[RU]

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, причем этот синтез-газ является особенно подходящим для последующего применения в производстве метанола. В этом способе сырье (100) разделяют на два потока, где один поток подвергают каталитическому парциальному окислению (КПО) (2), а другой поток подвергают реформингу с водяным паром с последующим процессом конверсии (51) водяного газа. Затем оба потока снова объединяют и в дальнейшем поток можно использовать в синтезе метанола. Предпочтительно рекомбинированный поток имеет параметр R, который означает молярное соотношение (Н ₂ -СО ₂ )/(СО+СО ₂ ), в диапазоне 1,9-2,2 и предпочтительно около 2. Кроме того, изобретение относится к способу получения метанола из углеводородсодержащего сырья, в котором первый синтез-газ получают по способу изобретения, причем этот синтез-газ в дальнейшем используется для производства метанола. Кроме того, изобретение относится к способу модернизации существующего метанольного завода для процесса производства метанола согласно изобретению.

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, причем этот синтез-газ является особенно подходящим для последующего применения в производстве метанола. В этом способе сырье (100) разделяют на два потока, где один поток подвергают каталитическому парциальному окислению (КПО) (2), а другой поток подвергают реформингу с водяным паром с последующим процессом конверсии (51) водяного газа. Затем оба потока снова объединяют и в дальнейшем поток можно использовать в синтезе метанола. Предпочтительно рекомбинированный поток имеет параметр R, который означает молярное соотношение (Н ₂ -СО ₂ )/(СО+СО ₂ ), в диапазоне 1,9-2,2 и предпочтительно около 2. Кроме того, изобретение относится к способу получения метанола из углеводородсодержащего сырья, в котором первый синтез-газ получают по способу изобретения, причем этот синтез-газ в дальнейшем используется для производства метанола. Кроме того, изобретение относится к способу модернизации существующего метанольного завода для процесса производства метанола согласно изобретению.

---

1410703
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНОЛА
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области получения синтез-газа из легких углеводородов, таких как природный газ. В частности, настоящее изобретение относится к получению синтез-газа, особенно подходящего для производства метанола.
Уровень техники
В промышленности на метанольных заводах метанол получают в несколько стадий, которые обычно включают получение синтез-газа (реформинг), синтез метанола и очистку метанола. Поскольку указанные стадии осуществляются в отдельных технологических установках, для каждой установки могут быть независимо выбраны и оптимизированы технологические условия. Обычными критериями при выборе технологии являются капитальные затраты и эффективность завода. Получение синтез-газа и компрессия обычно составляют приблизительно 60% от инвестиций, причем почти вся энергия потребляется на этой стадии процесса. Следовательно, технология получения синтез-газа имеет важное значение, независимо от местоположения.
Обычно синтез-газ для производства метанола получают, подвергая десульфуризованное углеводородное сырье реформингу с водяным паром (SR) при температуре от 800 до 950°С, в присутствии неподвижного слоя катализатора, который обычно содержит никель. Образовавшийся синтез-газ охлаждается и сжимается для последующего использования в синтезе метанола. Однако синтез-газ, полученный путем реформинга с водяным паром, обычно характеризуется слишком низким соотношением углерод/водород, по сравнению со стехиометрическим составом, оптимальным для синтеза метанола. В результате реактор синтеза метанола обычно работает при значительном избытке водорода, что приводит к низкой суммарной эффективности завода.
Для регулирования состава синтез-газа, используемого для производства метанола, можно использовать комбинированные технологии. Известный способ получения метанола, также называемый Combined Reforming Technology (CRT), описан в документе ЕР 0233076. Здесь углеводородное сырье разделяется на две исходные фракции, из которых одну фракцию подвергают первичному реформингу с водяным паром и затем объединяют со второй фракцией сырья. Полученная смесь взаимодействует с кислородсодержащим газом в реакторе вторичного реформинга. Полученный сырой
синтез-газ смешивают с обогащенным водородом потоком, полученным из продувочного газа из контура синтеза метанола, и затем окончательную смесь подают в контур получения метанола. Для достижения стехиометрического соотношения водород/оксиды углерода, необходимо подвергать паровому реформингу до 50-60% от всего сырья. Это приводит к тому, что значительная часть инвестиций для всего завода по производству метанола приходится на установку реформинга с водяным паром. Кроме того, высокая нагрузка на реформинг с водяным паром часто связана со значительным потреблением топлива в наружных горелках для того, чтобы необходимую высокую температуру в ходе парового реформинга. В свою очередь, это приводит к значительным выбросам СОг в атмосферу.
