低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺

摘要

本发明公开了一种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺，该工艺是将费托合成反应后的不循环尾气经过水蒸汽重整转化为富含氢气的合成气、并从富含氢气的合成气中分离提取高纯度氢气加以利用的过程，它包括如下步骤：1）水蒸汽变换反应，获得变换气；2）费托合成反应，获得烃类燃料；3）预重整反应后，将其中具有两个及以上碳原子的烃类化合物转化为甲烷；4）甲烷与水蒸汽发生重整反应，转化为氢气和一氧化碳；5）分离含有氢气和一氧化碳的气体；6）为重整反应器提供热量。本发明有效利用费托合成尾气，特别是含有大量惰性组分的尾气，将其转化为氢气加以利用；同时，本发明有效利用了重整气在分离氢气后残余的可燃组分，提高了能源利用效率。

说明书

技术领域

本发明涉及含惰性气体组分的费托尾气处理工艺，具体指是一种低碳 排放的费托合成尾气综合利用工艺。

背景技术

费托合成是将煤、天然气等化石能源或生物质等可再生能源转化形成 的合成气在催化剂作用下生产燃料及化学品的过程。在降低对石油路 线能源及化学品生产依存度及清洁能源利用方面有重要作用。特别是 以生物质为原料生产合成气的费托合成工艺，更是极大地降低了对化 石能源的依赖。

费托产品除长链液态烃类外，还包括碳原子数在三个（C3）及以下的 低碳烃类，并成为尾气的主要组成部分，其中甲烷所占比例最大。提 高尾气的综合利用价值可对整个生产过程产生重要影响，并对降低整 个过程的温室气体排放和提高能源利用效率方面有重要的意义。

中国专利CN1354779A、CN1761734A分别公布了一种用于费托合成生产 液态烃类的工艺方法，但对过程所产生的尾气没有给予关注。中国专 利CN1611565A公开的费托生产工艺中对各个环节进行了较为详细的考 虑，尾气经深度冷却回收其中绝大多数的C3以上组分，并将形成的最 终尾气用作燃气。中国专利CN1786119A公开了费托合成反应工艺中， 直接将尾气输送到燃气～蒸汽联合循环发电机组发电以提高过程利用 效率。中国专利CN1209112A描述的合成工艺中将尾气用于燃烧驱动空 气压缩机。在中国专利CN1304913A公开的方法中，希望通过变换反应 与变压吸附分离相结合来处理尾气，未反应的CO经变换反应生成CO₂和 H₂，回收H₂和烃类，富CO₂尾气主要达标排放。

中国专利CN101538483A公开的方法中，通过多联产将过程中产生的CO ₂供给尿素合成工段，从而实现整个过程的CO₂近零排放，但为此需专 门 设置合成氨工段，且尿素合成装置建设成本高昂。由于受到合成气来 源的限制，由煤或生物质产生的合成气通常富碳少氢，而费托合成和 合成氨过程均以富氢气体为原料，故不得不通过变换反应调节氢碳比 或消耗CO生成大量CO₂。

中国专利CN101979468A提出了将不循环的不凝尾气输送到特别设置的 二氧化碳重整装置，使富甲烷的不凝尾气与来自脱碳环节的二氧化碳 发生重整反应生成合成气，所得合成气返回与煤制气混合后，经变换 反应环节调节氢碳比、脱碳环节分离出二氧化碳后作为费托合成原料 气。这一工艺过程未对不凝尾气中含有的惰性组分气在循环过程中对 整体费托反应产生的影响加以考虑。

为了提高费托合成的效率并消除原料气中CO浓度过高带来的不利影响 ，未完全反应的原料气通常需要循环回反应器入口与新鲜原料气混合 。当原料气中含有惰性组分时，会随循环在反应器中富集。因此，费 托合成释放出的不凝尾气，如果直接转化为合成气与原料气混合使用 ，会导致惰性气体的进一步富集。

