CN113498403A - 化学合成设备 - Google Patents

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M·奥斯特伯格
T·S·克里斯滕森
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Abstract

提供了一种设备，例如烃设备，其由合成气级(用于生成合成气)和合成级(其中合成所述合成气以产生合成气衍生产品如烃产品)组成。该设备有效利用各种流；特别是CO2和H2。还提供了一种用于产生产品流(例如烃产品流)的方法。

Description

化学合成设备
技术领域
本发明涉及一种有效利用各种流(特别是二氧化碳)的设备，例如烃设备。还提供了一种用于产生产品流(例如烃产品流)的方法。本发明的设备和方法总体上更好地利用了二氧化碳。
背景
鉴于自工业革命以来大气CO2的增加，碳捕获和利用(CCU)变得越来越重要。在利用CO2的一种方式中，CO2和H2可以转化为合成气(一种富含CO和H2的气体)，合成气可以进一步转化为有价值的产品，如醇类(包括甲醇)、燃料(如汽油、喷气燃料、煤油和/或例如通过费-托(F-T)工艺生产的柴油)和/或烯烃等。
现有技术主要侧重于将CO2和H2转化为合成气的独立逆水煤气变换(rWGS)工艺。合成气随后可在如上所述的下游工艺中转化为有价值的产品。逆水煤气变换反应根据以下反应进行：
Figure BDA0003236216080000011
rWGS反应(1)是一个吸热过程，其需要大量能量输入用于期望的转化。需要非常高的温度以获得二氧化碳充分转化为一氧化碳，从而使该过程在经济上可行。也可能发生例如甲烷的不期望的副产物形成。二氧化碳的高转化率显然也可以通过高H2/CO2比例获得。然而，这通常会导致合成气具有(非常)过高的H2/CO比例而无法用于下游合成。
依赖于rWGS反应的技术具有其他挑战。在一些情况下，烃可以作为共同进料获得。一个实例是来自下游合成级的烃的可用性(例如，来自F-T级的富含丙烷和丁烷的流；来自F-T级的包含不同烃的尾气；来自F-T级的石脑油流；来自汽油合成级的富含丙烷和丁烷的流；来自烯烃合成的烃流等)。此类烃不能在rWGS反应器中处理。如果来自下游合成级的烃流至少部分地不用于合成气的额外生产，则从经济角度来看，整个过程可能是不可行的。如果烃流(例如，天然气)可用作设备的共同进料，情况也是如此。
为了解决现有技术的问题，本文提出了一种新的合成气制备方法，然后将所述合成气合成为主要来自CO2、H2和O2进料的一种或多种合成气衍生产品。建议的布局具有至少以下优点：
1.CO2、H2和O2可以转化为具有期望的H2:CO比例的合成气，适当地不使用任何去往设备的烃进料。如果需要，也可以使用去往设备的一种或多种烃共同进料。
2.将合成级产生的任何烃用于合成气生产。
3.与独立的rWGS段相比，二氧化碳进料的更高利用率是可能的。一个特定的目标是使用更多的CO2进料而不是烃进料作为碳源。
4.进料到合成气级的任何烃共同进料流的转化是可能的。
5.如果将电解池用作该工艺的部分或全部氢气进料源，则电解池中与H2一起产生的部分或全部氧气可用作所提议的工艺布局中所要求的氧气源。
发明概述
因此，在第一方面，提供了一种用于生产产品流的方法。所述方法包括以下步骤：
-提供一种设备(plant)，所述设备包括：
a.合成气级(stage)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(section)，和；
b.合成级；
所述设备包括：
-去往合成气级的包含氢气的第一进料；
-去往合成气级的包含二氧化碳的第二进料；
-位于所述ATR段的上游的去往合成气级的包含烃的第三进料；和
-去往ATR段的包含氧气的第四进料；
其中所述合成气级被布置成提供合成气流并将所述合成气流供给到合成级(B)；
-向合成气级供应包含氢气的第一进料；
-向合成气级供应包含二氧化碳的第二进料；
-在所述ATR段的上游向合成气级供应包含烃的第三进料；
-向ATR段供应包含氧气的第四进料；
-在所述合成气级中从至少所述第一、第二、第三和第四进料提供合成气流，并将所述合成气流供给到合成级；
-在所述合成级中将所述合成气流转化为至少产品流和含烃废气流；
其中当在设备外部时，包含烃的第三进料中的碳摩尔数与第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.5。
提供了用于实施本发明方法的各种设备。
设备和方法的更多细节在以下详细描述、附图和权利要求中详细说明。
附图及说明
图1-5图示了设备的各种实施方案的示意性布局。
发明详述
除非另有说明，否则气体含量的任何给定百分比均为体积％。
具体实施方式
如上所述，提供了一种设备，例如烃设备。该设备包括：
a.合成气级，所述合成气级包括自热重整(ATR)段，和；
b.合成级；
该设备包括各种进料。为免生疑问，当应用于设备时，术语“供给”是指将所述气体供应到适当级、反应器或单元的手段；如管路、管道等。
向合成气级提供包含氢气的第一进料。合适地，第一进料基本上由氢气组成。氢气的第一进料适当地是“富含氢气的”，意味着该进料的主要部分是氢气；即，该进料的超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％是氢气。氢气的第一进料的一个来源可以是一个或多个电解池单元。除了氢气之外，第一进料还可包含例如蒸汽、氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳和/或烃。第一进料适当地仅包含少量的烃，例如少于5％的烃或少于3％的烃或少于1％的烃。
向合成气级提供包含二氧化碳的第二进料。合适地，第二进料基本上由CO2组成。CO2的第二进料适当地是“富含CO2的”，意味着该进料的主要部分是CO2；即，该进料的超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％是CO2。二氧化碳的第二进料的一个来源可以是来自一个或多个化学设备的一个或多个废气流。二氧化碳的第二进料的一个来源也可以是从一种或多种工艺流或大气中捕获的二氧化碳。第二进料的另一个来源可以是从例如来自火焰加热器、蒸汽重整器和/或发电厂的烟道气中捕获或回收的CO2。除了CO2之外，第二进料还可以包括例如蒸汽、氧气、氮气、含氧化合物、胺、氨、一氧化碳和/或烃。第二进料合适地仅包含少量的烃，例如少于5％的烃或少于3％的烃或少于1％的烃。
第一和第二进料可在添加到合成气级之前混合。
在设备入口处提供的H2:CO2比例在1.0-9.0，优选2.5-8，更优选3.0-7.0之间变化。实际比例将取决于合成级下游期望的最终产品。该比例被定义为外部流中的任何H2和CO2(即，不包括任何再循环流中的氢气和/或二氧化碳)。
当合成级是FT合成级时，合成气的期望的H2/CO比例通常为约2。使用简单的观点，将每单位CO2转化为CO需要一个单位的氢气。O2的添加也将需要一些氢气，此外将需要氢气作为用于辅助用途(例如发电)的能量来源。总而言之，这意味着对于FT合成级，设备入口处的H2:CO2比例(即，不包括任何再循环流中的氢气和/或二氧化碳)应在3-7，或更优选3-6，且最优选3-5的范围内。如果期望的最终产品是甲醇或汽油(通过甲醇合成和甲醇制汽油路线)，可以进行类似的考虑，并且在这些情况下，设备入口处的H2:CO2比例也应在3-7，或更优选3-6，且最优选3-5的范围内。
应当注意，在一些情况下，可以使用小于3，例如在2-3之间的H2:CO2比例。例如，如果第三流包含氢气或者第三流被蒸汽重整以产生氢气，则可能是这种情况。然而，H2:CO2比例低于3的其他场景也是可以想象的。
在ATR段的上游将包含烃的第三进料提供给合成气级。第三进料可另外包含其他组分如CO2和/或CO和/或H2和/或蒸汽和/或其他组分如氮气和/或氩气。合适地，第三进料基本上由烃组成。烃的第三进料适当地是“富含烃的”，意味着该进料的主要部分是烃；即该进料的超过50％，例如超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％是烃。在蒸汽添加之前确定该第三进料中烃的浓度(即，确定为“干浓度”)。
一方面，直接在所述ATR段的上游将第三进料供给到合成气级(即，没有任何中间级或单元)。“级”包括一个或多个“单元”，其进行进料的化学组成的改变，并且可以另外包括诸如例如热交换器、混合器或压缩机的元件，它们不改变进料或流的化学组成。
此类第三进料的一个实例也可以是设备外部的天然气流。一方面，所述第三进料包含一种或多种选自甲烷、乙烷、丙烷或丁烷的烃。
包含烃的第三流的来源在设备外部。“在设备外部”的流的意义在于，该流的来源不是来自设备中的任何合成级的再循环流(或进一步加工或转化的再循环流)。在设备外部的包含烃的第三进料的可能来源包括天然气、LPG、炼油厂尾气、石脑油和可再生能源，但其他选择也是可以想到的。
在一些情况下，包含烃的流可在作为第三进料提供至合成气级之前进行预重整。例如，当第三进料是例如LPG和/或石脑油产品流或天然气进料时，该设备可以还包括预重整段，其布置在第三进料中、合成气级的上游。
在预重整步骤中，发生以下(吸热)蒸汽重整反应和反应(3)(放热)以转化高级烃。额外的水煤气变换和甲烷化通过反应(1)和(3)发生：
Figure BDA0003236216080000051
Figure BDA0003236216080000052
