NO177492B - Process for catalytic production of hydrocarbons having at least 2 carbon atoms - Google Patents

Process for catalytic production of hydrocarbons having at least 2 carbon atoms Download PDF

Info

Publication number
NO177492B
NO177492B NO881834A NO881834A NO177492B NO 177492 B NO177492 B NO 177492B NO 881834 A NO881834 A NO 881834A NO 881834 A NO881834 A NO 881834A NO 177492 B NO177492 B NO 177492B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
hydrocarbons
reaction zone
carbon atoms
parts
catalyst
Prior art date
Application number
NO881834A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO881834L (en
NO881834D0 (en
NO177492C (en
Inventor
Maarten Johannes Van Der Burgt
Sytze Abel Posthuma
Marc Den Hartog
Original Assignee
Shell Int Research
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
Application filed by Shell Int Research filed Critical Shell Int Research
Publication of NO881834D0 publication Critical patent/NO881834D0/en
Publication of NO881834L publication Critical patent/NO881834L/en
Publication of NO177492B publication Critical patent/NO177492B/en
Publication of NO177492C publication Critical patent/NO177492C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0455Reaction conditions
    • C07C1/048Temperature controlling measures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/04Alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/08Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/12Silica and alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • C07C2523/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • C07C2523/26Chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/75Cobalt

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for katalytisk fremstilling av hydrokarboner som inneholder minst 2 karbonatomer pr. molekyl, hvor hydrokarbonene minst delvis er til stede som en væske under de herskende reaksjonsbetingelser, fra en gassblanding som omfatter hydrogen og karbonmonoksyd. The invention relates to a method for the catalytic production of hydrocarbons containing at least 2 carbon atoms per molecule, where the hydrocarbons are at least partially present as a liquid under the prevailing reaction conditions, from a gas mixture comprising hydrogen and carbon monoxide.

Fremgangsmåter for omdannelse av syntesegass (det vil si en gassblanding som omfatter hydrogen og karbonmonoksyd) til hydrokarboner er kjent. Da slike omdannelser er sterkt eksoterme prosesser, må det vanligvis anvendes hjelpemidler for fjerning av varme fra reaksjonssonen. For eksempel er en passende reaktor en fler-rør-reaktor i hvilken et kjølemedium strømmer gjennom rommene mellom rørene. Rørene er fylt med passende katalysatorpartikler. Syntesegass strømmer i nedad-rettet retning gjennom rørene og reaksjonsproduktene fjernes fra bunndelen av reaktoren. Methods for converting synthesis gas (that is, a gas mixture comprising hydrogen and carbon monoxide) into hydrocarbons are known. As such conversions are highly exothermic processes, aids must usually be used to remove heat from the reaction zone. For example, a suitable reactor is a multi-tube reactor in which a coolant flows through the spaces between the tubes. The tubes are filled with suitable catalyst particles. Synthesis gas flows in a downward direction through the pipes and the reaction products are removed from the bottom of the reactor.

For tiden er det en økende etterspørsel etter utstyr med større kapasitet, ikke bare fordi alle kjemiske prosesser ut-føres i stadig større målestokk, men også fordi visse prosesser anvendes i økende grad. Spesielt tiltrekker syntesen av hydrokarboner som inneholder minst to karbonatomer pr. molekyl ved omdannelse av karbonmonoksyd og hydrogen, fremstilt for eksempel ved gassifisering av kull, seg økende interesse. Currently, there is a growing demand for equipment with greater capacity, not only because all chemical processes are carried out on an increasingly large scale, but also because certain processes are used to an increasing extent. In particular, the synthesis of hydrocarbons containing at least two carbon atoms per molecule by converting carbon monoxide and hydrogen, produced for example by gasification of coal, is of increasing interest.

