EA042919B1 - METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR ACETIC ACID SYNTHESIS AND DIMETHYL ETHER SYNTHESIS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR ACETIC ACID SYNTHESIS AND DIMETHYL ETHER SYNTHESIS Download PDF

Info

Publication number
EA042919B1
EA042919B1 EA202191965 EA042919B1 EA 042919 B1 EA042919 B1 EA 042919B1 EA 202191965 EA202191965 EA 202191965 EA 042919 B1 EA042919 B1 EA 042919B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
fro
synthesis gas
dme
reactor
Prior art date
Application number
EA202191965
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виджайананд Раджагопалан
Атул ПАНТ
Равичандер Нарайанасвами
Original Assignee
Эни С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эни С.П.А. filed Critical Эни С.П.А.
Publication of EA042919B1 publication Critical patent/EA042919B1/en

Links

Description

Раскрытие настоящего изобретения относится к системам и способам для получения уксусной кислоты и диметилового эфира (DME); более конкретно, раскрытие настоящего изобретения относится к системам и способам для получения уксусной кислоты и DME из обедненного водородом синтез-газа, где обедненный водородом синтез-газ получают посредством частичного каталитического окисления (СРО); еще более конкретно, раскрытие настоящего изобретения относится к системам и способам для получения уксусной кислоты и DME посредством реакции СРО смеси реагентов СРО, содержащей углеводороды и кислород, где углеводороды содержат не менее приблизительно 3 мольных процентов (мол.%) высших углеводородов (например, алканов, содержащих 2 или более атомов углерода, С2+).The disclosure of the present invention relates to systems and methods for producing acetic acid and dimethyl ether (DME); more specifically, the disclosure of the present invention relates to systems and methods for producing acetic acid and DME from hydrogen-depleted synthesis gas, where hydrogen-depleted synthesis gas is produced by catalytic partial oxidation (CPO); even more specifically, the disclosure of the present invention relates to systems and methods for producing acetic acid and DME through the reaction of the FRO of a mixture of CRO reagents containing hydrocarbons and oxygen, where the hydrocarbons contain at least about 3 mole percent (mol.%) of higher hydrocarbons (for example, alkanes containing 2 or more carbon atoms, C 2+ ).

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения Газ для синтеза (синтез-газ) представляет собой смесь, содержащую монооксид углерода (СО) и водород (Н2), а также малые количества диоксида углерода (СО2), воды (Н2О) и непрореагировавшего метана (СН4). Синтез-газ общепринято применяют в качестве промежуточной смеси в разнообразных процессах синтеза, включая, без ограничения, синтез диметилового эфира (DME), спиртов, таких как метанол, этанол, оксоспирты (например, н-бутанол и так далее), этиленгликоля, альдегидов и тому подобное. Синтез-газ традиционно получают посредством парового риформинга природного газа (парового риформинга метана или SMR), хотя для получения синтез-газа могут применяться другие источники углеводородов, такие как газы из объектов между установками, сырьевая нафта, тяжелые углеводороды, уголь, биомасса и так далее. SMR представляет собой эндотермический процесс, и чтобы запустить реакцию требуется значительное потребление энергии. Общепринятые эндотермические технологии, такие как SMR, позволяют получить синтез-газ с содержанием Н2 больше, чем требуется для разнообразных последующих химических синтезов. В процессе автотермического риформинга (ATR) часть природного газа сжигают в качестве топлива, чтобы запустить конверсию природного газа в синтез-газ, приводящую в результате к относительно низким концентрациям водорода и высоким концентрациям СО2. В традиционной технологии комбинированного риформинга (CR) SMR сочетают с автотермическим риформингом (ATR) для снижения количества Н2, присутствующего в синтез-газе. ATR позволяет получить синтез-газ с более низким содержанием водорода. Синтез-газ в технологии CR обычно имеет более высокое содержание Н2, чем необходимо для множества последующих процессов синтеза. Кроме того, SMR является в высокой степени эндотермическим процессом, и эндотермичность технологии SMR требует сжигания топлива для запуска синтеза синтез-газа. Следовательно, технология SMR снижает эффективность энергопотребления последующего процесса химического синтеза.BACKGROUND OF THE INVENTION Synthesis gas (synthesis gas) is a mixture containing carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ), as well as small amounts of carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O) and unreacted methane (CH 4 ). Synthesis gas is commonly used as an intermediate in a variety of synthesis processes, including, but not limited to, the synthesis of dimethyl ether (DME), alcohols such as methanol, ethanol, oxo alcohols (e.g., n-butanol, etc.), ethylene glycol, aldehydes, and the like. Syngas is traditionally produced by steam reforming of natural gas (steam methane reforming or SMR), although other sources of hydrocarbons can be used to produce synthesis gas, such as gases from facilities between plants, feed naphtha, heavy hydrocarbons, coal, biomass, and so on. . SMR is an endothermic process and requires a significant amount of energy to start the reaction. Conventional endothermic technologies, such as SMR, produce synthesis gas with an H 2 content greater than that required for a variety of downstream chemical syntheses. In the autothermal reforming (ATR) process, a portion of the natural gas is burned as fuel to drive the conversion of the natural gas to synthesis gas, resulting in relatively low hydrogen concentrations and high CO 2 concentrations. In conventional combined reforming (CR) technology, SMR is combined with autothermal reforming (ATR) to reduce the amount of H2 present in the synthesis gas. ATR produces synthesis gas with a lower hydrogen content. Synthesis gas in CR technology typically has a higher H 2 content than is needed for many downstream synthesis processes. In addition, SMR is a highly endothermic process, and the endothermicity of the SMR technology requires fuel to be burned to drive syngas synthesis. Consequently, SMR technology reduces the energy efficiency of the subsequent chemical synthesis process.

