|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему обработку углеводородного сырья в первичном риформере (ПР), сжатие по меньшей мере части газообразных продуктов горения из первичного риформера в компрессоре (К1) и подачу сжатых газообразных продуктов горения во вторичный риформер (ВР) вместе с выходящим потоком из первичного риформера. В указанном способе воздух, обогащенный кислородом (ВОК), подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер, либо в оба риформера. Способ, в частности, подходит для совместного производства аммиака и метанола или для производства либо аммиака, либо метанола. При использовании способа по настоящему изобретению значительно снижается общий выброс CO 2 . 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему обработку углеводородного сырья в первичном риформере (ПР), сжатие по меньшей мере части газообразных продуктов горения из первичного риформера в компрессоре (К1) и подачу сжатых газообразных продуктов горения во вторичный риформер (ВР) вместе с выходящим потоком из первичного риформера. В указанном способе воздух, обогащенный кислородом (ВОК), подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер, либо в оба риформера. Способ, в частности, подходит для совместного производства аммиака и метанола или для производства либо аммиака, либо метанола. При использовании способа по настоящему изобретению значительно снижается общий выброс CO 2 .
Евразийское (21) 201791153 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C01B 3/34 (2006.01)
2017.И.30 C01B 3/48 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2015.11.25
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ПОСРЕДСТВОМ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ
(31) PA 2014 00682
(32) 2014.11.25
(33) DK
(86) PCT/EP2015/077600
(87) WO 2016/083434 2016.06.02
(71) Заявитель:
ХАЛЬДОР ТОПСЁЭ А/С (DK)
(72) Изобретатель:
Андерсен Нильс Ульрик (DK)
(74) Представитель:
Беляева Е.Н. (BY)
(57) Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему обработку углеводородного сырья в первичном риформе-ре (ПР), сжатие по меньшей мере части газообразных продуктов горения из первичного рифор-мера в компрессоре (К1) и подачу сжатых газообразных продуктов горения во вторичный рифор-мер (ВР) вместе с выходящим потоком из первичного риформера. В указанном способе воздух, обогащенный кислородом (ВОК), подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер, либо в оба риформера. Способ, в частности, подходит для совместного производства аммиака и метанола или для производства либо аммиака, либо метанола. При использовании способа по настоящему изобретению значительно снижается общий выброс CO2.
Способ получения синтез-газа посредством рециркуляции газообразных
продуктов горения
Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа посредством рециркуляции газообразных продуктов горения. Указанный способ, в частности, подходит для совместного производства аммиака и метанола или для производства либо аммиака, либо метанола.
В частности, настоящее изобретение основано на том факте, что потребление углеводородного исходного газа, такого как природный газ (ПГ), например, в установке по производству аммиака и выброс диоксида углерода из указанной установки могут быть значительно снижены путем рециркуляции газообразных продуктов горения из первичного риформера во вторичный риформер в качестве окислителя.
Согласно настоящему изобретению диоксид углерода, который также рециркулируется с газообразными продуктами горения, может использоваться для совместного производства метанола, что также приведет к снижению выброса диоксида углерода. Преимущественно, в качестве воздуха горения для горелок первичного риформера может использоваться воздух, обогащенный кислородом, для улучшения отношения водород/азот. Тем не менее, воздух, обогащенный кислородом, может добавляться во вторичный риформер вместо добавления в первичный риформер, или он может добавляться одновременно в оба риформера.
Совместное производство аммиака и метанола известно, например, из документа US 8 692 034 этого же заявителя. Поток отходящего газа СОг из установки короткоцикловой абсорбции (СО2 КЦА) рециркулируется в первичный риформер вместе с потоком отходящего топливного газа, полученного при синтезе аммиака. Газ, прошедший частичный риформинг, из первичного риформера подвергается дальнейшему риформингу на этапе вторичного риформинга с воздушным дутьем, при этом обработка газообразных продуктов горения из первичного риформера в данном документе не описана. После этапа синтеза метанола используют этап метанации. Выбросы СО2 (полученного в результате синтеза метанола и аммиака) в окружающую среду отсутствуют.