预重整器出口流将包含CO2、CH4、H2O和H2，以及通常较少量的CO和可能的其他组分。预重整步骤通常在350-600℃或更优选地在400至550℃之间进行。在预重整步骤上游将蒸汽添加到烃进料流中。预重整步骤可以绝热地进行或在填充有包括但不限于Ni基催化剂的催化剂的加热反应器中进行。预重整器的加热可以通过热气体(例如，ATR流出物气体)或在加热段中使用例如火焰加热器来实现。氢气或其他可燃组分可用于获得必要的热量输入。
烃流还可包含烯烃。在这种情况下，烯烃可以在作为第三进料添加到预重整器或合成气级之前进行氢化成相应的链烷烃。
在某些情况下，烃含有少量毒物，例如硫。在这种情况下，可以对烃进行诸如脱硫的一个或多个纯化步骤。
第三进料可包含一个或多个包含烃的流，将它们混合地或单独地添加到合成气级。包含烃的流可以从合成级再循环，或者是一种或多种在设备外部的单独流并且不从合成级再循环。
向ATR段提供包含氧气的第四进料。合适地，第四进料基本上由氧气组成。O2的第四进料适当地是“富含O2的”，意味着该进料的主要部分是O2；即，该进料的超过75％，例如超过90％或超过95％，例如超过99％是O2。该第四进料还可包含其他组分，例如氮气、氩气、CO2和/或蒸汽。该第四进料通常包括少量蒸汽(例如5-10％)。第四原料氧气的来源可以是至少一个空气分离单元(ASU)和/或至少一个膜单元。氧气来源也可以是至少一个电解池单元。部分或全部第一进料以及部分或全部第四进料可来自至少一个电解池。电解池是指通过使用电能将蒸汽或水转化为氢气和氧气的单元。可以将蒸汽添加到ATR段上游的包含氧气的第四进料中。
一方面，该设备还包括去往合成气级的蒸汽进料(第五进料)。
合适地，当在设备外部时，包含烃的第三进料中的碳摩尔数与第二进料中CO2中的碳摩尔数之比低；例如小于0.3，优选小于0.25，更优选小于0.2或甚至小于0.1。也可以考虑该比例小于0.05或0.02的值。在其中外部烃流是化石燃料流的情况下，该值越低，给定生产的化石燃料消耗越低。
合成气级
合成气级(A)被布置成(从至少所述第一至第四进料)提供合成气流并将所述合成气流供给到合成级(B)。为免生疑问，术语“合成气(“syngas)”和“合成气(synthesis gas)”是同义词。此外，该上下文中的术语“提供合成气流”必须理解为“产生合成气流”。
合成气级包括自热重整(ATR)段。合成气级可根据需要包括附加段。下面将描述各个段。
ATR段
一方面，合成气级由包含一个或多个自热反应器(ATR)的所述自热重整(ATR)段组成，并且其中将第一、第二、第三和第四进料供给到所述ATR段。部分或全部第三进料可以被脱硫和预重整。所有进料都根据需要预热。ATR段的关键部分是ATR反应器。ATR反应器通常包括燃烧器、燃烧室和包含在耐火衬里的压力壳内的催化剂床。在ATR反应器中，含烃进料被亚化学计量量的氧气部分燃烧之后，在蒸汽重整催化剂的固定床中对部分燃烧的烃进料流进行蒸汽重整。由于高温，在燃烧室中也会发生一定程度的蒸汽重整。蒸汽重整反应伴随着水煤气变换反应。通常，对于蒸汽重整和水煤气变换反应而言，气体在反应器出口处处于或接近平衡。ATR的更多细节和完整描述可以在本领域中找到，例如“Studies in SurfaceScience and Catalysis,Vol.152,“Synthesis gas production for FT synthesis”；第4章，第258-352页，2004”。
通常，来自ATR反应器的流出物气体具有900-1100℃的温度。流出物气体通常包含H2、CO、CO2和蒸汽。其他组分例如甲烷、氮气和氩气也可能经常以少量存在。ATR反应器的操作压力将为5至100巴，或更优选为15至60巴。
来自ATR的合成气流在冷却系列(train)中冷却，该冷却系列通常包括一个或多个废热锅炉(WHB)以及一个或多个附加热交换器。WHB中的冷却介质是蒸发成蒸汽的(锅炉进料)水。例如通过将设施预热和/或将一种或多种进料流部分预热并在空气冷却器和/或水冷却器中冷却，将合成气流进一步冷却至露点以下。冷凝的H2O在分离器中作为工艺冷凝物取出，以提供具有低H2O含量的合成气流，将其送至合成级。
“ATR段”可以是部分氧化“POX”段。POX段类似于ATR段，除了一个事实，即，ATR反应器被POX反应器代替。POX反应器通常包括燃烧器和包含在耐火衬里的压力壳中的燃烧室。
ATR段也可以是催化部分氧化(cPOX)段。
甲烷化段
一方面，合成气级另外包括布置在ATR段上游的甲烷化段。甲烷化段与所述ATR段为流体连通。部分或全部第一进料被供给到甲烷化段；部分或全部第二进料被供给到甲烷化段；并且在所述甲烷化段的上游和/或在所述甲烷化段和所述ATR段之间，部分或全部第三进料被供给到合成气级。
甲烷化过程中产生的热量完全消除或显著减少了对去往自热重整段的进料进行外部预热的需要。这种外部预热可以在例如火焰加热器中进行。在这种火焰加热器中所需的热量是通过例如氢气和/或烃的燃烧产生的。在前一种情况下，这会消耗部分进料，并且在第二种情况下，这会导致CO2排放。此外，火焰加热器是一件昂贵的设备，它也可能占据相当大的占地面积。最后，例如与独立的ATR段相比，ATR段前面的甲烷化段提高了总的设备效率。
如前所述，由CO2和氢气生产合成气的现有技术基于选择性RWGS。与此方案相比，甲烷化和ATR的组合具有几个优点。这包括利用设备外部和内部再循环流两者的含烃流的可能性。此外，ATR段中ATR反应器的出口温度通常在900-1100℃的范围内。在大多数情况下，这比独立的RWGS单元可能达到的温度更高。这增加一氧化碳的产生，因为从热力学上讲，较高的温度有利于这一过程。还应注意的是，即使在甲烷化段中形成甲烷，被送到合成级的最终合成气中的甲烷含量也较低，这是由于ATR段中ATR反应的高出口温度。有利地，ATR的出口温度为1000-1100℃。
对于大多数应用而言，被送到合成级的合成气中的甲烷含量低是一个优势。对于大多数类型的合成级，甲烷是惰性的，或甚至是合成级副产品。因此，在一个优选实施方案中，被送到合成级的合成气中甲烷的含量小于5％，例如小于3％或甚至小于2％。
在ATR段的上游插入甲烷化段似乎违背常理。在甲烷化段中形成甲烷，然后大部分形成的甲烷在ATR段中转化。然而，申请人已发现，甲烷化的热量可用于预热去往ATR段的进料。这避免或减少了对专用的进料预热器的需要。在预热器是使用烃燃料的火焰加热器的情况下，降低预热负荷也将减少提供所需能量所需的燃烧，从而减少CO2的排放。甲烷化段可以包括一个或多个串联布置的甲烷化单元，例如两个或更多个甲烷化单元、三个或更多个甲烷化单元、四个或更多个甲烷化单元。在此类甲烷化单元中，CO2和H2主要通过放热的甲烷化反应转化为甲烷和蒸汽。每个甲烷化单元可以是绝热的或通过例如沸水或通过加热例如进料气来冷却。取决于甲烷化程度和冷却程度，来自每个甲烷化单元的流出物温度可以是250-900℃，优选600-850℃，更优选650-840℃。并联的甲烷化单元也是可能的。
可以将包含氢气的第一进料的多个部分分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者可以将包含氢气的第一进料全部一起供给到位于甲烷化段中最上游的甲烷化单元。类似地，可以将包含二氧化碳的第二进料的多个部分分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者可以将包含二氧化碳的第二进料全部一起供给到位于甲烷化段中最上游的甲烷化单元。此外，可以将包含烃的第三进料的多个部分分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者可以将包含烃的第三进料全部一起供给到甲烷化段中的一个甲烷化单元。
在一个具体实施方案中，将所有包含氢气的第一进料与部分包含二氧化碳的第二进料一起供给到甲烷化单元中的第一个。将剩余部分的二氧化碳分布在剩余的甲烷化单元之间，并且最终的甲烷化单元的出口温度为650-900℃，例如为750-850℃。
可以将额外的H2进料和/或CO2进料添加到甲烷化段的不同部分。例如，可以将部分氢气或CO2进料提供给第二个(或甚至第三个……)甲烷化单元。此外，来自一个甲烷化单元的部分流出物可以被冷却并再循环到所述甲烷化单元的入口和/或位于所述一个甲烷化单元上游的任何附加甲烷化单元的入口。任选地，可以将来自甲烷化段的流出物冷却至其露点以下，并且可以在将其再循环到甲烷化单元或任何上游甲烷化单元的入口之前从该流出物中除去一部分水。
也可以进行向甲烷化段和/或在甲烷化段和ATR段之间添加蒸汽。
在这方面，甲烷化反应的放热性质可用于预热ATR进料。例如出于控制目的，可能需要或期望通过外部手段对ATR段进行一些加热。因此，甲烷化反应的反应热可能仅导致ATR段上游的部分温度升高。
甲烷化反应可用下式表示：
Figure BDA0003236216080000091
通常，rWGS(反应(1)和/或水煤气变换反应(反应(1)的逆反应))也会在甲烷化单元中发生。在许多情况下，每个甲烷化单元出口处的气体组成将处于或接近关于在所述甲烷化单元的出口温度和压力下的水煤气变换/逆水煤气变换和甲烷化反应的化学平衡。
甲烷化反应(3)是强放热的。在一些情况下，期望将甲烷化单元出口处或离开甲烷化段的温度调节到给定值，该值可以在250-900℃的范围内，例如600-850℃。如果将部分或全部包含烃的第三进料添加到甲烷化单元，则由于将发生蒸汽重整(反应(3)的逆反应和/或反应(2))的事实，这将降低出口温度。
相反，如果将来自预重整步骤的流出物添加到甲烷化单元，则将获得相同的效果。预重整流出物中的甲烷将根据吸热蒸汽重整反应进行反应：
