EA 028363B1 20171130

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000028363b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, причем исходный газ разделяют на первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2), причем первый частичный поток (Т1) подают к паровому риформеру (13), в котором его каталитически конвертируют вместе с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, причем ниже по потоку от парового риформинга первый частичный поток (Т1) снова объединяют со вторым частичным потоком (Т2) и причем объединенный газовый поток подают к автотермическому риформеру (32), в котором объединенный газовый поток вместе с кислородсодержащим газом автотермически риформируют в синтез-газ, отличающийся тем, что первый частичный поток (Т1) направляют в паровой риформер (13) по меньшей мере через один теплообменник (12), установленный выше по потоку от парового риформера (13), а второй частичный поток (Т2) перед прохождением через автотермический риформер (32) направляют в предриформер (23) по меньшей мере через один теплообменник (22), установленный выше по потоку от предриформера (23).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводороды с двумя или более атомами углерода, которые содержатся в частичном потоке (Т2), конвертируют в предриформере (23) по меньшей мере до 90 мас.% диоксида углерода и метана.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температура объединенного газового потока составляет от 660 до 800°C.

4. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что частичный поток (Т1) подают к паровому риформеру (13) при температуре между 500 и 600°C и/или частичный поток (Т2) подают к предриформеру (23) при температуре между 400 и 500°C.

5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор для предриформера (23) имеет содержание никеля между 2 и 20 мас.%.

6. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор для парового риформера (13) имеет содержание никеля между 30 и 40 мас.%.

7. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температура реакции в предриформере (23) составляет от 400 до 500°C.

8. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температура реакции в паровом риформере (13) составляет от 600 до 800°C.

9. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что предриформер (23) эксплуатируют адиабатически.

10. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что исходный газ выходит из предриформера (23) с температурой между 650 и 800°C.

11. Установка для производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, включающая разделитель (8), который разделяет исходный газ на первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2), паровой риформер (13), в котором первый частичный поток (Т1) каталитически конвертируется с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, и автотермический риформер (32), в котором первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2) автотермически риформируются с газом, содержащим кислород, отличающаяся тем, что от разделителя (8) в паровой риформер (13) ведет трубопровод (10), через который первый частичный поток (Т1) непосредственно вводится в паровой риформер (13), между разделителем (8) и автотермическим риформером (32) предусмотрен предриформер (23), через который направляется второй частичный поток (Т2), и как в трубопроводе (10) выше по потоку от парового риформера (13), так и в трубопроводе (20) выше по потоку от предриформера (23) предусмотрен по меньшей мере один теплообменник (12, 22).

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температура объединенного газового потока составляет от 660 до 800°C.

Евразийское ои 028363 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. С01В 3/38 (2006.01)
2017.11.30
(21) Номер заявки 201500897
(22) Дата подачи заявки 2014.02.11
(54) СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕЗ-ГАЗА
(31) 10 2013 103 187.0
(32) 2013.03.28
(33) DE
(43) 2016.02.29
(86) PCT/EP2014/052646
(87) WO 2014/154389 2014.10.02
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
Л'ЭР ЛИКИД СОСЬЕТЕ АНОНИМ ПУР Л'ЭТЮД Э Л'ЭКСПЛУТАСЬОН ДЕ ПРОСЕД ЖОРЖ КЛОД (FR)
(72) Изобретатель:
Эльманн Тобиас, Мюллер Дирк, Гронеманн Вероника (DE)
(74) Представитель:
Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В., Веселицкий М.Б., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В., Соколов Р.А., Кузнецова Т.В. (RU)
(56) DE-A1-102008039014 DE-A1-102006023248 EP-A2-1616838
(57) Для производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, исходный газ разделяют на первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2), причем первый частичный поток (Т1) подают к паровому риформеру (13), в котором его каталитически конвертируют вместе с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, причем ниже по потоку от парового риформинга первый частичный поток (Т1) снова объединяют со вторым частичным потоком (Т2), и причем объединенный газовый поток подают к автотермическому риформеру (32), в котором объединенный газовый поток вместе с кислородсодержащим газом автотермически риформируют в синтез-газ. Первый частичный поток (Т1) направляют непосредственно в паровой риформер (13), а второй частичный поток (Т2) перед прохождением через автотермический риформер (32) направляют через предриформер (23).