以生物质及煤为原料生产的合成气中氢碳比普遍偏低，无法直接满足 费托合成的需求；同时费托合成工厂还需要额外的氢气用于产物的加 工及催化剂的还原。通常原料气需要经过然后水煤气变换和、脱碳工 序等调节氢碳比后，再通才能经由费托合成的方法生产烃类燃料，可 以极大的降低人类对化石能源的依赖。但是，气化、变换和脱碳等工 序工艺复杂，设备投资较高。将尾气中的轻质烃转化为氢气以调节原 料气的氢碳比，而且能够简化变换和脱碳工序，又可充分利用生物质 中的碳，提高合成油装置的生产能力，对降低温室气体的排放也有重 要的意义。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺 ，该工艺将含有惰性气体的费托尾气转化成为氢源，在实现整个费托 系统二氧化碳排放量降低的同时，补充费托合成工厂不足的氢源，从 而提高整体过程效率及经济性。

为实现上述目的，本发明所提供的低碳排放的费托合成尾气综合利用 工艺，是将费托合成反应后的不循环尾气经过水蒸汽重整转化为富含 氢气的合成气、并从富含氢气的合成气中分离提取高纯度氢气加以利 用的过程，其特殊之处在于：它包括如下步骤：

1）将原料气输送到变换反应器中，在催化剂的作用下发生水煤气变换 反应，脱除反应生成的二氧化碳，获得变换气；

2）将所得变换气输送到费托合成反应器中进行反应，生成烃类燃料和 尾气，抽取尾气中的一部分作为循环尾气，与变换气混合后继续进行 费托合成反应；

3）尾气中的另一部分即为不循环尾气，将不循环尾气输送到预重整反 应器中，与水蒸汽混合进行预重整反应，将其中具有两个及以上碳原 子的烃类化合物转化为甲烷；

4）将经过预重整甲烷化的混合气体输送到后续的重整反应器中，在重 整催化剂的作用下，使其中的甲烷与水蒸汽发生重整反应，转化为氢 气和一氧化碳；

5）将经过重整后含有氢气和一氧化碳的气体输送到气体分离器中，分 离出高纯度氢气备用，同时获得含有一氧化碳和惰性组份的混合气体 ；

6）将所获得含有一氧化碳和惰性组份的混合气体作为重整反应器的补 充燃料为其提供热量。

作为优选方案，所述步骤5）中，将所得高纯度氢气中的一部分以下列 方式之一补充到费托合成反应器中：

a、高纯度氢气与变换气混合后，再与循环尾气混合，输送到费托合成 反应器中；

b、高纯度氢气与原料气混合，经过变换反应生成变换气后，再与循环 尾气混合，输送到费托合成反应器中；

c、高纯度氢气与循环尾气混合后，再与变换气混合，输送到费托合成 反应器中。

作为优选方案，所述步骤5）中，将所得高纯度氢气中的大部分以下列 方式中的一种或一种以上的组合加以应用：

d、作为费托反应产物加氢精制的原料；

e、作为费托反应产物加氢裂化的原料；

f、作为费托反应合成催化剂的还原剂。

进一步地，所述步骤1）中，原料气是指煤或生物质通过气化方式产生 的含有一氧化碳和氢气的气体，原料气中氢气与一氧化碳的摩尔比为 0.1~2.2；变换气是指其中氢气与一氧化碳的摩尔比为1.6~3.0、有效 合成气占总气体量50%以上的合成气。

更进一步地，所述步骤1）中，原料气中氢气与一氧化碳的摩尔比为0 .1~1.1；变换气中氢气与一氧化碳的摩尔比为2.0~2.5、有效合成气占 总气体量的80%以上。

再进一步地，所述步骤1）中，水煤气变换反应是指原料气中的一氧化 碳与水蒸汽在温度为200~500℃、压力为0~4.0Mpa的条件下，经催化剂 作用转化为氢气和二氧化碳的反应。

