EA201692381A1 20170531 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/201692381 Полный текст описания [**] EA201692381 20150527 Регистрационный номер и дата заявки DKPA 2014 00286 20140527 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2015/061668 Номер международной заявки (PCT) WO2015/181214 20151203 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21705 Номер бюллетеня [**] УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОПОРЦИИ CO/CO   В СИНТЕТИЧЕСКОМ ГАЗЕ ПОСРЕДСТВОМ ОБРАТНОЙ РЕАКЦИИ СДВИГА ВОДЯНОГО ГАЗА Название документа [8] C01B 3/34, [8] C10K 3/02, [8] C10J 3/00, [8] C10G 2/00 Индексы МПК [DK] Андерсен Нильс Ульрик Сведения об авторах [DK] ХАЛЬДОР ТОПСЁЭ А/С Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201692381a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Заявка относится к производственной установке, включающей этап (1) производства синтез-газа, предусмотренный для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья (2) и предоставления синтетического газа в процессе производства синтез-газа; этап (4) производства, предусмотренный для получения синтетического газа и производства потока (5) продукта; этап обратной реакции сдвига водяного газа (ОРСВГ), предусмотренный для получения потока (7), богатого Н 2 , и CO 2 -содержащего исходного потока (8), и получения на этапе ОРСВГ потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа; и устройство (10) для добавления указанного потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку (3) синтез-газа.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Заявка относится к производственной установке, включающей этап (1) производства синтез-газа, предусмотренный для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья (2) и предоставления синтетического газа в процессе производства синтез-газа; этап (4) производства, предусмотренный для получения синтетического газа и производства потока (5) продукта; этап обратной реакции сдвига водяного газа (ОРСВГ), предусмотренный для получения потока (7), богатого Н 2 , и CO 2 -содержащего исходного потока (8), и получения на этапе ОРСВГ потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа; и устройство (10) для добавления указанного потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку (3) синтез-газа.


(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201692381 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.05.31
(22) Дата подачи заявки
2015.05.27
(51) Int. Cl.
C01B 3/34 (2006.01) C10K 3/02 (2006.01) C10J3/00 (2006.01) C10G 2/00 (2006.01)
(54)
УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОПОРЦИИ CO/CO2 В СИНТЕТИЧЕСКОМ ГАЗЕ ПОСРЕДСТВОМ ОБРАТНОЙ РЕАКЦИИ СДВИГА ВОДЯНОГО ГАЗА
(31) PA 2014 00286
(32) 2014.05.27
(33) DK
(86) PCT/EP2015/061668
(87) WO 2015/181214 2015.12.03
(71) Заявитель:
ХАЛЬДОР ТОПСЁЭ А/С (DK)
(72) Изобретатель:
Андерсен Нильс Ульрик (DK)
(74) Представитель:
Беляева Е.Н. (BY) (57) Заявка относится к производственной установке, включающей этап (1) производства синтез-газа, предусмотренный для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья (2) и предоставления синтетического газа в процессе производства синтез-газа; этап (4) производства, предусмотренный для получения синтетического газа и производства потока (5) продукта; этап обратной реакции сдвига водяного газа (ОРСВГ), предусмотренный для получения потока (7), богатого Н2, и ОЭ2-содержащего исходного потока (8), и получения на этапе ОРСВГ потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа; и устройство (10) для добавления указанного потока (9) газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку (3) синтез-газа.
Улучшение отношения СО/СОг в синтетическом газе посредством обратной
реакции сдвига водяного газа
В ходе проведения переоборудования используемых установок могут возникать определенные ограничения для возможностей модернизации способа и/или установки при использовании уже имеющихся реакторов, риформеров и т.д. Например, объем катализатора в используемой установке может накладывать ограничения на процесс, что означает, что при переоборудовании с использованием более эффективной технологической схемы объем катализатора не может быть увеличен.
Таким образом, при использовании имеющихся в наличии установок или в других ситуациях, когда в отношении риформеров, реакторов и т.д. имеются какие-либо ограничения, возникает необходимость в альтернативных способах и установках, которые увеличивали бы эффективность без вышеуказанной необходимости увеличения доступной производственной мощности.
В соответствии с первой целью способа и установки по настоящему изобретению предоставляется средство для увеличения количества и улучшения состава синтез-газа без необходимости увеличения объема риформера/ реактора/катализатора.
