[发明专利]纯化烃合成阶段所形成水的方法

说明书

本发明涉及通过费-托工艺或MTG(甲醇转化为汽油)或TIGAS(托普索一体化汽油合成，二甲醚/甲醇转化为汽油)工艺从天然或伴生油气获得烃，具体地说是涉及从合成气、甲醇或二甲醚合成烃阶段中所形成水的利用方法。

近几十年来，从天然气和伴生油气获得液体烃的方法即所谓的GTL工艺作为液体燃料、润滑剂和有机合成原料的额外来源吸引了研究人员和投资者的注意。这样的工艺包括在费-托工艺中获得合成气的阶段和从合成气来合成烃的阶段，或者在МobilOil和HaldorTopsoe工艺中从甲醇或二甲醚合成烃的阶段。GTL工艺的各个阶段紧密集成，利用新催化剂和技术使从气态原料烃生产液态烃的经济性得以改进，并且为合理利用自然资源开发了远程油气田的GTL工艺。

在游离氧和水蒸汽存在下烃原料的部分氧化是最有前途的获得合成气的方法。因为游离氧的氧化反应是放热过程且烃蒸汽重整反应是吸热过程，这得以获得至少部分热平衡的过程。此外，组合这些氧化方法，可以控制合成气的组成，即其主要组分CO和Н₂的比例。空气包括富氧空气和纯氧可作为分子氧的来源。

就GTL工艺第二阶段而言，选择具体变量的原则取决于许多因素。在任何情况下，1摩尔СО转化为烃就会形成1摩尔水和少量的副产物-含氧物(含氧烃)。合成烃阶段的液体产物冷却和冷凝后，所形成的水通过分离过程与烃产物分开。此额外的水含有溶解的烃和含氧物。例如，费-托工艺的额外水含有0.02wt％烃、0.09-1.41wt％酸性含氧物和1.00-4.47wt％非酸性含氧物，取决于费-托工艺条件和所用催化剂(专利US7147775)。在甲醇和二甲醚转化烃的MTG和TIGAS工艺的反应水中含氧物的含量可以特别高，最高至百分之几，因为它部分包含未转化的进料组分。反应水的利用与固体颗粒、溶解的气体、烃和含氧物的清除程度有关，并且在某些情况下还与金属离子的清除程度有关。

一种通过烃进料蒸汽重整和费-托反应来获得烃的已知方法来自于US7323497，其中得到蒸汽重整的水蒸汽和贫含氧物的水，将反应水加热，并在饱和器中将进料气用水蒸汽和包含在水中的含氧物进行饱和并与其形成低沸点共沸混合物。低杂质含量水的清洁成本较低。这对所有烃合成过程所形成的水是优选方法。

一种利用在费-托工艺合成气生产和/或烃合成阶段所形成的额外水的已知方法来自于专利RU2433085，其中将额外水进行处理、脱气且之后用作锅炉进料，在水处理阶段采用下述至少一种方法除去含氧物：生物处理、吸附、膜分离。

最接近本发明的处理和利用反应水的方法公开于从原料烃获得液体烃方法的申请WO99/15483。原型方法的一个方案包括在含氧气体和水蒸汽和/或水存在下在进料的部分氧化过程中获得合成气，通过向热合成气注入水来将得到的合成气进行急冷而使其温度降低至100-500℃、优选300-400℃，其进一步在间接热交换器中冷却至40-130℃的温度、优选50-100℃，水蒸汽冷凝，冷凝水与合成气分离，合成气在费-托过程中转化为气态、液体烃和水，水被用于进料的部分氧化工艺中并且急冷合成气，气态烃和合成气急冷后的水用于发电。电力被用于生产氧气。

在所述方法中，烃合成阶段得到的水(反应水)用于进料烃部分氧化生产合成气阶段和所得合成气的急冷。烃合成阶段所得反应水的清洁在其用于进料部分氧化过程中进行，水中的有机杂质在部分氧化的高温工艺条件下转化为碳氧化物和氢气。用于合成气急冷部分的水含有含氧物，必须要进一步采用特殊处理方法，但因为此水是用于发电的，故该描述获得烃方法的作者没有考虑这事。

用冷凝水来生产工艺蒸汽只可以在符合规格要求的情况下加入进料或锅炉水。GTL工艺水用于生产蒸汽，例如利用在从合成气合成烃过程中(当冷却烃合成反应区时)产生的热量，要求对其进行清洁和一些处理，这是获得液体烃的原型方法没有提供的。

本发明要解决的技术任务-清除反应水中含氧物并将水用于生产蒸汽-是通过在高于500℃温度下用反应水急冷合成气同时与催化剂接触条件下使反应水中所含的含氧物主要转化为碳氧化物和氢，然后将水脱气。用此方法清洁的水若需要的话送去进行水处理以除去金属离子、溶解的气体和之后用于生产蒸汽。