CN101346331B - 用于生产甲醇的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种生产甲醇的装置和方法包括使加热的含烃气体与含氧气体在反应器中反应，以提供包含甲醇的产物流；且将来自产物流的热传递到含烃气体，以加热含烃气体。在从产物流中去除甲醇和CO2之后，未被处理的烃与含烃气体混合，用于通过反应器再处理。将反应器副产物注入地下，以增加产烃井的输出。

Description

用于生产甲醇的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于生产甲醇的方法和装置。
发明背景
将甲烷转化成甲醇的方法和装置是已知的。将甲烷汽相转化成合成气(CO与H2的混合物)，接着催化转化成甲醇是已知的，如Karavaev M.M.，Leonov B.E.，等“Technology of Synthetic Methanol(合成甲醇的技术)”，Moscow，“Chemistry”1984，72-125页公开的。然而，为了实现此过程，需要提供复杂的装备、满足纯化气体的高要求、消耗大量的能量来获得合成气以及其纯化、以及此过程具有相当多的间歇阶段。而且，对产量小于2000吨/天的中小企业来说，这在经济上不可行。
俄罗斯专利No.2162460包括含烃气体源、用于压缩和加热气体的压缩机和加热器以及带压缩机的含氧气体源。它还包括带有交替的混合区和反应区的连续设置的反应器以及将含烃气体输送到反应器的第一混合区和将含氧气体输送到每一个混合区的设备、用于由进入加热器加热的含烃气体的冷的含烃气体流经由壁冷却反应混合物的回热式热交换器、冷却器-冷凝器、用于分离废气和液态产物以及随后分离甲醇的部分冷凝器、用于将废气输送到初始的含烃气体的管线、以及用于将废的含氧产物输送到反应器的第一混合区的管线。
然而，在此装置中，由于热交换器固有的限制，不可能使含烃气体的高度放热的氧化反应的热迅速排放。这导致需要减少供给的含烃气体的量，以及还降低了含烃气体的转化程度。而且，即使采用氧作为氧化剂，由于一氧化碳浓度的迅速增加，不可能提供含烃气体的有效重复循环。相当部分的供给氧因CO氧化成CO2而被浪费掉，这另外降低了初始的含烃气体转化成有用产物的程度，并使反应混合物进一步过热。此装置还要求燃烧额外量的初始含烃气体，以便提供液态产物精馏的应用需要。因为在每一个反应器之后，需要冷却气体-液体混合物，以在下一个反应器之前分离液态产物并随后加热，所以此装置相当复杂，且增加了部件的数目。
在专利文献RU2200731中公开了另外一种用于生产甲醇的方法和装置，在该文献中，压缩的加热的含烃气体和压缩的含氧气体被引入连续设置的反应器的混合区中，并通过用冷凝水冷却反应混合物，由可控的热敏传感器来实现此反应，以便获得蒸汽，且通过逸出蒸汽的参数来调节反应混合物的冷却程度，这些参数应用在液相产物精馏阶段。
其他专利文献，如美国专利US2196188；US2722553；US4152407；US4243613；US4530826；US5177279；US5959168和国际公开号WO96/06901还公开了用于转化烃的解决方法。相信，可以进一步改进现有的用于生产甲醇的方法和装置。
概述
因此，本发明的目的是提供一种用于生产甲醇的方法和装置，其进一步改进了现有的方法和装置。
本教导内容的另一个特征是提供一种用于生产甲醇的方法和装置，其可用于最少处理的气体和气体冷凝沉积物，且还可用于任何气体用户，如发电厂、气体分配站和气体调压站(gas reducing station)、化学生产设施等，或小型甲烷生产者(即煤矿、石油生产(燃烧(flare))、填埋场、农场)。
与这些目的以及与将从下文变得显而易见的其他目的保持一致，简单陈述，本发明的一个特征在于生产甲醇的方法，该方法包括步骤：将含烃气体流输送到反应器中，将含氧气体输送到反应器中；通过所述含氧气体的氧，在反应器中施行含烃气体的氧化；以及，在去除杂质和反应产物后，将未反应的烃气体再循环入含烃气体流中，供进一步反应。