Эти и другие преимущества настоящего изобретения достигаются с помощью производственной установки, включающей:
этап производства синтез-газа, предусмотренный для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья и предоставления синтетического газа в процессе производства синтез-газа;
этап производства, предусмотренный для получения синтетического газа и производства потока продукта;
этап обратной реакции сдвига водяного газа (ОРСВГ), предусмотренный для получения потока, богатого Н2, и СО2-содержащего исходного потока, и получения на этапе ОРСВГ потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа; и
устройство для добавления указанного потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку синтез-газа, в результате чего предоставляется установка, обеспечивающая возможность производства смешанного потока синтез-газа с улучшенным отношением СО/СО2, при этом не возникает необходимость в увеличении производственной мощности на этапе производства синтез-газа, включая, например, риформер и/или увеличение объема /площади теплопередачи катализатора на этапе производства.
Этап производства может представлять собой контур синтеза метанола, выполненный с возможностью получения смеси синтетического газа и газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, и производства потока продукта, богатого метанолом.
Этап производства может также представлять собой блок очистки, в котором получают газообразный продукт, богатый монооксидом углерода.
В соответствии с некоторыми предпочтительными вариантами осуществления изобретения этап производства синтез-газа может представлять собой этап риформинга, этап газификации или этап частичного окисления, в зависимости от того, какой тип сырья предоставляется и/или от этапа производства. Т.е. этап производства синтез-газа может быть выбран таким образом, чтобы получить на подаче на этап производства газ с оптимизированным составом.
В случае если поток газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, получают по ходу процесса после этапа производства синтез-газа, нет необходимости в том, чтобы этап производства синтез-газа соответствовал определенным размерам для получения потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа. Это может быть целесообразным в таких технологических схемах, где обеспечение необходимого объема/пропускной способности на этапе производства синтез-газа является проблематичным, что может происходить, например, при переоборудовании используемых установок.
В случае если этап ОРСВГ включает блок извлечения водорода, расположенный по ходу процесса перед этапом ОРСВГ, поток, который подают в процесс ОРСВГ, имеет повышенное отношение Н2 и пониженное содержание других веществ по сравнению с потоком, поступающим на этап ОРСВГ.
В зависимости от используемой технологической схемы, блок извлечения водорода может представлять собой установку различных типов, например, мембранную установку, блок короткоцикловой адсорбции (КЦА) или криогенную установку.
Поток остаточного газа из блока извлечения может поступать, например, в горелки и т.д.
Например, поток газа, богатого Н2, может представлять собой продувочный газ из контура производства метанола. Продувочный газ может содержать различные вещества, которые преимущественно удаляют, при этом продувочный газ пропускают через блок извлечения водорода в соответствии с описанием выше до подачи в процесс ОРСВГ. В качестве альтернативы, поток, богатый Н2, может поступать непосредственно на этап ОРСВГ.
СОг-содержащий исходный поток может быть получен различными способами. Например, СО2 может быть получен из подземного природного резервуара с газом, богатым СО2.
СО2 также может быть получен в блоке очистки (таком как блок аминовой промывки, КЦА и т.д.), где происходит удаление СО2 из синтез-газа, газообразного продукта горения или природного газа, в зависимости от доступных источников СО2 или от иных желательных параметров для данной технологической схемы.
Этап ОРСВГ может осуществляться различными способами, с использованием соответствующих катализаторов. Например, этап ОРСВГ может включать использование высокотемпературного катализатора реакции сдвига (например, катализатора Topsne SK-201 или SK-501) или ультравысокотемпературного катализатора реакции сдвига для процесса ОРСВГ.
В технологических схемах, где производственная установка представляет собой блок очистки, где получают поток СО или поток, богатый СО, такая производственная установка может представлять собой мембранную установку или криогенную установку.
Также настоящим изобретением предоставляется способ регулирования отношения СО/СО2 в синтез-газе, включающий:
получение потока продукта из синтез-газа в контуре производства; получение потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, в реакторе ОРСВГ, по меньшей мере, из СО2-содержащего исходного потока и потока газа, богатого Н2; и добавление полученного потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к синтетическому газу по ходу процесса перед контуром производства. Т.е. в способе по настоящему изобретению этап ОРСВГ используют для получения потока с повышенным содержанием СО, при этом указанный поток с повышенным содержанием СО добавляют к синтез-газу с получением смешанного синтез-газа с более высоким содержанием СО, в результате чего оптимизируется производство в контуре производства.