Настоящее изобретение относится к способу производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, причем сырьевой поток исходного газа разделяется на первый частичный поток и второй частичный поток, причем первый частичный поток подается к установке парового риформинга, где он каталитически конвертируется вместе с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, причем ниже по потоку от парового риформинга первый частичный поток снова объединяется со вторым частичным потоком с получением полного потока, и причем полный поток подается к автотермическому риформеру, где он подвергается автотермическому риформингу вместе с богатым кислородом газом с получением синтез-газа.
Кроме того, изобретение включает в себя установку для осуществления способа.
В принципе, все водородсодержащие газовые смеси, которые могут быть использованы как исходные вещества для реакции синтеза, называются синтез-газом. Типичными синтезами, для которых используется синтез-газ, являются синтезы метанола и аммиака.
В принципе, производство синтез-газа может осуществляться исходя из твердых, жидких и газообразных исходных веществ. Наиболее важный способ производства газообразного синтез-газа, так называемый риформинг, в качестве исходного материала использует природный газ. Природный газ, по существу, является смесью газообразных углеводородов, состав которой изменяется в зависимости от места происхождения, в которой основным компонентом всегда является метан (CH4), а в качестве других компонентов могут содержаться высшие углеводороды с двумя и более атомами, а также примеси, например сера.
Для риформинга природного газа в синтез-газ, прежде всего, используется так называемый паровой риформинг, в котором содержащийся метан на катализаторе конвертируется в водород (H2), монооксид углерода (СО) и диоксид углерода (С02) согласно следующим уравнениям реакций:
СЯ4+ЗЯ30оС0+3#2
При использовании подходящего катализатора и добавлении пара высшие углеводороды в дополнение расщепляются на метан согласно так называемой реакции жирного газа
с.н. <1^у,о <> \"-^ун1
Весьма экзотермический [вероятно "эндотермический" - прим. переводчика] характер конверсии метана с водой в монооксид углерода определяет общий паровой риформинг. Подвод энергии, необходимой для этого эндотермического процесса, реализуется через внешний нагрев.
Конверсия метана может быть увеличена путем увеличения отношения S/C (отношение пара к углероду), то есть гиперстехиометрического добавления пара.
В принципе, синтез-газ может быть также получен из метана путем частичного окисления. Частичное окисления углеводородов должно пониматься как неполное сгорание, при котором, прежде всего, могут быть полностью конвертированы все трудноиспаряемые высшие углеводороды. Для использования в качестве исходного вещества метана может быть указано следующее суммарное уравнение реакции:
СЯ4 +|оа -> СО + 2Яа.
Эта основная реакция частичного окисления является экзотермической и определяется количеством кислорода, подлежащего добавлению субстехиометрически.
Так называемый автотермический риформинг описывает смешанный процесс парового риформинга и частичного окисления. В подходящем режиме работы экзотермический процесс (частичное окисление) и эндотермический процесс (паровой риформинг) регулируются относительно друг друга так, что никакая энергия не должна подводиться к системе извне.
Проблематичным при использовании автотермического риформера является, прежде всего, присутствие высоковалентных углеводородов, поскольку они могут подвергаться множеству как эндотермических, так и экзотермических реакций, и, таким образом, в зависимости от состава используемого природного газа может очень быстро произойти так, что реакция больше не проводится автотермически, а тепло вырабатывается или расходуется. Когда автотермическая реакция развивается в эндотермическую реакцию, то реакционное пространство охлаждается до тех пор, пока существующей энергии больше уже не будет достаточно для обеспечения требуемых энергий активации, и никакие реакции больше не будут протекать. Когда реакция вместо этого самопроизвольно проходит экзотермически, то вырабатывается энергия, которая приводит к нежелательным процессам сгорания, которые, в свою очередь, также являются сильно экзотермическими, так что реакция больше не протекает контролируемо. Обе ситуации должны предотвращаться любой ценой.
Наиболее простая форма такого комбинированного риформинга как она известна, например, из Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 1998, electronic release "7.1 Methanol Production from Natural Gas", полностью исключает предриформер. Части входящего потока пропускаются через
паровой риформер, в то время как остающийся остаточный поток направляется в обход этого парового риформера. Подвергнутый паровому риформингу и необработанный потоки затем объединяются и подвергаются автотермическому риформингу.