Figure BDA0003236216080000101
由于化学平衡，进料中甲烷的存在将限制甲烷化反应的程度。甲烷化段的输出是包含CO2、H2、CO、H2O和CH4的流。
来自FT合成级的尾气通常不会添加到甲烷化单元中，而是直接供给到ATR段。如果来自FT合成级的过量尾气可用，则可以将其加氢并供给到甲烷化段。
在一些情况下，可能期望避免甲烷化单元中的温度过高，例如以限制催化剂由于烧结而失活的程度。如果甲烷化单元或甲烷化反应器是绝热的，情况尤其如此。绝热甲烷化单元中的最高温度通常在出口处。因此，可能期望将一个或多个甲烷化单元的出口温度控制在例如600-750℃范围内的温度，例如约650℃、675℃、700℃或725℃。如果存在多于一个甲烷化单元，则这可以通过控制进入甲烷化段中的各个甲烷化单元的进料流来实现。通过控制添加到甲烷化单元中的第一进料部分和第二进料部分之间的摩尔比以及第一进料部分和第五进料部分(如果存在)之间的摩尔比，可以控制绝热甲烷化单元的出口温度。显然，进料流的入口温度也可用于此目的。
在一个实施方案中，至少一个甲烷化单元的入口温度为300-500℃。
去往每个甲烷化单元的各个进料流的比例以及供给到甲烷化段和直接供给到ATR段的各个进料流的比例的控制也可用于影响合成气组成。
甲烷化的程度(以及由此去往ATR段的气体组成)取决于许多因素，包括去往甲烷化段的进料流的比例以及进出每个甲烷化单元的入口和出口温度以及从甲烷化段去除水(如果有的话)的程度。对于给定的气体组成和去往ATR段的气体温度，来自ATR的合成气取决于添加的氧气的量。增加氧气的量会增加ATR反应器出口温度，从而降低H2/CO比例。
在另一个实施方案(如图4c所示)中，合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的甲烷化段(II)。至少一部分第一进料和至少一部分第二进料被布置成被供给到甲烷化段(II)并且所述甲烷化段(II)被布置成将所述至少一部分第一进料和至少一部分第二进料转化为第一合成气流。包含烃的第三进料和包含氧气的第四进料被布置成供给到ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料和所述包含氧气的第四进料连同第一和第二流的剩余部分一起转化为第二合成气流。来自甲烷化段(II)的第一合成气流被布置成与来自ATR段(I)的第二合成气流合并；并且该合并的合成气流被布置成供给到合成级(B)。
与串联的甲烷化和ATR段相比，该实施方案减少了所需的氧气的量。
逆水煤气变换(rWGS)段
在另一方面，合成气级包括ATR段上游的逆水煤气变换(rWGS)段。
逆水煤气变换(rWGS)段与所述ATR段为流体连通。将部分或全部第一进料供给到rWGS段；将部分或全部第二进料供给到rWGS段；并且其中可以将部分或优选全部第三进料供给到所述rWGS段(III)和所述ATR段之间的合成气级。
如前所述，由CO2和氢气生产合成气的现有技术基于选择性RWGS。与此方案相比，RWGS和ATR的组合具有几个优点。这包括利用设备外部和内部再循环流两者的含烃流的可能性。与独立的和选择性的RWGS可能实现的相比，可以将这样的流添加到ATR段并用于额外的合成气生产。此外，ATR段中ATR反应器的出口温度通常在900-1100℃的范围内。在大多数情况下，这高于独立的RWGS单元可能达到的温度。这增加一氧化碳的产生，因为从热力学上讲，较高的温度有利于这一过程。
一方面，rWGS段包括一个或多个串联布置的rWHS单元，例如两个或更多个rWGS单元，例如三个或更多个rWGS单元。在这种rWGS单元中，CO2和H2通过上述反应(1)转化为CO和H2。也可以考虑并联的逆水煤气变换单元。
可以将包含氢气的第一进料的多个部分分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者将包含氢气的第一进料全部一起供给到位于rWGS段中最上游的逆WGS单元。类似地，可以将包含二氧化碳的第二进料的多个部分分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者可以将包含二氧化碳的第二进料全部一起供给到位于rWGS段中最上游的rWGS单元。
每个rWGS单元可以是绝热的或加热的反应器。加热可以通过来自ATR的热流出物或利用例如包含烃的流和/或包含氢气的流的燃烧热来实现。来自rWGS段的流出物是包含CO2、H2、CO、H2O的流。来自每个rWGS单元的rWGS流出物温度可以是400-900℃，优选500-900℃，更优选500-750℃，这取决于rWGS的程度和加热程度。
来自rWGS段的流出物被供给到ATR段。在一个具体的实施方案中，甲烷化段可以被放置在rWGS段和ATR段之间。在这种情况下，来自rWGS段的流出物被供给到甲烷化段，并且来自甲烷化段的流出物被供给到ATR。逆水煤气变换(rWGS)段——替代布置
在另一方面，合成气级包括与所述ATR段并联布置的逆水煤气变换(rWGS)段。逆水煤气变换(rWGS)段与所述ATR段为流体连通。将部分或全部第一进料供给到rWGS段；将部分或全部第二进料供给到rWGS段；其中所述rWGS段被布置成将至少一部分第一进料和至少一部分第二进料转化为包含H2、CO、CO2和H2O的合成气流。
将包含烃的第三进料和包含氧气的第四进料连同任选的一部分包含氢气的第一进料和/或任选的一部分包含二氧化碳的第二进料布置成供给到ATR段；其中ATR段被布置成将进料流转化为包含H2、CO、CO2、CH4和H2O的另一合成气流。
在这方面，来自rWGS段和ATR段的合成气流被布置为合并以获得最终合成气流；其中将所述最终合成气流供给到合成级。
如前所述，由CO2和氢气生产合成气的现有技术基于选择性RWGS。与此方案相比，并联的RWGS和ATR的组合具有几个优点。这包括利用设备外部和内部再循环流两者的含烃流的可能性。在rWGS段中转化一部分CO2具有的优点是可以减少整体氧气消耗。
如上所述，该rWGS段可包括一个或多个串联布置的rWHS单元，例如两个或更多个rWGS单元，例如三个或更多个rWGS单元。在此类rWGS单元中，CO2和H2通过上述反应(1)转化为CO和H2。并联的逆水煤气变换单元也是可以想到的。
可将包含氢气的第一进料的多个部分分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者将包含氢气的第一进料全部一起供给到位于rWGS部分最上游的逆WGS单元。类似地，可以将包含二氧化碳的第二进料的多个部分分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者可以将包含二氧化碳的第二进料全部一起供给到位于rWGS段中最上游的rWGS单元。
每个rWGS单元可以是绝热的或加热的反应器。加热可以通过来自ATR的热流出物或利用例如包含烃的流和/或包含氢气的流的燃烧热来实现。来自rWGS段的流出物是包含CO2、H2、CO、H2O的流。来自每个rWGS单元的rWGS流出物温度可以是400-900℃，优选500-900℃，更优选500-750℃，这取决于rWGS的程度和加热程度。
ATR后的CO2转化单元
另一方面，该设备包括位于ATR段下游的转化后(ATR转化后，PAC)单元或反应器。
PAC单元可以是绝热的或加热的反应器，其使用例如Ni基催化剂和/或含贵金属如Ru、Rh、Pd和/或Ir作为活性材料的催化剂。在此类PAC单元中，将包含二氧化碳的流例如部分第二进料以及部分或全部来自ATR段的合成气混合并引导至PAC单元。在PAC单元中，通过上述两个反应(3)和(1)，混合流被转化为具有较高一氧化碳含量的合成气。反应(3)和(1)通常在PAC单元出口处处于或接近化学平衡。来自PAC段的流出物是包含CO2、H2、CO、H2O和CH4的流。每个PAC单元的PAC流出物温度可以是700-1000℃，优选800-950℃，更优选850-920℃。与来自ATR段的流出物流相比，PAC单元的优点是能够生产具有较低H2/CO比例的合成气。此外，将包含二氧化碳的流例如第二进料的一部分引导至PAC单元(例如，绝热PAC单元)而不是ATR段的事实减小了ATR段的尺寸。在一些情况下，这可能会降低总成本。
来自PAC单元的流出物流如上所述被冷却以提供用于合成级的合成气流。
该CO2转化(PAC)单元可以包括在上述任何方面中。
合成级
合成级通常被布置成将合成气流转化为至少产品流。
通常在合成级产生含烃废气流。合适地，除了所述包含烃的第三进料之外，还将至少一部分所述含烃废气流供给到合成气级。
除了包含烃的第三进料之外，要进料到合成气级的可能的废气流的几个实例(非穷尽的)；以及相应的合成级在下表中提供。
Figure BDA0003236216080000141
在除了包含烃的第三进料之外还将废气流供给到合成气级的情况下，可以减少对外部烃进料的需求。
在所述合成级入口处的合成气流合适地具有在1.00-4.00；优选1.50-3.00，更优选1.50-2.10的范围内的H2:CO比例。如果合成级是FT级，则H2:CO比例优选在1.50-2.10的范围内。
在另一个实施方案中，在所述合成级入口处的合成气流合适地具有在1.50-2.50；优选1.80-2.30，更优选1.90-2.20的范围内的(H2-CO2)/(CO+CO2)比例。该化学计量适合于甲醇合成。
本技术和合成气的组成可应用于各种合成和合成级。下面提供了合成级的一些潜在实例。
费-托合成级