进一步地，所述步骤2）中，费托合成反应是指变换气在温度为160~3 50℃、压力为0.1~5MPa的条件下，经Fe基或Co基催化剂作用生成烃类 燃料的反应。

进一步地，所述步骤3）中，预重整反应在温度为250~450℃、压力为 0~4.0Mpa、采用Ni系负载型催化剂的条件下进行，其中水蒸汽与不循 环尾气的摩尔比为0.1~4，优选的摩尔比为0.5~1.5。

进一步地，所述步骤4）中，重整反应在温度为500~1300℃、压力为0 ~4.0Mpa、采用Ni系、Mo系或Ru系负载型催化剂的条件下进行，

更进一步地，所述步骤4）中，向经过预重整甲烷化的混合气体中添加 水蒸汽来调整两者的比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为 0.1~4，优选的摩尔比为0.1~1。

本发明通过有效利用费托合成的尾气、特别是含有大量惰性组分的尾 气，将其转化为氢气加以利用；同时，传统的重整需要外界提供热量 ，而本发明有效利用了重整气在氢气分离后残余的可燃组分，提高了 能源利用效率。其优点具体体现在如下几方面：

其一、费托尾气中通常含有大量的烷烃、烯烃及未反应的氢气、一氧 化 碳等成分，加强对尾气的利用能够显著提高费托合成的整体效益及能 量利用率。

其二、当原料气中含有惰性组分特别是氮气时，会随费托合成的尾气 循环在合成反应器中不断富集，从而影响费托合成的反应效率。将含 有惰气的不循环尾气直接制备成合成气应用，存在惰气与一氧化碳分 离难度较大的问题，而以氢气为目的则不存在这一问题。

其三、甲烷水蒸汽重整是一个吸热反应，使用分离氢气组分后的重整 气作为热源，可以不用从外界引入额外热源，降低能源成本。

其四、通过甲烷水蒸汽重整制取的大量氢气为费托产品的加氢裂化及 加氢精制提供了充足的氢源。

其五、通过甲烷水蒸汽重整制取的氢气补充至低氢碳比的原料气当中 ，降低了原料气变换的深度及变换设备的规模，进而提高了费托合成 装置的生产能力并降低了生产成本。并解决费托合成厂氢源不足的问 题。

附图说明

图1是一种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺的工艺流程图。

图2是另一种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺的工艺流程图。

图3是第三种低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

对比例：

本对比例描述了一个不循环尾气未加以利用的费托合成的过程。

1）5890NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳的摩 尔比为0.1，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽在温 度为300℃、压力为2.0Mpa的条件下，经变换将其中所含的2350 NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同体积的氢气，脱除二氧化碳 及水后，产出用于费托合成使用的变换气4480NM³/h。

2）变换气进入费托合成反应器中，生产出0.65t/h的烃类燃料，并排 放 出1030NM³/h费托尾气。

对比例中各单元气体组成见表1.

表1：对比例中各单元气体组成（体积含量v%）

实施例一：

实施例一使用了和对比例相同的原料气体，并按照图1所示的工艺过程 将制备出来的氢气返回到变换反应器之前。

1）原料气是指煤或生物质通过气化方式产生的含有一氧化碳和氢气的 气体，将5890NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳 的摩尔比为0.1，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽 在温度为300℃、压力为2.0Mpa的条件下，经催化剂作用转化为氢气和 二氧化碳，经变换将2120NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同 体积的氢气，脱除二氧化碳后，产出用于费托合成使用的变换气4480  NM³/h，其中变换气中氢气与一氧化碳的摩尔比为1.7、有效合成气 占总气体量88%以上。

2）将所得变换气与重整反应器产生的氢气715NM3/h混合后，输送到费 托合成反应器中进行费托合成反应，反应温度为300℃、压力为2.5MP a，在Fe基催化剂作用下，生产出0.75t/h的烃类燃料，并排放出1150 NM³/h的不循环费托尾气，抽取尾气中的一部分作为循环尾气，与变换 气混合后继续进行费托合成反应。