WO 2008/122391 А описывает, что весь сырьевой поток направляется через предриформер, и этот подвергнутый предриформингу поток затем разделяется на три частичных потока. Эти частичные потоки подаются к автотермическому риформеру, риформеру с газовым нагревом и паровому риформеру.
DE 102006023248 А1 также описывает, что весь газовый поток должен быть подвергнут предриформингу. Ниже по потоку от предриформинга подвергнутый предриформингу газовый поток разделяется на два частичных потока, из которых первый частичный поток подается к паровому риформингу и после прохождения парового риформинга подвергается дополнительному автотермическому риформин-гу вместе с необработанным вторым частичным потоком. Это имеет недостаток, что весь поток направляется через предриформер, и, следовательно, предриформер должен иметь соответственно большие размеры, что существенно увеличивает стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.
Из EP 0233076 В1 известно, что можно разделить природный газ на два потока. Один частичный поток сначала пропускается через соответственно меньший предриформер и затем через паровой рифор-мер, в котором природный газ вместе с паром каталитически конвертируется в газовый поток, содержащий водород и оксиды углерода. После прохождения через предриформер и паровой риформер первый частичный поток затем подается к расположенному ниже по потоку автотермическому риформеру. Второй частичный поток направляется мимо парового риформера и подается непосредственно к автотермическому риформеру. Однако это приводит к недостатку, что частичный поток, который направляется непосредственно в автотермический риформер, еще не подвергся никакой предварительной обработке. Прежде всего, когда природный газ содержит относительно большое количество высоковалентных углеводородов, прежде всего, более чем 5% высоковалентных углеводородов, особенно более чем 10% высоковалентных углеводородов, возникает проблема, что этот частичный поток не может быть нагрет до температуры выше 450°C. Превышение этой температуры приведен к обугливанию и, следовательно, засорению трубопроводов. Относительно низкая температура, до которой этот второй частичный поток может быть максимально нагрет, приводит к снижению температуры смешения двух частичных потоков и, следовательно, к снижению температуры входа в автотермический риформер. Более низкая рабочая температура в автотермическом риформере приводит, однако, в свою очередь, к факту, что вырабатывается большее количество диоксида углерода и уменьшается количество монооксида углерода.
Дополнительно более низкая температура входа в автотермический риформер приводит к опасности, что происходит так называемое металлическое пылеобразование. Металлическое пылеобразование является формой коррозии, при которой на поверхность металла осаждается слой графита, в результате чего образуются металлоуглеродные иглы, что приводит к разрушению металлического тела. Этот графитовый слой образуется из углерода, что происходит вследствие сдвига реакции Будуара.
Согласно Будуару реакция
является равновесной реакцией, которая сильно зависит от температуры и парциальных давлений CO и CO2. Вследствие эндотермической реакции высокие температуры сдвигают равновесие в сторону продукта (CO), а увеличение давления сдвигает равновесие в сторону исходных веществ. Когда температура опускается ниже температуры Будуара, реакция протекает в направлении CO2+C. Получающийся элементарный углерод приводит к металлическому пылеобразованию и, следовательно, к значительному повреждению оборудования. Во избежание этого температура технологического газа должна лежать выше температуры Будуара (в условиях процесса около 670°C), что при установлении температуры второго частичного потока до максимума в 450°C может быть достигнуто, когда доля второго частичного потока поддерживается соответственно низкой, прежде всего ниже 50%. Однако это существенно ограничивает гибкость процесса в отношении разделения на два частичных потока, поскольку состав получающегося синтез-газа больше не может быть свободно регулируемым посредством долей соответствующих частичных потоков.
Поэтому целью настоящего изобретения является предложение способа производства синтез-газа со свободно выбираемым отношением водорода к углероду, в котором также можно использовать природный газ с высоким содержанием углеводородов с длиной цепи > 2 атомов углерода для синтеза богатого монооксидом углерода газа и одновременно минимизируются затраты на оборудование и текущие расходы.
Согласно изобретению эта цель решена способом с признаками п.1 формулы изобретения.