一方面，合成级是费-托合成(F-T)级。F-T级包括费-托(F-T)合成段，其中来自合成气级的合成气首先被转化为至少包含烃的粗产物和F-T尾气流形式的含烃废气流，然后是加氢处理和加氢裂化段，其中所述粗产物被转化为至少一种或多种烃产品流。来自F-T合成段的粗产物的组成取决于该方法中使用的催化剂类型、反应温度等。
F-T尾气流形式的含烃废气流作为副产物产生。F-T尾气流通常包含一氧化碳(10-40vol.％)、氢气(10-40vol％)、二氧化碳(10-50vol％)和甲烷(10-40vol％)。其他组分例如氩气、氮气、烯烃和具有两个或更多个碳原子的链烷烃也可以更少量存在。
除了所述包含烃的第三进料之外，还可以将至少一部分所述F-T尾气流供给到合成气级。适当地，为了避免可能存在于F-T尾气中的惰性组分的过度积累，仅将所述F-T尾气流的一部分供给到合成气级；并且另一部分的F-T尾气可以被吹扫和/或用作燃料和/或转化为动力。在一个实施方案中，如果存在，所述动力可以用作电解单元的(部分)来源。或者，该动力可以输出。
在一个实施方案中，来自F-T合成级的主要产品通常是喷气燃料和/或煤油(例如，主要包含C12–C15)和/或柴油(例如，主要包含C15–C20)。此外，石脑油(例如，主要包含C5–C12)和LPG(例如主要包含C3–C4)流也在F-T合成级产生。来自F-T合成级的部分或全部此类LPG和/或石脑油流也可在包含烃的第三进料之外用于合成气级。部分或全部此类LPG和/或石脑油流可添加到甲烷化段和/或直接添加到ATR段。在另一个实施方案中，部分或全部此类LPG和/或石脑油可以在添加到甲烷化段和/或ATR段之前经历预重整段。
因此，在一个特定的实施方案中，合成级是费-托合成(F-T)级，其被布置成将来自所述合成气级的所述合成气流转化为至少烃产品流，即柴油流；和/或LPG和/或石脑油产品流和/或煤油或喷气燃料产品流，并且其中除了所述包含烃的第三进料之外，还将至少一部分所述LPG和/或石脑油产品流供给到合成气级。一方面，将至少一部分FT尾气、至少一部分LPG和至少一部分石脑油产品流供给到合成气级。在另一方面，将至少一部分FT尾气和至少一部分LPG供给到合成气级。LPG和/或石脑油流可以在被供给到合成气级之前通过预重整进行处理。
甲醇合成级
在另一个实施方案中，合成级是甲醇(MeOH)合成级。该级包括MeOH合成段，其中来自合成气级的合成气首先被转化为粗MeOH流，然后是纯化段，其中纯化所述粗MeOH流以获得MeOH产品流。MeOH合成级产生吹扫气流，其通常含有氢气、二氧化碳、一氧化碳和甲烷。附加组分例如氩气、氮或具有两个或更多个碳原子的含氧化合物也可以更少量存在。
除了所述包含烃的第三进料之外，还可以将至少一部分所述MeOH吹扫气流供给到合成气级。可以在将MeOH吹扫气流供给到合成气级之前对其进行纯化。适当地，为了避免可能存在于MeOH吹扫气体中的惰性组分的过度积累，可以仅将一部分所述MeOH吹扫气体流供给到合成气级；并且另一部分MeOH吹扫气体可以被吹扫和/或用作燃料。
特别地，当合成级是甲醇合成级时，所述合成气级出口处的合成气流具有如本文所定义的在1.80-2.30；优选1.90-2.20范围内的模数。术语“模数”定义为：
Figure BDA0003236216080000161
甲醇制汽油(MTG)合成级
在另一个实施方案中，合成级是甲醇制汽油(MTG)合成级，包括MeOH合成段，其中来自合成气级的合成气首先被转化为粗MeOH流，然后是汽油合成段，其中所述粗MeOH流被转化为汽油产品流。
MTG合成级还产生吹扫气流。这种吹扫气流可以与上一节“甲醇合成级”中所解释的类似地使用。
MTG合成级产生LPG(例如，主要包含C3–C4)流。也可以将来自MTG合成级的部分或全部的此类LPG流在所述包含烃的第三进料之外供给到合成气级。可以将部分或该整个LPG流添加到甲烷化段和/或直接添加到ATR段。在另一个实施方案中，可以在将部分或全部所述LPG流添加到甲烷化段和/或ATR段之前对其进行预重整。
高级醇(HA)合成
在另一个实施方案中，合成级是高级醇(HA)合成级，包括HA合成段，其中来自合成气级的合成气首先被转化为粗醇流，然后是纯化段，其中所述粗醇流被纯化以获得HA产品流。
HA合成级可产生尾气流，其通常含有氢气、二氧化碳、一氧化碳。附加组分例如氩气、氮气、甲烷或具有两个或更多个碳原子的含氧化合物也可以更少量存在。
HA合成级还可产生富含甲烷的流，其通常包含甲烷、氢气和一氧化碳。附加组分例如氩气、氮气、二氧化碳或具有两个或更多个碳原子的含氧化合物也可以更少量存在。
除了所述包含烃的第三进料之外，还可以将至少一部分所述尾气和/或所述富含甲烷的流供给到合成气级。适当地，为了避免可能存在于所述尾气和/或所述富含甲烷的流中的惰性组分的过度积累，可以仅将一部分所述尾气和/或所述富含甲烷的流供给到合成气级；并且另一部分可以被吹扫和/或用作燃料。
合成气制烯烃(STO)合成
在另一个实施方案中，合成级是合成气制烯烃(STO)合成级，包括STO合成段，其中来自合成气级的合成气首先被转化为粗富含烯烃的流，然后是纯化段，其中所述粗富含烯烃的流被纯化以获得烯烃产品流。
STO合成级可产生尾气流，其通常含有氢气、二氧化碳、一氧化碳。附加组分例如氩气、氮气或具有两个或更多个碳原子的烃也可以更少量存在。
STO合成级还可产生富含烃的流，其通常包含甲烷和具有两个或更多个碳原子的高级烃。高级烃可以是烯烃和链烷烃两者。附加组分如氢气、二氧化碳、一氧化碳、氩气、氮气也可以更少量存在。
除了所述包含烃的第三进料之外，还可以将至少一部分所述尾气和/或所述富含烃的流供给到合成气级。适当地，为了避免可能存在于所述尾气和/或所述富含烃的流中的惰性组分的过度积累，可以仅将一部分所述尾气和/或所述富含烃的流供给到合成气级；并且另一部分可以被吹扫和/或用作燃料。合成气制环氧乙烷(STEtO)合成
在另一个实施方案中，合成级是合成气制环氧乙烷(STEtO)合成级。STEtO级包括合成气制烯烃(STO)合成段，其中合成气首先被转化为烯烃产品(主要是乙烯)，然后是环氧乙烷合成段。
STO合成级可产生尾气流，其通常含有氢气、二氧化碳、一氧化碳。附加组分例如氩气、氮气或具有两个或更多个碳原子的烃也可以更少量存在。
STO合成级还可产生富含烃的流，其通常包含甲烷和具有两个或更多个碳原子的高级烃。高级烃可以是烯烃和链烷烃两者。附加组分如氢气、二氧化碳、一氧化碳、氩气、氮气也可以更少量存在。
除了所述包含烃的第三进料之外，还可以将至少一部分所述尾气和/或所述富含烃的流供给到合成气级。适当地，为了避免可能存在于所述尾气和/或所述富含烃的流中的惰性组分的过度积累，可以仅将一部分所述尾气和/或所述富含烃的流供给到合成气级；并且另一部分可以被吹扫和/或用作燃料。
环氧乙烷合成段可以使用至少一部分第四进料(O2)。在环氧乙烷合成过程中，会产生大量CO2作为副产物。CO2副产物可被再循环并使用至少一部分去往合成气级的第一进料。
汽油和柴油联合生产
在另一个实施方案中，合成级可以是与来自合成气级的共同合成气进料并联的F-T段和甲醇制汽油(MTG)合成段的组合。F-T段生产中间馏分产品(柴油/喷气燃料/煤油等)，且MTG生产具有期望的辛烷值的汽油。在该实施方案中，合成气级向彼此并联运行的F-T和MTG段提供合适质量的合成气。来自F-T的至少一部分再循环气体和/或来自MTG段的至少一部分LPG流和/或来自MeOH合成段的至少一部分吹扫流可用作去往合成气级的第三进料。
电解池
该设备还可包括被布置成将水或蒸汽转化成至少含氢气流和含氧气流的电解池，其中来自电解池的至少一部分所述含氢气流被供给到合成气级作为所述第一进料和/或其中来自电解池的至少一部分所述含氧气流被供给到合成气级作为所述第四进料。电解池可以包括一个或多个电解单元，例如基于固体氧化物电解。
因此，在一个优选实施方案中，该设备还包括位于合成气级上游的电解池。电解池被布置成将水或蒸汽转化成至少含氢气流和含氧气流。
来自电解池的至少一部分含氢气流被供给到合成气级作为所述第一进料。替代地或另外地，来自电解池的至少一部分含氧气流被供给到合成气级作为所述第四进料。这提供了第一和第四进料的有效来源。
在一个优选的方面，第一进料中的所有氢气和第四进料中的所有氧气通过电解产生。以这种方式，设备所需的氢气和氧气由蒸汽和电力生产。此外，如果电力仅由可再生能源生产，则第一和第四进料中的氢气和氧气分别在没有化石原料或燃料的情况下生产。
优选地，供给到电解池的水或蒸汽从所述设备中的一个或多个单元或级获得。
电解池的使用可以与本文件中描述的任何实施方案组合。
附加方面
任选地，该设备可以在合成级的上游包括去往合成气流的包含氢气的第六进料。该第六进料可以具有与包含氢气的第一进料相同的组成，即第六进料基本上由氢气组成，并且该进料的超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％可以是氢气。
如果需要，第六进料可用于调节合成气流中的合成气组成(例如H2/CO比例)。在一个优选的方面，来自电解池的至少一部分含氢气流在合成级的上游作为所述第六氢气进料被供给到合成气流中。这为不需要额外的外部气体输入并允许在合成级的上游对气体组成进行最终调整的系统提供了额外的机会。
来自合成气级的合成气的组成可以通过其他方式进行调整。例如，该设备可以还包括位于所述合成气级和所述合成级之间的氢气去除段，其被布置成从合成气流中去除至少一部分氢气。在这种情况下，在所述氢气去除段中从合成气流中去除的至少一部分氢气可以被压缩并作为所述第一进料的一部分供给到合成气级。氢气去除单元可以是但不限于变压吸附(PSA)单元或膜单元。