Контур производства может включать, например, блок производства метанола, где получают поток продукта, богатый метанолом, или, например, представлять собой блок производства/очистки СО, где получают поток, богатый СО.
Если поток газа, богатого Н2, представляет собой продувочный газ контура производства метанола, обеспечивается высокая эффективность способа, при этом отходящий газ с этапа производства метанола используют для оптимизации состава синтетического газа, используемого при производстве метанола.
В настоящем способе поток газа, прошедшего этап ОРСВГ, может быть получен над высокотемпературным катализатором реакции сдвига (например, катализатором Topsne SK-201 или SK-501) или ультравысокотемпературным катализатором реакции сдвига.
Температура на подаче на этап ОРСВГ может находиться в диапазоне 250 -750°С. Зачастую предпочтительными являются более высокие температуры, так как при более высоких температурах обеспечивается большая эффективность конверсии на этапе ОРСВГ. Например, температура на подаче может составлять 350 °С или более, например, 500 °С или более.
Так как обратная реакция сдвига водяного газа является эндотермической реакцией, температура на выходе в адиабатическом реакторе будем ниже, чем температура на подаче, как правило, падение температуры составит 50 - 250 °С, например, 60 - 125 °С.
В соответствии с несколькими предпочтительными вариантами осуществления изобретения уровень конверсии СОг в СО достигает 5 - 75%, в результате чего получают газ, прошедший этап обратной реакции сдвига водяного газа, в котором отношение СО/СО2 составляет 0,05 - 3, например, более 0,1 и/или менее 2.
Как правило, в состав синтетического газа могут входить водород, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и вода (могут присутствовать также, например, небольшие количества азота, аргона и гелия). В случае производства метанола синтетический газ может содержать следующие компоненты:
Н2 65 - 75 об.%
СО 12 - 25 об.%
С02 5 - 10 об.%
СН4 0-10 об.%
Н2О Насыщенный
В случае если производственный этап представляет собой этап очистки СО синтетический газ, как правило, содержит водород, монооксид углерода, метан, вода и диоксид углерода (могут присутствовать также, например, небольшие количества азота, аргона и гелия) до этапа удаления СО2, когда предпочтительно может добавляться газ, прошедший этап обратной реакции сдвига водяного газа
Н2 50 - 70 об.%
СО 20-35 об.%
С02 5 - 10 об.%
СН4 0-5 об.%
Н2О Насыщенный
Поток газа, богатый Н2, может содержать, например, водород, монооксид углерода, диоксид углерода, вода и метан. В случае продувочного газа контура производства метанола поток газа, богатый Н2, может содержать следующие компоненты:
Н2 70 - 85 об.%
СО 0-8 об.%
С02 2- 10 об.%
СН4 5 - 20 об.%
Метанол 0.3 - 1 об.%
Способ и установка по настоящему изобретению могут преимущественно применяться в рамках переоборудования используемых установок, например, установок для производства метанола.
На Фиг. 1 показана схема плана/способа по настоящему изобретению, отличающегося тем, что этап 1 производства синтез-газа предусмотрен для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья 2 и предоставления синтетического газа 3 в процессе производства синтез-газа. Этап 4 производства предусмотрен для получения синтетического газа и производства потока (5) продукта. Этап 6 обратной реакции сдвига водяного газа предусмотрен для получения потока 7, богатого Нг, и СОг-содержащего исходного потока 8, и получения на этапе ОРСВГ потока 9 газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа. Также, установка/способ снабжены устройством 10 для добавления указанного потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку синтез-газа. Перед этапом обратной реакции сдвига водяного газа может располагаться блок 11 извлечения Нг, в котором получают поток 7 газа с повышенной концентрацией Н2 по сравнению с потоком, поступающим с этапа 4 производства. Такой блок извлечения Н2 может использоваться, например, в случае, когда для получения потока, богатого Н2, используют продувочный газ 12 с этапа 4 производства. Из блока извлечения поток 13 остаточного газа может поступать, например, в горелки и т.д.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предоставляется способ и установка, в которых смесь потока СО2 и Н2 подают в реактор с катализатором, обладающим активностью при реакции сдвига водяного газа, при этом обеспечивается возможность осуществления обратной реакции сдвига водяного газа (СО2 + Н2 о СО + Н2О) для улучшения отношения СО/СО2 и, следовательно, для улучшения реактивной способности синтез-газа, в результате чего уменьшается необходимый объем и/или площадь теплопередачи катализатора на этапе производства, например, в реакторе синтеза метанола. Способ и установка по настоящему изобретению могут преимущественно применяться в проектах переоборудования установок, когда размер риформера и/или реактора производства метанола ограничены имеющимися конструкциями.