3）将尾气中的1150NM³/h不循环费托尾气与345NM³/h的水蒸汽混合， 经换热至300 ℃后进入预重整反应器进行预重整反应，反应温度为3 00℃、压力为2.0Mpa、催化剂为Ni系负载型催化剂，其中水蒸汽与不 循环尾气的摩尔比为0.3，混合气经过预重整后，将其中具有两个及以 上碳原子的烃类化合物转化为甲烷，获得了1330NM3/h的预重整出口气 。

4）将经过预重整甲烷化的预重整出口气输送到后续的间壁式重整反应 器中，并向经过预重整甲烷化的混合气体中添加水蒸汽来调整两者的 比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为2，控制甲烷与水蒸汽 在温度为800℃、压力为2.0Mpa、催化剂为Ni系负载型的条件下进行重 整，转化为氢气和一氧化碳。重整生成的混合气体，经过换热降温至 45℃并脱水，获得1830NM³/h的重整产物气。

5）重整产物气进入变压吸附气体分离设备，分离产品为735NM3/h的高 纯度氢气及1080NM3/h的含一氧化碳和惰性组份的混合气体。将715NM 3/h的高纯度氢气与原料气混合，经过变换反应生成变换气后，再与循 环尾气混合，输送到费托合成反应器中进行反应。余下20NM³/h的高纯 度氢气送往后续工艺，作为费托反应合成催化剂的还原剂。

6）将上述变压吸附设备分离出的含一氧化碳和惰性组份的混合气体与 450NM³/h、93%的氧气混合后，用喷嘴喷入重整反应器的间壁，燃烧为 重整反应器供热。

以上实施例一中，原料气补充氢气后，变换过程少放出230 NM³/h的 二氧化碳，费托合成生产的烃类燃料量从0.65t/h上升至0.75t/h，产 量上升16%。

表2显示了以上过程中气体成分及气体体积的变化。

表2：实施例一中各单元气体组成（体积含量v%）

实施例二：

采用与实施例一相同的尾气处理方式，仍按照图1所示的工艺过程将制 备出来的氢气返回到变换反应器之前。

1）原料气是指煤或生物质通过气化方式产生的含有一氧化碳和氢气的 气体，将5950NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳 的摩尔比为1.1，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽 在温度为200℃、压力为1.0Mpa的条件下，经催化剂作用转化为氢气和 二氧化碳，经变换将256NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同 体积的氢气，脱除二氧化碳后，产出用于费托合成使用的变换气4530 NM³/h，其中变换气中氢气与一氧化碳的摩尔比为1.43，有效合成气占 总气体量88%以上。

2）将所得变换气与尾气重整反应器产生的氢气1150NM3/h混合后，输 送到费托合成反应器中进行费托合成反应，反应温度为160℃、压力为 0.1MPa，在Co基催化剂为作用下生产出0.27t/h的烃类燃料，并排放出 2420NM³/h的不循环费托尾气，抽取尾气中的一部分作为循环尾气，与 变换气混合后继续进行费托合成反应；

3）将尾气中的2420 NM³/h不循环费托尾气与240NM³/h的水蒸汽混合 经换热至250℃后进入预重整反应器进行预重整反应，反应温度为250 ℃、压力为1.0Mpa、催化剂为Ni系负载型催化剂，其中水蒸汽与不循 环尾气的摩尔比为0.1，混合气经过预重整后，将其中具有两个及以上 碳原子的烃类化合物转化为甲烷，获得了2660NM³/h的预重整出口气。

4）将经过预重整甲烷化的预重整出口气输送到后续的间壁式重整反应 器中，并向经过预重整甲烷化的混合气体中添加水蒸汽来调整两者的 比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为4，控制甲烷与水蒸汽 在温度为500℃、压力为1.0Mpa、催化剂为Ni系负载型的条件下进行重 整，转化为氢气和一氧化碳，获得12400NM³/h的重整产物气。

5）重整产物气经过换热降温至45℃，脱水后，进入变压吸附气体分离 设备，分离产品为1180NM³/h的高纯度氢气及1780NM³/h的含一氧化碳 和惰性组份的混合气体，将其中540NM³/h的高纯度氢气与原料气混合 ，经过变换反应生成变换气后，再与循环尾气混合，输送到费托合成 反应器中进行反 应，其中的400NM³/h高纯度氢气送往费托产品加氢精制及加氢裂化， 余下240NM³/h的高纯度氢气送往后续工艺，作为费托反应合成催化剂 的还原剂。