此外，该设备可以还包括位于所述合成气级和所述合成级之间的二氧化碳去除段，其被布置成从合成气流中去除至少一部分二氧化碳。在这种情况下，在所述二氧化碳去除段中从合成气流中去除的至少一部分二氧化碳可以被压缩并作为所述第二进料的一部分供给到合成气级。二氧化碳去除单元可以是但不限于基于胺的单元或膜单元。
在进料到合成气级之前，废气流可以被处理以去除一种或多种组分，或改变一种或多种组分的化学性质。尾气，例如F-T尾气，可以包含烯烃。在高温下，烯烃会增加碳沉积和/或金属粉尘化的风险。因此，该设备可以还包括布置在F-T尾气再循环流中的氢化器。氢化器被布置成在所述第三进料进入合成气级之前氢化该第三进料。以这种方式，烯烃可以在进入合成气级之前有效地转化为饱和烃。
未再循环到合成气级或用于其他目的的废气流或部分废气流可用于在单独的合成气发生器中产生额外的合成气。这种合成气发生器可包括本领域已知的技术，例如ATR、蒸汽重整(SMR)和/或绝热预重整，但其他技术也是已知的。这种额外的合成气可以被供给到合成级。例如，来自费-托合成级的尾气可以通过本领域已知的手段(例如包括氢化、随后的水煤气变换和自热重整)转化为额外的合成气。
方法
提供了一种用于生产产品流的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(I)，和
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往合成气级的包含氢气的第一进料(1)；
-去往合成气级的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-位于所述ATR段的上游的去往合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往ATR段的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级(A)被布置成提供合成气流(100)并将所述合成气流(100)供给到合成级(B)；
-向合成气级供应包含氢气的第一进料(1)；
-向合成气级供应包含二氧化碳的第二进料(2)；
-在所述ATR段(I)的上游向合成气级供应包含烃的第三进料(3)；
-向ATR段供应包含氧气的第四进料(4)；
-在所述合成气级(A)中从至少所述第一、第二、第三和第四进料提供合成气流(100)，并将所述合成气流(100)供给到合成级(B)；
-在所述合成级(B)中将所述合成气流(100)转化为至少产品流(500)和含烃废气流(3b)；和
-任选地，除了所述包含烃的第三进料(3)之外，还将至少一部分所述含烃废气流(3b)供给到合成气级(I)；在ATR段(I)的上游；
其中当在设备外部时，包含烃的第三进料中的碳摩尔数与第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.5。
与上述设备有关的所有方面同样适用于使用所述设备的方法。当应用于本发明的方法时，术语“供给”是指将所述气体的流提供给适当的级、反应器或单元。特别地，注意对本发明的方法特别重要的以下方面：
-除了所述包含烃的第三进料之外，该方法还可以包括将至少一部分所述含烃废气流供给到合成气级的附加步骤。
-合成级可以是费-托(F-T)级，其被布置成将所述合成气流转化为至少烃产品流和F-T尾气流形式的含烃废气流。
-电解池可以位于合成气级的上游，并且该方法可以还包括将水或蒸汽转化成至少含氢气流和含氧气流。该方法可以还包括以下步骤；将来自电解池的至少一部分所述含氢气流作为所述第一氢气进料供给到合成气级和/或将来自电解池的至少一部分所述含氧气流作为所述第四氧气进料供给到合成气级。该方法可以还包括获得被供给到电解池的水或蒸汽，该水或蒸汽作为来自所述烃设备中的一个或多个单元或级的冷凝物获得。
-当在设备外部时，包含烃的第三进料中的碳摩尔数与第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.3，优选小于0.25，且更优选小于0.20或甚至小于0.10。
-在所述合成级入口处的合成气流具有在1.00-4.00；优选1.50-3.00，更优选1.50-2.10的范围内的氢气/一氧化碳比例。
-在设备入口处提供的H2:CO2比例在1.0-9.0，优选2.5-8.0，更优选3.0-7.0之间。
-合成级是FT合成级，并且设备入口处的H2:CO2比例在3.0-7.0，或更优选3.0-6.0，并且最优选3.0-5.0的范围内。
-合成气级(A)由所述自热重整(ATR)段(I)组成，并且其中第一、第二、第三和第四进料被供给到所述ATR段。
-合成气级还包括被布置在ATR段(I)上游的甲烷化段(II)；其中部分或全部的第一进料被供给到甲烷化段；部分或全部的第二进料被供给到甲烷化段；并且其中部分或全部的第三进料被供给到合成气级；在所述甲烷化段的上游或在所述甲烷化段与所述ATR段之间。
-合成气级还包括位于ATR段(I)上游的逆水煤气变换(rWGS)段(III)，其中部分或全部的第一进料(1d)被供给到rWGS段；部分或全部的第二进料被供给到rWGS段；并且其中将部分或全部的第三进料供给到在所述rWGS段(III)和所述ATR段之间的合成气级。
-合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的逆水煤气变换(rWGS)段(III)；其中至少一部分第一进料和至少一部分第二进料被布置成供给到rWGS段并且所述rWGS段被布置成将所述至少一部分第一进料和所述至少一部分第二进料转化为第一合成气流；其中包含烃的第三进料和包含氧气的第四进料被布置成供给到ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料和所述包含氧气的第四进料转化为第二合成气流，其中来自rWGS段(III)的第一合成气流被布置成与来自ATR段(I)的第二合成气流合并；并且合并的合成气流被布置成供给到合成级。
附图的详细描述
图1示出了设备的第一实施方案的示意性布局
A 合成气级
B 合成级
1 去往合成气级的(包含氢气)的第一进料
2 去往合成气级的(包含二氧化碳)的第二进料
3 去往合成气级的第三进料(可以是设备外部和/或内部流的烃)
4 去往合成气级的第四进料(包含氧气)
100 来自合成气级的合成气产品
500 来自合成级的产品
图1a示出了设备的第一个实施方案的示意图，其中烃进料可以来自外部来源或者也可以来自合成级，例如多于一种，例如三种来自合成级的烃流。
附图标记与图1中相同，加上：
3a从外部来源去往合成气级的第三进料的一部分(例如外部烃流，例如天然气)
3b从合成级去往合成气级的第三进料的一部分(例如来自F-T的尾气)
3c从合成级去往合成气级的第三进料的另一部分(例如来自F-T的LPG流)
3d从合成级去往合成气级的第三进料的另一部分(例如来自F-T的石脑油流)
图2示出了设备的另一个实施方案的示意性布局，其中合成气级包括预重整段(Ia)和ATR段(I)，并且其中显示了作为第五进料(5)的蒸汽。附图标记与图1和1a中相同，加上：
(Ia)预重整段
(I)ATR段
1a去往预重整段的第一进料的一部分
1b去往ATR段的第一进料的一部分
5第五进料(蒸汽)
10去往ATR段的预重整的烃
图3示出了设备的另一个实施方案的示意性布局，其中合成气级包括甲烷化段(II)和ATR段(I)。来自甲烷化段(II)的流出物被送至ATR段(I)。附图标记与之前的附图中相同，加上：
(II)甲烷化段
30从甲烷化段去往ATR段的流出物
图3a示出了图3中描述的示意性布局的变体。在设备的该实施方案中，烃进料在预重整段(Ia)中处理，然后被供给到甲烷化段(II)，随后是ATR段(I)。将第五进料蒸汽(5)引入到预重整段。附图标记与之前的附图中相同，加上：
20去往甲烷化段的预重整的烃
图3b示出了图3a中描述的示意性布局的变体。这是设备的一个实施方案，其中一部分蒸汽(5a)添加被送到预重整段，另一部分蒸汽(5b)添加被送到甲烷化段。附图标记与之前的附图中相同，加上：
5a去往预重整段的第五进料的一部分
5b去往甲烷化段的第五进料的一部分
图4示出了设备的另一个实施方案的示意性布局，其中合成气级包括rWGS段(III)加ATR段(I)。附图标记与之前的附图中相同，加上：
(III)rWGS段
1d去往rWGS段的第一进料的一部分
40来自rWGS段(III)的合成气流
图4a示出了设备的另一个实施方案的示意性布局，其中合成气级包括rWGS段(III)加ATR段(I)。在该布局中，rWGS段(III)和ATR段(I)相互并联。附图标记与之前的附图中相同，加上：
50来自ATR段(I)的合成气流
图4b示出了根据图4a的设备的另一个实施方案的示意性布局。在图4b的布局中，来自ATR段(I)的合成气流50被布置成加热rWGS段(III)。来自ATR段(I)的流出物通过与rWGS段进行热交换而冷却成为合成气流60，然后与来自rWGS段(III)的合成气流40合并。
60在rWGS段(III)中冷却后，冷却的来自ATR段(I)的合成气流图4c对应于图4a，其中存在甲烷化级(II)而不是rWGS段(III)。
图5示出了设备的另一个实施方案的示意性布局，其中在合成气级(A)和合成级(B)之间存在组分回收级(C)，即氢气或更多CO2的再循环。附图标记与之前的附图中相同，加上：
C组分回收级
150来自组分回收级的再循环气体
200来自组分回收级的合成气
实施例
不同合成气级根据它们利用碳原料和能源的有效性进行比较。近年来，还比较了来自此类合成气级的CO2排放量，以最小化环境影响。
传统上，基于烃的原料主要用于合成气级(A)。由自热重整(ATR)段(I)组成的此类合成气级的上述区分因素的典型值如表1所示。
