EA005458B1 - Способ увеличения производительности существующей технологической установки и технологическая установка - Google Patents
Способ увеличения производительности существующей технологической установки и технологическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- EA005458B1 EA005458B1 EA200400090A EA200400090A EA005458B1 EA 005458 B1 EA005458 B1 EA 005458B1 EA 200400090 A EA200400090 A EA 200400090A EA 200400090 A EA200400090 A EA 200400090A EA 005458 B1 EA005458 B1 EA 005458B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- product
- synthesis
- gas
- synthesis gas
- stream
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
- C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
- Hardware Redundancy (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
Описан способ увеличения производительности существующей технологической установки для превращения природного газа в продукт, в которой в синтез-газ из секции синтез-газа подают обогащенный водородом поток из разделенного продувочного газа, и этот обогащенный водородом синтез-газ пропускают через дополнительный проточный реактор для получения продукта, а также через блок для отделения обогащенного продуктом потока, который отбирают, и потока с низким содержанием продукта, который используют в качестве сырья для исходного реактора, причем в поток с низким содержанием продукта, который используют в качестве сырья для исходного реактора, подают дополнительный синтез-газ, полученный в отдельной линии вторичного синтез-газа.
Description
Данное изобретение относится к способу увеличения производительности существующей технологической установки и к технологической установке, которая модифицирована для осуществления этого способа.
В настоящее время при создании новой установки, например установки для производства метанола из природного газа или других пригодных источников углерода, имеется явная тенденция к созданию установок все более высокой производительности, например более 5000 тонн метанола в сутки. При этом себестоимость снижается благодаря росту масштабов производства.
В регионах с низкой ценой природного газа можно производить метанол стоимостью до 80 долларов США за тонну, что обеспечивает выход метанола на топливный рынок, то есть применение в автомобилях с топливными элементами и для получения электроэнергии.
Для существующих технологических установок, которые являются слишком малыми относительно имеющихся требований, имеется потребность в решениях, посредством которых можно увеличить общий выпуск продукции, обеспечивая таким образом снижение стоимости единицы продукции, без необходимости осуществления принципиальных дорогостоящих изменений и замен в существующей технологической установке.
Известны способы производства метанола, которые обеспечивают возможность создания более простой и более рациональной установки, достижения увеличенного выхода или некоторого увеличения выпуска по сравнению с обычной установкой для производства метанола.
Так, в ЕР 849245 предложен способ производства метанола, обеспечивающий возможность использования более простой и более рациональной установки, стоимость создания которой можно значительно снизить, а также установка для осуществления этого способа. Способ и установка, описанные в данном документе, в целом соответствуют установке, приведенной на фиг. 1 в настоящей заявке. По-видимому, линия рециркуляции 16 отсутствовала, так как во время синтеза метанола параметры контролируются таким образом, чтобы обеспечить максимальную степень превращения в метанол при однократном прохождении через реактор. Однако в этой публикации не описан способ, который позволяет увеличить производительность существующей установки.
В патенте США 4226795 рассматривается способ производства метанола с использованием в качестве сырья или части сырья продувочного газа от другого процесса. Предпочтительным процессом для обеспечения продувочного газа для этого способа является процесс получения метанола, проводимый под высоким давлением. Здесь задачей является увеличение выхода, а не использование продувочного газа в качестве топлива. В этой публикации также не описывается способ, который дает возможность увеличить производительность существующей установки.
С другой стороны, в ЕР 802893 рассматривается способ получения метанола, который, согласно вводной части описания, позволяет значительно увеличить производительность существующей установки. Однако фактически в этом патенте описана установка, содержащая два последовательно соединенных контура для синтеза метанола. Продувочный газ из первого контура используется в качестве питающего газа для второго контура синтеза. Как и в вышеприведенных случаях, это может обеспечить увеличение выхода. Увеличение потока через первый контур синтеза может увеличить поток продувочного газа и, следовательно, питание второго контура. Эта публикация, по-видимому, относится к усовершенствованию способа, описанного в и8 4226795, и ее невозможно использовать для увеличения производительности существующей установки.
Таким образом, задачей данного изобретения является способ увеличения производительности существующей установки без необходимости осуществления значительных, дорогостоящих изменений этой существующей установки, а также технологическая установка, модифицированная с целью реализации данного способа.
