чтобы перекачивать его по трубопроводам в качестве сырья для настоящего процесса. Давление в других источниках природного газа, которые могут быть удалены от имеющихся трубопроводов или не быть удалены, может быть таким же или выше необходимого рабочего давления для данного способа, и поэтому их также можно считать пригодными источниками. Другим кандидатом является природный газ, который содержит слишком много инертного компонента типа азота, что не соответствует условиям работы трубопроводов.The letter A indicates the supplied hydrocarbon feed. It can be obtained from various sources: for example, it can be natural gas, biogas from landfills, associated gas from oil refining, etc. Gas pressure for this method can vary over a wide range from atmospheric pressure to 200 psi. inch (abs) or higher. Depending on the pressure source and the required operating pressure, one-stage or two-stage compression may be required. For example, biogas pressure is usually close to atmospheric and blowers are used to pump gas to the combustion apparatus. Associated gas, which is usually burned, should also be compressed to the desired operating pressure. There are also many long-exploited and nearly depleted natural gas fields with too low a pressure to pump it through pipelines as raw materials for the present process. The pressure in other sources of natural gas, which may or may not be removed from existing pipelines, may be the same or higher than the required working pressure for this method, and therefore they can also be considered suitable sources. Another candidate is natural gas, which contains too much inert component such as nitrogen, which does not correspond to the operating conditions of pipelines.

Буквой В обозначена аппаратура для обработки углеводородного газа. Газ необходимо очищать для удаления компонентов, которые могут нарушить работу установки риформинга или катализатора ФТ. Примеры включают ртуть, сероводород, силиконы и органические хлориды. Органические хлориды, которые могут присутствовать в биогазе, образуют в установке риформинга соляную кислоту, которая вызывает значительную коррозию. Силиконы образуют на катализаторе сплошную пленку из диоксида кремния, блокирующую поры. Сероводород является сильным ядом для катализатора ФТ, и обычно его удаляют до содержания 1.0 м.д. или менее. Для некоторых газов не нужна обработка (очистка).The letter B indicates the equipment for processing hydrocarbon gas. The gas must be cleaned to remove components that could interfere with the operation of the reforming unit or FT catalyst. Examples include mercury, hydrogen sulfide, silicones, and organic chlorides. Organic chlorides that may be present in biogas form hydrochloric acid in the reformer, which causes significant corrosion. Silicones form a continuous silicon dioxide film on the catalyst that blocks pores. Hydrogen sulfide is a strong poison for FT catalyst, and is usually removed to a content of 1.0 ppm. or less. Some gases do not require treatment (purification).

Концентрация углеводородов в сырье определяет экономику процесса, поскольку из одного и того же количества сырья образуется меньше углеводородов. Тем не менее, данный способ может работать при концентрации метана 50% или ниже, например, при использовании биогаза. Могут существовать причины, по которым способ нужно применять даже при финансовых потерях; например, для решения проблемы парниковых газов или при выработке корпоративных стандартов по выхлопам. Способ может работать на сырье, содержащем только метан или жидкий природный газ, с помощью известных технологий риформинга. Присутствие диоксида углерода в сырье оказывает положительный эффект.The concentration of hydrocarbons in the feed determines the economics of the process, since less hydrocarbons are formed from the same amount of feed. However, this method can work at a methane concentration of 50% or lower, for example, using biogas. There may be reasons why the method must be applied even with financial losses; for example, to solve the problem of greenhouse gases or to develop corporate standards for emissions. The method can work on raw materials containing only methane or liquid natural gas, using known reforming technologies. The presence of carbon dioxide in the feed has a positive effect.

Буквой С обозначена установка риформинга, которая может быть нескольких типов в зависимости от состава сырья. Значительным преимуществом работы при низком давлении является пониженная скорость реакции Brouard и уменьшение образования металлической пыли.The letter C denotes a reforming unit, which can be of several types, depending on the composition of the raw material. A significant advantage of low pressure operation is the reduced Brouard reaction rate and reduced metal dust formation.

Установки риформинга неполного окисления обычно работают при очень высоком давлении, например, 450 фунт/кв. дюйм (абс) или выше, которое не оптимально для процесса ФТ при низком давлении. Эта реакция энергетически не эффективна и легко может приводить к образованию сажи, однако она не требует воды и дает синтез-газ с соотношением Н2/СО, близким к 2.0, которое оптимально для катализаторов ФТ. Установки риформинга неполного окисления можно применять в настоящем способе.Partial oxidation reforming units typically operate at very high pressures, such as 450 psi. inch (abs) or higher, which is not optimal for the FT process at low pressure. This reaction is energetically inefficient and can easily lead to the formation of soot, however, it does not require water and produces synthesis gas with a H 2 / CO ratio close to 2.0, which is optimal for FT catalysts. The partial oxidation reforming units may be used in the present process.

Установки парового риформинга дороги по затратам и для максимальной эффективности крупных предприятий требуют отвода тепла топливного газа. Поскольку синтез-газ содержит инертный газ типа азота в сравнительно низкой концентрации, в реакторе ФТ трудно регулировать температуру, если не применять рециркуляцию части отходящего газа в реактор ФТ. Однако благодаря низкой концентрации инертного газа возможен рецикл части отходящего газа в боковую трубку реформера, через которую подается исходный природный газ, или в рубашку для подачи тепла. Имея в виду, что отходящий газ ФТ в любом случае следует сжигать перед продувкой, эту энергию можно использовать для производства электричества или еще лучше для снабжения теплом установки риформинга, которое иначе получают сжиганием природного газа. Для малых заводов ФТ установки риформинга с водяным паром являются хорошим выбором. Установки риформинга с водяным паром можно использовать в настоящем способе.The steam reforming units of the road cost and for maximum efficiency of large enterprises require the removal of heat from fuel gas. Since synthesis gas contains an inert gas such as nitrogen at a relatively low concentration, it is difficult to control the temperature in the FT reactor unless recirculation of part of the off-gas to the FT reactor is applied. However, due to the low concentration of inert gas, it is possible to recycle part of the exhaust gas into the side pipe of the reformer through which the source of natural gas is supplied, or into a jacket for supplying heat. Bearing in mind that FT exhaust gas should in any case be burned before purging, this energy can be used to generate electricity or, even better, to supply heat to the reforming unit, which is otherwise obtained by burning natural gas. For small FT plants, steam reforming plants are a good choice. Steam reforming units can be used in the present process.

Автотермальный риформинг вполне эффективен при сравнительно умеренных капитальных затратах. При средних температурах и невысоких концентрациях водяного пара он превращает газообразное сырье с низким содержанием СO2 в не содержащий сажи синтез-газ с соотношением Н2/СO около 2.5, что ближе к нужному соотношению, чем в случае парового риформинга. Однако из многих источников природного газа все же необходимо удалять часть водорода. Если сырье содержит более примерно 33% СO2, как в случае биогаза, то соотношения Н2/СО, равного 2.0, можно достичь без потоков рецикла и потребление воды также можно уменьшить. Этот тип установки риформинга наиболее пригоден для предлагаемых способов ФТ при низком давлении.Autothermal reforming is quite effective at a relatively moderate capital cost. At medium temperatures and low concentrations of water vapor, it converts gaseous raw materials with a low CO 2 content into a soot-free synthesis gas with an H 2 / CO ratio of about 2.5, which is closer to the desired ratio than in the case of steam reforming. However, it is still necessary to remove part of the hydrogen from many sources of natural gas. If the feed contains more than about 33% CO 2 , as in the case of biogas, then a H 2 / CO ratio of 2.0 can be achieved without recycling flows and water consumption can also be reduced. This type of reformer is most suitable for the proposed low pressure FT methods.

Буквой D обозначена необязательная вода, которую подают в установку риформинга в виде водяного пара. Во всех технологиях риформинга за исключением неполного окисления необходима подача водяного пара.The letter D indicates optional water that is supplied to the reforming unit in the form of water vapor. All reforming technologies, with the exception of partial oxidation, require steam to be supplied.

Буквой Е обозначен газ-окислитель, который может быть воздухом, кислородом или воздухом, обогащенным кислородом.The letter E denotes an oxidizing gas, which may be air, oxygen, or oxygen enriched air.

Буквой F обозначен холодильник для снижения температуры на выходе из установки риформинга от выше 700°С до близкой к комнатной. Охлаждение можно проводить в несколько стадий, но предпочтительно делать это одностадийно. Охлаждать можно с помощью оболочечного, трубчатого, пластинчатого или рамочного теплообменников. Охлаждение можно совместить с использованием получаемой энергии для предварительного подогрева газа, подаваемого в установку риформинга, как это хорошо известно в промышленности. Другим способом охлаждения отходящего газа установки риформинга является непосредственная подача воды в поток, проходящий через воду в сосуде.The letter F denotes a refrigerator to reduce the temperature at the outlet of the reforming unit from above 700 ° C to close to room temperature. Cooling can be carried out in several stages, but it is preferable to do this in one step. You can cool using shell, tubular, plate or frame heat exchangers. Cooling can be combined with the use of the resulting energy to preheat the gas supplied to the reforming unit, as is well known in the industry. Another method of cooling the exhaust gas of a reforming unit is to directly supply water to a stream passing through water in a vessel.