Oppskalering av en reaktor av den ovennevnte flerrørs-type for å øke kapasiteten til denne kan imidlertid ha en alvorlig ugunstig innflytelse på effektiviteten, spesielt hvis reaktoren anvendes for å utføre sterkt eksoterme reaksjoner, så som omdannelse av karbonmonoksyd og hydrogen til hydrokarboner. I denne sterkt eksoterme reaksjon må den fri-gjorte varme bli fjernet kontinuerlig for at man skal unngå uønsket høye temperaturer som kunne forårsake skarp økning av reaksjonshastigheten (eventuelt fulgt av deaktivering av katalysatoren) og/eller forekomst av uønskede sidereaksjoner. Målet med kontinuerlig varmefjerning i eksoterme reaksjoner betyr med hensyn til rørtype-reaktorer at de rør som utgjør reaksjonssonene må ha et relativt lite tverrsnittsareal med et varmeoverføringsmedium som sirkulerer rundt rørenes ut-vendige overflater. Hvis tverrsnittsarealene til reaksjonssonene er store, så er midtpartiene til sonene for langt borte fra varmeoverføringsmediet på utsiden av de nevnte soner, og vil derfor ha tendens til å erfare uønskede temperaturøkninger eller temperaturfall. Økning av kapasiteten til en reaktor av rørtype bør derfor foretas ved å øke antall rør snarere enn det å øke diameteren på rørene. Anvendelse av et stort antall rør som er innelukket i et reaktorkar med nødvendigvis stor diameter stiller imidlertid en rekke problemer, nemlig at det for det første blir vanske-lig å oppnå jevn fordeling av varmeoverføringsmedium over hele diameteren til reaktorkaret, og for det annet blir det vanskeligere å få jevn fordeling av fluider over de for-skjellige rør. En jevn fordeling av varmeoverføringsmedium kreves for å oppnå et reaksjonsprodukt med en forutbestemt konstituent og for å forhindre påkjenninger i rørbuntene som skyldes temperaturforskjeller. Scaling up a reactor of the above-mentioned multi-tube type to increase its capacity can, however, have a serious adverse influence on efficiency, especially if the reactor is used to carry out highly exothermic reactions, such as the conversion of carbon monoxide and hydrogen to hydrocarbons. In this highly exothermic reaction, the released heat must be removed continuously in order to avoid undesired high temperatures which could cause a sharp increase in the reaction rate (possibly followed by deactivation of the catalyst) and/or occurrence of unwanted side reactions. The goal of continuous heat removal in exothermic reactions means, with regard to tube-type reactors, that the tubes that make up the reaction zones must have a relatively small cross-sectional area with a heat transfer medium that circulates around the outer surfaces of the tubes. If the cross-sectional areas of the reaction zones are large, then the middle parts of the zones are too far away from the heat transfer medium on the outside of said zones, and will therefore tend to experience unwanted temperature increases or temperature drops. Increasing the capacity of a tube-type reactor should therefore be done by increasing the number of tubes rather than increasing the diameter of the tubes. However, the use of a large number of tubes enclosed in a reactor vessel with a necessarily large diameter poses a number of problems, namely that, firstly, it becomes difficult to achieve uniform distribution of heat transfer medium over the entire diameter of the reactor vessel, and secondly, it becomes more difficult to get an even distribution of fluids over the different pipes. An even distribution of heat transfer medium is required to obtain a reaction product with a predetermined constituent and to prevent stresses in the tube bundles due to temperature differences.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å overvinne de ovennevnte problemer som påtreffes ved økning av kapasiteten hos reaktorer av rørtype egnet for å utføre sterkt eksoterme reaksjoner som den katalytiske fremstilling av hydrokarboner fra hydrogen og karbonmonoksyd. An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems encountered when increasing the capacity of tube-type reactors suitable for carrying out strongly exothermic reactions such as the catalytic production of hydrocarbons from hydrogen and carbon monoxide.

Det er nå funnet at den katalytiske fremstilling av hydrokarboner som inneholder minst to karbonatomer pr. molekyl meget passende kan utføres i en reaktor som omfatter et katalysatorskikt hvor en eller flere spiralviklede kjølerør er blitt installert, idet reaktoren holdes ved omdannelses-betingelser. It has now been found that the catalytic production of hydrocarbons containing at least two carbon atoms per molecule can very suitably be carried out in a reactor comprising a catalyst layer where one or more spirally wound cooling tubes have been installed, the reactor being kept at conversion conditions.

Anvendelse av reaktor av denne type fører ikke til det problem som påtreffes med økning av kapasiteten til en fler-rørsreaktor, spesielt den jevne fordeling av varmeover-føringsmedium over hele diameteren til reaksjonskaret og langs rørene. Også en høyere varmeoverføring for prosessiden oppnås, og det er ikke nødvendig å anvende rørplater av svært stor diameter. En annen fordel er at tykkelsen på veggen i reaktoren bestemmes av prosesstrykket og ikke av trykket i kjølemediet, da prosesstrykket vanligvis er lavere enn trykket i kjølemediet. De spiralformede kjøleviklinger gir ikke store ekspansjonsproblemer, noe som gjør reaktoren mindre følsom overfor temperaturforskjeller mellom rørene og reaktorveggen. Videre er det lettere å foreta lading og ut-lading av katalysatoren i denne type reaktor enn det er i en flerrørsreaktor. Use of a reactor of this type does not lead to the problem encountered with increasing the capacity of a multi-tube reactor, in particular the uniform distribution of heat transfer medium over the entire diameter of the reaction vessel and along the tubes. A higher heat transfer for the process side is also achieved, and it is not necessary to use tube sheets of very large diameter. Another advantage is that the thickness of the wall in the reactor is determined by the process pressure and not by the pressure in the coolant, as the process pressure is usually lower than the pressure in the coolant. The helical cooling coils do not cause major expansion problems, which makes the reactor less sensitive to temperature differences between the tubes and the reactor wall. Furthermore, it is easier to charge and discharge the catalyst in this type of reactor than it is in a multi-tube reactor.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse vedrører derfor katalytisk fremstilling av hydrokarboner som inneholder minst to karbonatomer pr. molekyl, og hvor hydrokarbonene minst delvis er til stede som en væske under de herskende reaksjonsbetingelser, fra en gassblanding som omfatter hydrogen og karbonmonoksyd, omfattende å føre gassblandingen gjennom en reaksjonssone som inneholder et stasjonært katalysatorsjikt som omfatter katalysatorpartikler. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at varme fjernes fra reaksjonssonen med et kjølemedium som strømmer i én eller flere spiralformede kjøleviklinger. The method according to the present invention therefore relates to the catalytic production of hydrocarbons which contain at least two carbon atoms per molecule, and where the hydrocarbons are at least partially present as a liquid under the prevailing reaction conditions, from a gas mixture comprising hydrogen and carbon monoxide, comprising passing the gas mixture through a reaction zone containing a stationary catalyst bed comprising catalyst particles. The method is characterized by the fact that heat is removed from the reaction zone with a cooling medium that flows in one or more spiral cooling coils.