Согласно данному изобретению, это достигается способом увеличения производительности существующей технологической установки для превращения природного газа в продукт, в котором природный газ сначала превращают в синтез-газ в секции синтез-газа, синтез-газ вводят в реакцию в реакторе для синтеза продукта, непрореагировавший синтез-газ и продукт разделяют на два потока, обогащенный продуктом поток выводят из процесса, в то время как поток с низким содержанием продукта в качестве сырья рециркулируют в реактор вместе со свежим синтез-газом, и часть рециркулируемого потока отбирают из контура рециркуляции в виде продувочного газа, этот продувочный газ разделяют на обогащенные водородом и обедненные водородом потоки, обогащенные водородом потоки вводят на тех стадиях процесса, где желательно введение водорода, а остаточная теплотворная способность потока с низким содержанием водорода может быть использована для нагревания перед выпуском, в синтез-газ из секции синтез-газа вводят обогащенный водородом поток из отобранного продувочного газа, и этот обогащенный водородом синтез-газ пропускают через новый проточный реактор для производства продукта и через блок разделения на обогащенный продуктом поток, который отбирают, и поток с низким содержанием продукта, который используют в качестве сырья для исходного реактора, и в этот поток с низким содержанием продукта, который используют в качестве сырья для исходного реактора, вводят дополнительный синтез-газ, получаемый в отдельной линии вторичного синтез-газа.
- 1 005458
Согласно предпочтительному варианту выполнения, отдельная линия вторичного синтез-газа включает в себя установку парового реформинга.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, эта новая линия синтез-газа включает также предварительный конвертер, и поток из этого предварительного конвертера разделяют на обогащенную продуктом фракцию, которую подают в секцию очистки продукта, и поток с низким содержанием продукта, который вводят в исходный контур синтеза.
Предпочтительно, обогащенный водородом синтез-газ из исходной секции синтез-газа и/или газ из контура рециркуляции в исходной секции синтеза отбирают и вводят в новую (дополнительную) линию синтез-газа перед предварительным конвертером.
Предпочтительно, продукт, полученный данным способом, представляет собой метанол или диметиловый эфир.
Также предложена технологическая установка для получения продукта на основе природного газа, включающая секцию синтез-газа для получения синтез-газа, состоящего в основном из СО, СО2, Н2 и воды, секцию синтеза, где получают продукт, а также секцию очистки, где продукт отделяют от непрореагировавших реагентов и других материалов и очищают, причем непрореагировавшие реагенты, которые отделяют от продукта, рециркулируют в секцию синтеза, а некоторое количество рециркулируемого газа отбирают в трубопроводе для предотвращения накопления инертных газов, при этом установка включает также блок разделения для разделения отобранного в трубопроводе газа на фракции с высоким и низким содержанием водорода, трубопровод для возможной подачи фракций с низким содержанием водорода на сжигание и трубопровод для подачи фракций с высоким содержанием водорода в сырье из природного газа и для рециркуляции в секцию синтеза, соответственно, причем между секцией синтезгаза и секцией синтеза для синтеза продукта расположен проточный реактор, а также блок разделения для отделения в трубопровод обогащенной продуктом фракции, а фракции с низким содержанием продукта - в трубопровод, ведущий к секции синтеза, и кроме того, обеспечена отдельная линия вторичного синтез-газа для получения вторичного синтез-газа, совместно с трубопроводом для подачи вторичного синтез-газа в реакцию синтеза.
Предпочтительно, линия вторичного синтез-газа включает установку парового реформинга.
Предпочтительно, линия вторичного синтез-газа включает также предварительный конвертер с выходом для обогащенного продуктом потока, который подают в секцию очистки продукта, и выходом для потока с низким содержанием продукта, который вводят в исходный контур синтеза перед этим реактором.
Ниже данное изобретение будет описано посредством примеров и сопровождающих их чертежей, где фиг. 1 схематически изображает конструкцию обычной установки для производства метанола из природного газа; и фиг. 2 схематически изображает конструкцию установки согласно данному изобретению.
В целом, производство метанола в настоящее время осуществляется в соответствии со схематическим чертежом, представленным на фиг. 1. Технологическая установка состоит принципиально из трех секций: секции синтез-газа (2, 4, 8), в которой получают синтез-газ, обычно исходя из природного газа (ПГ), секции (14) синтеза, в которой происходит действительный синтез метанола, и секции (17) перегонки, где очищают полученный метанол.
Синтез метанола осуществляется в соответствии со следующими двумя реакциями:
1) СО + 2Н2 = СН3ОН, или
2) СО2 + 3Н2 = СН3ОН + Н2О
Синтез-газы, которые в основном включают СО, СО2 и Н2, не считая воды и непрореагировавших углеводородов, получают в соответствии с одной из трех различных концепций, а именно:
а) обычным паровым реформингом;
б) обычным автотермическим реформингом с катализатором (АТР) или без катализатора (ЧО), или
в) комбинацией а) и б).
Перед тем, как природный газ пропускают по трубопроводу 1 в установку реформинга для получения синтез-газа, соединения серы удаляют обычным путем, а затем газ насыщают паром и/или пар добавляют непосредственно в газ. Насыщение можно также проводить посредством использования так называемого сатуратора. Обычно газ также обрабатывают в так называемой установке предварительного реформинга 2 перед его подачей в установку реформинга 4, 5, чтобы подвергнуть преобразованию все высшие углеводороды.