В документе US 8,303,923 этого же заявителя описан способ совместного получения аммиака и метанола из углеводородного сырья. Топливо на основе отходящего газа, содержащее водород, азот и метан, из реактора синтеза аммиака подают обратно на этап первичного риформинга, однако, обработка газообразных продуктов горения из первичного риформера с подачей их из первичного риформера во вторичный риформер не описана. Этап метанации используют после этапа синтеза метанола для конверсии оксидов углерода, при этом этапы конверсии водяного газа (КВГ) и удаления СО2 исключаются.
Концепция способа, называемого тройной риформинг, который, в целом, является комбинацией парового риформинга и риформинга СО2, где используют СО2, полученный из газообразных продуктов горения, описана К. Сонг, В. Пэн и С. Т. Сримат в работе "Тройной риформинг природного газа с использованием СО2 в газообразных продуктах горения из электростанций без предварительной сепарации СО2 для производства синтез-газа с необходимыми отношениями Н2/СО", "Проблемы окружающей среды и контроль уровня парниковых газов для использования ископаемых видов топлива в XXI веке" (С. Song, W. Pan and S.T. Srimat in "Tri-reforming of Natural Gas using CO2 in Flue Gas of Power Plants without CCh-Pre-separation for Production of Synthesis Gas with desired H2/CO Ratios", Environmental Challenges and Greenhouse Gas Control for Fossil Fuel Utilization in the 21st Century), под ред. Марото-Валер и соавт., издательство Kluwer Academic/Plenum (Maroto-Valer et al., Kluwer Academic/Plenum), Нью-Йорк, 2002 г., глава 18. Согласно этой концепции описаны новые способы контроля выбросов СО2. Это включает использование СО2, присутствующего в газообразных продуктах горения вместе с О2, Н2О и N2, без его предварительного отделения от газообразных продуктов горения. Путем выполнения тройного риформинга обеспечивается возможность конверсии СО2 с получением метанола. Основные различия между подходом с тройным риформингом и настоящим изобретением включают то, что при тройном риформинге азот в газообразных продуктах горения рассматривается как инертный компонент, аммиак не описывается в качестве продукта способа, включая тройной риформинг, и предусматривается использование коммерчески доступного катализатора на основе никеля R67.
Можно сказать, что подход с тройным риформингом имеет следующие недостатки: низкое давление синтез-газа (что требует сжатия потока синтез-газа), высокое содержание азота в синтез-газе и высокий объемный расход в риформере.
Неожиданно было обнаружено, что газообразные продукты горения, полученные, например, при совместном производстве аммиака и метанола могут использоваться в способе, так как для производства аммиака требуется азот, а СОг может использоваться для увеличения потока углерода, что обеспечивает возможность производства метанола и мочевины.
Совместное производство аммиака и метанола или производство либо аммиака, либо метанола являются двумя предпочтительными вариантами осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Помимо прочего, возможны и другие варианты осуществления изобретения: совместное производство аммиака и водорода, совместное производство метанола и монооксида углерода и совместное производство аммиака, метанола и мочевины.
На прилагаемой Фигуре показана конструкция реактора для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Углеводородное сырье, состоящее из смеси пара и углеводородов, при необходимости, прошедших предварительный риформинг, например, содержащее природный газ (ПГ), подают в первичный риформер (ПР) вместе с топливом и воздухом. Воздух, обогащенный кислородом (ВОК), подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер (BP), либо в оба риформера. По меньшей мере, часть газообразных продуктов горения из первичного риформера подвергают сжатию в компрессоре (К1) и подают во вторичный риформер (BP) вместе с выходящим потоком из первичного риформера, в то время как избыток газообразных продуктов горения, при его наличии, сжигают в факеле.
Если предполагается осуществлять производство исключительно аммиака и/или желательно обеспечить возможность регулирования соотношения метанола и аммиака, то, при необходимости, необходимо предусмотреть наличие секции реакции конверсии и канала обвода.
Выходящий поток из вторичного риформера подают, при необходимости, через секцию реакции конверсии, в блок удаления СО2, где может осуществляться
отделение СО2 для производства мочевины от выходящего потока. Как уже упоминалось, поток может подаваться в обвод блока удаления СО2. Выходящий поток, независимо от того, подавался он через блок удаления СО2 или нет, подвергается сжатию в компрессоре (К2) и, при необходимости, осуществляется производство метанола в блоке синтеза метанола (М), откуда отводится неочищенный метанол. Остаток подают через компрессор (КЗ) в контур синтеза аммиака (КСА).