6）将上述变压吸附设备分离出的含一氧化碳和惰性组份的混合气体与 950NM³/h，93%的氧气混合后，用喷嘴喷入重整反应器的间壁，并燃烧 为重整反应器供热。

表3显示了以上过程中气体成分及气体体积的变化。

表3：实施例三各单元气体组成（体积含量v%）

以上实施例二中原料气补充氢气后，变换过程少放出375NM³/h的二氧 化碳，费托合成生产的烃类燃料量从0.21t/h上升至0.27t/h，产量上 升29%。

实施例三：

实施例三使用了气体成分及气体体积的变化如表4所示的原料气体，并 按照图2所示的工艺过程将制备出来的氢气返回到变换反应器之后。

1）原料气是指煤或生物质通过气化方式产生的含有一氧化碳和氢气的 气体，将5900NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳 的摩尔比为2.2，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽 在温度为500℃、压力为4.0Mpa的条件下，经催化剂作用转化为氢气和 二氧化碳，经变换将300NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同 体积的氢气，脱除 二氧化碳后，产出用于费托合成使用的变换气5090NM³/h，其中变换气 中氢气与一氧化碳的摩尔比为3.0、有效合成气占总气体量95%以上。

2）将所得变换气与尾气重整反应器产生的氢气100NM³/h混合后输送到 费托合成反应器中进行费托合成反应，反应温度为350℃、压力为5MP a，在Co基催化剂作用下生产出0.72t/h的烃类燃料，并排放出350NM³/h的费托尾气，抽取尾气中的一部分作为循环尾气，与变换气混合后 继续进行费托合成反应；

3）将尾气中的350NM³/h不循环费托尾气与35NM³/h的水蒸汽混合经换 热至450℃后进入预重整反应器进行预重整反应，反应温度为450℃、 压力为4.0Mpa、催化剂为Ni系负载型催化剂，其中水蒸汽与不循环尾 气的摩尔比为0.1，混合气经过预重整后，将其中具有两个及以上碳原 子的烃类化合物转化为甲烷，获得了384NM³/h的预重整出口气。

4）将经过预重整甲烷化的预重整出口气输送到后续的间壁式重整反应 器中，并向经过预重整甲烷化的混合气体中添加水蒸汽来调整两者的 比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为0.1，控制甲烷与水蒸 汽在温度为1300℃、压力为4.0Mpa、催化剂为Ru系负载型的条件下进 行重整，转化为氢气和一氧化碳，获得486NM³/h的重整产物气。

5）重整产物气经过换热降温至45℃，脱水后，进入变压吸附气体分离 设备，分离产品为189NM³/h的高纯度氢气及297NM³/h的含一氧化碳和 惰性组份的混合气体，将其中124NM^3/h的高纯度氢气与变换气混合后， 再与循环尾气混合，输送到费托合成反应器中进行反应，其中50NM³/ h高纯度氢气送往费托产品加氢精制及加氢裂化，余下15NM³/h的高纯 度氢气送往后续工艺，作为费托反应合成催化剂的还原剂。

6）将上述变压吸附设备分离出的含一氧化碳和惰性组份的混合气体与 150NM³/h，93%的氧气混合后，用喷嘴喷入重整反应器的间壁，并燃烧 为重整反应器供热。

表4显示了以上过程中气体成分及气体体积的变化。

表4：实施例三各单元气体组成（体积含量v%）

以上实施例三中原料气补充氢气后，费托合成生产的烃类燃料量从0. 72t/h上升至0.73t/h，产量上升2%。

实施例四：

采用与实施例三相同的尾气处理方式，仍按照图2所示的工艺过程将制 备出来的氢气返回到变换反应器之前。

1）原料气是指煤或生物质通过气化方式产生的含有一氧化碳和氢气的 气体，将6000NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳 的摩尔比为1，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽在 温度为400℃、压力为3.0Mpa的条件下，经催化剂作用转化为氢气和二 氧化碳，经变换将1010NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同体 积的氢气，脱除二氧化碳后，产出用于费托合成使用的变换气5874NM ³/h，其中变换气中氢气与一氧化碳的摩尔比为2.5、有效合成气占总 气体量80%以上。