Синтез-газ также может быть получен (непромышленно) посредством частичного каталитического окисления (СРО или СРОх) природного газа. В процессах СРО используют частичное окисление углеводородных видов исходного сырья в синтез-газ, содержащий СО и Н2. Процесс СРО является экзотермическим, таким образом, исключается необходимость внешнего подвода тепла. В общепринятых процессах частичного окисления не получают обедненный Н2 синтез-газ, подходящий для использования в последующих синтезах, где требуются молярные отношения водорода к монооксиду углерода меньше, чем приблизительно 1,6. Таким образом, существует насущная потребность в разработке систем и способов получения уксусной кислоты и DME из обедненного Н2 синтез-газа, полученного посредством СРО.Synthesis gas can also be produced (non-industrially) by catalytic partial oxidation (CPO or CPOx) of natural gas. FRO processes use the partial oxidation of hydrocarbon feedstocks to synthesis gas containing CO and H2. The FRO process is exothermic, thus eliminating the need for external heat input. Conventional partial oxidation processes do not produce an H2 depleted syngas suitable for use in downstream syntheses where hydrogen to carbon monoxide molar ratios of less than about 1.6 are required. Thus, there is an urgent need to develop systems and methods for producing acetic acid and DME from lean H 2 syngas produced by FRO.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее для подробного описания предпочтительных вариантов осуществления раскрытых способов будет сделана ссылка на сопроводительные чертежи, на которых:In the following, for a detailed description of the preferred embodiments of the disclosed methods, reference will be made to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение системы I для получения уксусной кислоты из обедненного водородом синтез-газа, полученного посредством частичного каталитического окисления (СРО или СРОх), согласно вариантам осуществления раскрытия настоящего изобретения;in fig. 1 is a schematic representation of a system I for producing acetic acid from hydrogen-depleted synthesis gas produced by partial catalytic oxidation (CPO or CPOx), according to embodiments of the disclosure of the present invention;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение системы II для получения DME из обедненного водородом синтез-газа, полученного посредством СРО, согласно вариантам осуществления раскрытия настоящего изобретения;in fig. 2 is a schematic representation of a system II for producing DME from hydrogen-depleted synthesis gas produced by FRO according to embodiments of the disclosure of the present invention;

на фиг. 3 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (СО/Н2) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора без ввода СО2 в подаваемую смесь реагентов;in fig. 3 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (CO/H2) in syngas resulting from FRO as a function of reactor temperature without introducing CO 2 into the feed mixture;

на фиг. 4 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО/Н2 в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение диоксида углерода к метану (СО2/СН4), равное 0,5;in fig. 4 is a graph showing CO/H2 molar ratio in synthesis gas resulting from FRO as a function of reactor temperature with CO 2 injection into a reactant mixture having a carbon dioxide to methane molar ratio (CO2/CH4) of 0.5;

на фиг. 5 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО/Н2 в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение диоксида углерода к метану (СО2/СН4), равное 1;in fig. 5 is a graph showing CO/H2 molar ratio in synthesis gas as a result of FRO as a function of reactor temperature with CO2 injection into a reactant mixture having a carbon dioxide to methane molar ratio (CO2/CH4) of 1;

на фиг. 6 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО2/СО в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора без ввода СО2 в подаваемые смеси реагентов, имеющих молярное отношение СН4/О2, равное 2,2, 1,7 и значения давления, равные 40, 100 бар;in fig. 6 is a graph showing the CO2/CO mole ratio in syngas resulting from FRO as a function of reactor temperature without CO2 injection into reactant feed mixtures having CH4/O2 mole ratios of 2.2, 1.7 and pressures of 40, 100 bar;

на фиг. 7 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО2/СО в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение диоксида углерода к метану (СО2/СН4), равное 0,5;in fig. 7 is a graph showing the CO2/CO molar ratio in synthesis gas resulting from FRO as a function of reactor temperature with CO 2 injection into a reactant mixture having a carbon dioxide to methane molar ratio (CO 2 /CH 4 ) of 0.5 ;

- 1 042919 на фиг. 8 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения диоксида углерода к углероду (СО2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 30 бар и молярном отношении кислорода к углероду (O2/C), равном 0,55;- 1 042919 in FIG. 8 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H2/CO) in synthesis gas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of carbon dioxide to carbon (CO 2 /C) in the feed mixture of reactants (in conditional notation) at a pressure of 30 bar and an oxygen to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55;