Буквой G обозначен сепаратор для отделения синтез-газа из установки риформинга от сконденсированной воды для минимизации количества воды, поступающей в последующую аппаратуру.The letter G denotes a separator for separating synthesis gas from the reforming unit from condensed water to minimize the amount of water entering the subsequent apparatus.

Буквой Н обозначено необязательное оборудование для удаления водорода, например, водород-селективные мембраны Prism™ от Air Products или мембраны Сynara от Natco.The letter H indicates optional hydrogen removal equipment, such as hydrogen-selective Prism ™ membranes from Air Products or cynara membranes from Natco.

Некоторые способы риформинга производят синтез-газ, чрезмерно обогащенный водородом, который приходится частично удалять для достижения оптимальной работы реактора ФТ. Идеальное соотношение Н2/СО составляет 2.0-2.1, в то время как в сыром синтез-газе это соотношение может быть 3.0 или выше. Высокая концентрация водорода приводит к повышенным потерям СО на образование метана вместо нужного моторного топлива или предшественника моторного топлива типа бензиновой фракции.Some reforming methods produce synthesis gas that is excessively enriched with hydrogen, which must be partially removed to achieve optimal FT reactor operation. The ideal H 2 / CO ratio is 2.0-2.1, while in the raw synthesis gas this ratio can be 3.0 or higher. A high concentration of hydrogen leads to increased CO losses for the formation of methane instead of the desired motor fuel or a precursor of motor fuel such as a gasoline fraction.

Буквой I обозначены типичные реакторы ФТ, которые являются реакторами с неподвижным слоем или барботажными реакторами со взвешенным слоем катализатора, и можно использовать оба типа таких реакторов. Однако на небольших установках предпочтительным является реактор с неподвижным слоем из-за простоты регулирования и легкости масштабирования.The letter I denotes typical FT reactors, which are fixed bed reactors or bubbled bed reactors, and both types of such reactors can be used. However, in small installations, a fixed bed reactor is preferred because of its ease of regulation and ease of scaling.

Буквой J обозначен регулятор обратного давления, который поддерживает нужное давление в технологической схеме. Его можно поместить на другом месте в зависимости от места выделения продуктов и возможных способов частичного разделения продуктов.The letter J denotes a back pressure regulator that maintains the desired pressure in the flow chart. It can be placed elsewhere, depending on the location of the products and the possible methods of partial separation of products.

Буквой К обозначено охлаждение продуктов реакции и их выделение. Продукты охлаждают обычно путем теплообмена с холодной водой и используют тепло для предварительно нагрева воды, используемой на установке ФТ. Разделение проводят в сепараторе для разделения масла и воды. Однако альтернативой является быстрое охлаждение реактора ФТ до указанного холодильника-сепаратора, как показано на фигуре 2. Это преследует две цели - во-первых, понизить температуру продуктов реакции и, во вторых, провести частичное отделение бензиновой фракции от полученных продуктов, обогатив оставшуюся жидкость компонентами дизельного топлива.The letter K indicates the cooling of reaction products and their isolation. Products are usually cooled by heat exchange with cold water and use heat to preheat the water used in the FT installation. The separation is carried out in a separator for the separation of oil and water. However, an alternative is the rapid cooling of the FT reactor to the specified refrigerator-separator, as shown in figure 2. This has two objectives: firstly, to lower the temperature of the reaction products and, secondly, to partially separate the gasoline fraction from the obtained products, enriching the remaining liquid with components diesel fuel.

На фигуре 2 показана диаграмма способа с однократным разделением бензиновой фракции и дизельного топлива, в которой:The figure 2 shows a diagram of a method with a single separation of the gasoline fraction and diesel fuel, in which:

1 - реактор Фишера-Тропша с неподвижным слоем;1 - fixed-bed Fischer-Tropsch reactor;

2 - смесь газов, воды, нефтяной фракции, дизельного топлива и легких восков при примерно 190-240°С и давлении выше атмосферного;2 - a mixture of gases, water, oil fraction, diesel fuel and light waxes at about 190-240 ° C and pressure above atmospheric;

3 - клапан избыточного давления;3 - overpressure valve;

4 - поток 2 при пониженной температуре в результате расширения газа и при давлении 14.7 фунт/кв. дюйм (абс);4 - stream 2 at a reduced temperature as a result of gas expansion and at a pressure of 14.7 psi. inch (abs);

5 - испарительный сосуд;5 - evaporation vessel;

6 - паровая фаза, которая состоит из потока 2 и не содержит дизельного топлива и легких восков;6 - vapor phase, which consists of stream 2 and does not contain diesel fuel and light waxes;

7 - холодильник;7 - refrigerator;

8 - поток 6 с бензиновой фракцией и водой в жидкой фазе;8 - stream 6 with a gasoline fraction and water in the liquid phase;

9 - сосуд для хранения бензиновой фракции и воды;9 - a vessel for storing gasoline fraction and water;

10 - поток отходящего газа, состоящий в основном из инертных газов и легких углеводородов.10 - exhaust gas stream, consisting mainly of inert gases and light hydrocarbons.

Поток продуктов реакции ФТ под номером 2 проходит через клапан избыточного давления 3 в испарительный сосуд 5. Инертные газы и низкокипящие углеводороды, вода и нефтяная фракция попадают в верхний погон по мере испарения из испарительного сосуда через холодильник 7. Дизельное топливо и легкие воски собирают в сосуде 5. Воду и бензиновую фракцию конденсируют в холодильнике 7 и собирают в сосуде 9. Оставшиеся газы выходят в верхнем погоне в потоке 10 и их обычно сжигают, иногда с выделением энергии, или используют для выработки электричества. The flow of FT reaction products at number 2 passes through the overpressure valve 3 into the evaporation vessel 5. Inert gases and low boiling hydrocarbons, water and oil fraction enter the overhead as it evaporates from the evaporation vessel through the refrigerator 7. Diesel fuel and light waxes are collected in the vessel 5. Water and gasoline fraction are condensed in the refrigerator 7 and collected in the vessel 9. The remaining gases are released in the overhead stream in stream 10 and are usually burned, sometimes with the release of energy, or used to generate electricity.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Использованные носители для катализаторовUsed media for catalysts

Таблица 1Table 1 Физические характеристики носителей для катализаторовPhysical Characteristics of Catalyst Carriers Оксид алюминия (данные поставщика)Alumina (supplier data) Alcoa LD-5Alcoa LD-5 Alcoa CSS-350Alcoa CSS-350 Alcoa F-220Alcoa F-220 Sasol ТрилистникSasol Shamrock Degussa Aerolyst 3038Degussa Aerolyst 3038 Величина поверхности, м2The value of the surface, m 2 / g 300 мин300 min 350350 360360 248248 270270 Средний размер частиц, мкмThe average particle size, microns разныеdifferent 21202120 20002000 1670×41001670 × 4100 25002500 Объем пор, см3Pore volume, cm 3 / g 0.630.63 0.570.57 0.50.5 0.820.82 0.9-1.00.9-1.0 Объемная плотность, г/см3 Bulk density, g / cm 3 0.6450.645 0.720.72 0.7690.769 0.420.42 0.40-0.460.40-0.46 А12O3, мас.%A1 2 O 3 , wt.% разн.different 99. 699.6 93.193.1 разн.different <500 м.д.<500 ppm SiO2, мас.%SiO 2 , wt.% 0.40 макс.0.40 max. 0,020.02 0.020.02 0.0150.015 >99.8> 99.8 Fe2O3, мас.%, макс.Fe 2 O 3 , wt.%, Max. 0.040.04 »" 0.020.02 0.0150.015 <30 м.д.<30 ppm Na2O, мас.%, макс.Na 2 O, wt.%, Max. 0.20.2 0,350.35 0.30.3 0.050.05 -- LO1 (250-1100°С), мас.%LO1 (250-1100 ° C), wt.% 23-3023-30 3.53.5 6.56.5 -- --

Пример 1Example 1

Катализатор приготовили хорошо известным в данной области способом. Носителем для катализатора был экструдат оксида алюминия в виде трилистника от Sasol Germany GmbH (далее называемый «трилистник»). Экструдат имел размеры 1.67 мм в диаметре и 4.1 мм в длину. Носитель прокалили на воздухе при 500°С в течение 24 час. Смешанный раствор нитрата кобальта и рениевой кислоты добавили к носителю по влагоемкости; конечный катализатор содержал 5 мас.% металлического кобальта и 0.5 мас.% металлического рения (катализатор 1). Катализатор окисляли в три стадии:The catalyst was prepared by a method well known in the art. The catalyst carrier was an alumina extrudate in the form of a trefoil from Sasol Germany GmbH (hereinafter referred to as “trefoil”). The extrudate was 1.67 mm in diameter and 4.1 mm in length. The carrier was calcined in air at 500 ° C for 24 hours. A mixed solution of cobalt nitrate and rhenium acid was added to the carrier in terms of moisture capacity; the final catalyst contained 5 wt.% metallic cobalt and 0.5 wt.% metallic rhenium (catalyst 1). The catalyst was oxidized in three stages:

Стадия 1: катализатор нагрели до 85°С и выдержали в течение 6 часов;Stage 1: the catalyst was heated to 85 ° C and held for 6 hours;

Стадия 2: температуру повысили до 100°С со скоростью 0.5°С в минуту и выдержали 4 часа;Stage 2: the temperature was increased to 100 ° C at a rate of 0.5 ° C per minute and held for 4 hours;

Стадия 3: температуру повысили до 350°С со скоростью 0.3°С в минуту и выдержали 12 часов.Stage 3: the temperature was increased to 350 ° C at a rate of 0.3 ° C per minute and held for 12 hours.