本教导内容的另一个特征是一种用于生产甲醇的装置，其具有用于接收并使来自井或其他源中的含烃气体流与含氧气体反应的反应器，以通过所述含氧气体的氧来在反应器中施行加热的含烃气体的氧化。该装置还具有用于将非氧化性冷却剂输送到反应器中的设备，以在反应的稍后阶段，与所述加热的含烃气体和所述含氧气体的混合物直接混合，来抑制甲醛的进一步氧化和分解。接下来，处理未反应的含烃气体，以去除产物和污染物，然后再循环回到含烃气体流中。可以在离井的预定距离处将反应副产物，如CO2注入地下，以增加井的输出。
正如所看到的，根据本教导内容，加热的含烃气体流和含氧气体被输送到反应区或反应器中，其中在反应区，在高温和高压下施行含烃气体的气相氧化。冷却反应混合物，然后将反应混合物分离成废气和液态产物。洗涤废气，以去除CO2和甲醛，并返回到加热的含烃气体流。冷的含烃气体被输送到反应器的调节区，以降低含烃气体的温度，由此提供产物比的重新分配，以生产相应量的甲醇和甲醛。接下来，所生成的甲醇被注入天然气流中，以减少管线中水合物的形成。
根据本教导内容，在部分冷凝器中冷却反应混合物的过程中，热被传递到输送入甲醛精馏塔内的输入流中，用于施行甲醛的精馏和主要的涤气器溶剂、甲醇的同时再生。在部分冷凝器内，干气与包括甲醇、乙醇和水的粗液(raw liquid)分离。粗液通过闪蒸罐被输送到精馏塔中。塔顶部的温度在约70℃到约75℃之间，塔内的压力，如高达0.2MPa。最终的产物被供给，以储存或进一步处理。洗涤干气，以去除CO2和甲醛，接着以烃输入流返回到反应器中。随后，可以在离井的预定距离处将CO2注入地下，以增加井的输出。
具体地，第一方面，本发明提供了一种生产甲醇的方法，其包括：
利用部分氧化反应将第一含甲烷气体转化成甲醇、CO2、H2O、乙醇和甲醛；
将CO2与所述部分氧化反应的反应产物分离；以及
在离井的预定距离处将CO2注入地下，以增加井的输出；
其中第一含甲烷气体向甲醇转化包括：提供含氧气体；提供第一含甲烷气体，使含氧气体与含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
在该方法中，可在通过调节反应器的进料组成和工艺参数以影响所述反应的选择性，调节了所生成的CO2、H2O和甲醛的量的期间，完成了第一含甲烷气体的转化。
在该方法中，直接混合冷却剂可包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。其中，第一含甲烷气体流和第二含甲烷气体流之中的至少一部分可取自所述井中。其中，所述第一含甲烷气体流和所述第二含甲烷气体流可取自所述井中。
第二方面，本发明提供了一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化含烃气体流，以形成包含CO2的反应产物流；
使CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
在该方法中，所述含烃气体流可包括甲烷。
在该方法中，部分地氧化含烃气体流可包括使含甲烷流与含氧流反应，以形成反应产物流。其中，该方法还可包括注入来自所述反应产物流的第二烃气体，以调节所述反应产物。
该方法还可包括使所述反应产物流反应，以将甲醛转化成CO2和H2O。
第三方面，本发明提供了一种传输来自近海平台的含烃气体流的方法，其包括：
将来自含烃气体流的含甲烷气体的一部分转化成甲醇、CO2、H2O、乙醇和甲醛；
将甲醇与所述转化的反应产物分离；
将甲醇注入含甲烷气体流中；
将CO2与所述反应产物分离；
其中含甲烷气体向甲醇转化包括提供含氧气体；提供第一含甲烷气体，使含氧气体与含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节CO2和H2O与甲醛之比。
该方法还可包括在离井的预定距离处将CO2注入地下，以增加所述井的输出。
在该方法中，转化含甲烷气体可以是控制部分氧化反应器中生成的CO2、H2O和甲醛的量。
在该方法中，转化含甲烷气体可包括采用多个反应器部分地氧化甲烷流，以增加甲烷向甲醇转化的单程转化率，并将甲醛产物进一步氧化成CO2和H2O。
在该方法中，直接混合冷却剂可包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。其中，第一含甲烷气体流和第二含甲烷气体流可取自所述井中。