При получении синтез-газа протекают следующие химические реакции:
3. СН4 + Н2О = СО + 3Н2, паровой реформинг
4. СН4 + 1,5 О2 = СО + 2Н2О, частичное окисление
5. СО + Н2О = СО2 + Н2, реакция сдвига
Реакции 3 и 5 в реакторе реформинга являются в высокой степени эндотермическими, и необходимое для реакции тепло можно обеспечить либо внешним нагреванием, как, например, в установке паро
- 2 005458 вого реформинга, либо сочетанием его с частичным окислением по реакции 4, как в установке автотермического реформинга.
В установке парового реформинга (ПР) природный газ (ПГ) (метан) подвергают превращению в трубчатом реакторе при высокой температуре и относительно низком давлении. Обычная установка парового реформинга состоит из большого числа реакционных трубок, обычно от 100 до 1000, длиной 1016 м, где каждая трубка имеет внутренний диаметр около 10 см и внешний диаметр около 12 см. Этот блок может иметь длину до 50 м, ширину более 10 м и высоту свыше 20 м и, следовательно, такой реактор может занимать относительно большое пространство.
Обычные установки парового реформинга работают в диапазоне давлений примерно от 1,5 до 4 МПа (от 15 до 40 бар). Температура на выходе такой установки реформинга может приближаться к 950°С. Тепло, необходимое для проведения реакции, добавляют путем внешнего нагревания, и горелки могут располагаться в верхней части, внизу или ярусами. Тепло также может сообщаться реакции посредством конвекционного нагрева, как в реакторе-теплообменнике. Соотношение между паром и углеродом составляет от 1,6 до 4, а соотношение между Н2 и СО в потоке продукта, выходящем из установки реформинга, составляет около 3. Типичный синтез-газ из обычной установки парового реформинга содержит около 3 об.% метана.
В установке автотермического реформинга (АТР) получение синтез-газа осуществляют главным образом посредством реакций 3 и 4, так что тепло, необходимое для реакции 3, генерируется внутри за счет реакции 4. В АТР природный газ (метан) вводят в камеру сгорания совместно с содержащим кислород газом, например воздухом. Температура в камере сгорания может достигать более 2000°С. Вслед за сгоранием, реакции приводят в равновесие над катализатором перед тем, как газы выходят из установки реформинга при температуре около 1000°С. Размеры АТР могут быть следующими: высота 10-20 м и диаметр около 4-7 м.
В альтернативной установке автотермического реформинга применяют концепцию, называемую частичным окислением (ЧО). Такая установка реформинга не содержит какого-либо катализатора для ускорения реакций, и поэтому обычно имеет большие размеры, чем АТР.
Реформинг природного газа можно осуществить также путем комбинированного реформинга (КР), где секция реформинга состоит из ПР и АТР. Объединение ПР и АТР дает возможность регулировать состав, выходящий из секции реформинга, путем регулирования подачи в эти две установки реформинга. При комбинированном реформинге установка ПР работает при несколько более мягких условиях, чем в случае обычного ПР, то есть при несколько более низкой температуре. Это приводит к несколько более высокому содержанию метана на выходе установки реформинга. Это количество метана претерпевает превращение в последующем АТР. Для такой установки реформинга соотношение между углеродом и паром лежит в интервале от 1,2 до 2,4, а соотношение между водородом и СО в конечной газовой смеси составляет свыше 2. Оптимальное стехиометрическое число (СЧ = (Н2-СО2)/(СО2 + СО)) для синтеза метанола составляет около 2,05.
На фиг. 1 показана секция синтез-газа типа КР. Однако тип секции синтез-газа, применяемой в установке, не является критическим. Установка с секцией синтез-газа типа АТР будет без ПР 4, в то время как установка типа ПР не будет иметь АТР 8 и блока 7 отделения воздуха с относящимся к нему трубопроводом 6.
После секции синтез-газа 2, 4, 8 синтез-газ подают по трубопроводу 9 в теплообменник 10, где его охлаждают. После теплообменника 10, синтез-газ подают по трубопроводу 11 в компрессор 12, где его подвергают сжатию до желаемого давления секции синтеза метанола, которое обычно составляет около 8 МПа (80 бар).
Синтез метанола в секции синтеза происходит в соответствии с приведенными выше химическими уравнениями 1 и 2 и представляет собой экзотермический процесс, что традиционно предполагает использование несколько других типов реакторов 14, таких как:
изотермический трубчатый реактор с катализатором на внутренней стороне вертикальных трубок и кипящей водой с внешней стороны. Тепло реакции затем будет удалено посредством частичного испарения воды;
адиабатические реакторы с неподвижным слоем катализатора с охлаждением между стадиями; реактор с псевдоожиженным слоем;
адиабатические реакторы с охлаждением посредством введения нового сырья на нескольких уровнях по ходу реактора (система конвертера с быстрым охлаждением).