Скорость сушки влажного катализатора зависит от размера частиц катализатора. Более мелкие частицы высыхают значительно быстрее, чем более крупные, и размер кристаллов, образующихся в порах, зависит от скорости кристаллизации. Окисленный катализатор объемом 29 см3 загрузили в трубки с внешним диаметром 14 дюймов и кольцевым внешним пространством, через которое для регулирования температуры протекает вода под давлением, отводящая теплоту реакции. Реактор ФТ представляет собой трубчатый теплообменник, во внутренних трубках которого находится катализатор. Входящие газ и вода имеют заданную температуру для осуществления реакции. Восстановление катализатора проводят следующим образом:The drying rate of the wet catalyst depends on the particle size of the catalyst. Smaller particles dry out much faster than larger ones, and the size of the crystals formed in the pores depends on the rate of crystallization. The oxidized catalyst with a volume of 29 cm 3 was loaded into tubes with an external diameter of 14 inches and an annular external space through which pressure water flows to control the temperature, which removes the heat of reaction. The FT reactor is a tubular heat exchanger, in the inner tubes of which there is a catalyst. The incoming gas and water have a predetermined temperature for the reaction. The catalyst recovery is carried out as follows:

Скорость потока газа-восстановителя (см3/мин)/Н2 в азоте (%)/температура (°С)/время (час):The flow rate of the reducing gas (cm 3 / min) / N 2 in nitrogen (%) / temperature (° C) / time (hour):

1) 386/70/200/4, стадия предварительного нагрева;1) 386/70/200/4, stage pre-heating;

2) 386/80/до 325/4, стадия медленного нагрева;2) 386/80 / to 325/4, the stage of slow heating;

3) 386/80/325/30, стадия постоянной температуры.3) 386/80/325/30, stage constant temperature.

В ходе катализа реакции Фишера-Тропша суммарная скорость потока газа в реактор ФТ определялась величиной GHSV в 1000 час 1. Состав газа отвечал составу газа воздушного автотермального реформера: 50% азота, 33.3% Н2 и 16.7% СО. Для уменьшения образования метана катализатор выдерживали при температуре реактора 170°С в течение первых 24 часов. По-видимому, этот способ приводит к карбонилированию поверхности кобальта и повышает активность катализатора ФТ. Конверсию СО и выход жидких продуктов определяли при разных температурах в интервале от 190 до 220°С.During the catalysis of the Fischer-Tropsch reaction, the total gas flow rate into the FT reactor was determined by the GHSV value of 1000 hours 1. The gas composition corresponded to the gas composition of the air autothermal reformer: 50% nitrogen, 33.3% H 2 and 16.7% CO. To reduce the formation of methane, the catalyst was kept at a reactor temperature of 170 ° C for the first 24 hours. Apparently, this method leads to carbonylation of the cobalt surface and increases the activity of the FT catalyst. The conversion of CO and the yield of liquid products were determined at different temperatures in the range from 190 to 220 ° C.

Пример 2Example 2

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 2), как в примере 1, за исключением того, что содержание металлического кобальта составляло 10 мас.%.In this example, the same catalyst (catalyst 2) was used as in example 1, except that the content of cobalt metal was 10 wt.%.

Пример 3Example 3

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 3), как в примере 1, за исключением того, что содержание металлического кобальта составляло 15 мас.%.In this example, the same catalyst (catalyst 3) was used as in example 1, except that the content of metallic cobalt was 15 wt.%.

Пример 4Example 4

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 4), как в примере 1, за исключением того, что содержание металлического кобальта составляло 20 мас.%.In this example, the same catalyst (catalyst 4) was used as in example 1, except that the content of metallic cobalt was 20 wt.%.

Пример 5Example 5

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 5), как в примере 1, за исключением того, что содержание металлического кобальта составляло 26 мас.%.In this example, the same catalyst (catalyst 5) was used as in example 1, except that the content of metallic cobalt was 26 wt.%.

Пример 6Example 6

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 6), как в примере 1, за исключением того, что содержание металлического кобальта составляло 35 мас.%.In this example, the same catalyst (catalyst 6) was used as in example 1, except that the content of cobalt metal was 35 wt.%.

Пример 7Example 7

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 7), как в примере 1, за исключением того, что носитель из оксида алюминия был марки CSS-350 от Alcoa и содержание кобальта составляло 20 мас.%. Носитель имел вид сферических частиц диаметром 1/16 дюйма.In this example, the same catalyst (catalyst 7) was used as in example 1, except that the alumina support was CSS-350 from Alcoa and the cobalt content was 20% by weight. The carrier had the form of spherical particles with a diameter of 1/16 inch.

Примеры 8а. 8b. 8с и 8dExamples 8a. 8b. 8s and 8d

В этом примере использовали такие же катализаторы (катализаторы 8а, 8b, 8с и 8d), как в примере 1, за исключением следующего: катализатор 8а был идентичен катализатору 1 за исключением того, что носителем был оксид алюминия марки LD-5 от Alcoa с содержанием кобальта 20 мас.%. Этот носитель представляет собой сферические частицы со средним размером частиц 1963 мкм. В примере 8а использована смесь частиц с разными размерами. Часть первоначальных частиц измельчили до более мелких частиц: катализаторы 8b, 8с и 8d приготовили из частиц диаметрами 214, 359 и 718 мкм соответственно. Содержание кобальта в примерах 8b, 8с и 8d было такое же, как в катализаторе 8а.In this example, the same catalysts (catalysts 8a, 8b, 8c and 8d) were used as in example 1, with the exception of the following: catalyst 8a was identical to catalyst 1 except that the carrier was LD-5 alumina from Alcoa containing cobalt 20 wt.%. This carrier is a spherical particle with an average particle size of 1963 microns. Example 8a used a mixture of particles with different sizes. Part of the initial particles was crushed to smaller particles: catalysts 8b, 8c and 8d were prepared from particles with diameters of 214, 359 and 718 μm, respectively. The cobalt content in examples 8b, 8c and 8d was the same as in catalyst 8a.

Пример 9Example 9

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 9), как катализатор в примере 1, за исключением того, что носитель из оксида алюминия был марки F-220 от Alcoa с содержанием кобальта 20 мас.%. Носитель F-220 состоит из сферических частиц с ситовым распределением по размеру 7/14.In this example, the same catalyst (catalyst 9) was used as the catalyst in example 1, except that the alumina support was Alcoa grade F-220 with a cobalt content of 20% by weight. The carrier F-220 consists of spherical particles with a sieve size distribution of 7/14.

Пример 10Example 10

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 10), как катализатор 4, за исключением того, что промотором был рутений, а не рений.In this example, the same catalyst (catalyst 10) was used as catalyst 4, except that the promoter was ruthenium and not rhenium.

Пример 11Example 11

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 11), как катализатор 3, за исключением того, что вместо оксида алюминия использовали оксид кремния - носитель Aerolyst 3038 от Degussa.In this example, the same catalyst (Catalyst 11) was used as Catalyst 3, except that instead of alumina, silica was used - carrier Aerolyst 3038 from Degussa.

Пример 12Example 12

В этом примере использовали такой же катализатор (катализатор 12), как катализатор 8d, с тем же носителем, размерами частиц и содержанием катализатора за исключением того, что окисление протекало в два раза дольше, чем синтез катализатора. Температуру поддерживали в течение 12, 8 и 24 час в 3 стадии окисления соответственно, как описано для катализатора 1. Скорость окисления катализатора 12 с малыми частицами была снижена с целью получения более крупных кристаллитов кобальта (21.07 нм) в порах малых частиц носителя по сравнению с размерами кристаллитов, получаемых при более быстрой кристаллизации катализатора 8d (15.72). Использованный здесь способ регулирования скорости сушки и размеров кристаллитов кобальта в катализаторе не означает отказа от любого другого способа получения более крупных кристаллитов. Например, можно регулировать скорость сушки катализатора и, следовательно, размеры кристаллитов кобальта путем варьирования относительной влажности или давления в сушильной камере.In this example, the same catalyst (catalyst 12) was used as catalyst 8d, with the same support, particle size and catalyst content, except that the oxidation took two times longer than the synthesis of the catalyst. The temperature was maintained for 12, 8, and 24 hours in 3 oxidation stages, respectively, as described for catalyst 1. The oxidation rate of catalyst 12 with small particles was reduced in order to obtain larger cobalt crystallites (21.07 nm) in the pores of small support particles compared to crystallite sizes obtained during faster crystallization of catalyst 8d (15.72). The method used here to control the drying rate and sizes of cobalt crystallites in the catalyst does not mean abandoning any other method for producing larger crystallites. For example, you can control the drying speed of the catalyst and, consequently, the size of the cobalt crystallites by varying the relative humidity or pressure in the drying chamber.