第四方面，本发明提供了一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化含烃气体流，以形成包括甲醇和CO2的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O、乙醇和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
在该方法中，所述含烃气体流可包括具有大于4％氮的甲烷。其中，部分地氧化烃气体可包括在多个反应器内使含甲烷流与含氧流反应形成反应产物流，以使形成的甲醛最少到低于0.5％。其中，该方法还可包括注入来自所述反应产物流的第二气体，以调节所述反应产物。
该方法还可包括使所述反应产物流反应，以将甲醛转化成CO2和H2O。
第五方面，本发明提供了一种传输来自近海产烃井的含甲烷烃流的方法，其包括：
在离井的第一预定距离内将来自含甲烷烃流的第一部分的甲烷转化成甲醇和反应产物；
将甲醇与所述反应产物分离；以及
将甲醇注入含甲烷烃流的第二部分中；
其中从含甲烷烃流转化甲醇包括：提供含氧气体；提供第一含甲烷气体流，使所述含氧气体与所述含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并在反应器中将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
该方法还可包括将CO2与所述反应产物分离。
其中，该方法还可包括在离近海产烃井的第二预定距离处注入CO2。
其中，该方法还可包括将CO2注入近海产烃井的井筒内。
在该方法中，所述反应产物可包括H2O、乙醇和甲醛。其中，该方法还可包括将H2O与所述反应产物流分离，并在离近海产烃井的第三预定距离处将CO2和H2O之中的至少一种注入地下。
在该方法中，直接混合冷却剂可包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。其中，所述第一含甲烷气体流和所述第二含甲烷气体流可取自所述近海产烃井。
第六方面，本发明提供了一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化来自第一近海位置处的近海产烃井的含烃气体流的第一部分，以形成包括CO2和甲醇的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；
在离井的预定距离内将CO2注入地下；以及
在第二近海位置处将甲醇注入含烃气体流的第二部分中；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
在该方法中，部分地氧化含烃气体流的第一部分可以是使含甲烷气体流与含氧流反应，以形成反应产物流。其中，该方法还可包括将冷却剂直接注入所述反应产物流中，以调节所述反应产物流的反应产物。
该方法还可包括调节所述含烃气体流的第一部分中氮的量。
该方法还可包括将反应产物注入近井眼区域。
第七方面，本发明提供了一种生产甲醇的方法，其包括：
提供含烃气体流；
调节所述含烃气体流内氮的量；
部分地氧化所述含烃气体流的第一部分，以形成包括甲醇和CO2的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
该方法还可包括在部分地氧化所述第一部分之前，从所述含烃气体流中去除分子量大于或等于丙烷的烃组分。
其中，该方法还可包括将甲醇与所述反应流分离。其中，该方法还可包括将甲醇注入到近井眼或所述含烃气体的第二部分之中的至少一处内。
其中，调节所述含烃气体流内氮的量可以是稀释所述含烃气体流。
在所附的权利要求中特别提出了被认为是本发明特征的新颖性特点。当结合附图阅读时，从下面的具体实施方案的描述将更好地理解本发明本身，不仅关于本发明的结构，还有其操作方法连同其额外的目的和优势。
附图简述
图1A和1B是示意性地显示了根据本教导内容用于生产甲醇的装置的系统的视图；
图2和图3是阐释了根据现有技术以及相应地根据本发明，在反应过程中氧、甲醛和甲醇的浓度的视图；