После реактора 14 продукт подают по трубопроводу 15 в сепаратор неочищенного метанола 13, в котором поток продукта разделяют на обогащенный метанолом поток 40 и поток 16 с низким содержанием метанола.
Поток с высоким содержанием метанола в трубопроводе 40 подают в обычный блок 17 очистки метанола, который выпускает метанол по трубопроводу 18.
Поток с низким содержанием метанола обычно подают обратно в реактор 14 по трубопроводу 16 рециркуляции. В альтернативном варианте реактор представляет собой проточный реактор без рециркуляции, за которым следуют один или более подобных реакторов, соединенных последовательно.
- 3 005458
На фиг. 1 изображен контур 13, 14, 15 и 16 синтеза. Фактический контур рециркуляции состоит из теплообменника (промежуточный теплообменник) (не показан), в котором осуществляют предварительный нагрев сырья, поступающего в реактор синтеза, и охлаждают получаемый газ; реактора (реакторов) 14 синтеза; сепаратора 13 неочищенного метанола; и системы рекуперации энергии экзотермических реакций синтеза метанола (не показана).
Так называемый поток продувочного газа отводят из этого контура рециркуляции по трубопроводу 19 во избежание накопления инертных (нереакционноспособных) газов в контуре рециркуляции. Продувочный газ в трубопроводе 19 часто разделяют на первый поток 19а, который совместно с питающим газом подают в качестве газообразного сырья 1, и второй поток 19Ь, который используют в качестве топливного газа для тех процессов в синтезе метанола, которые требуют нагревания, например, в установке 4 парового реформинга, или для других процессов в той же установке; или его выводят из установки.
Недостатком этого известного решения является то, что инертные газы, в первую очередь азот, в продувочном газе, который подают на рециркуляцию, будут реагировать с другими компонентами синтез-газа и превращаться в ΝΘΧ и ΝΗ3 при высоких температурах установки реформинга. Согласно данному изобретению, этого можно избежать посредством того, что часть продувочного газа с высоким содержанием инертного газа используется только как топливо для процессов, требующих подачи энергии, например, в установке 4 парового реформинга.
Усовершенствованный процесс синтеза метанола
Фиг. 2 иллюстрирует предпочтительный вариант выполнения данного изобретения, где обычная, существующая установка синтеза метанола, такая, как описана выше, использовалась в качестве основы, и эта установка была модифицирована с целью увеличения производственной мощности. За основу была взята установка с существующей секцией установки реформинга на основе КР.
В этой модифицированной установке эквивалентные элементы были обозначены такими же цифрами, и описание относится в основном к отличиям по отношению к исходной установке.
Здесь продувочный газ, отобранный из контура рециркуляции в трубопроводе 19, разделяют на три потока в блоке 20 разделения; два потока 21 и 23 с высоким содержанием водорода при различном давлении, и поток 22 с низким содержанием водорода. Блок 20 разделения представляет собой обычный блок выделения водорода, который работает на принципе адсорбции при колебании давления (АКД), на мембранном принципе или является криогенным. Предпочтительно, обогащенные водородом фракции имеют содержание водорода от 70 до 100%.
Один из потоков 21 с высоким содержанием водорода подают в газообразное сырье 1 и смешивают с подаваемым природным газом. Второй поток с высоким содержанием водорода 23 подают в поток синтез-газа в трубопровод 11. Альтернативно и в зависимости от относительного давления в различных частях, этот обогащенный водородом поток 23 можно подавать по трубопроводу 23' в поток синтез-газа после компрессора 12, в трубопровод 24. Поток 22 с низким содержанием водорода направляют в горелки установки 4 парового реформинга в качестве топлива.
По трубопроводу 24 поток синтез-газа перемещают от компрессора 12 к дополнительному проточному реактору 25 для получения метанола. Этот поток синтез-газа в трубопроводе 24 обогащается водородом из трубопровода 23 или 23'.
В реакторе 25 обычно получают выход метанола около 30%, то есть около 30-35% поступающего в реактор углерода превращается в метанол. Поток продукта от реактора 25 разделяют в сепараторе неочищенного метанола 33 на обогащенный метанолом поток 27 и поток 26, состоящий главным образом из непрореагировавшего синтез-газа и газов, которые являются инертными при синтезе метанола. Поток 26 пропускают через обеспечивающий рециркуляцию компрессор 34 в контур рециркуляции 16 и подают в существующий реактор 14. Альтернативно, если давление в трубопроводе 26 является или установлено достаточно высоким, поток 26 может, как обозначено 26Ь, быть введен в обход компрессора 34 и непосредственно в контур рециркуляции и в реактор 14.
В то время как стехиометрическое число СЧ для синтез-газа в трубопроводе 9 обычно составляет около 2,06, СЧ в трубопроводе 24 обычно составляет более 2,06 вследствие добавления обогащенного водородом газа из трубопровода 23 или 23'. Поток 26 с низким содержанием метанола имеет высокое содержание водорода по сравнению с другими участвующими в реакции газами, то есть высокое СЧ, которое обычно будет выше 2,10.