Характеризация катализаторовCatalyst Characterization

Для указанных катализаторов определили средний размер кристаллитов (d(Co0), дисперсность (D%) и степень восстановления (DOR) на анализаторе ТПВ/ТРД Chembet 3000 (Quantachrome Instruments). Катализатор восстановили при 325°С в токе Н2 и рассчитали дисперсность кобальта в предположении, что одна молекула водорода приходится на два атома кобальта на поверхности. Определили хемосорбцию кислорода с помощью серии импульсов (O2/Не), подаваемых на катализатор при температуре 380°С после восстановления катализатора при 325°С. Определили количество молей поглощенного кислорода и рассчитали степень восстановления в предположении, что весь металлический кобальт был окислен в СO3О4. Размер кристаллитов кобальта рассчитывали по формуле:For these catalysts, the average crystallite size (d (Co0), dispersion (D%) and degree of reduction (DOR) were determined on a Chembet 3000 TPV / turbojet analyzer (Quantachrome Instruments). The catalyst was restored at 325 ° C in a stream of H 2 and cobalt dispersion was calculated assuming that one molecule of hydrogen falls into two at the surface of the cobalt atom. Identified oxygen chemisorption using a series of pulses (O 2 / He) supplied to the catalyst at a temperature of 380 ° C after reduction of the catalyst at 325 ° C. Determine the number of moles of absorbed sour ode and the calculated degree of reduction in the assumption that all the cobalt metal has been oxidized in a CO 3 O 4, cobalt crystallite size was calculated using the formula.:

d(Co0)=(96/D%)DORd (Co0) = (96 / D%) DOR

D%: ДисперсностьD%: Dispersion

Оценка катализатора ФТFT catalyst evaluation

(i) Влияние содержания кобальта(i) Effect of cobalt content

Влияние содержания Со на каталитическую активность изучено в примерах 1-6, и результаты показаны в таблице 2.The effect of Co content on the catalytic activity was studied in examples 1-6, and the results are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Влияние содержания кобальта на активность катализатора в примерах 1-6 (трилистник) при 70 фунт/кв. дюйм (абс)The effect of cobalt content on the activity of the catalyst in examples 1-6 (trefoil) at 70 psi. inch (abs) Кобальт, мас.% (Номер примера)Cobalt, wt.% (Example number) 8(1)8 (1) 10(2)10 (2) 15(3)15 (3) 20(4)20 (4) 26(5)26 (5) 35(6)35 (6) Оптимальная температура, °СOptimum temperature, ° С 220220 210210 205205 200200 200200 200200 Скорость получения жидких углеводородов, мл/часThe rate of production of liquid hydrocarbons, ml / hour 0.090.09 0.540.54 0.740.74 1.031.03 0.770.77 0.860.86 Бензиновая фракция, мас. о.Gasoline fraction, wt. about. 6.46.4 8.88.8 13.913.9 17.917.9 16.416.4 15.815.8 Дизельная фракция, мас.%Diesel fraction, wt.% 92.892.8 89.889.8 78. 378.3 75.375.3 76.876.8 76.876.8 Легкий воск, мас.%Light wax, wt.% 1.11.1 8.48.4 7.87.8 6.96.9 6.66.6 7.47.4 Получение дизельного топлива, мл/часReceiving diesel fuel, ml / hour 0.080.08 0.450.45 0.580.58 0.780.78 0. 590. 59 0.660.66 Конверсия СО, мол. %The conversion of CO, mol. % 19.419.4 42.042.0 61.261.2 86.186.1 82.882.8 83.183.1 Селективность по С5+, %Selectivity for C5 +,% 28.628.6 80.680.6 71.371.3 68.068.0 65.165.1 64.364.3 Цетановое числоCetane number 8181 7979 7777 7676 7474 7575

В каждом из примеров 1-6 проводили опыты при разных температурах и определили температуру, при которой получали наибольшее количество углеводородов. Очевидно, что 5% кобальта недостаточно для получения значительного количества жидких углеводородов: лучшей концентрацией была 20 мас.% Со, при которой получили 1.03 мл/час жидких углеводородов. Концентрация дизельной фракции в полученных углеводородах составляла 75.3-92.5% при содержании кобальта 10 мас.% или выше. Наиболее высокая скорость получения дизельного топлива (0.78 мл/час) была достигнута на носителе трилистнике при содержании кобальта 20% и давлении 70 фунт/кв. дюйм (абс).In each of examples 1-6, experiments were carried out at different temperatures and the temperature was determined at which the greatest amount of hydrocarbons was obtained. Obviously, 5% cobalt is not enough to produce a significant amount of liquid hydrocarbons: the best concentration was 20 wt.% Co, at which 1.03 ml / h of liquid hydrocarbons were obtained. The concentration of the diesel fraction in the obtained hydrocarbons was 75.3-92.5% with a cobalt content of 10 wt.% Or higher. The highest diesel production rate (0.78 ml / hr) was achieved on a trefoil carrier with a cobalt content of 20% and a pressure of 70 psi. inch (abs).

Данные по активности катализатора 1 при 202.5°С приведены в таблице 8. Концентрация воска (>С23) в жидких углеводородах С5+ составила только 6.8%, а фракция дизельного топлива 73.5% (С923). Было установлено, что на всех изученных катализаторах со средним диаметром кристаллитов более 16 нм получили менее 10 мас.% воска в составе углеводородов С5+, что позволяет применять продукт непосредственно в качестве дизельной топливной смеси.The data on the activity of catalyst 1 at 202.5 ° C are given in table 8. The wax concentration (> C 23 ) in C5 + liquid hydrocarbons was only 6.8%, and the diesel fraction was 73.5% (C 9 -C 23 ). It was found that on all the studied catalysts with an average crystallite diameter of more than 16 nm received less than 10 wt.% Wax in the composition of C5 + hydrocarbons, which allows the product to be used directly as a diesel fuel mixture.

На фигуре 3 показано распределение числа атомов углерода на катализаторе 3 (трилистник) в примере 3 при 190°С. Продукт реакции имеет очень узкое распределение углеводородов и в нем нет тяжелого воска. Выход дизельного топлива составил 90.8%, бензиновой фракции 6.1% и легких восков 3.1%. Цетановое число было весьма высоким и достигало 88. На всех графиках распределения по числу атомов углерода бензиновая фракция обозначена большими квадратами, дизельное топливо ромбами и легкие воски малыми квадратами. The figure 3 shows the distribution of the number of carbon atoms on the catalyst 3 (trefoil) in example 3 at 190 ° C. The reaction product has a very narrow hydrocarbon distribution and does not contain heavy wax. The yield of diesel fuel was 90.8%, gasoline fraction 6.1% and light waxes 3.1%. The cetane number was very high and reached 88. On all the graphs of the distribution by the number of carbon atoms, the gasoline fraction is indicated by large squares, diesel fuel by rhombuses and light waxes by small squares.

Влияние давленияPressure effect

Катализатор 4 в примере 4 испытывали в стандартных условиях, как описано выше, при температуре 202.5°С и разных давлениях. Результаты, представленные в таблице 3 и на фигуре 4, показывают, что производительность катализатора по жидким углеводородам была значительной при низких давлениях, до 70 фунт/кв.дюйм (абс), а оптимальные результаты получены в интервале 70-175 фунт/кв.дюйм (абс). Предпочтительными являются давления 70-450 фунт/кв.дюйм (абс) и наиболее предпочтительными 70-175 фунт/кв.дюйм (абс). Выход фракции дизельного топлива в этом интервале давлений был практически постоянным на уровне 70.8-73.5 мас.%. Как показано в таблице 8, продукт, полученный на катализаторе 4 с 20 мас.% кобальта, средним размером кристаллитов 22.26 нм и фракцией С5+ с воском в количестве 6.8 мас.%, можно использовать в смеси для дизельного топлива.The catalyst 4 in example 4 was tested under standard conditions, as described above, at a temperature of 202.5 ° C and various pressures. The results presented in table 3 and figure 4 show that the performance of the catalyst for liquid hydrocarbons was significant at low pressures, up to 70 psi, and optimal results were obtained in the range of 70-175 psi (abs). Preferred are pressures of 70-450 psi (abs) and most preferred are 70-175 psi (abs). The output of the diesel fraction in this pressure range was almost constant at the level of 70.8-73.5 wt.%. As shown in table 8, the product obtained on catalyst 4 with 20 wt.% Cobalt, an average crystallite size of 22.26 nm and a C5 + fraction with wax in an amount of 6.8 wt.%, Can be used in a mixture for diesel fuel.