图4表示描绘了系统的氧化收率随再循环比变化的曲线图；
图5表示根据本发明教导内容的可替代的甲烷到甲醇的装置；
图6表示图5所示任选的制氧装置；
图7描绘了图5所示装置的气体处理部分；以及
图8表示了图5所示装置的液体处理部分。
优选实施方案的描述
图1A和1B显示了根据本发明用于生产甲醇的装置，该装置具有促使含烃气体气相氧化的反应器100。图1B详述了反应器的输入和输出。反应器100具有反应区102，该反应区102设置有用于引入加热的含烃气体流的设备104和用于引入含氧气体的设备105。正如下面详细解释的，含氧气体优选具有大于80％的氧含量，以减少因再循环过程累积的惰性气体。
反应器100还具有调节区108，该调节区108设置有在操作装置的过程中，为降低反应温度而引入冷的含烃气体流的任选的设备110。此外，反应器100设置有用于控制并调节相应各区的温度的热套(thermal pocket)112，该热套112设置有如热电偶。
该装置具有在分离之前，用于冷却反应混合物的设备114。另外，部分冷凝器122结合了气体-液体热交换器，以进一步降低产物的温度。冷凝器122从烃-CO2混合物中分离出H2O和醇。部分冷凝器122优选是等压的，而非等温的，以避免压力损失。产物流流入，而液体流和气体流流出冷凝器122。
块139表示设计成将污染物和产物从含烃再循环气体组分分离的装备。在这点上，装备139被设计成从还原产物流中去除CO2。装备139可以采用放气阀(purge valve)、吸收器、膜分离器或吸附器的形式。设想装备139可用于如用放气阀调节诸如N2的其他未反应组分的百分比。
当系统被设计成回收甲醛时，气相还原产物流离开等压的冷凝器122，并被传送到涤气器134。可以采用的其他可能的方法利用了已知的诸如各种胺类的材料来去除CO2和甲醛。
为了满足最少的吸收要求，可以更改甲醇流速或涤气器塔的操作温度。如果期望在极低的吸收剂流速下操作，那么可以采用较低的温度，如0℃。如果期望在室温下或在经由冷却水可以达到的温度下操作，那么可以采用高的流速，如是0℃下的流速的10倍。在任一种情形下，富含甲醇的吸收剂流14都可以经由甲醛蒸馏塔138完全再生。任选地，来自涤气器134的流14可以通过冷凝器122，以冷却产物流，并预热再循环的甲醇来改善甲醛蒸馏塔138的能效。
反应器100与用于供给压缩并加热的含氧气体的压缩机124和加热器126相连。未净化的(raw)含烃气体与来自涤气器134的净化烃气体混合，并使用加热器136加热。在未净化的烃具有高的CO2含量时，未净化的烃可以与来自冷凝器122的还原产物烃流混合，然后进入涤气器134，以便在进入反应器之前去除污染物气体。
该装置还具有用于精馏甲醇的设备，其包括闪蒸罐132、精馏塔128和容器130，来自设备的甲醇被供给，以储存或进一步处理。此精馏塔128用于将甲醇(较关键组分)与乙醇(非常关键的组分)和水(非关键组分)分离。正如前面描述的，期望非常关键的一部分进入馏出物流(按照福尔马林的商品规格所规定的)。就甲醇精馏而言，通常是99％或更高的纯度，且使用多个塔可以达到99.999％。流4进入塔，而馏出物、流5和底部、流8以液相流出塔。流8含有少量的乙醇(如果生成了超纯的甲醇的话，可能是甲醇)，且将会被用作商用福尔马林流(流11)的含水组成的主要成分。这样，在剩余物被排放到液相废弃流之前，一些乙醇被回收。
闪蒸罐132设置在塔128和冷凝器122之间，用于去除来自液相产物流的CO2和甲醛。闪蒸罐132的用途是在进入甲醇精馏塔128之前，将压力降低到合适的水平，并基本上将任何溶解的气体，通常是CO2和甲醛从液相产物流去除。
在操作中，含有如高达98％含量的甲烷的未净化的含烃气体流和还原的烃产物流从用于制备气体或任何其他源的装备被供给到加热器136，在加热器136中将含烃气体流加热到温度430℃-470℃。之后，将加热的含烃气体输送到反应器100的反应区102中。压力为，如7-8MPa，且含有比例为80％到100％，优选90％到95％的氧的压缩空气由压缩机124也输送到反应器100的反应区102。在反应器100的反应区102中发生氧化反应。如前所述，反应物总体积的2％到3％之间的O2与加热过的含烃气体流反应。为了限制系统内的N2量，如小于30％-40％，或减小清除流的需要量以达到相同的作用，O2流优选大体是纯的，从而限制进入系统的N2量。