Для того, чтобы снизить СЧ газа из трубопровода 26, по трубопроводу 16 рециркуляции также подают синтез-газ с более низким СЧ, полученный в отдельной вторичной линии синтез-газа 28, 29, 30, 31, 32, 37. Эта вторичная линия синтез-газа включает реактор 30 АТР или 4Θ, в который подают кислород в виде почти чистого О2, обогащенного кислородом воздуха или воздуха по трубопроводу 29 от кислородного блока 28, и природный газ по трубопроводу 31. В альтернативном варианте реактор 30 может представлять собой установку парового реформинга, которая обеспечивается энергией в форме тепла от других процессов. В качестве реактора 30 можно также использовать сочетание парового реформинга и АТР/ЧО.
- 4 005458
Синтез-газ из этой новой (дополнительной) линии синтез-газа вводят в трубопровод 16 рециркуляции непосредственно перед реактором 14 по трубопроводу 42. Эта линия вторичного синтез-газа может содержать также такие блоки, как компрессоры и теплообменники и т.д. (не показаны).
Газ, подаваемый в реактор 30, предварительно обрабатывают таким же образом, как и в линии исходного синтез-газа 2, 4, 8. Избыточное тепло процесса может использоваться на различных стадиях разделения, или же природный газ, подаваемый в реактор АТР или ЧО 30, может быть нагрет посредством дополнительной печи (установки для нагревания пламенем) или теплообмена с горячим синтез-газом, выходящим из реактора АТР или ЧО 30.
Может быть также предусмотрена комбинация предварительного нагревания и парового реформинга в конвективном реформере, расположенном до АТР или ЧО 30.
Предварительный конвертер 37 может быть установлен на новой (дополнительной) линии синтезгаза. В этот предварительный конвертер 37 подают газ по трубопроводу 32. Предварительный конвертер 37 соответствует вышеупомянутому конвертеру 25. Поток из предварительного конвертера 37 разделяют на обогащенный метанолом поток 41, который подают в сепаратор 13 неочищенного метанола, и поток 42 с низким содержанием метанола, который подают в контур синтеза непосредственно перед существующим реактором 14.
Для того, чтобы задать правильное стехиометрическое соотношение между исходными материалами, которые подают в предварительный конвертер 37, отбирают поток 39 из трубопроводов 11 и 9, соответственно, а также поток 38 из контура синтеза 16, причем оба потока, 38 и 39, вводят в трубопровод 32. Объем газа, отбираемого из линий 38 и 39, соответственно, зависит от стехиометрического соотношения в газе из реформинг-установки 30 и от желаемого стехиометрического соотношения в газе, который подают в установку 37 предварительного реформинга.
Для потока 42 с низким содержанием метанола важно подавать синтез-газ с СЧ ниже 2, а для этого необходимо, чтобы он поступал в количестве, достаточном для снижения СЧ сырья, подаваемого в реактор синтеза 14, примерно до 2,06 от величины СЧ более 2,10 для газа в трубопроводе 26.
Проточный реактор 25 и предварительный конвертер 37 обычно представляют собой проточные реакторы простейшего из возможных типов, то есть типа изотермичного трубчатого реактора, как указано выше в отношении реактора 14, и на внешней стороне реакционных трубок будет образовываться более чем достаточно пара при давлении, необходимом для достижения желательного соотношения между паром и углеродом внутри установки реформинга. Обычно от 30 до 40% пара, генерируемого на внешней стороне трубок в реакторе 25 для его охлаждения, используется для подачи в новую установку 30 реформинга для достижения в ней желаемого соотношения пар/углерод. Остаток пара может быть использован в других процессах, требующих пара и/или тепла, таких как, например, очистка/последующая обработка потока метанола. Обогащенный метанолом поток продукта обычно содержит около 15% воды и некоторое количество этанола и, следовательно, для получения чистого метанола обычно проводят перегонку.
Конверсия в новых реакторах 25 и 37 будет влиять на конверсию в существующем реакторе 14 синтеза таким образом, что снижение степени превращения в реакторах 25 и 37 будет приводить к тому, что большее количество не подвергшегося превращению синтез-газа будет подаваться из реакторов 25 и 37 в реактор 14 синтеза, что приводит к увеличению образования метанола в 14. Сами по себе реакторы 25 и 37 также будут производить продукт, тем самым внося вклад в увеличение производительности установки. Важно отрегулировать степень превращения в реакторах 25 и 37 таким образом, чтобы стехиометрия в газообразном сырье для реактора синтеза 14 была оптимально подобрана для эффективного проведения синтеза продукта, в то же время обеспечивая максимальную общую степень превращения синтез-газа в продукт.