Таблица 3Table 3 Влияние давления на активность катализатора (катализатор 4, 202.5°С)The effect of pressure on the activity of the catalyst (catalyst 4, 202.5 ° C) Давление, фунт/кв. дюйм (абс)Pressure, psi inch (abs) 4040 7070 100one hundred 125125 140140 175175 200200 Скорость получения жидких углеводородов, мл/часThe rate of production of liquid hydrocarbons, ml / hour 0.4050.405 1.0471.047 1.0821.082 1.0341.034 1.0461.046 1.0791.079 0.8050.805 Бензиновая фракция, мас.%Gasoline fraction, wt.% 8.58.5 19.719.7 24.724.7 23.523.5 23.923.9 26.626.6 23.923.9 Дизельная фракция, мас.%Diesel fraction, wt.% 77. 877.8 73.573.5 71.971.9 73.173.1 73.473.4 70,870.8 74.174.1 Легкий воск, мас.%Light wax, wt.% 13,713.7 6.86.8 3.43.4 3.43.4 2.72.7 2.62.6 2,02.0 Получение дизельного топлива, мл/часReceiving diesel fuel, ml / hour 0. 320. 32 0.770.77 0.780.78 0.760.76 0,770.77 0.760.76 0.600.60 Конверсия СО, мол. %The conversion of CO, mol. % 59.459.4 90.290.2 84,184.1 83.883.8 74. 874.8 73.473.4 65.865.8 Селективность по С5+, %Selectivity for C5 +,% 76.676.6 58.158.1 54.454.4 52.552.5 61.361.3 57.757.7 52.052.0

Катализатор 7Catalyst 7

Как видно в таблице 4, максимальная скорость получения дизельного топлива была достигнута при 215°С и 70 фунт/кв. дюйм (абс). По сравнению с катализатором 4 на катализаторе 7 скорость получения дизельного топлива при оптимальной температуре (215°С), была ниже, но при повышенном выходе фракции дизельного топлива. На фигуре 5 показано узкий диапазон распределения жидких продуктов по числу атомов углерода при 190°С, причем диапазон для дизельного топлива составил 89.6%. Цетановое число было равно 81. Однако, как показано в таблице 8, размер кристаллитов составил 18.2 6 нм, а фракция воска 7.2%, что позволяет использовать продукт в качестве дизельной топливной смеси.As can be seen in table 4, the maximum speed of diesel fuel was achieved at 215 ° C and 70 psi. inch (abs). Compared with catalyst 4 on catalyst 7, the rate of production of diesel fuel at the optimum temperature (215 ° C) was lower, but with an increased yield of the fraction of diesel fuel. Figure 5 shows a narrow range of the distribution of liquid products by the number of carbon atoms at 190 ° C, and the range for diesel fuel was 89.6%. The cetane number was 81. However, as shown in table 8, the crystallite size was 18.2 6 nm, and the wax fraction was 7.2%, which allows the product to be used as a diesel fuel mixture.

Таблица 4Table 4 Эксплуатационные характеристики катализатора 7 при различных температурах (CSS-350)Catalyst 7 Performance at Different Temperatures (CSS-350) Температура, °СTemperature ° C 190190 200200 210210 215215 220220 Скорость получения жидких углеводородов, мл/часThe rate of production of liquid hydrocarbons, ml / hour 0.550.55 0.580.58 0.640.64 0.700.70 0.680.68 Бензиновая фракция, мас.%Gasoline fraction, wt.% 5.45.4 15,215,2 13.413.4 15.415.4 14.314.3 Фракция дизельного топлива, мас.%The fraction of diesel fuel, wt.% 89.689.6 76.876.8 82.082.0 77.477.4 81.381.3 Легкий воск, мас.%Light wax, wt.% 5.05.0 8.08.0 4.64.6 7.27.2 4.44.4 Получение дизельного топлива, мл/часReceiving diesel fuel, ml / hour 20.120.1 47.247.2 45.245.2 53.853.8 49.549.5 Средняя молекулярная массаAverage molecular weight 194.9194.9 170.2170.2 171.2171.2 164.8164.8 168.2168.2 Конверсия СО, мол.%The conversion of CO, mol.% 47.847.8 53.453.4 81.681.6 93.893.8 100.0100.0

Катализаторы 8а, 8b. 8 с и 8dCatalysts 8a, 8b. 8 s and 8d

Результаты тестирования приведены в таблице 5. Установлено, что дисперсность металлического Со в катализаторах 8b, 8с и 8d выше, чем в катализаторе 8а. На катализаторах, содержащих кристаллиты Со0 со средними размерами менее 16 нм, в продуктах ФТ образуется большая фракция воска в количестве 17.6-19.3 мас.%, в то время как на катализаторе 8а и катализаторе 12, содержащих кристаллиты Со0 более 16 нм, в жидких продуктах С5+ образуется меньше воска на уровне 6.6 и 7.8 мас.% соответственно, что позволяет использовать продукт в смеси дизельного топлива. Отмечено, что катализаторы 8а и 12 содержат частицы разного размера, но выходы фракции воска на них одинаково низки. Это показывает, что параметром, регулирующим получение низких концентраций воска, является размер кристаллитов, а не размер частиц.The test results are shown in table 5. It was found that the dispersion of metallic Co in catalysts 8b, 8c and 8d is higher than in catalyst 8a. On catalysts containing Co 0 crystallites with average sizes of less than 16 nm, a large wax fraction in the amount of 17.6–19.3 wt% is formed in FT products, while on catalyst 8a and catalyst 12 containing Co 0 crystallites more than 16 nm, less C5 + liquid products form less wax at 6.6 and 7.8 wt.%, respectively, which allows the product to be used in a mixture of diesel fuel. It was noted that catalysts 8a and 12 contain particles of different sizes, but the yields of the wax fraction on them are equally low. This shows that the parameter controlling the production of low concentrations of wax is the crystallite size, not the particle size.

Таблица 5Table 5 Эксплуатационные характеристики катализаторов 8a-8d 12 при 70 фунт/кв. дюйм (абс)Catalyst Performance 8a-8d 12 at 70 psi inch (abs) КатализаторCatalyst 8a 1212 8b*8b * 8 с*8 s * 8d*8d * Средний размер частиц, мкмThe average particle size, microns 19631963 718718 274274 359359 718718 Средний размер кристаллитов, нмThe average crystallite size, nm 23.0606/23 21.0707/21 9.199.19 14.7614.76 15.7215.72 Дисперсность, %Dispersion,% 4.164.16 4.564.56 10.4510.45 6.56.5 6,116.11 Температура теста Фишера-Тропша, °СFischer-Tropsch test temperature, ° С 200200 205205 200200 200200 200200 Состав фракции С5+, мас.%The composition of the fraction C5 +, wt.% Бензиновая фракция (число атомов углерода С68)Gasoline fraction (number of carbon atoms C 6 -C 8 ) 9.39.3 16.716.7 10.110.1 10.410.4 11.411.4 Дизельное топливо (число атомов углерода С923)Diesel fuel (number of carbon atoms C 9 -C 23 ) 84.184.1 76,576.5 70.970.9 7272 69.369.3 Воск (число атомов углерода
23)
Wax (number of carbon atoms
> C 23 )
6.66.6 7.87.8 19.019.0 17, 617, 6 19.319.3
Средняя молекулярная масса, AMUAverage molecular weight, AMU 182182 160160 195195 190190 193193 Конверсия, %Conversion% 62.762.7 51.251.2 68. 868.8 72.772.7 69.369.3

*Не входят в настоящую заявку* Not included in this application

Катализатор 9Catalyst 9

Катализатор 9 протестировали при давлении 70 фунт/кв. дюйм (абс). Как показано в таблице 6 и на фигуре 7, полученные при 190°С углеводороды содержали 99.1% «бензиновой фракции плюс дизельное топливо». Количество самого дизельного топлива составило 93.6%. Получено очень мало воска. Цетановое число равно 81. Как показано в таблице 8, размер кристаллитов составил 22.22 нм и фракция воска 2.3%, что позволяет использовать получаемый продукт непосредственно в качестве дизельного топлива.Catalyst 9 was tested at a pressure of 70 psi. inch (abs). As shown in table 6 and figure 7, the hydrocarbons obtained at 190 ° C. contained 99.1% of the “gasoline fraction plus diesel fuel”. The amount of diesel fuel itself was 93.6%. Received very little wax. The cetane number is 81. As shown in table 8, the crystallite size was 22.22 nm and the wax fraction was 2.3%, which allows the resulting product to be used directly as diesel fuel.

Таблица 6Table 6 Эксплуатационные характеристики катализатора 9 (F-220)при разных температурах (давление 70 фунт/кв. дюйм (абс))Catalyst 9 (F-220) Performance at Different Temperatures (70 psi (Abs) Pressure) Температура, °СTemperature ° C 190190 200200 210210 215215 Скорость получения жидких углеводородов, мл/часThe rate of production of liquid hydrocarbons, ml / hour 0.4650.465 0.7570.757 0.80.8 0.7330.733 Бензиновая фракция, мас.%Gasoline fraction, wt.% 5.55.5 9.29.2 20.120.1 21.521.5 Дизельная фракция, мас.%Diesel fraction, wt.% 93.693.6 88.588.5 77.077.0 74.774.7 Легкий воск, мас.%Light wax, wt.% 0.90.9 2.32.3 2.92.9 3.83.8 Получение дизельного топлива, мл/часReceiving diesel fuel, ml / hour 0.410.41 0.620.62 0.530.53 0.470.47 Средняя молекулярная массаAverage molecular weight 188.2188.2 181.4181.4 157.7157.7 154.1154.1 Конверсия СО, мол. %The conversion of CO, mol. % 50.050.0 72.272.2 94.794.7 92.292.2 Цетановое числоCetane number 81.081.0 76.076.0 67.067.0 65.065.0

Катализатор 10Catalyst 10

Данные таблицы 7 и фигуры 8 показывают, что использование рутениевого промотора в катализаторе вместо рениевого также приводит к узкому распределению углеводородов с выходом дизельного топлива 74.42% и суммарным цетановым числом 78. Как показано в таблице 8, размер кристаллитов составил 20.8 9 нм и содержание фракции воска 3.73%, что позволяет использовать продукт в смеси дизельного топлива.The data in table 7 and figure 8 show that the use of a ruthenium promoter in the catalyst instead of rhenium also leads to a narrow distribution of hydrocarbons with a diesel yield of 74.42% and a total cetane number of 78. As shown in table 8, the crystallite size was 20.8 9 nm and the content of the wax fraction 3.73%, which allows the use of the product in a mixture of diesel fuel.