任选的第二冷的流或换句话说，比反应器中气体温度低的冷却剂，通过引入设备108被供给到反应器100的调节区。通过调节设备120调节此流，调节设备120可形成为已知的供气调节设备、调节阀或类似物。冷的流可以由，如未净化的烃流、再循环的流或两种流的一部分或组合组成。调节器被设计成根据系统参数来调节冷的含烃气体的体积或压力，上述系统参数如，但不限于，系统的压力、温度或向下游的流的反应产物百分比。
由冷却剂源供给的冷却剂的作用是降低部分氧化的甲烷的温度，以减少甲醛的持续氧化或分解。此冷却剂可以是易于与反应产物流分离的任意材料。例如，正如下面更好地描述的，冷却剂可以是未加热的含烃或含甲烷气体流。
优选地，冷却剂可以是易于与反应产物分离的任意非氧化材料。就此而言，冷却剂可以是，如气态的或气溶胶的或雾化液体的CO2、甲醛、甲醇、水或蒸汽。另外设想冷却剂还可以是循环反应产物、水、蒸汽和/或未净化的烃气体的混合物。
根据该装置的预期操作模式，尤其是甲醇或甲醇和甲醛的预期生产，如果期望只生成甲醇的话，那么反应混合物在反应器中经历反应，而并不引入冷的含烃气体。当期望生成甲醇和甲醛时，则采用引入冷的含烃气体。通过引入冷的含烃气体来减小反应温度，如减小30℃-90℃，以便通过减少甲醛分解成CO2来保持进入分离的混合物中的甲醛含量。
将反应混合物输送到热交换器114中，以将热从排出反应器的反应混合物传递到反应器输入流，并在进一步冷却之后，将反应混合物供给在部分冷凝器122中。在部分冷凝器122中将混合物分离成高挥发性组分和低挥发性组分(分别是干气和粗液)，按照期望的，部分冷凝器122可将甲醛之中的至少一些吸收入粗液流中。干气前行到涤气器134，而来自冷凝器122的粗液供给到闪蒸罐132。
涤气器134起到去除来自干气流的CO2和甲醛的作用。就此而言，涤气器134在7MPa-8MPa的压力下和约0℃到50℃的温度之间利用H2O和甲醇来吸收CO2和甲醛。一旦去除CO2和甲醛，那么通过在反应器之前或在反应器内将还原流与未净化的含烃气体流混合来再循环烃气体的还原流，如所期望的。然后，在被如前所述的热交换器116或加热器136加热后，将未净化的烃和还原流单独地或一起在输入设备104或输入设备110输入到反应室100中。
精馏塔用于将二氧化碳(非关键组分)和甲醛(较关键组分)与甲醇(非常关键的组分)和水(非关键组分)分离。富含甲醇蒸汽的流14进入精馏塔内，且被分离成甲醛馏出物，流16和底部流，流15。馏出物流中的少量甲醇是期望的，因为甲醇用作生成商用级福尔马林(6％-15％的乙醇稳定剂、37％的甲醛以及剩余的是水)的稳定剂。通过使一部分非常关键的组分进入馏出物流，更容易实现分离；而且，在吸收剂再生过程中所通常经历的工艺损失随后就抵消了，因为馏出物中的甲醇用于生成福尔马林。流15由流30补充，以便替代输送到馏出物流，流16中的任何甲醇。将流31与流15合并形成了流17，然后，流17返回到涤气器134，作为再生的甲醇吸收剂。同时，甲醛馏出物，流16与来自闪蒸罐132的蒸汽，流7组合，以形成甲醛、甲醇和二氧化碳的混合物。
通过涤气器134去除的甲醛、水、甲醇和CO2被输送到甲醛精馏塔138。塔138将甲醛和CO2从甲醇-水流中去除。少量的甲醇与所生成的甲醇组合，并被输入到涤气器134中，以从还原的烃流中去除额外量的CO2和甲醛。
通过等压冷凝器122的操作，游离或无水甲醛被允许保持在气相中。通过允许甲醛保留在气体流中，那么液态甲醇产物流或粗液包括甲醇、乙醇和水。在这种情况下，流出等压冷凝器122的液流在任选地通过闪蒸罐132之后，可以绕开此工艺的甲醛精馏部分，并进入甲醇精馏塔。
图2和图3分别显示了不进行冷却和进行冷却时，反应中的氧、甲醛和甲醇的浓度的图表。
正如图2所看到的，约2秒钟后，氧完全燃烧。此时，反应温度达到其最大值，且按其各自在反应混合物中的比例生成甲醇和甲醛。甲醇在反应结束时是更稳定的产物，且在达到其最大浓度后，甲醇的浓度基本上是稳定的。甲醛稳定性小一些，且因此升高温度(温度升高直到氧完全燃烧)会略微减小其浓度。