For å oppnå de spiralformede kjøleviklinger i kjøle-mediet anvendes spiralviklede rør eller rørbunter. Fortrinnsvis anvendes et sylindrisk reaksjonskar som er utstyrt med ett eller flere spiralviklede rør eller rørbunter, idet hver rørbunt omfatter to eller flere spiralviklede rør med i alt vesentlig samme dimensjoner, og beliggende i en konsentrisk ring eller et antall konsentriske ringer rundt reaksjons-karets sentrale akse. Således strømmer kjølemediet via en eller flere spiralformede kjøleviklinger beliggende konsentrisk rundt den sentrale akse, idet hvert mønster inneholder én eller flere spiraler. Når to eller flere konsentriske rør eller rørbunter anvendes, er skrueretningen til spiralene i to tilstøtende rør eller rørbunter fortrinnsvis motsatt hverandre. Når to eller flere rørbunter anvendes, foretrekkes det å anvende et økende antall spiralviklede rør i bunter beliggende i en større avstand fra sentralrøret og å opprettholde i alt vesentlig samme lengde for hvert rør. Spiral-wound tubes or tube bundles are used to achieve the spiral-shaped cooling coils in the cooling medium. Preferably, a cylindrical reaction vessel is used which is equipped with one or more spirally wound tubes or tube bundles, each tube bundle comprising two or more spirally wound tubes with substantially the same dimensions, and located in a concentric ring or a number of concentric rings around the reaction vessel's central axis . Thus, the coolant flows via one or more spiral-shaped cooling windings located concentrically around the central axis, each pattern containing one or more spirals. When two or more concentric tubes or tube bundles are used, the screw direction of the spirals in two adjacent tubes or tube bundles is preferably opposite to each other. When two or more tube bundles are used, it is preferred to use an increasing number of spirally wound tubes in bundles located at a greater distance from the central tube and to maintain essentially the same length for each tube.

Det spiralformige strømningsmønster i kjølemediet mulig-gjør at forholdet varmeveksleroverflate/reaktorvolum kan varieres over et stort område. Rørdiameteren kan varieres såvel som avstanden mellom to lag rør i både den aksiale og den radiale retning. Diameteren til kjølerørene blir passende valgt mellom 4 og 55 mm og spesielt mellom 10 og 35 mm. Avstanden mellom to tilstøtende ringer av rør eller rørbunt (avstand i den radiale retning) velges passende mellom 10 og 50 mm, spesielt mellom 15 og 25 mm, og avstanden mellom to tilstøtende spiralviklinger som ligger i en konsentrisk ring (avstand i den aksiale retning) blir passende valgt mellom 10 og 200 mm, spesielt mellom 10 og 50 mm. De spiralviklede rør-bunter gjør det mulig å anvende hemisfæriske rørplateutform-inger, hvorved man unngår de mindre egnede flate rørplater. The spiral flow pattern in the coolant enables the ratio heat exchanger surface/reactor volume to be varied over a large area. The pipe diameter can be varied as well as the distance between two layers of pipes in both the axial and radial directions. The diameter of the cooling pipes is suitably chosen between 4 and 55 mm and especially between 10 and 35 mm. The distance between two adjacent rings of tube or tube bundle (distance in the radial direction) is suitably chosen between 10 and 50 mm, especially between 15 and 25 mm, and the distance between two adjacent spiral windings located in a concentric ring (distance in the axial direction) is suitably chosen between 10 and 200 mm, especially between 10 and 50 mm. The spirally wound tube bundles make it possible to use hemispherical tube sheet designs, thereby avoiding the less suitable flat tube sheets.