Таблица 7. Работа катализатора 10 (промотор рутений, носитель оксид алюминия LD-5).Table 7. The operation of the catalyst 10 (ruthenium promoter, carrier aluminum oxide LD-5).

Температура,°С/Давление, фунт/кв. дюйм Temperature, ° C / Pressure, psi inch (абс)(abs) 215215 Конверсия, % Conversion% 94.6494.64 Скорость получения жидких продуктов С5+,The rate of production of liquid products C5 +, мл/часml / hour 7373 Скорость получения дизельного топлива,Diesel production rate, мл/час ml / hour 0.540.54 Фракция С5+, мас.%:Fraction C5 +, wt.%: Бензиновая фракция (С68) Gasoline fraction (C 6 -C 8 ) 21.8621.86 Дизельное топливо (С923) Diesel fuel (C 9 -C 23 ) 74.4274.42 Воск (>С23)Wax (> C 23 ) 3.73 3.73 Цетановое число Cetane number 7878 Средняя молекулярная масса Average molecular weight 164164

Катализатор 11Catalyst 11

Скорость получения жидких углеводородов на катализаторе 11 составила 0.55 мл/час при 210°С. Кривая распределения числа атомов углерода, приведенная на фигуре 9, показала узкое распределение с большой долей фракции дизельного топлива. Как показано в таблице 8, кристаллиты имели размер 33.1 нм и фракция воска составила 5.2%, что позволяет использовать продукт в качестве дизельной топливной смеси, возможно, после отгона бензиновой фракции.The rate of production of liquid hydrocarbons on catalyst 11 was 0.55 ml / h at 210 ° C. The distribution curve of the number of carbon atoms shown in figure 9 showed a narrow distribution with a large fraction of the fraction of diesel fuel. As shown in table 8, the crystallites had a size of 33.1 nm and the wax fraction was 5.2%, which allows the product to be used as a diesel fuel mixture, possibly after distillation of the gasoline fraction.

Таблица 8Table 8 Влияние размера кристаллитов кобальта на концентрацию воска во фракции С5+The effect of cobalt crystallite size on the concentration of wax in the C5 + fraction Номер катализатораCatalyst number 4four 77 99 1010 11eleven 1212 МаркаMark Трилист-
ник
Trilist
Nick
CSS-I
350
CSS-I
350
F-220F-220 LD-5/RuLD-5 / Ru Aerolyst
3038
Aerolyst
3038
LD-5LD-5
Средний размер кристаллитов, нмThe average crystallite size, nm 22.2622.26 18.2618.26 22.2222.22 20.8920.89 33.1033.10 21.0707/21 Дисперсность, %Dispersion,% 4.314.31 5.265.26 4.324.32 4.604.60 2.902.90 4.564.56 Температура теста Ф-Т, °СTest temperature FT, ° С 202.5202.5 215215 200200 215215 200200 205205 Фракция С5+, мас.%:Fraction C5 +, wt.%: Бензиновая фракция (С68)Gasoline fraction (C 6 -C 8 ) 19.719.7 15.415.4 9.29.2 21.921.9 20.720.7 157157 Дизельное топливо (С923)Diesel fuel (C 9 -C 23 ) 73.573.5 77.477.4 88.588.5 74,474,4 74.174.1 76.576.5 Воск (>С23)Wax (> C 23 ) 6.86.8 7.27.2 2.32.3 3.73.7 5.25.2 7.87.8 Средняя молекулярная масса, AMUAverage molecular weight, AMU 165165 165165 181181 164164 147147 160160 Конверсия СО, %CO conversion,% 90.290.2 93.893.8 72.272.2 92.692.6 5757 51.251.2

Тестирование катализаторов 1-12 (за исключением катализаторов 8b, c и d) показало, что узкое распределение углеводородов, в основном в области дизельной фракции, при низком содержании воска (<10 мас.%), достигается тогда, когда катализатор ФТ содержит кристаллиты кобальта размером более 16 нм, как показано на фигуре 10 (большие квадраты не являются частью этого варианта). В случае малых частиц катализатора (например, в катализаторе 12) для достижения нужного размера кристаллитов необходимо регулировать скорость кристаллизации На фигуре 11 этот результат сравнили с распределением по числу атомов углерода, ожидаемым по уравнению Андерсона-Шульца-Флори (А-S-F), основанным на длине углеродной цепи. Распределение A-S-F предполагает только 50 мас.% дизельной фракции, в то время как в предлагаемых вариантах получено>65 мас.%.Testing of catalysts 1-12 (with the exception of catalysts 8b, c and d) showed that a narrow hydrocarbon distribution, mainly in the diesel fraction region, with a low wax content (<10 wt.%), Is achieved when the FT catalyst contains cobalt crystallites larger than 16 nm, as shown in figure 10 (large squares are not part of this option). In the case of small catalyst particles (for example, in catalyst 12), to achieve the desired crystallite size, it is necessary to control the crystallization rate. In FIG. 11, this result was compared with the distribution by the number of carbon atoms expected by the Anderson-Schulz-Flory equation (A-SF) based on carbon chain length. The distribution of A-S-F assumes only 50 wt.% Of the diesel fraction, while in the proposed options obtained> 65 wt.%.

Жидкие углеводороды, получаемые на данных катализаторах, более ценны, чем продукты с широким распределением типа A-S-F, т.к. их можно применять непосредственно в качестве дизельной топливной смеси без гидрокрекинга, который обычно проводят для повышения цетанового числа и уменьшения содержания серы в нефтяном дизельном топливе. Поскольку в предлагаемом способе используется простая однопроходная технология, он требует сравнительно небольших капитальных затрат.Liquid hydrocarbons obtained on these catalysts are more valuable than products with a wide distribution of type A-S-F, because they can be used directly as a diesel fuel mixture without hydrocracking, which is usually carried out to increase the cetane number and reduce the sulfur content in petroleum diesel fuel. Since the proposed method uses a simple single-pass technology, it requires a relatively small capital cost.

Хотя данное описание иллюстрирует предпочтительные варианты изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено этими конкретными вариантами. Специалисты в данной области увидят возможные вариации и модификации. Для полного описания изобретения и его перспектив следует обратиться к сущности изобретения и приложенной формуле вместе с описанием и рисунками.Although this description illustrates preferred embodiments of the invention, it should be understood that the present invention is not limited to these specific options. Specialists in this field will see possible variations and modifications. For a full description of the invention and its prospects, you should refer to the essence of the invention and the attached formula, together with a description and figures.

Claims (38)

1. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша для получения жидких углеводородов, содержащих в основном дизельное топливо или дизельную смесь, с получением жидкого углеводородного продукта, содержащего менее 10 мас. % воска (>С23) и более 65% дизельной фракции (С9-С23), включающий стадии:
проведение операций при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс); и
использование кобальтового катализатора, включающего носитель катализатора Фишера-Тропша с кристаллитами металлического кобальта на нем, причем кристаллиты металлического кобальта имеют средний диаметр более 16 нм.
1. A method of implementing the Fischer-Tropsch process for producing liquid hydrocarbons containing mainly diesel fuel or a diesel mixture, to obtain a liquid hydrocarbon product containing less than 10 wt. % wax (> C23) and more than 65% of the diesel fraction (C9-C23), including the stages:
operations at pressures below 200 psi. inch (abs); and
the use of a cobalt catalyst comprising a Fischer-Tropsch catalyst carrier with crystallites of metal cobalt on it, and crystallites of metal cobalt have an average diameter of more than 16 nm.
2. Способ по п. 1, в котором указанный носитель катализатора Фишера-Тропша выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, гамма-оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана, оксида кремния и их смесей.2. The method of claim 1, wherein said Fischer-Tropsch catalyst carrier is selected from the group consisting of alumina, gamma alumina, zirconia, titanium oxide, silicon oxide, and mixtures thereof. 3. Способ по п. 1, в котором кобальтовый катализатор содержит металлический кобальт и содержание металлического кобальта в кобальтовом катализаторе составляет по меньшей мере 15 мас.%.3. The method according to p. 1, in which the cobalt catalyst contains cobalt metal and the content of metallic cobalt in the cobalt catalyst is at least 15 wt.%. 4. Способ по п. 1, в котором конверсия СО в подаваемом газе составляет по меньшей мере 60%.4. The method according to p. 1, in which the conversion of CO in the feed gas is at least 60%. 5. Способ по любому из п.п. 1-4, в котором используют промотор и указанный промотор выбирают из группы, состоящей из рутения, рения, родия, никеля, циркония, титана и их смесей.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, in which a promoter is used and said promoter is selected from the group consisting of ruthenium, rhenium, rhodium, nickel, zirconium, titanium and mixtures thereof. 6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором проводят однократную дистилляцию для уменьшения крекинга легких углеводородов, имеющих более низкую температуру кипения, чем дизельная фракция.6. The method according to any one of paragraphs. 1-4, in which a single distillation is carried out to reduce the cracking of light hydrocarbons having a lower boiling point than the diesel fraction. 7. Способ по п. 1, в котором используют реактор Фишера-Тропша без рецикла отходящего газа.7. The method of claim 1, wherein the Fischer-Tropsch reactor is used without off-gas recycle. 8. Способ по любому из пп. 1-4 или 7, в котором используют установку риформинга с воздухом в качестве источника кислорода.8. The method according to any one of paragraphs. 1-4 or 7, in which a reforming unit with air is used as an oxygen source. 9. Способ по любому из пп. 1-4 или 7, в котором используемый в указанном способе реактор Фишера-Тропша представляет собой реактор Фишера-Тропша с неподвижным слоем или барботажный реактор Фишера-Тропша со взвешенным слоем катализатора.9. The method according to any one of paragraphs. 1-4 or 7, in which the Fischer-Tropsch reactor used in the specified method is a fixed-bed Fischer-Tropsch reactor or a suspended Fischer-Tropsch bubble reactor. 10. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша с проведением операций при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс), с использованием воздушной автотермальной установки риформинга при конверсии СО по меньшей мере 60% и выходе дизельной фракции более 65 мас.% в однопроходном реакторе Фишера-Тропша, включающий стадию использования кобальтового катализатора, содержащего металлический кобальт в количестве по меньшей мере 15 мас. % и рений в количестве менее 2 мас. %, причем указанный кобальтовый катализатор включает материал носителя катализатора, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония, оксида кремния и их смесей, и содержит кристаллиты металлического кобальта на нем со средним диаметром более 16 нм.10. A method of implementing the Fischer-Tropsch process with operations at a pressure below 200 psi. inch (abs) using an aerial autothermal reforming unit with a CO conversion of at least 60% and a diesel yield of more than 65 wt.% in a Fischer-Tropsch single pass reactor, comprising the step of using a cobalt catalyst containing at least 15 cobalt metal wt. % and rhenium in an amount of less than 2 wt. %, said cobalt catalyst comprising a catalyst support material selected from the group consisting of alumina, zirconia, silicon oxide and mixtures thereof, and contains crystallites of metallic cobalt on it with an average diameter of more than 16 nm. 11. Способ по п. 10, в котором носитель катализатора Фишера-Тропша представляет собой гамма-оксид алюминия.11. The method of claim 10, wherein the Fischer-Tropsch catalyst carrier is gamma alumina. 12. Способ по п. 10, в котором для удаления водорода из исходного газа Фишера-Тропша применяют селективные мембраны или молекулярные сита.12. The method of claim 10, wherein selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the Fischer-Tropsch feed gas. 13. Способ по п. 10, в котором рабочее давление составляет по меньшей мере 40 фунт/кв. дюйм (абс), а температура в реакторе Фишера-Тропша равна по меньшей мере 190°С.13. The method of claim 10, wherein the operating pressure is at least 40 psi. inch (abs), and the temperature in the Fischer-Tropsch reactor is at least 190 ° C. 14. Способ по п. 10, в котором рабочее давление составляет менее 100 фунт/кв. дюйм (абс).14. The method of claim 10, wherein the operating pressure is less than 100 psi. inch (abs). 15. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша по п. 10, в котором указанный кобальтовый катализатор дополнительно содержит промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения, рения и их смесей.15. The method of implementing the Fischer-Tropsch process according to claim 10, wherein said cobalt catalyst further comprises a promoter selected from the group consisting of ruthenium, rhenium and mixtures thereof. 16. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша с конверсией СО по меньшей мере 60% и выходом дизельной фракции более 65 мас.% в реакторе Фишера-Тропша, включающий стадии:
проведение операций при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс);
использование воздушного автотермальной установки риформинга; и
использование кобальтового катализатора с содержанием металлического кобальта по меньшей мере 15 мас. % и рения менее 2 мас. % на носителе катализатора Фишера-Тропша, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония, оксида кремния и их смесей, причем указанный кобальтовый катализатор находится в форме кристаллитов металлического кобальта со средним диаметром более 16 нм.
16. A method of implementing the Fischer-Tropsch process with a CO conversion of at least 60% and a diesel fraction of more than 65 wt.% In a Fischer-Tropsch reactor, comprising the steps of:
operations at pressures below 200 psi. inch (abs);
the use of an air refinery reforming plant; and
the use of a cobalt catalyst with a metal cobalt content of at least 15 wt. % and rhenium less than 2 wt. % on a Fischer-Tropsch catalyst carrier selected from the group consisting of alumina, zirconia, silicon oxide and mixtures thereof, said cobalt catalyst being in the form of cobalt metal crystallites with an average diameter of more than 16 nm.
17. Способ по п. 16, в котором носитель катализатора Фишера-Тропша представляет собой оксид алюминия.17. The method of claim 16, wherein the Fischer-Tropsch catalyst carrier is alumina. 18. Способ по п. 16, в котором отходящие газы установки риформинга Фишера-Тропша частично возвращают на рецикл в установку риформинга.18. The method of claim 16, wherein the exhaust gases of the Fischer-Tropsch reforming unit are partially recycled to the reforming unit. 19. Способ по п. 16, в котором для удаления водорода из исходного газа, подаваемого в реактор Фишера-Тропша, применяют селективные мембраны или молекулярные сита.19. The method of claim 16, wherein selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the source gas fed to the Fischer-Tropsch reactor. 20. Способ по п. 16, в котором рабочее давление составляет по меньшей мере 40 фунт/кв. дюйм (абс), а температура в реакторе Фишера-Тропша равна по меньшей мере 190°С.20. The method according to p. 16, in which the operating pressure is at least 40 psi. inch (abs), and the temperature in the Fischer-Tropsch reactor is at least 190 ° C. 21. Способ по п. 16, в котором рабочее давление составляет не более 100 фунт/кв. дюйм (абс).21. The method according to p. 16, in which the operating pressure is not more than 100 psi. inch (abs). 22. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша по п. 16, в котором указанный реактор дополнительно включает промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения, рения и их смесей.22. The method of implementing the Fischer-Tropsch process according to claim 16, wherein said reactor further includes a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium, rhenium and mixtures thereof. 23. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша в реакторе Фишера-Тропша, включающий стадии:
проведение операций при давлениях ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс);
использование установки кислородного парового риформинга;
обеспечение конверсии СО по меньшей мере 60% и выхода дизельной фракции более 65 мас.%; и
использование кобальтового металлического катализатора с содержанием металлического кобальта по меньшей мере 15 мас. % и рения менее 2 мас. % на носителе катализатора Фишера-Тропша, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония, оксида кремния и их смесей, причем указанный носитель содержит кристаллиты металлического кобальта со средним диаметром более 16 нм.
23. A method of implementing the Fischer-Tropsch process in a Fischer-Tropsch reactor, comprising the steps of:
operations at pressures below 200 psi. inch (abs);
use of an oxygen steam reforming unit;
providing a CO conversion of at least 60% and a diesel fraction yield of more than 65 wt.%; and
the use of a cobalt metal catalyst with a metal cobalt content of at least 15 wt. % and rhenium less than 2 wt. % on the carrier of the Fischer-Tropsch catalyst, which is selected from the group consisting of alumina, zirconium oxide, silicon oxide and mixtures thereof, said carrier containing cobalt metal crystallites with an average diameter of more than 16 nm.
24. Способ по п. 23, в котором носитель катализатора Фишера-Тропша представляет собой гамма-оксид алюминия.24. The method of claim 23, wherein the Fischer-Tropsch catalyst carrier is gamma alumina. 25. Способ по любому из пп. 23, в котором для удаления водорода из подаваемого в реактор Фишера-Тропша исходного газа применяют селективные мембраны или молекулярные сита.25. The method according to any one of paragraphs. 23, in which selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas fed to the Fischer-Tropsch reactor. 26. Способ по любому из пп. 23-25, в котором отходящий газ установки риформинга частично или полностью сжигают для получения тепла для установки риформинга.26. The method according to any one of paragraphs. 23-25, in which the exhaust gas of the reforming unit is partially or completely burned to produce heat for the reforming unit. 27. Способ по любому из пп. 23-25, в котором рабочее давление составляет по меньшей мере 40 фунт/кв. дюйм (абс), а температура равна по меньшей мере 190°С.27. The method according to any one of paragraphs. 23-25, in which the operating pressure is at least 40 psi. inch (abs) and the temperature is at least 190 ° C. 28. Способ по любому из пп. 23-25, в котором рабочее давление составляет меньше 100 фунт/кв. дюйм (абс).28. The method according to any one of paragraphs. 23-25, in which the operating pressure is less than 100 psi. inch (abs). 29. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша по любому из пп. 23-25, в котором указанный реактор дополнительно включает промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения, рения и их смесей.29. The method of implementing the Fischer-Tropsch process according to any one of paragraphs. 23-25, in which the specified reactor further includes a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium, rhenium and mixtures thereof. 30. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша с конверсией СО более 60 % и выходом дизельной фракции более 65 мас. %, включающий стадии:
проведение операций при давлении ниже 200 фунт/кв. дюйм (абс), использование установки риформинга с неполным окислением воздухом или кислородом; и
использование реактора Фишера-Тропша с кобальтовым катализатором, содержащим металлический кобальт в количестве более 15 мас. % и рений в количестве менее 2 мас. % на носителе катализатора Фишера-Тропша, который выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида циркония и оксида кремния и их смесей, причем указанный кобальтовый катализатор находится в виде кристаллитов металла со средним диаметром более 16 нм.
30. A method of implementing the Fischer-Tropsch process with a CO conversion of more than 60% and a diesel fraction yield of more than 65 wt. %, including stage:
operations at pressures below 200 psi. inch (abs), use of a reformer with incomplete oxidation by air or oxygen; and
the use of a Fischer-Tropsch reactor with a cobalt catalyst containing cobalt metal in an amount of more than 15 wt. % and rhenium in an amount of less than 2 wt. % on the carrier of the Fischer-Tropsch catalyst, which is selected from the group consisting of alumina, zirconia and silicon oxide and mixtures thereof, said cobalt catalyst being in the form of metal crystallites with an average diameter of more than 16 nm.
31. Способ по п. 30, в котором носитель катализатора Фишера-Тропша представляет собой оксид алюминия.31. The method of claim 30, wherein the Fischer-Tropsch catalyst carrier is alumina. 32. Способ по пп. 30 или 31, в котором для удаления водорода из исходного газа, подаваемого в реактор Фишера-Тропша, применяют селективные мембраны или молекулярные сита.32. The method according to PP. 30 or 31, in which selective membranes or molecular sieves are used to remove hydrogen from the feed gas fed to the Fischer-Tropsch reactor. 33. Способ по п. 30, в котором рабочее давление составляет по меньшей мере 40 фунт/кв. дюйм (абс) и температура равна по меньшей мере 190°С.33. The method of claim 30, wherein the operating pressure is at least 40 psi. inch (abs) and a temperature of at least 190 ° C. 34. Способ по п. 30, в котором рабочее давление составляет менее 100 фунт/кв. дюйм (абс).34. The method according to p. 30, in which the operating pressure is less than 100 psi. inch (abs). 35. Способ осуществления процесса Фишера-Тропша по п. 30, в котором указанный реактор дополнительно включает промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения, рения и их смесей.35. The method of implementing the Fischer-Tropsch process according to claim 30, wherein said reactor further includes a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium, rhenium and mixtures thereof. 36. Способ по любому из пп. 1, 10, 16, 23 или 30, в котором температура в реакторе Фишера-Тропша составляет, по меньшей мере, 190°С.36. The method according to any one of paragraphs. 1, 10, 16, 23 or 30, in which the temperature in the Fischer-Tropsch reactor is at least 190 ° C. 37. Способ по любому из пп. 1, 10, 16, 23 или 30, в котором температура в реакторе Фишера-Тропша составляет, по меньшей мере, 190°С, рабочее давление составляет по меньшей мере 40 фунт/кв. дюйм (абс), причем в способе используют промотор, который выбирают из группы, состоящей из рутения, рения, родия, никеля, циркония, титана и их смесей; и в котором конверсия СО превышает 65%.37. The method according to any one of paragraphs. 1, 10, 16, 23 or 30, in which the temperature in the Fischer-Tropsch reactor is at least 190 ° C., the operating pressure is at least 40 psi. inch (abs), wherein the method uses a promoter that is selected from the group consisting of ruthenium, rhenium, rhodium, nickel, zirconium, titanium, and mixtures thereof; and in which the conversion of CO exceeds 65%. 38. Способ по п. 37, в котором конверсия СО превышает 65%. 38. The method according to p. 37, in which the conversion of CO exceeds 65%.
RU2011130432/04A 2008-12-22 2009-12-21 Method of conducting fischer-tropsch process at low pressure RU2487159C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/318,106 2008-12-22
CAPCT/CA2008/002306 2008-12-22
PCT/CA2008/002306 WO2010071967A1 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Low-pressure fischer-tropsch process
US12/318,106 US8053481B2 (en) 2006-11-08 2008-12-22 Low-pressure Fischer-Tropsch process
PCT/CA2009/001862 WO2010071989A1 (en) 2008-12-22 2009-12-21 Low-pressure fischer-tropsch process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011130432A RU2011130432A (en) 2013-01-27
RU2487159C2 true RU2487159C2 (en) 2013-07-10