Перед контуром синтеза аммиака необходимо предусмотреть этап очистки синтез-газа (о.с). По меньшей мере, необходимо предусмотреть удаление СО и СО2, например, посредством метанации. Также можно предусмотреть этап отмывки азотом.
Таким образом, в соответствии с прилагаемой Фигурой способ по настоящему изобретению для получения синтез-газа, предпочтительно для совместного производства аммиака и метанола или для производства либо аммиака, либо метанола посредством рециркуляции газообразных продуктов горения включает следующие этапы:
- обработку углеводородного сырья в первичном риформере (ПР),
- сжатие, по меньшей мере, части газообразных продуктов горения из первичного риформера в компрессоре (К1), и
- подачу сжатых газообразных продуктов горения во вторичный риформер (BP) вместе с выходящим потоком из первичного риформера,
при этом воздух, обогащенный кислородом, подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер, либо в оба риформера.
Углеводородное сырье представляет собой смесь пара и углеводородов, при необходимости, прошедших предварительный риформинг. Такие углеводороды могут быть получены из любого источника углеводородов, который может использоваться в качестве исходного потока для подачи в риформер, например, может использоваться природный газ (ПГ).
Способ по изобретению также может использоваться для конверсии большего количества СО2 с получением мочевины. В частности, в способе по изобретению могут использоваться легкие природные газы для производства мочевины. Для этой цели содержание СО2 в синтез-газе является слишком низким, в настоящее время такой недостаток СО2 компенсируется путем производства большого количества синтез-газа для получения необходимого количества СО2. Избыток синтез-газа используют в качестве топлива.
В зависимости от того, какие конечные продукты необходимы, к указанной выше последовательности этапов могут добавляться дополнительные технологические этапы. Если, например, предполагается осуществлять синтез аммиака и мочевины, способ включает следующие дополнительные этапы:
- прохождение выходящим потоком из вторичного риформера через секцию реакции конверсии,
- удаление СО2 из выходящего потока из секции реакции конверсии,
- осуществление очистки синтез-газа, содержащегося в выходящем потоке из секции удаления СО2, и
- сжатие полученного потока в компрессоре и подачу его в контур синтеза аммиака для синтеза аммиака,
при этом количества СО2, которое удаляют на этапе удаления СО2, достаточно для конверсии с получением мочевины всего количества аммиака, полученного при синтезе аммиака.
Для совместного производства аммиака, мочевины и, при необходимости, метанола способ включает следующие дополнительные этапы:
- при необходимости, прохождение выходящего потока из вторичного риформера или его части через секцию реакции конверсии,
- при необходимости, удаление всего количества СО2 или его части из выходящего потока из реактора конверсии,
- сжатие выходящего потока из секции удаления СО2 в компрессоре и, при необходимости, прохождение части или всего указанного потока через секцию синтеза метанола,
- осуществление очистки синтез-газа, содержащегося в выходящем потоке из секции синтеза метанола,
- при необходимости, дальнейшее сжатие полученного потока в компрессоре, и
- подачу полученного потока в контур синтеза аммиака для синтеза аммиака,
при этом количества СО2, которое удаляют на этапе удаления СО2, достаточно для конверсии с получением мочевины всего количества аммиака, полученного при синтезе аммиака, или ее части.
Если предполагается осуществлять производство исключительно метанола, способ включает следующие дополнительные этапы:
- подачу выходящего потока из вторичного риформера непосредственно в компрессор (К2), и
- прохождение выходящего потока из компрессора К2 через секцию синтеза метанола,
при этом модуль М в синтез-газе находится в диапазоне 2,0 - 3,0, предпочтительно в диапазоне 2,0 - 2,5, наиболее предпочтительно в диапазоне 2,0 -2,2.
Обогащение воздуха может осуществляться с использованием воздухоразделительной установки (ВРУ). ВРУ разделяет атмосферный воздух на первичный компоненты, т.е. азот и кислород и, в некоторых случаях, также аргон и прочие инертные газы. Один из наиболее часто используемых способов разделения воздуха - это криогенная дистилляция. Криогенные ВРУ обеспечивают получение азота или кислорода и, зачастую, совместное получение аргона. Также, для сепарации отдельных компонентов из атмосферного воздуха в коммерческих целях используются другие способы, такие как мембранная сепарация, короткоцикловая адсорбция (КЦА) и вакуумная короткоцикловая адсорбция (ВКЦА).