Varmevekslerrørene er fortrinnsvis anbrakt i slik avstand i reaksjonssonen eller -sonene at en optimal tempera-turprofil oppnås deri i radial retning. Videre kan hver gruppe (for eksempel konsentrisk ring) av varmevekslerrør være i kommunikasjon med separate inn- og utløpsanordninger for kjølefluid som kan drives uavhengig av andre grupper av varmevekslerrør i den hensikt å oppnå optimal styring over temperaturprofilen i reaksjonssonene eller -sonene. The heat exchanger tubes are preferably placed at such a distance in the reaction zone or zones that an optimal temperature profile is achieved therein in the radial direction. Furthermore, each group (for example concentric ring) of heat exchanger tubes can be in communication with separate inlet and outlet devices for cooling fluid which can be operated independently of other groups of heat exchanger tubes in order to achieve optimal control over the temperature profile in the reaction zone or zones.

Vann anvendes vanligvis som kjølemedium. Fortrinnsvis fordamper vannet i det minste delvis i rørene. Dette mulig-gjør at reaksjonsvarmen kan fjernes fra reaksjonssonen ved å produsere damp. Andre kjølemedier som organiske forbindelser, for eksempel bifenyl, termaloljer eller flytende metaller kan også anvendes. Water is usually used as a cooling medium. Preferably, the water evaporates at least partially in the pipes. This enables the reaction heat to be removed from the reaction zone by producing steam. Other cooling media such as organic compounds, for example biphenyl, thermal oils or liquid metals can also be used.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er spesielt egnet for omdannelse av et syntesegass-utgangsmateriale (i det minste delvis) til hydrokarboner som har minst 5 karbonatomer pr. molekyl, fortrinnsvis minst 10 karbonatomer pr. molekyl; mest foretrukket fremstilles paraffiniske hydrokarboner med minst 2 0 karbonatomer pr. molekyl. Det bemerkes at når en vesentlig del av hydrokarbonene inneholder 20 karbonatomer pr. molekyl (hvilket vil være tilfelle når hoveddelen av hydrokarbonmolekylene inneholder minst 10 karbonatomer pr. molekyl), så er en betydelig del av reak-sjonsproduktet en væske under de vanlige forhold som opp-rettholdes under reaksjonen. Spesielt når et (delvis) flytende produkt oppnås, kunne problemer være blitt forventet på grunn av væskeopphold og forekomst av strømmønstere. I tilfelle av et reaksjonsprodukt som inneholder et gjennom-snitt av 10 karbonatomer vil det meste av reaksjonsproduktene være gassformige under de vanlige reaksjonsbetingelser, og bare liten mengde av flytende produkt vil bli dannet. The method according to the invention is particularly suitable for converting a synthesis gas starting material (at least partially) into hydrocarbons having at least 5 carbon atoms per molecule, preferably at least 10 carbon atoms per molecule; most preferably, paraffinic hydrocarbons with at least 20 carbon atoms per molecule. It is noted that when a substantial part of the hydrocarbons contains 20 carbon atoms per molecule (which will be the case when the main part of the hydrocarbon molecules contains at least 10 carbon atoms per molecule), then a significant part of the reaction product is a liquid under the usual conditions maintained during the reaction. Especially when a (partially) liquid product is obtained, problems could have been expected due to liquid retention and occurrence of flow patterns. In the case of a reaction product containing an average of 10 carbon atoms, most of the reaction products will be gaseous under the usual reaction conditions, and only a small amount of liquid product will be formed.

Syntesegass-utgangsmaterialet som det er referert til ovenfor inneholder som hovedkomponenter hydrogen og karbonmonoksyd; i tillegg kan det inneholde karbondioksyd, vann, nitrogen, argon og små mengder av forbindelser med 1-4 karbonatomer pr. molekyl, for eksempel metan, metanol eller eten. The synthesis gas feedstock referred to above contains as major components hydrogen and carbon monoxide; in addition, it may contain carbon dioxide, water, nitrogen, argon and small amounts of compounds with 1-4 carbon atoms per molecule, for example methane, methanol or ethylene.

Syntesegass-utgangsmaterialet kan fremstilles på enhver måte som er kjent på fagområdet, for eksempel ved hjelp av vanndamp/oksygenforgassing av et karbonholdig materiale, for eksempel brunkull, antrasitt, koks, rå mineralolje og frak-sjoner derav, samt olje som er utvunnet fra tjæresand og bituminøs skifer. Alternativt kan damp-metan-reforming og/eller delvis katalytisk oksydasjon av et hydrokarbonholdig materiale med en oksygenholdig gass anvendes for å produsere syntesegass utmerket egnet for anvendelse ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. The synthesis gas starting material can be produced in any manner known in the art, for example by steam/oxygen gasification of a carbonaceous material, for example lignite, anthracite, coke, crude mineral oil and fractions thereof, as well as oil extracted from tar sands and bituminous shale. Alternatively, steam-methane reforming and/or partial catalytic oxidation of a hydrocarbon-containing material with an oxygen-containing gas can be used to produce synthesis gas excellently suitable for use in the method according to the invention.

