[发明专利]一种高品质柴油的高效率合成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及能源和节能环保领域，具体是指一种高品质柴油的高效率合成方法及装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展，能源消耗也与日俱增，我国已成为世界的耗能大国，能源的枯竭问题已经严重阻碍着我国经济的健康发展。据估计，至2020年我国石油的供应缺口将为2.5亿吨，对外依存度高达54％以上，石油危机将不可避免地成为一个危及国家安全事务的重要问题。地球上的矿物燃料(石油、煤、天然气等)的大量开采使用，一方面引起了全球性的能源危机，另一方面破坏了人类赖以生存的生态环境，带来了严重的全球性的环境污染(如CO₂、SO_x、NO_x等的大量排放)。解决能源危机和环境污染的根本出路在于开发利用包括生物质能在内的各种可再生能源。

目前，由生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物制取高品质液体和气体燃料已成为各国二十一世纪新能源开发的战略发展方向。因此以生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物为原料，高效率制备高品质柴油具有重要的战略意义和社会经济效益。

到目前为止，有关高品质柴油的费托合成专利有：“一种利用固定床装置进行费托合成反应的工艺及设备”(CN101307245A)、“一种进行低温费托合成反应的方法及其专用催化剂体系”(CN101385974A)“一种通过费托合成由合成气选择性的制备柴油馏分的工艺过程”(CN1417291A)、“一种费托合成方法”(CN101570462A)等。这些专利采用电热棒或电阻丝加热，受热不均匀，且反应温度较高(300-400℃)，因此，能耗大，反应效率低，且产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种高品质柴油的高效率合成方法及装置。本发明所采用的合成气来源于生物质、矿物燃料(如煤)及废弃物等，合成气溶解于液相介质中与催化剂充分接触，在微波诱导下，实现快速、高效、稳定的反应，所得产物中C₉以上烃含量大于91vol％。在较低温度(120～300℃)条件下即具有较高的反应活性，实现高品质柴油的高效率合成。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

调整合成气摩尔比为H₂∶CO＝(1～3)∶1。在隔绝空气(无氧)条件下，将合成气通入装有n-16烷或柴油或重油液体及催化剂和催化剂载体的反应器中，通过微波诱导和机械搅拌，在温度120～300℃、压力0.5～5MPa条件下，使合成气尽量溶解于液相中，与催化剂充分接触，实现柴油的均匀、快速、高效率合成。未反应的合成气和小分子烃通过循环装置进入反应室继续反应，无有害气体和液体排出。本发明工艺简单、操作方便、运行成本低、反应时间短、能耗低、转化率高，原料适用范围广，且制得产物中C₉以上烃含量达大于91vol％。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明采用微波诱导加热，反应温度低，加热均匀，升温速度快，热效率高。

2、本发明合成气溶解于液相介质，催化剂载体悬浮于液相介质中，合成气与催化剂通过液相介质充分接触，实现高效率合成。

3、本发明采用锰铁钴钌复合催化剂，该种催化剂的催化效果好、稳定性好、使用寿命长。

4、本发明所涉及到的反应可控，烃产物在反应温度下容易浮于液相介质之上，不易残留在催化剂中，因此不会影响催化剂的催化性能。

5、本发明所使用的合成气原料来源广泛，合成气既可以来源于生物质及其废弃物，也可以来源于矿物燃料(如煤等)。

6、本发明制得的产物中C₉以上烃含量大于91vol％，含氧碳氢化合物少，柴油品质高。

附图说明

图1.是本发明装置图。在隔绝空气(无氧)条件下，将合成气通入装有n-16烷或柴油或重油液体及催化剂和催化剂载体的反应器中，通过微波诱导和机械搅拌，在温度120～300℃、压力0.5～5MPa条件下，使合成气尽量溶解于液相中，与催化剂充分接触，实现柴油的均匀、快速、高效率合成。未反应的合成气和小分子烃通过循环装置进入反应室继续反应，无有害气体和液体排出。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

第一步向反应器中加入二分之一容积的n-16烷和锰铁钴钌复合催化剂，开搅拌器，用合成气置换反应器中的空气，使其达到无氧状态。