[发明专利]一种费托合成水的纯化回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种费托合成水的纯化回收方法。

背景技术

费托合成是将来源于天然气、煤炭等的合成气（一氧化碳和氢气）通过催化剂转化为链长从C1到C100以上正构烃（烷烃和α-烯烃）、少量异构烃和低碳数含氧有机物（酸、醇、醛、酮和酯）以及水的反应过程，并且这一反应过程伴随着强放热。

费托合成反应的详细计量关系式可表示为：

烷烃  nCO+(2n+1)H₂=C_nH_2n+₂+nH₂O (1-1)

烯烃  nCO+2nH₂=C_nH_2n+nH₂O  (1-2)

酸  nCO+(2n-2)H₂=C_nH_2nO₂+(n-2)H₂O  (1-3)

醇  nCO+2nH₂=C_nH_2n+₂O+(n-1)H₂O     (1-4)

醛  nCO+(2n-1)H₂=C_nH_2nO+(n-1)H₂O   (1-5)

酮  nCO+(2n-1)H₂=C_nH_2nO+(n-1)H₂O   (1-6)

酯  nCO+(2n-2)H₂=C_nH_2nO₂+(n-2)H₂O  (1-7)

水煤气变换（WGS）反应：

CO+H₂O=CO₂+H₂   (1-8)

由上述计量关系式可知，费托合成反应过程中水是由接近等摩尔的一氧化碳反应生成的。在铁基费托合成反应过程中，水的产量一般是合成油品产量的一倍多。

费托合成反应生成的产物经初步分离后可将烃类和水相副产物分开。初步分离过程包括通过降温闪蒸对从费托反应器出来的气相产物进行气液分离从而得到液相流体，然后将该液相流体通入油水分离器从而在水相得到含有微量悬浮和溶解烃以及少量含氧有机物的水相流体，将该水相流体通入合成水滤油器从而得到富含水的流体，即本发明所要纯化处理的原料，在本发明中称为“费托合成水”。

申请人采用中科合成油技术有限公司的费托合成工艺技术和费托合成铁基催化剂技术，在内蒙古伊泰煤制油公司和山西潞安煤制油公司分别建设了两套年产16万吨煤间接液化合成油示范厂，并在2009年成功运行。根据示范厂的数据，上述经初步分离出的费托合成水中仍含有微量的C₅-C₂₀的烃，其含量一般低于100ppm，大多低于20ppm。同时含有含氧有机物，其碳数基本小于8，含量一般小于10wt%。该费托合成水中烃以及含氧有机物的含量与费托催化剂的类型、费托反应条件（进气的组成和流量、温度、压力等）以及初步分离工艺有关通常，费托合成水中的含氧有机物主要是轻醇，例如甲醇和乙醇，含量为0.1wt%-5wt%。重醇（例如丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、2-丁醇、2-戊醇、3-甲基-1-丁醇、2-己醇等）、醛（例如乙醛、丙醛、丁醛等）、酮（例如丙酮、戊酮、己酮等）、酯（例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、丁内酯等）和酸（例如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、异丁酸等）也以相对更低的含量存在，约以低于2.5wt%的浓度存在。

此外，费托合成水中还有几十种含氧有机物以极低的浓度存在，它们的含量通常低于50ppm。由于含量极低，这些含氧有机物对费托合成水处理的工艺影响较小，一般不作定量。