在如图3所示带有冷却的反应中，当完成甲醇和甲醛的形成时通过引入冷的气体，降低了反应最后时期的温度，以便抑制甲醛的分解。
图4表示描绘了系统的氧化收率随再循环烃气体的再循环比变化的曲线图。所显示的是描绘了使用具有97％的CH4和1％的N2的MichiganAntrim气体的曲线图。就此而言，此曲线图显示了使用相同的输入流显著增加了产物收率，而成本几乎不增加。因为系统有效地掌控压力，并合并工艺的能量用量，所以使能量需求最小，从而增强了整个系统的经济效果。
图5表示了可替代的甲烷到甲醇的装置150。装置150设置成处理由共存的油气田152或气田154排放的气体中的甲烷。优选紧靠井眼设置的装置150通常由气体处理装置156、液体处理装置158和制氧装置160形成。另外，与装置150配套的是废水处理装置162和公用装置(utility plant)164。
如图6所示，任选的制氧装置160可用于帮助调节反应器100内的烃流的部分氧化。制氧装置160具有连接到热交换器163的压缩机161，热交换器163的作用是制备用于注入多个吸收器165中的压缩氧。在通过吸收器之后，所生成的氧流被压缩，并直接前行到反应器100。
通常参考图7，装置156的气体处理部分通常发挥如上所述的功效(参见图1A和1B)。就此而言，气体处理装置156具有压缩机170和172，其用于升高到来的净化过的烃流174的压力。此流174随后被分开，并在反应器100中与氧反应，以部分地氧化甲烷，如上所述。设想可以调节诸如反应时间以及反应器内的温度和压力参数，以选择性地控制反应器100中生成的CO2、H2O、甲醛以及甲醇的量。来自反应器的反应产物176随后转移到液体处理装置158。
如图8所示，液体处理装置158通常发挥如上所述的功效，以将甲醇和甲醛与反应产物流176分离。显示的是蒸馏器、混合机、闪蒸罐，它们用于分离反应产物流的组分材料，这如上面详细描述的。具体地说，当反应产物流是甲醇，且如果期望的话，还有甲醛时，从反应产物流中去除CO2。涤气器134(参见图5)防止CO2聚积，并物理收集甲醛。涤气器134可利用甲醇和水的混合物从烃气体再循环回路135中物理地吸收甲醛和CO2。因为再循环回路135的操作压力高，所以没有致冷就足以有效操作涤气器134成为可能。这与传统的吸收方法所采用的低温学上的低温是不一样的。存在含有些许量的甲醛和CO2作为“脏”气的气体进入涤气器134。这些组分将只以相对少的量存在，因此甲醇吸收剂的作用也是相对弱的。
如前所述，设想可以选择性地调节反应器的输出，以便使装置156的气体处理部分所生成的甲醛的量最小。当可以排放CO2时，尤其设想可以在离井的预定距离处将来自反应产物的CO2注入地下，以增加井的输出。就此而言，设想可以在离井的任意合适的距离处注入CO2，以便允许增加地下的压力来增加井中的气或油的输出。另外，设想能够将CO2注入井眼空型中或近井眼区域中，以增加产气井或产油气的井的输出。
虽然显示为基于陆地的装置，但是特别设想，装置100能够配套有近海石油钻机。就此而言，装置100或者是在近海钻机上，或者是离钻机预定近的距离，如紧邻漂浮平台上的近海钻机。当是生成天然气的近海钻机的情形时，设想从含甲烷的烃流转化的甲醇将被注入含甲烷烃流的第二部分中，以改善来自近海油井的烃流向陆地的流动。注入甲醇，以减少管线内水合物的形成。当流到达海岸之后，与天然气相伴的甲醇随后将从含烃流中去除。
进一步设想其他反应产物的任意一种，即CO2、水或甲醇可以被直接注入到平台或基于陆地的井周围的含烃的地下形成物。具体地说，设想甲醇可以被注入井周围的水合物结构中，以便增加产天然气的井的天然气的输出。
暂时返回到图5，设想可以将CO2注入到井的一个部分中，同时将甲醇或其他反应产物注入到井的其他部分。在天然气可以是阁浅的(stranded)或可以具有大于4％的氮含量的情形时，可以设置设施，以掌控再循环回路内的氮累积。当任何特定的井152、154的输出低时，设想可以使用具有缩短工艺的单个装置100。在这些情况中，与烃流的部分氧化相关的仅部分设施以及去除CO2的配套设施将被用在井附近。