Формула изобретения
1. Производственная установка, включающая:
этап производства синтез-газа, предусмотренный для получения углеводородного или углеродсодержащего сырья и предоставления синтетического газа в процессе производства синтез-газа;
этап производства, предусмотренный для получения синтетического газа и производства потока продукта;
этап обратной реакции сдвига водяного газа (ОРСВГ), предусмотренный для получения потока, богатого Н2, и СО2-содержащего исходного потока, и получения на этапе ОРСВГ потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа; и
устройство для добавления указанного потока газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, к потоку синтез-газа.
2. Производственная установка по п. 1, отличающаяся тем, что этап производства представляет собой контур синтеза метанола, выполненный с возможностью получения смеси синтетического газа и газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, и производства потока продукта, богатого метанолом.
3. Производственная установка по п. 1, отличающаяся тем, что этап производства представляет собой блок очистки, в котором получают газообразный продукт, богатый монооксидом углерода.
4. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что этап производства синтез-газа представляет собой этап риформинга, этап газификации или этап частичного окисления.
5. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что поток газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, получают по ходу процесса после этапа получения синтез-газа.
2.
6. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что этап ОРСВГ включает блок извлечения водорода, расположенный по ходу процесса перед этапом ОРСВГ.
7. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что поток газа, богатого Н2, представляет собой продувочный газ 12, полученный на этапе производства.
8. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что СОг-содержащий исходный поток получают из подземного природного резервуара с газом, богатым СО2.
9. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что СОг-содержащий исходный поток получают в блоке очистки, таком как блок аминовой промывки, КЦА (короткоцикловом адсорбере) и т.д., где происходит удаление СО2 из синтез-газа, газообразного продукта горения или природного газа.
10. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что этап ОРСВГ включает использование высокотемпературного катализатора реакции сдвига (например, катализатора Tops0e SK-201 или SK-501) или ультравысокотемпературного катализатора реакции сдвига.
11. Производственная установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок извлечения водорода представляет собой мембранную установку, блок КЦА или криогенную установку.
12. Производственная установка по п. 3, отличающаяся тем, что блок очистки, в котором получают поток СО или поток, богатый СО, представляет собой мембранную установку или криогенную установку.
13. Способ регулирования отношения СО/СО2 в синтез-газе, включающий:
получение потока метанола из синтез-газа в контуре производства метанола;
получение потока газа, прошедшего этап ОРСВГ, в контуре ОРСВГ, по меньшей мере, из СОг-содержащего исходного потока и потока газа, богатого ГЬ; и
добавление полученного потока газа, прошедшего этап ОРСВГ, к синтетическому газу по ходу процесса перед контуром производства метанола.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что поток газа, богатого Нг, представляет собой продувочный газ контура производства метанола.
15. Способ по любому из предшествующих пп. 13 - 14, отличающийся тем, что поток газа, прошедшего этап обратной реакции сдвига водяного газа, получают над высокотемпературным катализатором реакции сдвига (например, катализатором Topsne SK-201 или SK-501) или ультравысокотемпературным катализатором реакции сдвига.
16. Способ по любому из предшествующих пп. 13 - 15, отличающийся тем, что температура на входе на этап ОРСВГ составляет 250 - 750 °С.
17. Способ по любому из предшествующих пп. 13 - 16, отличающийся тем, что температура на выходе с этапа ОРСВГ составляет 200 - 700 °С.
18. Способ по любому из предшествующих пп. 13 - 17, отличающийся тем, что отношение СО/СОг в газе, полученном на этапе обратной реакции сдвига водяного газа, составляет 0,05 - 3.
14.