在C1中，显示了来自没有CO2进料的传统设计的基于烃的合成气级(A)的值。在C2中，一些H2和CO2进料与烃进料一起使用。烃进料仍高于CO2进料。在C3中，使用更多的CO2和H2进料，使得CO2进料消耗变得高于烃进料消耗。
表1
Figure BDA0003236216080000251
Figure BDA0003236216080000261
可以看出，随着CO2进料消耗量的增加，CO2排放量改善。然而，转换在一定程度上降低。
可以通过在合成气级(A)中，除了ATR段(I)之外，还包括甲烷化段(II)来解决这一挑战。表2提供了合成气级(A)的关键参数，其中合成气级由甲烷化段(II)然后是ATR段(I)组成。合成气级(A)产生的合成气被供给到合成级(B)，其包括费-托合成段和产品后处理段。来自合成级(B)的一些再循环流在合成气级(A)中内部使用。
表2
Figure BDA0003236216080000262
在这个概念中，没有烃燃烧发生，也没有CO2排放。
合成气级的特定净能耗是根据产品流中的1Nm3的(H2+CO)估算的。在表1和2中，相对CO2排放量是相对于C1为基础的CO2排放量估算的。
提供了以下编号的方面：
方面1.一种设备，所述设备包括：
a.合成气级，所述合成气级包括自热重整(ATR)段，和；
b.合成级；
所述设备包括：
-去往合成气级的包含氢气的第一进料；
-去往合成气级的包含二氧化碳的第二进料；
-位于所述ATR段的上游的去往合成气级的包含烃的第三进料；和
-去往ATR段的包含氧气的第四进料；
其中所述合成气级被布置成提供合成气流，并将所述合成气流供给到合成级。
方面2.根据方面1所述的设备，其中所述包含烃的第三进料在所述ATR段的上游被直接供给到合成气级。
方面3.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成气流从合成气级被直接供给到合成级。
方面4.根据方面1-2中任一项所述的设备，其中所述设备包括位于所述合成气级与所述合成级之间的后转化段，以及去往所述后转化段的CO2进料，所述CO2进料被布置为在合成气级和后转化段之间与合成气流混合。
方面5.根据前述方面中任一项所述的设备，其还包括去往合成气级的第五蒸汽进料。
方面6.根据前述方面中任一项所述的设备，其中所述合成气级由所述自热重整(ATR)段组成，并且其中第一、第二、第三和第四进料被供给到所述ATR段。
方面7.根据方面1-5中任一项所述的设备，其中所述合成气级还包括布置在ATR段上游的甲烷化段；其中部分或全部的第一进料被供给到甲烷化段；部分或全部的第二进料被供给到甲烷化段；并且其中部分或全部的第三进料被供给到合成气级；在所述甲烷化段的上游和/或在所述甲烷化段和所述ATR段之间。
方面8.根据方面7所述的设备，其中甲烷化段包括两个或更多个甲烷化单元，例如三个或更多个甲烷化单元。
方面9.根据方面8所述的设备，其中包含氢气的第一进料的多个部分被分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者包含氢气的第一进料被全部一起供给到位于甲烷化段中最上游的甲烷化单元。
方面10.根据方面8-9中任一项所述的设备，其中包含二氧化碳的第二进料的多个部分被分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者包含二氧化碳的第二进料被全部一起供给到位于甲烷化段中最上游的甲烷化单元。
方面11.根据方面8-10中任一项所述的设备，其中包含烃的第三进料的多个部分被分别供给到甲烷化段中的不同甲烷化单元；或者包含烃的第三进料被全部一起供给到甲烷化段中的一个甲烷化单元。
方面12.根据方面8-11中任一项所述的设备，其中来自一个甲烷化单元的一部分流出物被冷却，并再循环到所述甲烷化单元的入口和/或位于所述一个甲烷化单元上游的任何附加甲烷化单元的入口。
方面13.根据方面1-5和7-12中任一项所述的设备，其中合成气级还包括位于ATR段上游的逆水煤气变换(rWGS)段，其中部分或全部第一进料被供给到rWGS段；部分或全部第二进料被供给到rWGS段；并且其中部分或全部第三进料被供给到在所述rWGS段(III)和所述ATR段之间的合成气级。
方面14.根据方面13所述的设备，其中rWGS段包括两个或更多个rWGS单元，例如三个或更多个rWGS单元。
方面15.根据方面14所述的设备，其中包含氢气的第一进料的多个部分被分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者包含氢气的第一进料被全部一起供给到位于rWGS段中最上游的逆WGS单元。
方面16.根据方面14-15中任一项所述的设备，其中包含二氧化碳的第二进料的多个部分被分别供给到rWGS段中的不同rWGS单元；或者包含二氧化碳的第二进料被全部一起供给到位于rWGS段中最上游的rWGS单元。
方面17.根据前述方面中任一项所述的设备，其中在所述合成级入口处的合成气流具有在1.00-4.00；优选1.50-3.00，更优选1.50-2.10的范围内的氢气/一氧化碳比例。
方面18.根据前述方面中任一项所述的设备，其中在所述合成气级的出口处的合成气流具有在1.50-2.50；优选1.80-2.30，更优选1.90-2.20范围内的如上所定义的模数。
方面19.根据前述方面中任一项所述的设备，其中在设备入口处提供的H2:CO2比例为1.0-9.0，优选2.5-8.0，更优选3.0-7.0。
方面20.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成级为费-托(F-T)级，并且其中在设备入口处提供的H2:CO2比例在3.0-7.0、或更优选3.0-6.0，且最优选3.0-5.0的范围内。
方面21.根据前述方面中任一项所述的设备，其中第一进料基本上由氢气组成，即第一进料的超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％是氢气。
方面22.根据前述方面中任一项所述的设备，其中第二进料基本上由二氧化碳组成，即第二进料的超过75％，例如超过85％，优选超过90％，更优选超过95％，甚至更优选超过99％是二氧化碳。
方面23.根据前述方面中任一项所述的设备，其中所述第三进料包含一种或多种选自甲烷、乙烷、丙烷或丁烷的烃。
方面24.根据前述方面中任一项所述的设备，其中所述包含烃的第三进料是天然气进料。
方面25.根据前述方面中任一项所述的设备，其中所述第三进料另外包含CO2和/或CO和/或H2。
方面26.根据前述方面中任一项所述的设备，其中第四进料基本上由氧气组成，即第四进料的超过75％，例如超过90％或超过95％，例如超过99％是氧气。
方面27.根据前述方面中任一项所述的设备，其中第四进料另外包含蒸汽。
方面28.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成级被布置成将所述合成气流转化为至少产品流和任选的含烃废气流。
方面29.根据方面28所述的设备，其中除了所述包含烃的第三进料之外，还将所述含烃废气流的至少一部分供给到合成气级。
方面30.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成级是费-托(F-T)级，其被布置成将所述合成气流转化为至少烃产品流和F-T尾气流形式的含烃废气流。
方面31.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成级是费-托(F-T)级，其被布置成将所述合成气流转化为至少烃产品流，即柴油流；和/或LPG和/或石脑油产品流，并且其中除了所述包含烃的第三进料之外，还将至少一部分所述LPG和/或石脑油产品流供给到合成气级。
方面32.根据方面1-31中任一项所述的设备，其中合成级包括被布置成提供至少甲醇产品流的至少一个甲醇合成级。
方面33.根据方面32所述的设备，其中合成级还包括甲醇制汽油(MTG)合成级，其被布置成接收来自甲醇合成级的甲醇产品流，并将其转化为至少汽油流和LPG产品流，并且其中任选地，除了所述包含烃的第三进料之外，还将一部分所述LPG产品流供给到合成气级。
方面34.根据前述方面中任一项所述的设备，其中当所述第三进料是LPG和/或石脑油产品流或天然气进料时，所述设备还包括在合成气级上游的预重整段，其被布置在第三进料中。
方面35.根据方面34所述的设备，其中烃产品流是来自F-T级的LPG和/或石脑油产品流，并且其中所述LPG和/或石脑油产品流在供给到合成气级之前通过所述预重整段。
方面36.根据方面34-35中任一项所述的设备，其中来自ATR段的废气被布置成加热预重整段。
方面37.根据前述方面中任一项所述的设备，其还包括被布置成将水或蒸汽转化成至少含氢气流和含氧气流的电解池，其中来自电解池的至少一部分所述含氢气流作为所述第一进料被供给到合成气级和/或其中来自电解池的至少一部分所述含氧气流作为所述第四进料被供给到合成气级。
方面38.根据方面37所述的设备，其中供给到电解池的水或蒸汽从所述设备中的一个或多个单元或级获得。
方面39.根据前述方面中任一项所述的设备，其包括在合成级上游的供给到合成气流的第六氢气进料。
方面40.根据方面39所述的设备，其中来自电解池的至少一部分所述含氢气流作为所述第六氢气进料被供给到在合成级上游的合成气流中。
方面41.根据方面31-40中任一项所述的设备，其中当第三进料是废气流时，所述设备还包括氢化器，所述氢化器被布置成在所述第三进料进入合成气级之前氢化该第三进料。