С этой целью сырьевой поток исходного газа разделяется на первый частичный поток и второй частичный поток. Первый частичный поток подается непосредственно к паровому риформеру, в котором он каталитически конвертируется вместе с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода. После прохождения парового риформинга первый частичный поток снова объединяется со вторым частичным потоком, и этот полный газовый поток подается в автотермический риформер, где он подвергается риформингу вместе с богатым кислородом газом с получением синтез-газа. Выше по потоку от автотермического риформинга второй частичный поток подается к предриформеру, в то время
как первый частичный поток проходит через паровой риформер, но не предриформер. Вопреки существовавшему до сих пор согласно уровню техники мнению, что паровой риформер определенно требует предриформер, предриформер для парового риформера может быть исключен, посредством чего затраты на дополнительное оборудование и текущие расходы способа существенно уменьшаются. Одновременно способ, тем не менее, может использоваться с природным газом, который содержит заметную долю высоковалентных углеводородов, поскольку перед входом в автотермический риформер второй частичный поток подвергается предриформингу, и, таким образом, высоковалентные углеводороды в значительной степени удаляются, что фактически обеспечивает нагрев до температур выше 450°C без опасности обугливания.
Кроме существенно меньшего предриформера и обусловленной этим экономии средств, способ также имеет то преимущество, что он обеспечивает увеличенную гибкость в отношении устанавливаемых частичных потоков, и первый частичный поток, таким образом, может принимать любое значение между > 0 и <100% от суммарного потока, а второй частичный поток соответственно вычисляется как разность между полным потоком и частичным потоком.
Является весьма полезным, когда в предриформере протекают исключительно те реакции, которые конвертируют высоковалентные углеводороды с двумя и более атомами С в их цепях в диоксид углерода и метан согласно реакции жирного газа. Однако следует предотвращать конвертирование метана в синтез-газ. Предпочтительно 90 мас.%, особо предпочтительно 95 мас.% и еще более предпочтительно 99 мас.% высоковалентных углеводородов конвертируются в метан и диоксид углерода. Конверсия метана в предриформере соответственно должна быть менее 5 мас.%, предпочтительно менее 1 мас.%. В блок-схеме согласно изобретению на количества водорода и монооксида углерода оказывают, таким образом, влияние только паровой риформер и автотермический риформер.
Кроме того, является предпочтительным, что этим способом состав полученного синтез-газа может изменяться по желанию благодаря увеличенной гибкости. Для синтеза метанола требуется, например, стехиометрическое число (SZ) от 2,0 до 2,1, стехиометрическое число для синтеза метанола, будучи полученным согласно следующей формуле:
~ со-со,
В принципе, паровой риформер увеличивает стехиометрическое число, поскольку вырабатывается больше водорода, тогда как автотермический риформер уменьшает стехиометрическое число, поскольку получается меньше водорода и более высокая доля оксидов углерода.
По той причине, что выше по потоку от парового риформера не предусмотрен предриформер, протекающая реакция может быть существенно улучшена в отношении стехиометрического числа, так что для парового риформера применимо следующее:
СНА + Яг0-"С0 + ЗЯг
что в упрощенном виде приводит к стехиометрическому числу, равному 3. Для автотермического риформера стехиометрическое число приблизительно равно 1, поскольку в упрощенном виде может быть допущена следующая реакция:
сн4 +о2-+со+нго+н2.
В предриформере высоковалентные углеводороды конвертируются в метан. В паровом риформере, с другой стороны, с высоковалентными углеводородами происходит конверсия непосредственно в синтез-газ. В зависимости от подлежащего достижению отношения стехиометрических чисел SZ два частичных потока могут быть, таким образом, заданы независимо от содержащегося в них высоковалентного природного газа.
Благоприятной в такой блок-схеме является появляющаяся возможность запуска установки, который становится затрудненным в том отношении, что катализаторы, используемые в паровом риформере и предриформере, являются активными только в восстановленной форме, однако - особенно если они на никелевой основе - имеются в продаже только в окисленной форме.
В данном процессе катализатор парового риформера может быть сначала восстановлен, и затем паровой риформер приведен в действие. Сырьевой поток исходного газа полностью направляется через паровой риформер, в то время как байпасный поток составляет 0%. Газ, отбираемый из парового риформера, направляется к установке PSA (Pressure Swing Adsorption - абсорбция при переменном давлении), в которой водород, полученный в паровом риформере, очищается абсорбцией при переменном давлении. Полученный таким образом водород затем подается к предриформеру для восстановления его катализатора. После восстановления два частичных потока могут принимать величины между 0 и 100 об.%, и автотермический риформинг может быть запущен. Для надежного предотвращения металлического пы-леобразования во втором частичном потоке после выхода из предриформера оказалось предпочтительным, когда температура после предриформера лежит между 650 и 800°C.