Количество газа, отбираемого из трубопровода 16 рециркуляции в качестве продувочного газа по трубопроводу 19, и количество, рециркулируемое по трубопроводу 16 в реактор синтеза 14, можно изменять с целью оптимизации системы.
Примеры
Ниже приведена таблица, в которой представлены результаты моделирования для двух примеров одного для существующего процесса синтеза метанола, согласно чертежу фиг. 1, и другого для установки согласно данному изобретению.
Основой для расчета является природный газ с содержанием метана примерно 82%. Подачу кислорода изменяли таким образом, чтобы проскок СН4 составлял приблизительно 1,36%. Подачи для существующей секции установки реформинга являются одинаковыми для обоих примеров.
Новый (дополнительный) реактор АТР работает при 3,5 МПа (35 бар), а соотношение пара и углерода (8/С) в новой линии II, ведущей в предварительный реформер, составляет 1,0. Проточный реактор 25 расположен после реактора 12 синтез-газа и имеет давление на выходе 8 МПа (80 бар).
- 5 005458
| Пример 1 | Пример 2 | ||
| Существующий метанольный процесс | Новая концепция для увеличения производства метанола | ||
| Линия 1 | |||
| Скорость подачи ПГ в существующую линию | Нормализовано (%) | 100 | 100 |
| ПГ-топливо | % | 100 | 100 |
| Кислород во вторичную реформинг-установку 8 | % | 100 | 110 |
| 8/С в сырье для реформингустановок 4,8 | % | 1.8 | 1,8 |
| Температура первичной реформинг-установки 4 | |||
| Нагрузка | % | 100 | 100 |
| Температура вторичной реформинг-установки 8 | °С | 1000 | 1000 |
| Линия II | |||
| Скорость подачи ПГ в АТРлиния 31 | % по отношению к существующей установке | 26 | |
| δ/С в сырье для новой предварительной реформинг-установки | 1 | ||
| Кислород в новый АТР 30 | % по отношению к существующей установке | 40 | |
| Температура на входе в новый АТР 30 | °с | 600 | |
| Температура на выходе из нового АТР 30 | °с | 1000 | |
| Давление на выходе из нового АТР 30 | Абс. Па (абс. бар) | 3,5 (35) | |
| Проскок СН4 от нового АТР 30 | % мольн. | 1,4 | |
| Стехиометрические числа | |||
| СЧ1, линия I из предварительного реактора | 2,13 | ||
| СЧ2, линия I, сырье для предварительного реактора | 2,08 |
| СЧ 4, линия II из нового АТР 30 | 1,68 | ||
| СЧ из КР, линия 9 | 2,02 | ||
| СЧЗ. линия Ι+ΙΙ, мио к контуру синтеза | 2,06 | ||
| Контур синтеза | |||
| Соотношение рециркуляции в контуре синтеза | 4,2 | 4,2 | |
| Общее потребление и выпуск | |||
| Общее количество ПГ на основной процесс | % | 100 | |
| Общее потребление О2 | % | 100 | |
| Общее производство неочищенного метанола, Ι+ΙΙ (содержание метанола в неочищенном метаноле) | % | 100 | 126 |
В таблице показано, что в этом примере производство метанола в технологической установке получения метанола может быть существенно увеличено без превышения нагрузки на исходную установку более чем при обычной работе. Кроме того, это существенно при необходимости расширения существующих предприятий, если желательно максимальным образом использовать существующие установки без необходимости изменения размеров и модификации больших частей существующей установки.
Для модифицированной установки можно использовать в процессе избыточное количество материалов или непрореагировавшие количества некоторых типов реагентов путем введения дополнительных
-6005458 количеств других реагентов, увеличивая при этом выпуск продукции таким образом, чтобы сделать ее более дешевой.
Необходимо также отметить, что индивидуальные модули и компоненты приведенных в качестве примера установок могут быть сконструированы иначе, чем это было первоначально показано на рисунках. Элементы, которые, как известно специалистам, образуют или могут образовывать часть таких установок, например теплообменники, компрессоры, испарительные емкости и т.д., были частично опущены, поскольку они не являются существенными для данного изобретения. Подобным же образом, может отличаться и сочетание различных элементов. Таким образом, некоторые из элементов, изображенные как одна единица оборудования, могут состоять из нескольких идентичных или различающихся элементов, соединенных последовательно и/или параллельно. В качестве примера, реактор 14 может включать несколько реакторов, соединенных параллельно и/или последовательно.
Предложенный способ и технологическая установка применимы также для расширения предприятий по производству кислородсодержащих углеводородов, отличных от метанола, например, диметилового эфира. Установка для получения диметилового эфира имеет конструкцию и принцип действия, которые относительно схожи с конструкцией и принципом действия установки для получения метанола, и в этом смысле задачи параллельны. Хотя данное изобретение было описано относительно установки для получения метанола, оно также охватывает другие установки, как указано выше.