Поэтому желательно разработать способ получения синтез-газа для производства метанола, который был бы практически свободным от вышеуказанных недостатков. Особенно желательно располагать способом с пониженным потреблением топлива и пониженными выбросами СОг при получении синтез-газа, имеющего оптимальное соотношение компонентов для производства метанола.
Краткое изложение изобретения
С целью лучшего соответствия одному или нескольким из указанных выше требований, в одном аспекте изобретение представляет способ получения синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, который включает:
(i) разделение углеводородсодержащего сырья на первую и вторую части углеводородного сырья,
(И) указанную первую часть углеводородного сырья подвергают каталитическому парциальному окислению (КПО) с образованием реакционной смеси первого продукта, содержащей Н2, СО и СОг,
(Ш) указанную вторую часть углеводородного сырья подвергают паровому реформингу с последующей реакцией водяного газа, чтобы получить реакционную смесь второго продукта, и
(iv) объединение указанных реакционных смесей первого и второго продуктов, чтобы получить синтез-газ для синтеза метанола, где реакционная смесь первого продукта содержит меньше, чем 10% СОг на сухой газ.
В другом аспекте изобретение представляет собой способ получения метанола из углеводородсодержащего сырья, который включает стадии по пункту 1, чтобы получить синтез-газ и использовать указанный синтез-газ для производства метанола.
В дополнительном аспекте, в изобретении предложен способ модернизации
существующего метанольного завода, включающего установку реформинга с водяным паром, для способа получения метанола согласно изобретению, причем указанный способ включает добавление в существующий метанольный завод установки КПО, наряду с установкой реформинга с водяным паром.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана принципиальная схема традиционной объединенной установки реформинга с зоной предварительного реформинга.
На фиг. 2 показана принципиальная схема получения синтез-газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, с зоной предварительного реформинга только для сырья SR.
На фиг. 3 показана принципиальная схема варианта осуществления настоящего изобретения с общей зоной предварительного реформинга.
Подробное описание изобретения
В общем, согласно настоящему изобретению, углеводородсодержащее сырье разделяют на две части, которые обрабатывают отдельно. Образовавшееся сырье подвергают дополнительной рекомбинации, чтобы получить синтез-газ, особенно подходящий для производства метанола. Используемое в изобретении выражение "синтез-газ, подходящий для производства метанола" означает, что синтез-газ имеет определенное соотношение компонентов, главным образом, водорода и оксидов углерода, которое является оптимальным для синтеза метанола. В частности, метанольный синтез-газ может быть охарактеризован молярным отношением (Н2 - СО2) / (СО + СОг), которое обозначено в изобретении как отношение R. Отношение R, равное двум, означает стехиометрический синтез-газ для образования метанола. Предпочтительно, синтез-газ, полученный по способу настоящего изобретения, имеет отношение R в диапазоне 1,902,20, более предпочтительно 1,95-2,05.
Другими важными характеристиками синтез-газа являются отношение СО к СОг и концентрация инертных веществ. Высокое отношение СО к СОг будет увеличивать скорость реакции и степень превращения, а также уменьшает образование воды, что, в свою очередь, снижает скорость дезактивации катализатора. Высокая концентрация инертных веществ будет уменьшать парциальное давление активных реагентов. Обычно инертными веществами в синтезе метанола являются метан, аргон и азот.
Согласно изобретению, углеводородсодержащее сырье разделяют на первую и вторую углеводородные фракции, из которых первую подвергают каталитическому
парциальному окислению, а вторую фракцию - паровому реформингу. Можно использовать любое углеводородсодержащее сырье, подходящее для реформинга с водяным паром. Предпочтительно, сырье содержит легкие углеводороды, такие как алканы См, например, метан, этан, и др. Более предпочтительно, сырье содержит метан или газ, содержащий значительное количество метана, например, природный газ. Предпочтительно используется десульфуризованное сырье. Поэтому, в случае необходимости, углеводородное сырье можно обрабатывать на стадии десульфуризации, до разделения на две фракции. Термин "углеводородное сырье" означает любое сырье, которое содержит, по меньшей мере, один углеводород.