方面42.根据前述方面中任一项所述的设备，其还包括氢气去除段，所述氢气去除段位于所述合成气级和所述合成级之间，并且被布置成从合成气流中去除至少一部分氢气。
方面43.根据方面42所述的设备，其中在所述氢气去除段中从合成气流中去除的至少一部分氢气被压缩并作为所述第一进料供给到合成气级。
方面44.根据前述方面中任一项所述的设备，其还包括二氧化碳去除段，所述二氧化碳去除段位于所述合成气级和所述合成级之间，并且被布置成从合成气流中去除至少一部分二氧化碳。
方面45.根据方面44所述的设备，其中在所述二氧化碳去除段中从合成气流中去除的至少一部分二氧化碳被压缩并作为所述第二进料供给到合成气级。
方面46.根据前述方面中任一项所述的设备，其中当在设备外部时，包含烃的第三进料中的碳摩尔数与第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.3，优选小于0.25，且更优选小于0.2或甚至小于0.1。
方面47.根据前述方面中任一项所述的设备，其中合成气级还包括逆水煤气变换(rWGS)段和甲烷化段；并且其中逆水煤气变换(rWGS)段被布置在甲烷化段的上游，且甲烷化段被布置在ATR段的上游。
方面48.根据前述方面中任一项所述的设备，其中
-合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的甲烷化段(II)；
-其中至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)被布置成供给到甲烷化段(II)并且所述甲烷化段(II)被布置成将所述至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)转化为第一合成气流(40)；
-其中包含烃的第三进料(3)和包含氧气的第四进料(4)被布置成供给到ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料(3)和所述包含氧气的第四进料(4)转化为第二合成气流(50)；
-其中来自甲烷化段(II)的第一合成气流(40)被布置成与来自ATR段(I)的第二合成气流(50)合并；并且该合并的合成气流(100)被布置成供给到合成级(B)。
方面49.根据前述方面中任一项所述的设备，其中
-合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的逆水煤气变换(rWGS)段(III)；
-其中至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)被布置成供给到rWGS(III)并且所述rWGS(III)被布置成将所述至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)转化为第一合成气流(40)；
-其中包含烃的第三进料(3)和包含氧气的第四进料(4)被布置成供给到ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料(3)和所述包含氧气的第四进料(4)转化为第二合成气流(50)；
-其中来自rWGS段(III)的第一合成气流(40)被布置成与来自ATR段(I)的第二合成气流(50)合并；并且该合并的合成气流(100)被布置成供给到合成级(B)。
方面50.根据方面48或49所述的设备，其中在合并第一和第二合成气流之前，来自ATR段(I)的第二合成气流(50)被布置成为rWGS段(III)中的吸热反应提供所需的至少一部分能量。
方面51.一种用于生产产品流的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供如前述方面中任一项所定义的设备；
-向合成气级供应包含氢气的第一进料；
-向合成气级供应包含二氧化碳的第二进料；
-在所述ATR段的上游向合成气级供应包含烃的第三进料；
-向ATR段供应包含氧气的第四进料；
-在所述合成气级(A)中从至少所述第一、第二、第三和第四进料提供合成气流(100)，并将所述合成气流(100)供给到合成级(B)；
-在所述合成级(B)中将所述合成气流(100)转化为至少产品流(500)和含烃废气流(3b)；和
-任选地，除了所述包含烃的第三进料(3)之外，还将至少一部分所述含烃废气流(3b)供给到合成气级(I)；在所述ATR段(I)的上游。
方面52.根据方面51所述的方法，其中合成级是费-托(F-T)级，其被布置成将所述合成气流转化为至少烃产品流和F-T尾气流形式的含烃废气流。
方面53.根据方面51-52中任一项所述的方法，其中被送到合成级的合成气中的甲烷含量小于5％，例如小于3％或甚至小于2％。
已经参考多个特征、方面和实施方案描述了本发明。这些可以由本领域技术人员在不脱离权利要求所限定的本发明范围的情况下，在本发明的范围内任意组合。

Claims (25)

1.一种用于生产产品流的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(I)，和；
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往所述合成气级的包含氢气的第一进料(1)；
-去往所述合成气级的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-在所述ATR段的上游的去往所述合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往所述ATR段的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级(A)被布置成提供合成气流(100)并将所述合成气流(100)供给到合成级(B)；
-向所述合成气级供应包含氢气的第一进料(1)；
-向所述合成气级供应包含二氧化碳的第二进料(2)；
-在所述ATR段(I)的上游向所述合成气级供应包含烃的第三进料(3)；
-向所述ATR段供应包含氧气的第四进料(4)；
-在所述合成气级(A)中从至少所述第一、第二、第三和第四进料提供合成气流(100)，和
-将所述合成气流(100)供给到所述合成级(B)；
-在所述合成级(B)中将所述合成气流(100)转化为至少产品流(500)和含烃废气流(3b)；
-其中当在所述设备外部时，所述包含烃的第三进料中的碳摩尔数与所述第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当在所述设备外部时，所述包含烃的第三进料中的碳摩尔数与所述第二进料中CO2中的碳摩尔数之比小于0.3，优选小于0.25，且更优选小于0.20或甚至小于0.10。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：除了所述包含烃的第三进料(3)之外，还将所述含烃废气流(3b)的至少一部分供给到所述合成气级(I)；在所述ATR段(I)的上游。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述合成级的入口处的所述合成气流具有在1.00-4.00；优选1.50-3.00，更优选1.50-2.10的范围内的氢气/一氧化碳比例。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述设备入口处提供的H2:CO2比例为1.0-9.0，优选2.5-8.0，更优选3.0-7.0。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述合成级是FT合成级，并且所述设备入口处的H2:CO2比例在3.0-7.0，或更优选为3.0-6.0，并且最优选为3.0-5.0的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述合成气级(A)由所述自热重整(ATR)段(I)组成，并且其中第一(1)、第二(2)、第三(3)和第四(4)进料被直接供给到所述ATR段。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述合成气级还包括布置在ATR段(I)上游的甲烷化段(II)；其中将部分或全部的第一进料供给到甲烷化段；将部分或全部的第二进料供给到甲烷化段；并且其中将部分或全部的第三进料供给到合成气级；在所述甲烷化段的上游或在所述甲烷化段与所述ATR段之间。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述合成气级还包括位于所述ATR段(I)上游的逆水煤气变换(rWGS)段(III)，其中将部分或全部的所述第一进料(1d)供给到所述rWGS段；将部分或全部的所述第二进料供给到所述rWGS段；并且其中将部分或全部的所述第三进料供给到在所述rWGS段(III)和所述ATR段之间的所述合成气级。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的逆水煤气变换(rWGS)段(III)；
-其中至少一部分所述第一进料(1)和至少一部分所述第二进料(2)被布置成供给到所述rWGS(III)，并且所述rWGS(III)被布置成将所述至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)转化为第一合成气流(40)；