Foreliggende fremgangsmåte utføres fortrinnsvis ved en temperatur på 100 - 500°C, et totalt trykk på 1-2 00 bar abs. og en romhastighet på 200-20.000 m<3> gassformig mating pr. m<3 >reaksjonssone pr. time. Spesielt foretrukkede prosessbe-tingelser for fremstilling av hydrokarboner inkluderer en temperatur på 150-300°C, et trykk på 5-100 bar abs. og en romhastighet på 500-5000 m<3> (S.T.P.) gassformig mating/m<3 >reaksjonssone/time. Uttrykket "S.T.P." som det refereres til ovenfor betyr Standard Temperatur (i 0°C) og Trykk (1 bar abs.) I tilfelle syntesegass anvendes som gassformig mating, er H20/C0-molforholdet deri fortrinnsvis 0,4-4 og mest foretrukket 0,8-2,5. The present method is preferably carried out at a temperature of 100 - 500°C, a total pressure of 1-200 bar abs. and a space velocity of 200-20,000 m<3> gaseous feed per m<3 >reaction zone per hour. Particularly preferred process conditions for the production of hydrocarbons include a temperature of 150-300°C, a pressure of 5-100 bar abs. and a space velocity of 500-5000 m<3> (S.T.P.) gaseous feed/m<3 >reaction zone/hour. The term "S.T.P." as referred to above means Standard Temperature (in 0°C) and Pressure (1 bar abs.) In case synthesis gas is used as gaseous feed, the H20/C0 molar ratio therein is preferably 0.4-4 and most preferably 0.8- 2.5.

Egnede katalysatorer for fremstilling av (paraffiniske) hydrokarboner fra syntesegass inneholder minst et metall (forbindelse) fra gruppe 8 i det periodiske system, fortrinnsvis et ikke-edelt metall, spesielt kobolt, eventuelt i kombinasjon med et edelmetall, for eksempel ruthenium, på en ildfast oksydbærer, så som silisiumdioksyd, aluminiumoksyd eller silisiumdioksyd/aluminiumoksyd, spesielt silisiumdioksyd eller aluminiumoksyd. Videre inneholder katalysatorene fortrinnsvis minst ett annet metall (forbindelse) fra gruppe 4b eller 6b, mest foretrukket valgt fra gruppen som består av zirkonium, titan og krom. Katalysatorene inneholder fortrinnsvis 3-60 vektdeler kobolt, eventuelt 0,05 - 0,5 vektdeler ruthenium og 0,1 - 100 vektdeler annet metall eller andre metaller pr. 100 vektdeler bærer. Suitable catalysts for the production of (paraffinic) hydrocarbons from synthesis gas contain at least one metal (compound) from group 8 in the periodic table, preferably a non-noble metal, especially cobalt, possibly in combination with a noble metal, for example ruthenium, on a refractory oxide carrier, such as silicon dioxide, aluminum oxide or silicon dioxide/alumina, especially silicon dioxide or aluminum oxide. Furthermore, the catalysts preferably contain at least one other metal (compound) from group 4b or 6b, most preferably selected from the group consisting of zirconium, titanium and chromium. The catalysts preferably contain 3-60 parts by weight of cobalt, optionally 0.05 - 0.5 parts by weight of ruthenium and 0.1 - 100 parts by weight of another metal or metals per 100 parts by weight carrier.

Metallene kan bli innført i katalysatoren ved hjelp av enhver metode som er kjent for dette på fagområdet, for eksempel (gass) impregnering (for eksempel i form av klorider eller karbonyler), ionebytting, knaing eller utfelling. Knaing og impregnering er foretrukkede metoder, idet sist-nevnte spesielt er egnet for innføring av kobolt. Det resul-terende katalysatorpreparat blir fortrinnsvis kalsinert ved temperaturer på 350-370°C etter hvert impregnerings- eller knaingstrinn. The metals can be introduced into the catalyst using any method known for this in the art, for example (gas) impregnation (for example in the form of chlorides or carbonyls), ion exchange, cracking or precipitation. Kneading and impregnation are preferred methods, the latter being particularly suitable for introducing cobalt. The resulting catalyst preparation is preferably calcined at temperatures of 350-370°C after each impregnation or kneading step.

Andre egnede katalysatorer for fremstilling av hydrokarboner, spesielt hydrokarboner som koker i bensinområdet og som er rike på aromatiske hydrokarboner, er bifunksjonelle katalysatorer som omfatter en komponent med aktivitet for omdannelse av syntesegass til acykliske hydrokarboner og acykliske oksygenholdige hydrokarboner som for eksempel metanol og dimetyleter, i kombinasjon med en komponent som har aktivitet til å omdanne minst en del av de før omtalte produkter til aromatiske hydrokaboner. Egnede komponenter for omdannelse av syntesegass til hydrokarboner og oksygenholdige hydrokarboner inneholder minst et metall fra gruppe 8 i det periodiske system, spesielt jern. Egnede komponenter for pro-duksjon av aromatiske hydrokarboner er krystallinske sili-kater, for eksempel krystallinske aluminiumsilikater (zeo-litter), krystallinske jernsilikater og krystallinske galliumsilikater. Other suitable catalysts for the production of hydrocarbons, especially hydrocarbons boiling in the gasoline range and which are rich in aromatic hydrocarbons, are bifunctional catalysts comprising a component with activity for converting synthesis gas to acyclic hydrocarbons and acyclic oxygen-containing hydrocarbons such as methanol and dimethyl ether, in combination with a component which has activity to convert at least part of the previously mentioned products into aromatic hydrocarbons. Suitable components for converting synthesis gas to hydrocarbons and oxygenated hydrocarbons contain at least one metal from group 8 of the periodic table, especially iron. Suitable components for the production of aromatic hydrocarbons are crystalline silicates, for example crystalline aluminum silicates (zeolites), crystalline iron silicates and crystalline gallium silicates.