Отношение разделения сырья на две части зависит от состава сырья и желательного состава конечного синтез-газа. Желательный состав определяется конечным применением синтез-газа, например, производством метанола в конкретном случае. В общем, вторая часть углеводородного сырья, которая поступает в установку реформинга с водяным паром, предпочтительно составляет меньше, чем половину от всего объема углеводородного сырья, и предпочтительно от 5 до 30 % от всего объема углеводородсодержащего сырья отделяют в виде второй углеводородной фракции. В альтернативном варианте осуществления, объемное отношение первой углеводородной фракции конкретно второй углеводородной фракции предпочтительно составляет от 20:1 до 2:1 и более предпочтительно от 15:1 до 5:1.
Когда синтез-газ применяется для производства метанола, объем второй фракции предпочтительно составляет 5-15% от всего углеводородного сырья. Наилучшие результаты получаются, когда объем второй фракции приблизительно составляет 10 об.% от всего углеводородного сырья. До разделения углеводородное сырье, или его часть, можно подвергать предварительному реформингу.
Первую углеводородную фракцию подвергают каталитическому парциальному окислению (КПО). Обычно этот процесс включает в себя взаимодействие углеводородов с водяным паром и кислородом в присутствии катализатора. В случае природного газа или другого метансодержащего сырья, этот процесс можно представить следующим образом:
СН4 + 0,60 02 -> 1,95 Н2 + 0,85 СО + 0,15 С02 + 0,05 Н20
В этой реакции отношение R для продукта обычно составляет 1,87. Типичный процесс осуществляют при температуре 800-900°С в присутствии металлического катализатора. Предпочтительным каталитическим металлом является благородный металл из группы VIII, например, платина, иридий, родий, осмий, рутений, хотя никель также может быть использован в качестве каталитического металла. Кислород, используемый в процессе каталитического парциального окисления, может быть чистым или практически
чистым кислородом или кислородсодержащим газом, например, воздухом, или смесью кислорода с инертным газом. Практически чистый кислород (то есть, содержащий больше, чем 99% кислорода) является предпочтительным, и еще более предпочтительным является чистый кислород, содержащий больше, чем 99,9% кислорода.
Предпочтительно, поток сырья подаваемый в реактор КПО подогревается до температуры 200-500°С, предпочтительно 350-450°С и в частности приблизительно 400°С. При таких температурах минимизируется подача кислорода в реактор КПО. Кроме того, это снижает затраты на установку для разделения воздуха (УРВ), в случае, когда воздух используется при получении кислорода для процесса КПО. Подогрев может быть удобно осуществлен в конвекционной секции установки реформинга с водяным паром. Соотношение углеводородсодержащего сырья и кислорода в исходной газообразной смеси может быть различным. Точный состав смеси, введенной в реакционную зону, зависит от конкретно используемых углеводородов и количества кислорода, необходимого для проведения процесса парциального окисления. Специалист в этой области техники может легко определить работоспособные соотношения реагентов. Обычно отношение 02/С (кислород/углерод) составляет около 0,4 - 0,6, предпочтительно 0,5.