Для надежного предотвращения металлического пылеобразования в объединенном полном газовом потоке температура полного газового потока должна лежать выше 630°C, предпочтительно между 660 и
800°C.
Кроме того, было найдено предпочтительным нагревать первый частичный поток перед входом в паровой риформер до температуры между 500 и 600°C и/или второй частичный поток перед входом в предриформер - до температуры между 400 и 500°C. Это обеспечивает оптимальные рабочие условия, благодаря чему получается высокая степень конверсии в паровом риформере, тогда как в предриформере конвертируются исключительно углеводороды с двумя и более атомами углерода.
В дополнение, катализаторы для предриформера и парового риформера также должны выбираться так, что в паровом риформере высокие степени конверсии достигаются одинаково для метана и высоковалентных углеводородов, тогда как в предриформере исключительно соединения углерода с двумя или более углеродными атомами должны конвертироваться в водород, монооксид углерода, диоксид углерода и метан. Поэтому рекомендуется использовать в предриформере катализатор с содержанием никеля между 20 и 50 мас.%, предпочтительно между 30 и 40 мас.%, тогда как катализатор в паровом риформере имеет содержание никеля между 5 и 10 мас.%, предпочтительно от 7,5 до 8,5 мас.%. Предпочтительно, но меньшей мере для одного из катализаторов в качестве носителя, используется Al2O3.
Во время реакции риформинга согласно изобретению температура реакции в предриформере лежит между 400 и 500°C, тогда как температура реакции в паровом риформере лежит между 600 и 800°C.
Также выгодно эксплуатировать предриформер адиабатически, то есть в данном случае система переводится из одного состояния в другое без обмена тепловой энергией с окружающей средой. При адиабатическом управлении реакцией температура реакции возрастает линейно со степенью конверсии, так что газ, выходящий из предриформера, уже имеет температуру, при которой надежно предотвращается металлическое пылеобразование. Предпочтительно температура на выходе из предриформера лежит между 650 и 800°C. Тогда больше не требуется никакой дополнительный нагрев.
Изобретение, кроме того, включает в себя установку для производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, с признаками п.11 формулы изобретения, которая пригодна для осуществления вышеупомянутого способа. Подобная установка содержит разделитель, который разделяет исходный газ на первый частичный поток и второй частичный поток. Кроме того, установка содержит паровой риформер, в котором первый частичный поток каталитически конвертируется с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, и автотермический риформер, в котором первый частичный поток, направленный через паровой риформер, а также второй частичный поток подвергаются автотермическому риформингу с богатым кислородом газом. Является решающим, что первый частичный поток по трубопроводу от разделителя непосредственно в паровой риформер, а второй частичный поток направляется через предриформер в автотермический риформер. Это фактически приводит к тому, что частичный поток парового риформинга больше не должен подвергаться предрифор-мингу, в силу чего могут быть существенно уменьшены затраты на оборудование и эксплуатационные расходы.
Предриформер предпочтительно эксплуатируется адиабатически с предварительным нагревом выше по потоку. Паровой риформер подогревается извне с помощью огневого нагревателя.
Является предпочтительным установить теплообменник как в трубопроводе, который направляет первый частичный поток от разделителя в паровой риформер, так и в трубопроводе, который направляет второй частичный поток в предриформер, так что входная температура двух потоков может быть по отдельности установлена для соответствующего подлежащего проведению процесса.
Дополнительные усовершенствования, преимущества и возможные применения изобретения могут быть также взяты из нижеследующего описания приведенного в качестве примера варианта осуществления и рисунка. Все признаки, описанные и/или проиллюстрированные, образуют предмет изобретения сами по себе или в любой комбинации независимо от их включения в пункты формулы изобретения или их обратные ссылки.
Описание чертежа
Чертеж схематически показывает способ согласно изобретению для производства синтез-газа.
Чертеж схематически иллюстрирует процесс способа согласно изобретению для производства синтез-газа на схеме технологического процесса. Природный газ вводится в компрессор 2 по трубопроводу 1 и затем по трубопроводу 3 - в аппарат гидрирования 4. Здесь природный газ обрабатывается водородом на подходящем катализаторе, например никелевом катализаторе, так что получаются насыщенные углеводородные соединения.