2）将所得变换气与尾气重整反应器产生的氢气1300NM³/h混合后输送 到费托合成反应器中进行费托合成反应，反应温度为250℃、压力为3 .5MPa，在Co基催化剂作用下生产出0.69t/h的烃类燃料，并排放出21 20NM³/h的不循环费托尾气，抽取尾气中的一部分作为循环尾气，与变 换气混合后继续进行费托合成反应；

3）将尾气中的2120NM³/h不循环费托尾气与3180NM³/h的水蒸汽混合经 换热至400℃后进入预重整反应器进行预重整反应，反应温度为400℃ 、压 力为3.0Mpa、催化剂为Ni系负载型催化剂，其中水蒸汽与不循环尾气 的摩尔比为1.5，混合气经过预重整后，将其中具有两个及以上碳原子 的烃类化合物转化为甲烷，获得了5300NM³/h的预重整出口气。

4）将经过预重整甲烷化的预重整出口气输送到后续的间壁式重整反应 器中，并向经过预重整甲烷化的混合气体中添加水蒸汽来调整两者的 比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为3，控制甲烷与水蒸汽 在温度为900℃，压力为2.5Mpa、催化剂为Mo系负载型的条件下进行重 整，转化为氢气和一氧化碳，获得9005NM³/h的重整产物气。

5）重整产物气经过换热降温至45℃，脱水后，进入变压吸附气体分离 设备，分离产品为1450NM³/h的高纯度氢气及1780NM³/h的含一氧化碳 和惰性组份的混合气体，将其中1050NM³/h的高纯度氢气与变换气混合 后，再与循环尾气混合，输送到费托合成反应器中进行反应，其中32 5NM³/h高纯度氢气送往费托产品加氢精制及加氢裂化，余下75NM³/h的 高纯度氢气送往后续工艺，作为费托反应合成催化剂的还原剂。

6）将上述变压吸附设备分离出的含一氧化碳和惰性组份的混合气体与 200NM³/h，93%的氧气混合后，用喷嘴喷入重整反应器的间壁，并燃烧 为重整反应器供热。

表5显示了以上过程中气体成分及气体体积的变化。

表5：实施例四各单元气体组成（体积含量v%）

以上实施例四中原料气补充氢气后，费托合成生产的烃类燃料量从0. 56t/h上升至0.69t/h，产量上升24%。

实施例五：

实施例五使用了气体成分及气体体积的变化如表6所示的原料气体，并 按照图3所示的工艺过程将制备出来的氢气返回到变换反应器之后。

1）原料气是指煤或生物质通过气化方式产生的含有一氧化碳和氢气的 气体，将5500NM³/h的低氢碳比原料气，其中原料气中氢气与一氧化碳 的摩尔比为2.2，输送到变换反应器中，原料气中的一氧化碳与水蒸汽 在温度为500℃、压力为4.0Mpa的条件下，经催化剂作用转化为氢气和 二氧化碳，经变换将164NM³/h的一氧化碳转化成二氧化碳并生成相同 体积的氢气，脱除二氧化碳后，产出用于费托合成使用的变换气4970 NM³/h，其中变换气中氢气与一氧化碳的摩尔比为3.0、有效合成气占 总气体量50%以上。

2）将所得变换气与尾气重整反应器产生的氢气715NM³/h混合后输送到 费托合成反应器中进行费托合成反应，反应温度为350℃、压力为5MP a，在Fe基催化剂，作用下生产出0.18t/h的烃类燃料，抽取尾气中的 一部分作为循环尾气，与变换气混合后继续进行费托合成反应，另排 放出3100NM³/h不循环费托尾气。