Claims (8)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ увеличения производительности существующей технологической установки превращения природного газа в продукт, в котором природный газ сначала превращают в синтез-газ в секции (2, 3, 4,5, 6, 7, 8) синтез-газа, синтез-газ вводят в реакцию в реакторе (14) синтеза продукта, непрореагировавший синтез-газ и продукт разделяют на два потока, обогащенный продуктом поток выводят из процесса, в то время как поток (16) с низким содержанием продукта рециркулируют в качестве сырья обратно в реактор (14) совместно со свежим синтез-газом и часть рециркулирующего потока (16) отбирают из контура рециркуляции в качестве продувочного газа (19), продувочный газ разделяют на потоки с высоким содержанием водорода и с низким содержанием водорода, потоки с высоким содержанием водорода вводят на тех стадиях процесса, где желательно добавление водорода, причем остаточная теплотворная способность потока с низким содержанием водорода может быть использована для нагревания перед тем, как этот поток будет выведен из установки, отличающийся тем, что в синтез-газ из секции (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) синтез-газа вводят обогащенный водородом поток (23) из отделенного продувочного газа и этот обогащенный водородом синтез-газ пропускают через дополнительный проточный реактор (25) для получения продукта, а также через блок (33) для разделения обогащенного продуктом потока (41), который отбирают, и потока с низким содержанием продукта (42), который используют в качестве сырья для исходного реактора (14), и в поток с низким содержанием продукта (42), который используют в качестве сырья для исходного реактора, вводят дополнительный синтез-газ, полученный в отдельной линии (28, 30, 32, 37) вторичного синтез-газа, содержащей предварительный конвертер (37).
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отдельная линия (28, 30, 32, 37) вторичного синтез-газа содержит установку (30) парового реформинга.
- 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что пар из предварительного конвертера (37) разделяют на фракцию (41) с высоким содержанием продукта, которую подают в секцию (13) для очистки продукта, и поток (42) с низким содержанием продукта, который вводят в исходный контур (14, 13, 16) синтеза.
- 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обогащенный водородом синтез-газ из исходной секции (2, 3, 4, 5,6, 7, 8) синтез-газа и/или газ из контура (16) рециркуляции в исходной секции синтеза отбирают и вводят в дополнительную линию (28, 30, 32, 37) синтез-газа перед предварительным конвертером (37).
- 5. Способ по одному или более из пп.1-4, отличающийся тем, что продукт представляет собой метанол или диметиловый эфир.
- 6. Технологическая установка для получения продукта на основе природного газа, включающая секцию (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) синтез-газа для получения синтез-газа, состоящего главным образом из СО, СО2, Н2 и воды, секцию (14) синтеза, в которой образуется продукт, и секцию (13, 17) очистки, в которой продукт отделяют от непрореагировавших реагентов и других материалов и очищают, причем непрореагировавшие реагенты, отделенные от продукта, рециркулируют в секцию (14) синтеза и часть подаваемого на рециркуляцию газа отбирают в трубопровод (19) во избежание увеличения количества инертных газов, при этом установка содержит также блок (20) разделения для разделения газа, отобранного в трубопровод (19), на фракции с высоким содержанием водорода и с низким содержанием водорода, трубопровод (22) для подачи фракций с низким содержанием водорода на сжигание, если это необходимо, и трубопроводы (21, 23) для подачи фракций с высоким содержанием водорода в подаваемый природный газ и на рециркуляцию в секцию (14) синтеза, соответственно, отличающаяся тем, что проточный реактор (25) для синтеза продукта расположен между секцией (2, 4, 8) синтез-газа и секцией (14) синтеза, совместно с блоком разделения (33) для отделения фракции с высоким содержанием продукта в трубопровод (27) и фракции с низким содержанием продукта в трубопровод (26, 26Ь), ведущий в секцию (14)- 7 005458 синтеза, обеспечивается отдельная линия (28, 29, 31, 30) вторичного синтез-газа для производства вторичного синтез-газа совместно с трубопроводом (32) для подачи вторичного синтез-газа в качестве сырья для секции (14) синтеза, и эта линия (28, 29, 31, 30) вторичного синтез-газа содержит предварительный конвертер (37).
- 7. Технологическая установка по п.6, отличающаяся тем, что линия вторичного синтез-газа содержит установку парового реформинга.