Термин КПО (также именуется КПО-МВК) известен специалистам в этой области техники. Термин КПО-МВК означает "Каталитическое парциальное окисление с малым временем контакта". Процесс КПО протекает в реакторе под действием катализатора при времени пребывания между 10"2 и 10"4 с, причем типичное время контакта поверхности катализатора составляет около 10"6 с. Указанное время контакта обычно соответствует значениям объемной скорости от 100000 до 250000 ч"1, предпочтительно от 100000 до 200000 ч"1. Катализаторы, применяемые в процессе КПО-МВК, содержат Ni, Pd, Pt, Rh или Ru. Реакция протекает на поверхности катализатора при температуре выше 950°С, предпочтительно выше 1000°С. За счет использования указанного малого времени контакта и большой температуры поверхности катализатора преимущественно образуется СО, причем подавляется образование углерода или С02. Это приводит к весьма желательному составу синтез-газа. Приведены ссылки на процесс КПО: (a) L. Basini, Catalysis Today 117 (2006) 384-393 и другие, включающие: (b) L. Basini, К. Aasberg-Petersen, A. Guarinoni, М. Oestberg, Catalysis Today (2001) 64, 9-20 "Catalytic Partial Oxidation of Natural Gas at Elevated Pressure and Low Residence Time"( Каталитическое парциальное окисление природного газа при повышенном давлении и малом времени контакта); (с) Н. Hickman, L.D. Schmidt, J. Catal. 138 (1992) 267; (d) D. Hichman, L.D. Schmidt Science, 259 (1993) 343; (e) L. Basini, G. Donati WO 97/37929; (f) Sanfilippo,
Domenico; Basini, Luca; Marchionna, Mario; EP-640559; (g) D. Schaddenhorst, R.J. Schoonebeek; WO 00/00426; (h) K.L. Hohn, L.D. Schmidt, S. Reyes, J.S. Freeley, WO 01/32556; (i) A.M. Gaffney, R. Songer, R. Ostwald, D. Corbin, WO 01/36323. В результате процесса КПО-МВК, получают первый продукт - реакционную смесь, которая содержит водород (Н2), монооксид углерода (СО) и диоксид углерода (СОг). В предпочтительном варианте осуществления, указанная смесь продуктов реакции содержит меньше диоксида углерода, чем в традиционном процессе CRT. Это особенно выгодно для метанольных заводов, для которых требуется максимально низкое содержание СОг. Предпочтительно, реакционная смесь первого продукта содержит меньше, чем 10% СОг на сухой газ, более предпочтительно, меньше, чем 6% СОг на сухой газ. Низкое содержание диоксида углерода дает вклад в оптимальное отношение R для конечного продукта синтез-газа, причем такое отношение R нельзя получить в традиционных способах парциального окисления или традиционном КПО.
В предпочтительном варианте осуществления, часть СО превращается СОг в присутствии водяного пара в реакторе конверсии водяного газа (WGS), таким образом, снижается отношение СО/С02 в смеси продуктов реакции, предпочтительно до значения от 3 до 10, более предпочтительно до значения от 6 до 7. Кроме того, отношение СО/СОг можно регулировать, изменяя количество газа, проходящего в обход реактора WGS, если это желательно.
Вторую углеводородную фракцию подвергают реформингу с водяным паром (SR) в установке парового реформинга. До реформинга с водяным паром сырье можно подвергать предварительному реформингу. В установке предварительного реформинга, высшие углеводороды (больше одного атома углерода) превращаются в метан, что делает сырье более однородным, а также снижает нагрузку на установку SR. Процесс превращения в установке предварительного реформинга является особенно эффективным, когда сырье вводится в установку предварительного реформинга при температуре 250-600°С, предпочтительно 450-550°С и в частности при 500°С. Подогрев сырья предварительного реформинга может быть удобно осуществлен в конвекционной секции блока SR. Адиабатический реформинг с водяным паром может быть использован в качестве предварительного реформинга. В установке предварительного реформинга молярное отношение водяной пар/углерод предпочтительно составляет от 1,5 до 2, более предпочтительно приблизительно 1,6 - 1,7. Кроме предварительного реформинга только второй углеводородной фракции, также выгодно подвергать предварительному реформингу все сырье или его часть, до разделения сырья. В случае переработки всего сырья в установке предварительного реформинга, предпочтительно минимизируют
потребление кислорода в адиабатическом паровом реформинге.
Предпочтительно, после реформинга с водяным паром следует реакция водяного газа, чтобы превратить СО в С02 и получить дополнительно Н2. При этом получается реакционная смесь второго продукта, содержащая водород и диоксид углерода. Смесь продуктов также может быть очищена, чтобы отделить С02 и получить поток, обогащенный водородом. В предпочтительном варианте осуществления, диоксид углерода удаляется из реакционной смеси второго продукта методом адсорбции со скачком давления (PSA).
Затем реакционную смесь второго продукта объединяют с первой смесью продуктов реакции. Таким образом, отношение R повышают приблизительно до 1,9 и предпочтительно до 2.