Family

ID=42286824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011130432/04A RU2487159C2 (en) 2008-12-22 2009-12-21 Method of conducting fischer-tropsch process at low pressure

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2379676A4 (en)
CN (1) CN102325858B (en)
AR (1) AR074831A1 (en)
AU (1) AU2009329785B2 (en)
CA (1) CA2748216C (en)
MX (1) MX2011006743A (en)
MY (1) MY160250A (en)
RU (1) RU2487159C2 (en)
WO (1) WO2010071989A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2527372A (en) * 2014-06-21 2015-12-23 Inventure Fuels Ltd Synthesising hydrocarbons
RU2725983C2 (en) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Autothermal reactor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2187486C2 (en) * 1996-12-13 2002-08-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Hydrocarbons production process
EA005420B1 (en) * 2000-05-19 2005-02-24 Джонсон Мэтти Плс Catalysts with high cobalt surface area
US20050119116A1 (en) * 2003-10-16 2005-06-02 Conocophillips Company Silica-alumina catalyst support, catalysts made therefrom and methods of making and using same
US20070099797A1 (en) * 2001-05-08 2007-05-03 Hu X D High surface area, small crystallite size catalyst for fischer-tropsch synthesis
CA2567425A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-08 Canada Chemical Corporation Simple low-pressure fischer-tropsch process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR0111557A (en) * 2000-06-12 2003-07-08 Sasol Tech Pty Ltd Cobalt-based fischer-tropsch catalyst, cobalt-based catalyst precursor, and processes for preparing a catalyst precursor and a catalyst
GB0226514D0 (en) * 2002-11-13 2002-12-18 Statoil Asa Fischer-tropsch catalysts
US8053481B2 (en) * 2006-11-08 2011-11-08 Wm Gtl, Inc. Low-pressure Fischer-Tropsch process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2187486C2 (en) * 1996-12-13 2002-08-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Hydrocarbons production process
EA005420B1 (en) * 2000-05-19 2005-02-24 Джонсон Мэтти Плс Catalysts with high cobalt surface area
US20070099797A1 (en) * 2001-05-08 2007-05-03 Hu X D High surface area, small crystallite size catalyst for fischer-tropsch synthesis
US20050119116A1 (en) * 2003-10-16 2005-06-02 Conocophillips Company Silica-alumina catalyst support, catalysts made therefrom and methods of making and using same
CA2567425A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-08 Canada Chemical Corporation Simple low-pressure fischer-tropsch process

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Leendert Bezemer G ET AL, &#8220;COBALT PARTICLE SIZE EFFECTS IN THE FISCHER-TROPSCH REACTION STUDIED WITH CARBON NANOFIBER SUPPORTED CATALYSTS&#8221; Journal of the American Chemical Society, Vol:128, Page(s):3956 " 3964, 03.04.2006. *
Leendert Bezemer G ET AL, "COBALT PARTICLE SIZE EFFECTS IN THE FISCHER-TROPSCH REACTION STUDIED WITH CARBON NANOFIBER SUPPORTED CATALYSTS" Journal of the American Chemical Society, Vol:128, Page(s):3956 " 3964, 03.04.2006. *

Also Published As

Publication number Publication date
AR074831A1 (en) 2011-02-16
CA2748216A1 (en) 2010-07-01
RU2011130432A (en) 2013-01-27
AU2009329785A1 (en) 2011-08-11
CN102325858B (en) 2014-10-22
CA2748216C (en) 2016-06-07
WO2010071989A1 (en) 2010-07-01
EP2379676A4 (en) 2012-06-20
AU2009329785B2 (en) 2012-11-08
MY160250A (en) 2017-02-28
CN102325858A (en) 2012-01-18
MX2011006743A (en) 2011-10-06
EP2379676A1 (en) 2011-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8053481B2 (en) Low-pressure Fischer-Tropsch process
US12122962B2 (en) Processes and catalysts for reforming of impure methane-containing feeds
US20090111900A1 (en) Simple low-pressure fischer-tropsch process
EA005956B1 (en) Process for liquefying natural gas and producing hydrocarbons
AU2005245420B2 (en) Hydrogen recovery from hydrocarbon synthesis processes
US20070123595A1 (en) Hydrogen recovery from hydrocarbon synthesis processes
JP5138586B2 (en) Liquid fuel synthesis system
US11111142B2 (en) Processes and catalysts for reforming of impure methane-containing feeds
AU2002356086B2 (en) Process for the preparation of hydrocarbons
CA2462589A1 (en) System for power generation in a process producing hydrocarbons
RU2487159C2 (en) Method of conducting fischer-tropsch process at low pressure
RU2316530C2 (en) Method of production of the hydrocarbons out of the gaseous hydrocarbon raw materials
AU2002356086A1 (en) Process for the preparation of hydrocarbons
CA2567425A1 (en) Simple low-pressure fischer-tropsch process
CN106391019B (en) Process for preparing a catalyst intended to be used in the fischer-tropsch reaction
RU2776173C1 (en) Method for producing liquid hydrocarbons using the fischer-tropsch process integrated in petroleum refining plants
WO2010071967A1 (en) Low-pressure fischer-tropsch process
WO2008055353A1 (en) Low pressure fixed bed fischer-tropsch process and apparatus
WO2024096929A2 (en) Production of liquid hydrocarbons from carbon dioxide, in combination with hydrogen or a hydrogen source