Katalysatorene blir fortrinnsvis anvendt i en foreliggende fremgangsmåte i form av sfæriske, sylindriske eller flikede partikler med diameter 0,1-15 mm, og spesielt 0,5- The catalysts are preferably used in a present method in the form of spherical, cylindrical or lobed particles with a diameter of 0.1-15 mm, and especially 0.5-

5 mm. Katalysatorbærerpartiklene kan fremstilles ved hjelp av enhver metode som er kjent på fagområdet, for eksempel pressing eller ekstrudering av pulverformet katalysator-materiale, om ønsket sammen med et bindermateriale. Katalysa-torbærer-sfærer, spesielt silisiumdioksydholdige sfærer, blir passende fremstilt ved hjelp av "oljedråpe"-metoden hvorved de nevnte sfærer dannes som dråper av en silikagel som stivner når de faller ned i et oljebad. Aluminiumoksydbaserte bærere lages fortrinnsvis ved ekstrudering. Katalysatoren som er til stede i reaksjonssonen eller -sonene kan holdes i kontakt med flytende produkt i tilfelle relativt tunge paraffiner (med enn 20 karbonatomer pr. molekyl) syntesiseres med den foreliggende fremgangsmåte i den hensikt å unngå dannelse av karbonholdige avsetninger på katalysatorene. Fordelingsanordninger for væske (for eksempel i form av plater eller lag av materiale som har relativt lav permeabilitet for væske og/eller gass) kan anordnes over reaksjonssonen eller -sonene i den hensikt å fremkalle i det vesentlige lik fordeling over katalysatorskiktet og den ønskede optimale kontakt med flytende produkt. 5 mm. The catalyst carrier particles can be produced using any method known in the art, for example pressing or extruding powdered catalyst material, if desired together with a binder material. Catalyst carrier spheres, particularly silica-containing spheres, are conveniently prepared by the "oil drop" method whereby said spheres are formed as droplets of a silica gel which solidifies when dropped into an oil bath. Alumina-based carriers are preferably made by extrusion. The catalyst present in the reaction zone or zones can be kept in contact with liquid product in case relatively heavy paraffins (with more than 20 carbon atoms per molecule) are synthesized with the present method in order to avoid the formation of carbonaceous deposits on the catalysts. Distribution devices for liquid (for example in the form of plates or layers of material that have a relatively low permeability for liquid and/or gas) can be arranged over the reaction zone or zones in order to induce substantially equal distribution over the catalyst layer and the desired optimum contact with liquid product.

Videre vedrører oppfinnelsen flytende produkter fremstilt ved en fremgangsmåte som beskrevet ovenfor. Furthermore, the invention relates to liquid products produced by a method as described above.