За счет применения способа изобретения можно снизить нагрузку на установку реформинга с водяным паром приблизительно на 30 - 70% и предпочтительно на 40-50%) от нагрузки в традиционном комбинированном реформинге. Кроме того, выбросы С02 снижаются, по меньшей мере на 50%, по сравнению с традиционной технологией.
В настоящем изобретении предложен способ более эффективной эксплуатации установки реформинга с водяным паром в процессе получения синтез-газа для производства метанола. В процессах уровня техники требуется очень большая установка реформинга с водяным паром, для которой необходимы весьма значительные инвестиции. Кроме того, обычно эти установки работают с избытком водорода.
В настоящем изобретении разработан оптимизированный способ получения метанола с высоким выходом и минимальным потреблением энергии при паровом реформинге. Другое преимущество способа заключается в том, что для второй реакционной смеси обычно требуются только проведение реакции WGS и удаление С02, например, методом PSA.
Полученный синтез-газ имеет отношение R, представляющее собой молярное соотношение (Н2 - С02)/(СО + С02), которое является особенно подходящим для производства метанола. В частности отношение R находится в диапазоне от 1,90 до 2,20, более предпочтительно 1,95-2,05. Следует отметить, что параметр R определяется таким образом, что отношение R не изменяется в ходе реакции WGS. При протекании указанной реакции СО превращается в С02 с образованием Н2, однако отношение R остается таким же. Это можно объяснить тем, что в реакции WGS на каждый моль СО, который превращается в С02, образуется один моль Н2. Поэтому разность (Н2-С02) остается постоянной, также как и сумма (СО+С02). Таким образом, на отношение R влияет только смешивание первой и второй реакционной смеси.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения метанола из углеводородсодержащего сырья. Этот способ включает описанные ранее стадии получения синтез-газа, который затем используется для производства метанола. Может быть использован любой подходящий способ получения метанола из синтез-газа. Обычно оксиды углерода взаимодействуют с водородом из синтез-газа на катализаторе, с образованием метанола. Катализатор этой реакции обычно содержит медь и цинк.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение относится к способу модернизации существующего метанольного завода, включающего установку реформинга с водяным паром, для способа производства метанола согласно настоящему изобретению; причем указанный способ включает добавление в существующий метанольный завод установки КПО, наряду с установкой реформинга с водяным паром. Под установкой КПО также подразумевают установку КПО-МВК, которая описана выше. Предпочтительно, установка реформинга с водяным паром содержит установку парового реформинга и реактор конверсии для проведения реакции водяного газа. Установку КПО монтируют на существующем метанольном заводе таким образом, чтобы реализовать возможность производства метанола описанным выше способом. В частности, установку КПО монтируют, наряду с установкой SR, которая, в свою очередь, включает в себя установку реформинга с водяным паром и реактор конверсии (WGS). Одним из преимуществ добавления блока КПО-МВК является повышение общей производительности по метанолу. Другим преимуществом является повышение энергетической эффективности установки реформинга с водяным паром, поскольку отсутствует потребность производства избыточного водорода. Следует отметить, что обычно размер и опорная поверхность установки КПО значительно меньше, чем у типичной установки SR. В случае желательного увеличения производительности метанольного завода, при ограниченном пространстве для расширения установки SR, для установки КПО может быть достаточно пространства.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления и со ссылкой на определенные чертежи, однако изобретение ограничивается не этими ссылками, а только формулой изобретения. Любые признаки ссылок в формуле изобретения не следует истолковывать, как ограничение объема изобретения. Все проценты для газов приведены по объему, если не указано другое. Описанные чертежи являются только схематичными и не ограничительными. В этих чертежах, размер некоторых элементов может быть преувеличенным, и изображен не в масштабе с иллюстративной целью. При использовании в настоящем описании и формуле изобретения термина "включающий" он не исключает другие элементы или этапы. При
использовании неопределенного или определенного артиклей, относящихся к существительному единственного числа, например, "а" или "an", "the", это также включает существительные множественного числа, если конкретно не указано другое.