去除的CO2可以被收集、排放或重新注入到地下。紧接着通过涤气器去除天然气和相伴的CO2之后，剩余的液态产物可以液体形式从井位置被输送到用于将甲醛、甲醇和水与废弃物流分离的另一处位置。就此而言，设想使液体处理(158)成为最后过程的中央液体处理装置可以设置在离搁浅天然气位置相当远的位置处。这允许使用中央液体处理设施158。还设想可以调节反应器的条件，以生成含有商用级福尔马林的液相。
应该理解，上述每一个元件，或者一起的两个或更多个元件也可以在不同于上述类型的其他类型的方法和结构中找到有益的应用。虽然已经按照用于生产甲醇的方法和装置所实施的阐释并描述了本发明，但并不期望限制到所显示的细节，因为可以进行各种改动和结构上的变化，而并不会以任何方式偏离本发明的主旨。
无需进一步的分析，前述内容如此充分地揭示了本发明的要点，以致其他人可以通过运用目前的知识容易地使其适用于各种应用，而不会遗漏从已有技术的观点来看适当地构成本发明的一般方面或特定方面的基本特征的特点。新的且期望受到专利证书保护的所要求保护的内容在附加权利要求中被提出。

Claims (39)

1.一种生产甲醇的方法，其包括：
利用部分氧化反应将第一含甲烷气体转化成甲醇、CO2、H2O、乙醇和甲醛；
将CO2与所述部分氧化反应的反应产物分离；以及
在离井的预定距离处将CO2注入地下，以增加井的输出；
其中第一含甲烷气体向甲醇转化包括：提供含氧气体；提供第一含甲烷气体，使含氧气体与含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在通过调节反应器的进料组成和工艺参数以影响所述反应的选择性，调节了所生成的CO2、H2O和甲醛的量的期间，完成了第一含甲烷气体的转化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中直接混合冷却剂包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中第一含甲烷气体流和第二含甲烷气体流之中的至少一部分取自所述井中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一含甲烷气体流和所述第二含甲烷气体流取自所述井中。
6.一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化含烃气体流，以形成包含CO2的反应产物流；
使CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含烃气体流包括甲烷。
8.根据权利要求6所述的方法，其中部分地氧化含烃气体流包括使含甲烷流与含氧流反应，以形成反应产物流。
9.根据权利要求8所述的方法，其还包括注入来自所述反应产物流的第二烃气体，以调节所述反应产物。
10.根据权利要求6所述的方法，其还包括使所述反应产物流反应，以将甲醛转化成CO2和H2O。
11.一种传输来自近海平台的含烃气体流的方法，其包括：
将来自含烃气体流的含甲烷气体的一部分转化成甲醇、CO2、H2O、乙醇和甲醛；
将甲醇与所述转化的反应产物分离；
将甲醇注入含甲烷气体流中；
将CO2与所述反应产物分离；
其中含甲烷气体向甲醇转化包括提供含氧气体；提供第一含甲烷气体，使含氧气体与含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节CO2和H2O与甲醛之比。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括在离井的预定距离处将CO2注入地下，以增加所述井的输出。
13.根据权利要求11所述的方法，其中转化含甲烷气体是控制部分氧化反应器中生成的CO2、H2O和甲醛的量。
14.根据权利要求11所述的方法，其中转化含甲烷气体包括采用多个反应器部分地氧化甲烷流，以增加甲烷向甲醇转化的单程转化率，并将甲醛产物进一步氧化成CO2和H2O。
15.根据权利要求11所述的方法，其中直接混合冷却剂包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中第一含甲烷气体流和第二含甲烷气体流取自所述井中。