Illustrerende eksempel Illustrative example

En blanding av hydrogen og karbonmonoksyd (H2/C0 forhold 2) mates til en 50 ml reaktor utstyret med ett spiralformig kjølerør. Reaktoren omfatter et stasjonært skikt av en Co/Zr/Si02-katalysator (25 vektdeler Co og 18 vektdeler Zr pr. 100 vektdeler Si02, fremstilt ved å impregnere silisiumdioksyd med en løsning av zirkonium-tetra-n-propoksyd i n-propanol/benzen, fulgt av impregnering av den zirkonium-belagte bærer med en vandig koboltnitratløsning). Reaksjonen utføres ved en temperatur på 220°C, et trykk på 20 bar og en GHSV på 2000 NI gass/l kat/time. En omdannelse på ca. 75% av CO oppnås, hvilket resulterer i 300-350 g hydrokarboner/1/- kat/time. A mixture of hydrogen and carbon monoxide (H2/C0 ratio 2) is fed to a 50 ml reactor equipped with one helical cooling tube. The reactor comprises a stationary layer of a Co/Zr/SiO2 catalyst (25 parts by weight Co and 18 parts by weight Zr per 100 parts by weight SiO2, prepared by impregnating silicon dioxide with a solution of zirconium tetra-n-propoxide in n-propanol/benzene , followed by impregnation of the zirconium-coated carrier with an aqueous cobalt nitrate solution). The reaction is carried out at a temperature of 220°C, a pressure of 20 bar and a GHSV of 2000 NI gas/l cat/hour. A conversion of approx. 75% of CO is achieved, resulting in 300-350 g hydrocarbons/1/- cat/hour.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for katalytisk fremstilling av hydrokarboner som inneholder minst 2 karbonatomer pr. molekyl, hvor hydrokarbonene minst delvis er tilstede som en væske, under de herskende reaksjonsbetingelser, fra en gassblanding som omfatter hydrogen og karbonmonoksyd, idet gassblandingen føres gjennom en reaksjonssone som inneholder et stasjonært katalysatorsjikt som omfatter katalysatorpartikler, karakterisert ved at varme fjernes fra reaksjonssonen med et kjølemedium som strømmer i en eller flere spiralformede kjøleviklinger.1. Process for the catalytic production of hydrocarbons containing at least 2 carbon atoms per molecule, where the hydrocarbons are at least partially present as a liquid, under the prevailing reaction conditions, from a gas mixture comprising hydrogen and carbon monoxide, the gas mixture being passed through a reaction zone containing a stationary catalyst layer comprising catalyst particles, characterized in that heat is removed from the reaction zone with a refrigerant flowing in one or more spiral cooling coils. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kjølemediet strømmer gjennom 2 eller flere konsentriske spiralformede kjøle-vikl inger .2. Method as stated in claim 1, characterized in that the coolant flows through 2 or more concentric spiral cooling windings. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at skrueretningen til til-støtende spiralformede kjøleviklinger er motsatt hverandre.3. Method as stated in claim 2, characterized in that the screw direction of adjacent spiral cooling windings is opposite to each other. 4. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den utføres ved en temperatur på 100-500°C, et totalt trykk på 1-200 bar abs. og en romhastighet på 200-20.000m<3> (S.T.P) gassformig mating/m<3 >reaksjonssone/time.4. Method as set forth in any of the preceding claims, characterized in that it is carried out at a temperature of 100-500°C, a total pressure of 1-200 bar abs. and a space velocity of 200-20,000m<3> (S.T.P) gaseous feed/m<3 >reaction zone/hour. 5. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en kata-lysator som omfatter 3-60 vektdeler kobolt og 0,1-100 vektdeler av minst ett annet metall valgt fra gruppen som ut-gjøres av zirkonium, titan og krom, pr. 100 vektdeler silisiumdioksyd, aluminiumoksyd eller silisiumdioksyd/aluminium-oksydbærer.5. Method as set forth in any of the preceding claims, characterized in that a catalyst is used which comprises 3-60 parts by weight of cobalt and 0.1-100 parts by weight of at least one other metal selected from the group consisting of zirconium, titanium and chromium, per 100 parts by weight silicon dioxide, alumina or silicon dioxide/alumina carrier.
NO881834A 1987-04-29 1988-04-27 Process for catalytic production of hydrocarbons having at least 2 carbon atoms NO177492C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8710170A GB2204055B (en) 1987-04-29 1987-04-29 Process for the preparation of hydrocarbons

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO881834D0 NO881834D0 (en) 1988-04-27
NO881834L NO881834L (en) 1988-10-31
NO177492B true NO177492B (en) 1995-06-19
NO177492C NO177492C (en) 1995-10-04

Family

ID=10616572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO881834A NO177492C (en) 1987-04-29 1988-04-27 Process for catalytic production of hydrocarbons having at least 2 carbon atoms

Country Status (15)

Country Link
JP (1) JPS63295517A (en)
KR (1) KR880012735A (en)
CN (1) CN1014398B (en)
AU (1) AU608833B2 (en)
BR (1) BR8802016A (en)
CA (1) CA1323636C (en)
DE (1) DE3814263A1 (en)
GB (1) GB2204055B (en)
IN (1) IN171332B (en)
IT (1) IT1219250B (en)
MY (1) MY103517A (en)
NO (1) NO177492C (en)
NZ (1) NZ224389A (en)
SG (1) SG40092G (en)
ZA (1) ZA882985B (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8810006D0 (en) * 1988-04-27 1988-06-02 Shell Int Research Process for preparation of ethylene oxide
US5286455A (en) * 1990-06-18 1994-02-15 Shell Oil Company Process for the preparation of hydrocarbons
AU5563394A (en) * 1992-11-20 1994-06-22 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Reactor and process for highly exothermic or endothermic reactions
EP1060788A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-20 Methanol Casale S.A. Isothermal catalytic reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
IT1319549B1 (en) * 2000-12-14 2003-10-20 Methanol Casale Sa REACTOR FOR THE PERFORMANCE OF EXOTHERMAL OR ENDOTHERMAL HETEROGENEOUS REACTIONS
US7232848B2 (en) 2002-09-09 2007-06-19 Conocophillips Company Gas agitated multiphase reactor with stationary catalyst solid phase
CN1293027C (en) * 2002-10-08 2007-01-03 碳氢技术公司 Process for preparing hydrocarbon product by synthetic gas using skeleton catalyst paste phase technology
CN101307245B (en) * 2008-05-19 2012-08-22 中国科学院山西煤炭化学研究所 Processes and apparatus for Fischer-Tropsch synthesis by using fixed bed device
AU2009327203B2 (en) * 2008-12-16 2012-08-23 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. High-speed stop in a Fischer-Tropsch process
EP2496515B1 (en) 2009-11-06 2020-08-12 Auburn University Microfibrous media for optimizing and controlling highly exothermic and highly endothermic reactions/processes
CN103007853A (en) * 2011-09-23 2013-04-03 中国科学院大连化学物理研究所 Silicon carbide micro-channel reactor and application thereof in preparing low carbon olefin from hydrocarbons cracking