- 8. Технологическая установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что предварительный конвертер (37) имеет выход для потока (41) с высоким содержанием продукта, который подают в секцию (13, 17) очистки продукта, и выход для потока (42) с низким содержанием продукта, который подают в исходный контур синтеза непосредственно перед реактором (14).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20013226A NO314496B1 (no) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | Fremgangsmåte for öking av produksjon i et eksisterende prosessanlegg samtet prosessanlegg |
| PCT/NO2002/000235 WO2003002497A1 (en) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | Method for increasing the production in an existing processing plant and a processing plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200400090A1 EA200400090A1 (ru) | 2004-06-24 |
| EA005458B1 true EA005458B1 (ru) | 2005-02-24 |
Family
ID=19912610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200400090A EA005458B1 (ru) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | Способ увеличения производительности существующей технологической установки и технологическая установка |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7037948B2 (ru) |
| EP (1) | EP1412312B1 (ru) |
| AT (1) | ATE406341T1 (ru) |
| DE (1) | DE60228584D1 (ru) |
| EA (1) | EA005458B1 (ru) |
| MY (1) | MY132097A (ru) |
| NO (1) | NO314496B1 (ru) |
| WO (1) | WO2003002497A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7655703B2 (en) * | 2007-01-26 | 2010-02-02 | Inentec Llc | Method and apparatus for methanol and other fuel production |
| US20110071229A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Synthesis Energy Systems, Inc. | Synthetic Gas Recycle Apparatus and Methods |
| FR2969998B1 (fr) * | 2010-12-29 | 2013-02-08 | Areva | Procede de synthese d'hydrocarbones avec rejets de co2 minimum |
| US9869908B2 (en) | 2012-03-06 | 2018-01-16 | Apple Inc. | Pixel inversion artifact reduction |
| GB201908449D0 (en) | 2019-06-12 | 2019-07-24 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
| GB201908450D0 (en) * | 2019-06-12 | 2019-07-24 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0123534A2 (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-31 | Foster Wheeler Energy Limited | Process for the production of oxygenated organic compounds such as methanol |
| EP0233076A2 (en) * | 1986-02-10 | 1987-08-19 | Foster Wheeler Energy Limited | Process for the production of synthesis gas |
| WO2001047846A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Statoil Sa | Method and plant for production of oxygenated hydrocarbons |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2193023C2 (ru) * | 1995-09-11 | 2002-11-20 | Метанол Казали С.А. | Способ совместного производства аммиака и метанола, установка для осуществления способа, способ модернизации установки синтеза аммиака |
-
2001
- 2001-06-27 NO NO20013226A patent/NO314496B1/no not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-06-26 MY MYPI20022410A patent/MY132097A/en unknown
- 2002-06-27 US US10/481,925 patent/US7037948B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-27 EP EP02731021A patent/EP1412312B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-27 AT AT02731021T patent/ATE406341T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-06-27 WO PCT/NO2002/000235 patent/WO2003002497A1/en not_active Application Discontinuation
- 2002-06-27 DE DE60228584T patent/DE60228584D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-27 EA EA200400090A patent/EA005458B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0123534A2 (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-31 | Foster Wheeler Energy Limited | Process for the production of oxygenated organic compounds such as methanol |
| EP0233076A2 (en) * | 1986-02-10 | 1987-08-19 | Foster Wheeler Energy Limited | Process for the production of synthesis gas |
| WO2001047846A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Statoil Sa | Method and plant for production of oxygenated hydrocarbons |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1412312A1 (en) | 2004-04-28 |
| EP1412312B1 (en) | 2008-08-27 |
| EA200400090A1 (ru) | 2004-06-24 |
| NO314496B1 (no) | 2003-03-31 |
| WO2003002497A1 (en) | 2003-01-09 |
| NO20013226L (no) | 2002-12-30 |
| US7037948B2 (en) | 2006-05-02 |
| DE60228584D1 (de) | 2008-10-09 |
| US20040198846A1 (en) | 2004-10-07 |
| MY132097A (en) | 2007-09-28 |
| NO20013226D0 (no) | 2001-06-27 |
| ATE406341T1 (de) | 2008-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5496859A (en) | Gasification process combined with steam methane reforming to produce syngas suitable for methanol production | |
| EP3658495B1 (en) | Method for the preparation of synthesis gas | |
| US5011625A (en) | Autothermal steam reforming process | |
| US5252609A (en) | Synthesis gas production | |
| CN110382406A (zh) | 减少气态流中的co2的同时改进用于生产合成气和甲醇的重整工艺的效率的方法和设备 | |
| CA3069614A1 (en) | Method for the preparation of synthesis gas | |
| US11851394B2 (en) | Process for synthesising methanol | |
| EP1254097B1 (en) | Method and plant for production of oxygenated hydrocarbons | |
| CA2985284C (en) | Use of syngas comprising carbon monoxide and water in the synthesis of methanol | |
| GB2574117A (en) | Process for synthesising methanol | |
| EA005458B1 (ru) | Способ увеличения производительности существующей технологической установки и технологическая установка | |
| WO2023180114A1 (en) | Process for co-producing ammonia and methanol with reduced carbon | |
| US20240101417A1 (en) | Method for preparing a synthesis gas | |
| EP4385947A1 (en) | Decarbonisation of a chemical plant | |
| KR960003232B1 (ko) | 자열 스팀 개질 방법 | |
| GB2606855A (en) | Process for synthesising methanol | |
| EA042255B1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| HU212607B (en) | Process for producing ammonia synthesis gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ RU |