17.一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化含烃气体流，以形成包括甲醇和CO2的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O、乙醇和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述含烃气体流包括具有大于4％氮的甲烷。
19.根据权利要求18所述的方法，其中部分地氧化烃气体包括在多个反应器内使含甲烷流与含氧流反应形成反应产物流，以使形成的甲醛最少到低于0.5％。
20.根据权利要求19所述的方法，其还包括注入来自所述反应产物流的第二气体，以调节所述反应产物。
21.根据权利要求17所述的方法，其还包括使所述反应产物流反应，以将甲醛转化成CO2和H2O。
22.一种传输来自近海产烃井的含甲烷烃流的方法，其包括：
在离井的第一预定距离内将来自含甲烷烃流的第一部分的甲烷转化成甲醇和反应产物；
将甲醇与所述反应产物分离；以及
将甲醇注入含甲烷烃流的第二部分中；
其中从含甲烷烃流转化甲醇包括：提供含氧气体；提供第一含甲烷气体流，使所述含氧气体与所述含甲烷气体反应，以形成反应产物流，并在反应器中将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
23.根据权利要求22所述的方法，其还包括将CO2与所述反应产物分离。
24.根据权利要求23所述的方法，其还包括在离近海产烃井的第二预定距离处注入CO2。
25.根据权利要求22所述的方法，其中所述反应产物包括H2O、乙醇和甲醛。
26.根据权利要求25所述的方法，其还包括将H2O与所述反应产物流分离，并在离近海产烃井的第三预定距离处将CO2和H2O之中的至少一种注入地下。
27.根据权利要求23所述的方法，其还包括将CO2注入近海产烃井的井筒内。
28.根据权利要求22所述的方法，其中直接混合冷却剂包括将第二含甲烷气体流直接混入所述反应产物流中。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一含甲烷气体流和所述第二含甲烷气体流取自所述近海产烃井。
30.一种生产甲醇的方法，其包括：
部分地氧化来自第一近海位置处的近海产烃井的含烃气体流的第一部分，以形成包括CO2和甲醇的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；
在离井的预定距离内将CO2注入地下；以及
在第二近海位置处将甲醇注入含烃气体流的第二部分中；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
31.根据权利要求30所述的方法，其中部分地氧化含烃气体流的第一部分是使含甲烷气体流与含氧流反应，以形成反应产物流。
32.根据权利要求31所述的方法，其还包括将冷却剂直接注入所述反应产物流中，以调节所述反应产物流的反应产物。
33.根据权利要求30所述的方法，其还包括调节所述含烃气体流的第一部分中氮的量。
34.根据权利要求30所述的方法，其还包括将反应产物注入近井眼区域。
35.一种生产甲醇的方法，其包括：
提供含烃气体流；
调节所述含烃气体流内氮的量；
部分地氧化所述含烃气体流的第一部分，以形成包括甲醇和CO2的反应产物流；
将CO2与所述反应产物流分离；以及
在离井的预定距离内将CO2注入地下；
其中所述反应产物流包括甲醇、甲醛、H2O和CO2，所述方法还包括将冷却剂与反应产物流直接混合，以调节甲醛的氧化程度，由此增加CO2和H2O与甲醛之比。
36.根据权利要求35所述的方法，其还包括在部分地氧化所述第一部分之前，从所述含烃气体流中去除分子量大于或等于丙烷的烃组分。
37.根据权利要求36所述的方法，其还包括将甲醇与所述反应流分离。
38.根据权利要求37所述的方法，其还包括将甲醇注入到近井眼或所述含烃气体的第二部分之中的至少一处内。
39.根据权利要求36所述的方法，其中调节所述含烃气体流内氮的量是稀释所述含烃气体流。
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