Далее настоящее изобретение поясняется следующим примером.
Пример
Способ рециркуляции газообразных продуктов горения по настоящему изобретению сравнивается с двумя способами в соответствии с известным уровнем техники без рециркуляции газообразных продуктов горения, один такой способ - для совместного производства аммиака и метанола, и один способ - для производства исключительно аммиака.
В следующей таблице 1 способ по изобретению сравнивается со способом совместного производства аммиака и метанола согласно известному уровню техники и способом производства исключительно аммиака согласно известному уровню техники. В таблице 2 способ по изобретению сравнивается со способом производства мочевины согласно известному уровню техники с использованием отработавшего газа. В последнем случае способ по изобретению используют исключительно для производства аммиака.
Выброс СО2 происходит исключительно из трубы риформера. Даже, если предполагается, что его часть может использоваться для производства мочевины, выброс СО2 согласно известному уровню техники в любом случае составляет приблизительно 45 т/ч., т.е. вдвое превышает выброс в соответствии с настоящим изобретением.
Таким образом, из сравнения данных, приведенных в таблицах 1 и 2, видно, что при использовании способа по настоящему изобретению общий выброс СО2 значительно снижается.
Формула изобретения
1. Способ получения синтез-газа, включающий следующие этапы:
- обработку углеводородного сырья в первичном риформере (ПР),
- сжатие, по меньшей мере, части газообразных продуктов горения из первичного риформера в компрессоре (К1), и
- подачу сжатых газообразных продуктов горения во вторичный риформер (BP) вместе с выходящим потоком из первичного риформера,
отличающийся тем, что воздух, обогащенный кислородом (ВОК), подают либо в первичный риформер, либо во вторичный риформер, либо в оба риформера.
2. Способ по п. 1, также включающий следующие этапы:
- прохождение выходящим потоком из вторичного риформера через секцию реакции конверсии,
- удаление СОг из выходящего потока из секции реакции конверсии,
- осуществление очистки синтез-газа, содержащегося в выходящем потоке из секции удаления СО2, и
- сжатие полученного потока в компрессоре (КЗ) и подачу его в контур синтеза аммиака (КСА) для синтеза аммиака,
отличающийся тем, что количества СО2, которое удаляют на этапе удаления СО2, достаточно для конверсии с получением мочевины всего количества аммиака, полученного при синтезе аммиака.
3. Способ по п. 1, включающий также следующие этапы:
- при необходимости, прохождение выходящего потока из вторичного риформера или его части через секцию реакции конверсии,
- при необходимости, удаление всего количества СО2 или его части из выходящего потока из реактора конверсии,
- сжатие выходящего потока из секции удаления СО2 в компрессоре К2
и, при необходимости, прохождение части или всего указанного потока через секцию синтеза метанола (М),
- осуществление очистки синтез-газа, содержащегося в выходящем потоке из секции синтеза метанола,
- при необходимости, дальнейшее сжатие полученного потока в компрессоре КЗ, и
- подачу полученного потока в контур синтеза аммиака (КСА) для синтеза аммиака,
отличающийся тем, что количества СО2, которое удаляют на этапе удаления СО2, достаточно для конверсии с получением мочевины всего количества аммиака, полученного при синтезе аммиака, или ее части.
4. Способ по п. 1, включающий также следующие этапы:
- подачу выходящего потока из вторичного риформера непосредственно в компрессор (К2), и
- прохождение выходящего потока из компрессора К2 через секцию синтеза метанола,
отличающийся тем, что модуль М в синтез-газе находится в диапазоне 2,0 - 3,0, предпочтительно в диапазоне 2,0 - 2,5, наиболее предпочтительно в диапазоне 2,0 - 2,2.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух, обогащенный кислородом, получают с использованием воздухоразделительной установки (ВРУ).
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ВРУ основана на технологии мембранной сепарации.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что
углеводородное сырье представляет собой смесь пара и углеводородов, при необходимости, прошедших предварительный риформинг, при этом указанные углеводороды получены из любого источника углеводородов, который может использоваться в качестве исходного потока для подачи в риформер, такого как природный газ (ПГ).
избыток газообразных продуктов горения
метанол
|