3）将尾气中的3100NM³/h不循环费托尾气与9300NM³/h的水蒸汽混合经 换热至450℃后进入预重整反应器进行预重整反应，反应温度为450℃ 、压力为4.0Mpa、催化剂为Ni系负载型催化剂，其中水蒸汽与不循环 尾气的摩尔比为4，混合气经过预重整后，将其中具有两个及以上碳原 子的烃类化合物转化为甲烷，获得了12400NM³/h的预重整出口气。

4）将经过预重整甲烷化的预重整出口气输送到后续的间壁式重整反应 器中，并向经过预重整甲烷化的混合气体中添加水蒸汽来调整两者的 比例，使水蒸汽与甲烷化的混合气体的摩尔比为4，控制甲烷与水蒸汽 在温度为1300℃、压力为4.0Mpa、催化剂为Ni系负载型的条件下进行 重整，转化为氢气和一氧化碳，获得12700NM³/h的重整产物气。

5）重整产物气经过换热降温至45℃，脱水后，进入变压吸附气体分离 设备，分离产品为630NM³/h的高纯度氢气及2025NM³/h的含一氧化碳和 惰性组份的混合气体，将其中440NM³/h的高纯度氢气与循环尾气混合 后，再与变换气混合，输送到费托合成反应器中进行反应，其中150N M³/h高纯度氢气送往费托产品加氢精制及加氢裂化，余下40NM³/h的高 纯度氢气送往后续工艺，作为费托反应合成催化剂的还原剂。

6）将上述变压吸附设备分离出的含一氧化碳和惰性组份的混合气体与 150NM³/h，93%的氧气混合后，用喷嘴喷入重整反应器的间壁，并燃烧 为重整反应器供热。

表6显示了以上过程中气体成分及气体体积的变化。

表6实施例五各单元气体组成（体积含量v%）

以上实施例五中原料气补充氢气后，费托合成生产的烃类燃料量从0. 16t/h上升至0.18t/h，产量上升13%。

本发明的工作原理如下：本发明的低碳排放的费托合成尾气综合利用 工艺，合成气经过变换后，进入费托合成反应器，反应生成烃类燃料 和水；费托合成的不凝尾气一部分循环回费托合成反应器入口；另一 部分不循环的尾气与水蒸气混合，经过预重整后，输送入特别的甲烷 水蒸气重整反应器中，重整为含有CO、H₂的混合气体；该混合气体经 过分离设备，产生一股高品质的氢气和一股含CO的混合气体流；该含 CO的混合气体流燃烧为甲烷化水蒸气重整反应器提供热源；高品质氢 气根据工艺需要去往费托产品的深加 工或脱酸等工段，同时过余的氢气与费托合成的原料气混合，作为费 托合成原料的一部分加以使用。它是以合成气为原料制备烃类燃料的 费托合成过程及尾气利用方式，将含有惰性气体的费托尾气转化成为 氢源，在实现整个费托系统二氧化碳排放量降低的同时，补充费托合 成工厂不足的氢源，从而提高整体过程效率及经济性。本发明还包括 一套费托合成装置及甲烷重整装置，将费托尾气中富含的轻质烃类转 化为氢气并分离提纯，用于解决费托合成工厂氢源不足的问题。

本发明的工作过程如下：合成气经过变换后，进入费托合成反应器， 反应生成烃类燃料和水；费托合成的不凝尾气一部分循环回费托合成 反应器入口；另一部分不循环的尾气与水蒸气混合，经过预重整后， 输送入特别的甲烷水蒸气重整反应器中，重整为含有CO、H₂的混合气 体；该混合气体经过分离设备，产生一股高品质的氢气和一股含CO的 混合气体流；该含CO的混合气体流燃烧为甲烷化水蒸气重整反应器提 供热源；高品质氢气根据工艺需要去往费托产品的深加工或脱酸等工 段，同时过余的氢气与费托合成的原料气混合，作为费托合成原料的 一部分加以使用。