-其中包含烃的第三进料(3)和包含氧气的第四进料(4)被布置成供给到所述ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料(3)和所述包含氧气的第四进料(4)转化为第二合成气流(50)；
-其中来自所述rWGS段(III)的第一合成气流(40)被布置成与来自所述ATR段(I)的第二合成气流(50)合并；并且该合并的合成气流(100)被布置成供给到所述合成级(B)。
11.一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级(A)包括自热重整(ATR)段(I)，和
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往所述合成气级(A)的包含氢气的第一进料(1)；
-去往所述合成气级(A)的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-位于所述ATR段(I)的上游的去往所述合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往所述ATR段(I)的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级(A)被布置成提供合成气流(100)并将所述合成气流(100)供给到所述合成级(B)；并且其中
所述合成气级(B)还包括布置在所述ATR段(I)上游的甲烷化段(II)；其中部分或全部的所述第一进料(1)被供给到所述甲烷化段(II)；部分或全部的所述第二进料(2)被供给到所述甲烷化段(II)；并且其中部分或全部的所述第三进料(3)被供给到所述合成气级(A)；在所述甲烷化段(II)上游或在所述甲烷化段(II)与所述ATR段(I)之间。
12.一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(I)，和
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往所述合成气级(A)的包含氢气的第一进料(1)；
-去往所述合成气级(A)的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-位于所述ATR段(I)的上游的去往所述合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往所述ATR段(I)的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级(A)被布置成提供合成气流(100)并将所述合成气流(100)供给到所述合成级(B)；并且其中
所述合成气级(A)还包括位于所述ATR段(I)上游的逆水煤气变换(rWGS)段(III)，其中部分或全部的所述第一进料(1d)被供给到rWGS段；部分或全部的所述第二进料被供给到rWGS段；并且其中部分或全部的所述第三进料(3)被供给到在rWGS段(III)与ATR段之间的合成气级。
13.一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(I)，和
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往所述合成气级(A)的包含氢气的第一进料(1)；
-去往所述合成气级(A)的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-位于所述ATR段(I)的上游的去往所述合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往所述ATR段(I)的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级被布置成提供合成气流并将所述合成气流供给到所述合成级；并且其中
-所述合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的甲烷化段(II)；
-其中至少一部分所述第一进料(1)和至少一部分所述第二进料(2)被布置成供给到所述甲烷化段(II)，并且所述甲烷化段(II)被布置成将所述至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)转化为第一合成气流(40)；
-其中包含烃的第三进料(3)和包含氧气的第四进料(4)被布置成供给到所述ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料(3)和所述包含氧气的第四进料(4)转化为第二合成气流(50)；
-其中来自所述甲烷化段(II)的所述第一合成气流(40)被布置成与来自所述ATR段(I)的所述第二合成气流(50)合并；并且该合并的合成气流(100)被布置成供给到所述合成级(B)。
14.一种设备(X)，所述设备包括：
a.合成气级(A)，所述合成气级包括自热重整(ATR)段(I)，和
b.合成级(B)；
所述设备包括：
-去往所述合成气级(A)的包含氢气的第一进料(1)；
-去往所述合成气级(A)的包含二氧化碳的第二进料(2)；
-位于所述ATR段(I)的上游的去往所述合成气级的包含烃的第三进料(3)；和
-去往所述ATR段(I)的包含氧气的第四进料(4)；
其中所述合成气级被布置成提供合成气流并将所述合成气流供给到所述合成级；并且其中
-所述合成气级(A)包括与所述ATR段(I)并联布置的rWGS段(III)；
-其中至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)被布置成供给到所述rWGS(III)，并且所述rWGS(III)被布置成将所述至少一部分第一进料(1)和至少一部分第二进料(2)转化为第一合成气流(40)；
-其中包含烃的第三进料(3)和包含氧气的第四进料(4)被布置成供给到所述ATR段(I)；并且其中所述ATR段(I)被布置成将所述包含烃的第三进料(3)和所述包含氧气的第四进料(4)转化为第二合成气流(50)；
-其中来自所述rWGS段(III)的第一合成气流(40)被布置成与来自所述ATR段(I)的所述第二合成气流(50)合并；并且该合并的合成气流(100)被布置成供给到所述合成级(B)。
15.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-14中任一项所述的设备，其中所述包含烃的第三进料(3)直接在所述ATR部分(I)的上游被供给到所述合成气级。
16.根据权利要求1-10或15中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-15中任一项所述的设备，还包括被供给到所述合成气级(A)的第五蒸汽进料(5)。
17.根据权利要求1-10或14-16中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-16中任一项所述的设备，其中所述包含烃的第三进料(3)是天然气进料。
18.根据权利要求1-10或14-17中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-17中任一项所述的设备，其中所述合成级(B)被布置成将所述合成气流(100)转化为至少产品流(500)，和任选的含烃废气流(3b)。
19.根据权利要求1-10或14-18中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-18中任一项所述的设备，其中除了所述包含烃的第三进料(3)之外，还将所述含烃废气流(3b)的至少一部分供给到所述合成气级(I)。
20.根据权利要求1-10或14-19中任一项所述的方法，或者根据权利要求11-19中任一项所述的设备，其中所述合成级(B)是费-托(F-T)级，所述费-托(F-T)级被布置成将所述合成气流(100)转化为至少烃产品流和F-T尾气流形式的含烃废气流。
21.根据权利要求1-10或14-20中任一项所述的方法，或者根据权利要求10-20中任一项所述的设备，其中所述合成级(B)包括甲醇合成级，所述甲醇合成级被布置为提供至少甲醇产品流。
22.根据权利要求1-10或14-21中任一项所述的方法，或者根据权利要求10-20任一项所述的设备，其还包括被布置成将水或蒸汽转化成至少含氢气流和含氧气流的电解池，并且其中来自所述电解池的至少一部分所述含氢气流被供给到所述合成气级作为所述第一进料和/或其中来自所述电解池的至少一部分所述含氧气流被供给到所述合成气级作为所述第四进料。
23.根据权利要求1-10或14-22中任一项所述的方法，或者根据权利要求10-22中任一项所述的设备，其还包括在所述合成级的上游供给到所述合成气流的包含氢气的第六进料。
24.根据权利要求1-10或14-23中任一项所述的方法，或者根据权利要求10-23中任一项所述的设备，其中在与第一和第二合成气流(40、50)合并之前，来自ATR部分(I)的合成气流(50)被布置成为所述rWGS段(III)中的吸热反应提供所需的至少一部分能量。
25.根据权利要求1-10或14-24中任一项所述的方法，或者根据权利要求10-24中任一项所述的设备，其中所述合成级为费-托(F-T)级，所述费-托(F-T)级被布置成将所述合成气流(100)转化为至少烃产品流(500)和F-T尾气流形式的含烃废气流(3c)。
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