По трубопроводу 5 полученный таким образом газ подается к аппарату 6 обессеривания, из которого полный поток по трубопроводу 7 поступает в разделитель 8.
В разделителе 8 полный поток разделяется на частичные потоки Т1 и Т2. Первый частичный поток Т1 подается к паровому риформеру 13 по трубопроводу 10, в котором к частичному потоку Т1 через трубопровод 11 сначала подмешивается пар, и в теплообменнике 12 получающийся смешанный поток доводится до требуемой для парового риформера 13 входной температуры. В реакторе 13 осуществляется паровой риформинг предварительно нагретого природного газа. По трубопроводу 14 подвергнутый паровому риформингу газ затем передается в зону 30 смешения.
Второй частичный поток Т2 от разделителя 8 по трубопроводу 20 направляется в предриформер 23.
Для проведения процесса предриформинга к частичному потоку Т2 по трубопроводу 21 подмешивается пар, и получающийся второй смешанный поток нагревается до требуемой входной температуры в теплообменнике 22. Выходной поток предриформера 23 также направляется в смеситель 30 по трубопроводу 24, в котором поток дополнительно нагревается в теплообменнике 25 ниже по потоку от предриформера 23, так что два потока Т1 и Т2 подаются к смешивающей системе 30 предпочтительно с одинаковой температурой, особо предпочтительно с разностью температур <20°C, так что не возникает проблем смешения.
Из зоны 30 смешения получающийся новый полный поток подается в автотермический риформер 32 по трубопроводу 31. Для приведения в действие автотермического риформера 32 воздух вводится в аппарат 34 разделения воздуха по трубопроводу 33, и полученный там кислород подается с автотермический риформер 32 по трубопроводу 35, конденсатор 36 и трубопровод 37. Газообразный продукт, полученный в реакторе 32, отводится по трубопроводу 40. Дополнительно в риформер 32 могут быть введены вода и/или CO2.
В качестве примера на чертеже показано, что газообразный продукт из трубопровода 40 может быть подведен к аппарату 43 синтеза метанола через компрессор 41 и трубопровод 42, и затем по трубопроводу 44 к аппарату 45 перегонки метанола, из которого метанол, наконец, может быть отведен по трубопроводу 46. Конечно, ниже по потоку от процесса риформинга могут в равной степени быть предусмотрены несколько других синтезов, например синтез аммиака или процесс Фишера-Тропша.
Поскольку в блок-схеме согласно изобретению независимо от состава природного газа легко могут быть установлены определенные отношения стехиометрических чисел, то также можно предложить множество процессов синтеза, следующих за риформингом, для которых отношение стехиометрических чисел может быть установлено индивидуально.
Пример
Следующий пример показывает состав отдельных потоков и связанные с ними параметры процесса
Технологический
Исходный газ
Частичный
Частичный
Частичный поток
поток
поток Т1 выше
поток T1 ниже
T2 перед
по потоку от
по потоку от
риформером
парового
парового
риформера
риформера
Фаза
Газообразная
Газообразная
Газообразная
Газообразная
Состав
кмоль/ч
мол.
кмоль/ч
мол.
кмоль/ч
мол.
кмоль/ч
мол.
со2
18,7
0,43
9,4
0,11
620,8
6,01
9,4
0,21
5,3
0,12
2,6
0,03
412,3
3,99
2,6
0,06
129,9
3,00
64,9
0,78
3632,7
35,1
64,9
1,49
СНзОН
0,9
0,02
0,4
0,01
0,4
0,01
н2о
0,1
0,00
6130,7
73,9
4498,6
2189,5
50,29
43,5
6,8
0,16
3,4
3,4
3,4
0,08
Аромати-ческие
соединения
СН4
1,6
0,04
0,8
0,04
0,8
0,8
0,02
с2н6
92,7
2007,3
0,01
1168,4
0,03
2007,3
46,11
С3Н8
4014,6
55,6
24,2
0,01
55,6
1,28
С4Ню
111,2
2,57
11,8
11,3
11,8
0,27
С5Н12
23,7
0,55
5,0
0,67
5,0
0,11
СбН14
10,0
0,23
2,3
0,14
2,3
0,06
CyH16
4,6
0,11
0,6
0,06
0,6
0,01
1,2
0,03
0,03
0,01
Общая молярная
4328,5
8294,9
10337,1
4353,7
скорость потока
(кмоль/ч)
Общая массовая
скорость потока
(кг/ч)
71236
146108
146108
75107
Объемная
скорость потока
(м3/ч)
4982
13377
23225
6533
Температура (°С)
375
560
760
480
Давление
(бар(абс))
47,50
42,50
38,50
41,50
Плотность
(кг/м3)
14,32
10,92
6,29
11,50
Молекулярная
масса
16,48
17,61
14,13
17,25
Стандартный поток пара (нм3/ч) при 0°C и 101,5 Па. Перечень ссылочных обозначений.