На фиг. 1 показан известный комбинированный технологический процесс. В этом процессе сырье - природный газ 100 подвергается обессериванию в реакторе 1 гидродесульфуризации (ГДС). Затем десульфуризованное сырье 120 подвергают предварительному нагреву в конвекционной секции 50 установки реформинга с водяным паром (SR.). Подогретый поток 121 добавляют вместе с водяным паром и далее подают в установку предварительного реформинга 11, после которой поток расщепляется на две части 122 и 123. Поток 122 подается в установку реформинга с водяным паром 5, в которой природный газ вместе с водяным паром подвергается каталитическому превращению в синтез-газ 124. Поток 123 смешивается с синтез-газом 124, и оба потока поступают в установку 2 автотермического реформинга (ATR). В установке ATR смешанный газовый поток вместе с кислородом подвергается реформингу, образуя синтез-газ 106, который имеет состав, подходящий (после компрессии) для использования в синтезе метанола в реакторе 6.
На фиг. 2 показан вариант согласно настоящему изобретению. Углеводородное сырье 100, конкретно природный газ, подвергается обессериванию в реакторе 1 ГДС. Поток сырья подогревается в конвекционной секции 50 установки реформинга с водяным паром, и затем расщепляется на две части 101 и 102. Поток 101 смешивается с водяным паром, подвергается предварительному реформингу в зоне предварительного реформинга 11 и затем поступает в секцию SR, в которой имеется SR реактор 5, вместе с НТ реактором конверсии 51, и после этого в установку 53 адсорбции со скачком давления (PSA). Необязательно, С02 может быть удален в установке 52, предшествующей (или заменяющей) PSA установку 53; удаление С02 достигается за счет системы промывающего растворителя, такого как амин, Selexol или других известных растворителей. После PSA получают поток 110 чистого Н2.
Поток 102 вместе с перегретым водяным паром смешивается с подогретым кислородом и поступает в слой катализатора в реакторе КПО 2. Полученный газ 103, охлажденный в кипятильнике 3 технологического газа, образует поток 104, который затем расщепляется на две части, причем один поток вводится в реактор 4 конверсии СО, а другой поток обходит реактор. До введения в реактор 4 конверсии СО, в первый поток дополнительно вводят водяной пар. Эти потоки снова объединяют, чтобы получить поток 105, который характеризуется таким же отношением R, как поток 103, но имеет пониженное соотношение СО/С02, которое доводится приблизительно до 2,6. Потоки 105
и ПО смешивают для того, чтобы получить поток 106, который после компрессии подается в реактор 5 синтеза метанола. Соотношение Нг/СО для потока 106 составляет около 3, а отношение R приблизительно равно 2.
Относительное расщепление сырья на потоки 101 и 102 зависит от состава сырья и соотношения Нг/СО. Для метанольных заводов значение R равно 2 и соотношение Н2/СО приблизительно составляет 3:1. С этой целью, поток сырья 101 предпочтительно составляет приблизительно 5-30 об.% от потока 100. Если используется природный газ, то этот поток предпочтительно составляет меньше, чем 10% от всего потока сырья 100. Однако в других вариантах, до 30% сырья могут ответвляться в виде потока 101.
На фиг. 3 показан другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. После стадии десульфуризации потока сырья 100, получают поток сырья 120, который нагревают в конвекционной секции 50 установки реформинга приблизительно до 500°С и подают в установку 11 предварительного реформинга. Ниже установки 11 предварительного реформинга по ходу газа, поток расщепляется на две части, которые поступают в секции КПО и SR. Остальная часть этой схемы соответствует схеме на фиг. 2, поэтому можно сослаться на приведенные выше пояснения. Соответственно, идентичные компоненты установки обозначены одинаковыми цифровыми обозначениями. В этом варианте осуществления, перерабатывается тяжелый природный газ, с использованием тепла, которое предоставляет конвекционная секция 50 блока SR, что приводит к снижению потребления кислорода и уменьшению общих габаритов секции SR. Кроме того, в этом варианте осуществления можно подвергать предварительному реформингу только часть сырья КПО.
В таблице 1, приведены технологические характеристик для некоторых примеров осуществления изобретения, вместе со стандартным примером на основе комбинированной технологии SR/ATR. Отношение WGS означает соотношение между потоком, подаваемым в реактор конверсии, и суммарным потоком, выходящим из установки КПО.