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB648317A (en) * 1944-10-11 1951-01-03 Standard Oil Co Improvements in or relating to a process of synthesizing hydrocarbons
GB615381A (en) * 1946-08-06 1949-01-05 Standard Oil Dev Co An improved process for the catalytic synthesis of hydrocarbons
GB631682A (en) * 1947-02-28 1949-11-08 Standard Oil Dev Co An improved process for the synthesis of hydrocarbons
GB671490A (en) * 1948-12-04 1952-05-07 Standard Oil Dev Co Synthesis of hydrocarbons
GB678211A (en) * 1949-05-02 1952-08-27 John Burnard Harding Improvements in and relating to the conducting of chemical processes and apparatus therefor
GB710339A (en) * 1949-06-16 1954-06-09 Standard Oil Dev Co Improvements in or relating to the synthesis of hydrocarbons and catalysts therefor
GB711441A (en) * 1951-02-27 1954-06-30 Standard Oil Co Improvements in or relating to method and apparatus for effecting hydrocarbon conversion with aluminium halide complex catalyst
NL7704656A (en) * 1977-04-28 1978-10-31 Shell Int Research PROCESS FOR THE PREPARATION OF HYDROCARBONS.
DE2834589C3 (en) * 1978-08-07 1994-11-17 Didier Eng Process for the catalytic conversion of a carbon dioxide and hydrogen-rich, low-sulfur feed gas mixture
DE3247715A1 (en) * 1982-12-23 1984-07-05 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Process for the preparation of hydrocarbons, and plant for carrying out a process of this type
DE3414717A1 (en) * 1984-04-18 1985-10-31 Linde Ag, 6200 Wiesbaden METHOD AND REACTOR FOR CARRYING OUT EXOTHERMAL CATALYTIC REACTIONS

Also Published As

Publication number Publication date
NO881834L (en) 1988-10-31
KR880012735A (en) 1988-11-28
AU608833B2 (en) 1991-04-18
CA1323636C (en) 1993-10-26
IT1219250B (en) 1990-05-03
DE3814263A1 (en) 1988-11-10
NZ224389A (en) 1990-12-21
GB2204055A (en) 1988-11-02
IT8867394A0 (en) 1988-04-27
CN88102563A (en) 1988-12-14
CN1014398B (en) 1991-10-23
AU1519388A (en) 1988-11-03
IN171332B (en) 1992-09-19
JPS63295517A (en) 1988-12-01
GB8710170D0 (en) 1987-06-03
ZA882985B (en) 1988-10-28
NO881834D0 (en) 1988-04-27
BR8802016A (en) 1988-11-29
MY103517A (en) 1993-07-31
SG40092G (en) 1992-06-12
NO177492C (en) 1995-10-04
GB2204055B (en) 1992-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5080872A (en) Temperature regulating reactor apparatus and method
US8986631B2 (en) Reactor vessel for performing a steam reforming reaction and a process to prepare synthesis gas
Dry The fischer–tropsch process: 1950–2000
Dry Practical and theoretical aspects of the catalytic Fischer-Tropsch process
AU597362B2 (en) Process and apparatus for the production of synthesis gas
AU2010246584B2 (en) Reactor for exothermic or endothermic catalytic reactions
EP2462088B1 (en) Process for the production of methane
EP0339748B1 (en) Process for the preparation of ethylene oxide
CN1830926B (en) Oxygenate conversion reactor catalyst coolers
US4778826A (en) Conversion of a lower alkane
KR102054837B1 (en) Radial flow catalytic reactor for exothermic reaction
US20040102530A1 (en) Multistage compact fischer-tropsch reactor
NO177492B (en) Process for catalytic production of hydrocarbons having at least 2 carbon atoms
US4654458A (en) Conversion of a lower alkane
US8461216B2 (en) Process for the co-production of superheated steam and methane
Rostrup-Nielsen et al. Steam reforming opportunities and limits of the technology
US20180029003A1 (en) Systems, methods, and apparatuses for fischer-tropsch reactor cascade
NO177665B (en) Process for converting a gaseous product and apparatus for use in the process
Rostrup-Nielsen Criteria for Carbon Formation: Steam Reforming and Methanation
GB2251678A (en) Heat exchange apparatus
JPS59179147A (en) Solid-gas catalytic reaction apparatus