1 - трубопровод,
2 - компрессор,
3 - трубопровод,
4 - гидрогенизация,
5 - трубопровод,
6 - обессеривание,
7 - трубопровод,
8 - разделитель,
10, 11 - трубопровод,
13 - паровой риформер,
14 - трубопровод, 20, 21 - трубопровод,
22 - теплообменник,
23 - предриформер,
24 - трубопровод,
25 - теплообменник,
30 - зона смешения,
31 - трубопровод,
32 - автотермический риформер,
33 - трубопровод,
34 - разделение воздуха,
35 - трубопровод,
36 - компрессор,
37 - трубопровод,
40 - трубопровод,
41 - компрессор,
42 - трубопровод,
43 - синтез метанола,
44 - трубопровод,
45 - дистилляция метанола,
46 - трубопровод,
Т1 - первый частичный поток, Т2 - второй частичный поток.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, причем исходный газ разделяют на первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2), причем первый частичный поток (Т1) подают к паровому риформеру (13), в котором его каталитически конвертируют вместе с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, причем ниже по потоку от парового риформинга первый частичный поток (Т1) снова объединяют со вторым частичным потоком (Т2) и причем объединенный газовый поток подают к автотермическому риформеру (32), в котором объединенный газовый поток вместе с кислородсодержащим газом автотермически риформируют в синтез-газ, отличающийся тем, что первый частичный поток (Т1) направляют в паровой риформер (13) по меньшей мере через один теплообменник (12), установленный выше по потоку от парового риформера (13), а второй частичный поток (Т2) перед прохождением через автотермический риформер (32) направляют в предриформер (23) по меньшей мере через один теплообменник (22), установленный выше по потоку от предриформера (23).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеводороды с двумя или более атомами углерода, которые содержатся в частичном потоке (Т2), конвертируют в предриформере (23) по меньшей мере до 90 мас.% диоксида углерода и метана.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температура объединенного газового потока составляет от 660 до 800°C.
4. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что частичный поток (Т1) подают к паровому риформеру (13) при температуре между 500 и 600°C и/или частичный поток (Т2) подают к предриформеру (23) при температуре между 400 и 500°C.
5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор для пред-риформера (23) имеет содержание никеля между 2 и 20 мас.%.
6. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор для парового риформера (13) имеет содержание никеля между 30 и 40 мас.%.
7. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температура реакции в предриформере (23) составляет от 400 до 500°C.
8. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температура реакции в паровом риформере (13) составляет от 600 до 800°C.
9. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что предриформер (23) эксплуатируют адиабатически.
10. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что исходный газ выходит
из предриформера (23) с температурой между 650 и 800°C.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
11. Установка для производства синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, из исходного газа, содержащего углеводороды, включающая разделитель (8), который разделяет исходный газ на первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2), паровой риформер (13), в котором первый частичный поток (Т1) каталитически конвертируется с паром для получения газового потока, содержащего водород и оксиды углерода, и автотермический риформер (32), в котором первый частичный поток (Т1) и второй частичный поток (Т2) автотермически риформируются с газом, содержащим кислород, отличающаяся тем, что от разделителя (8) в паровой риформер (13) ведет трубопровод (10), через который первый частичный поток (Т1) непосредственно вводится в паровой риформер (13), между разделителем (8) и автотермическим риформером (32) предусмотрен предриформер (23), через который направляется второй частичный поток (Т2), и как в трубопроводе (10) выше по потоку от парового риформера (13), так и в трубопроводе (20) выше по потоку от предриформера (23) предусмотрен по меньшей мере один теплообменник (12, 22).
028363
- 1 -
028363
- 1 -
028363
- 4 -