Стандартный пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
СО/С02 на выходе из КПО
2,6
Отношение WGS
0,36
0,31
0,48
Пример 1 представляет собой вариант согласно настоящему изобретению, в котором проводится предварительный реформинг сырья парового реформинга, без рециркуляции продуктов продувочного газа PSA в реактор КПО.
Пример 2 представляет собой вариант согласно настоящему изобретению, в котором проводится предварительный реформинг сырья парового реформинга, с рециркуляцией приблизительно 50% продуктов продувочного газа PSA в реактор КПО.
Пример 3 представляет собой вариант согласно настоящему изобретению, в котором проводится предварительный реформинг сырья парового реформинга, и предварительный реформинг 40% сырья КПО.
Пример 4 аналогичен примеру 1, но сырье, поступающее в реактор КПО, имеет молярное отношение водяной пар/углерод равное 0,4.
Во всех приведенных примерах сырье, поступающее в установку предварительного реформинга, имеет молярное отношение водяной пар/углерод равное 1,5, в то время как молярное отношение водяной пар/углерод в сырье для установки парового реформинга равно 3.
В таблице 1 продемонстрировано снижение потребления сырья и топлива, а также нагрузки на установку реформинга для нескольких вариантов настоящего изобретения по сравнению с известной технологией комбинированного реформинга. В свою очередь, снижение нагрузки на установку реформинга означает значительное уменьшение капитальных затрат для завода и уменьшение выбросов СОг.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, включающий стадии, на которых:
(i) разделяют углеводородсодержащее сырье на первую и вторую части углеводородного сырья,
(ii) указанную первую часть углеводородного сырья подвергают каталитическому парциальному окислению (КПО) с образованием реакционной смеси первого продукта, содержащей Нг, СО и СОг,
(Ш) указанную вторую часть углеводородного сырья подвергают паровому реформингу с последующей реакцией водяного газа, чтобы получить реакционную смесь второго продукта, и
(iv) объединяют указанные реакционные смеси первого и второго продуктов, чтобы получить синтез-газ для синтеза метанола, причем реакционная смесь первого продукта содержит меньше, чем 10% С02 на сухой газ.
2. Способ по пункту 1, в котором параметр R синтез-газа, означающий молярное отношение (Нг-СОгЭДСО+СОг), находится в диапазоне от 1,90 до 2,20.
3. Способ по пункту 1 или 2, в котором на стадии (i) от 5 до 30 об.% углеводородсодержащего сырья отделяют в виде второй углеводородной фракции.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии (ш) реакционную смесь второго продукта подвергают адсорбции со скачком давления.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором, по меньшей мере, часть углеводородной фракции подвергают предварительному реформингу до стадии (i).
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вторую углеводородную фракцию подвергают предварительному реформингу.
7. Способ по пункту 5 или 6, в котором температура предварительного реформинга составляет от 250 до 600°С, предпочтительно от 450 до 550°С.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первую углеводородную фракцию на стадии (ii) подогревают до температуры от 200 до 500°С, предпочтительно от 350 до 450°С.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором реакционная смесь первого продукта содержит меньше, чем 6% С02 на сухой газ.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соотношение СО/СОг в реакционной смеси первого продукта составляет от 3 до 10.
2.
11. Способ получения метанола из углеводородсодержащего сырья, включающий стадии по пункту 1, чтобы получить синтез-газ и использовать указанный синтез-газ для производства метанола.
12. Способ модернизации существующего метанольного завода, включающего установку реформинга с водяным паром, для процесса производства метанола по пункту 11, где указанный способ включает добавление в существующий метанольный завод установки КПО, наряду с установкой реформинга с водяным паром.
13. Способ по пункту 12, в котором установка реформинга с водяным паром включает в себя установку парового реформинга и реактор конверсии для проведения реакции водяного газа.
2.
11.
122
124
100
106
123
120
Продувочный газ
н2о
101
110
100
i-1 t
11 I
106
Водяной пар
н2о
102
103
104
105
Фиг. 2
Топливо
Продувочный газ
120
100
101
106
102
Водяной пар
103 , , 104
t 2
105
о2 Н,0
Фиг. 3
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2
2/2