на фиг. 9 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения диоксида углерода к углероду (СО2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар и молярном отношении кислорода к углероду (O2/C), равном 0,55;in fig. 9 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H 2 /CO) in the synthesis gas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of carbon dioxide to carbon (CO 2 /C) in the feed mixture of reactants (in symbols) at a pressure of 75 bar and an oxygen to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55;

на фиг. 10 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих три атома углерода (С3), к углероду (С3/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении кислорода к углероду (О2/С), равном 0,55, и молярном отношении диоксида углерода к углероду (СО2/С), равном 0,25;in fig. 10 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H2/CO) in syngas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having three carbon atoms (C 3 ) to carbon (C 3 / C) in a reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an oxygen to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55, and a carbon dioxide to carbon molar ratio (CO2/C) of 0, 25;

на фиг. 11 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих три атома углерода (С3), к углероду (С3/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении кислорода к углероду (О2/С), равном 0,55 и без СО2 в подаваемой смеси реагентов;in fig. 11 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H 2 /CO) in synthesis gas as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having three carbon atoms (C 3 ) to carbon (C 3 /C) in the feed mixture of reagents (in symbols) at a pressure of 75 bar, a molar ratio of oxygen to carbon (O 2 /C) equal to 0.55 and without CO 2 in the feed mixture of reagents;

на фиг. 12 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих два атома углерода (С2), к углероду (С2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении кислорода к углероду (О2/С), равном 0,55, и молярном отношении диоксида углерода к углероду (СО2/С), равном 0,25;in fig. 12 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H 2 /CO) in syngas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the mole ratio of hydrocarbons having two carbon atoms (C2) to carbon (C2/C ) in a reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an oxygen to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55 and a carbon dioxide to carbon molar ratio (CO2/C) of 0.25 ;

на фиг. 13 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих два атома углерода (С2), к углероду (С2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2/С, равном 0,55 и без СО2 в подаваемой смеси реагентов;in fig. 13 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H2/CO) in syngas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having two carbon atoms (C 2 ) to carbon (C 2 / C) in the feed mixture of reagents (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O 2 /C molar ratio of 0.55 and no CO 2 in the feed mixture of reagents;

на фиг. 14 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих четыре атома углерода (С4), к углероду (С4/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении кислорода к углероду(О2/С), равном 0,55, и молярном отношении диоксида углерода к углероду (СО2/С), равном 0,25; и на фиг. 15 представлен график, демонстрирующий молярное отношение монооксида углерода к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих четыре атома углерода (С4), к углероду (С4/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении O2/C, равном 0,55 и без СО2 в подаваемой смеси реагентов.in fig. 14 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H 2 /CO) in syngas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having four carbon atoms (C 4 ) to carbon (C 4 /C) in a reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an oxygen to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55 and a carbon dioxide to carbon molar ratio (CO2/C) of 0 .25; and in FIG. 15 is a graph showing the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen (H2/CO) in syngas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having four carbon atoms (C4) to carbon (C4/C) in the reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O2/C molar ratio of 0.55 and no CO 2 in the reactant feed mixture.

Подробное описание настоящего изобретенияDetailed description of the present invention

Требуется, чтобы подаваемое сырье, содержащее синтез-газ, для разнообразных процессов химического синтеза, содержало обедненный Н2 синтез-газ, имеющий молярное отношение Н2 к монооксиду углерода (Н2/СО), равное приблизительно 1:1. Когда синтез-газ получают в результате общепринятых процессов, которые обеспечивают синтез-газ, имеющий более высокое молярное отношение (например, приблизительно 2:1), синтез-газ должен быть предварительно нагрет, например, посредством установки для удаления Н2 (например, установки короткоцикловой адсорбции PSA), для снижения молярного отношения Н2/СО в синтез-газе. Общепринятые процессы частичного окисления (РОх) не обеспечивают синтез-газ, имеющий молярное отношение Н2/СО, равное приблизительно 1:1. Использование промежуточной стадии удаления Н2 (например, PSA) увеличивает требования к энергозатратам и капитальным затратам.Syngas-containing feedstocks for a variety of chemical synthesis processes are required to contain H 2 depleted synthesis gas having a molar ratio of H 2 to carbon monoxide (H 2 /CO) of approximately 1:1. When synthesis gas is produced from conventional processes that provide synthesis gas having a higher molar ratio (e.g., about 2:1), the synthesis gas must be preheated, for example, by means of an H 2 removal unit (e.g. pressure swing adsorption PSA), to reduce the molar ratio of H2/CO in synthesis gas. Conventional partial oxidation (POx) processes do not provide synthesis gas having an H2/CO molar ratio of approximately 1:1. The use of an intermediate H 2 removal step (eg PSA) increases the energy and capital cost requirements.

В рамках настоящего изобретения обедненный водородом синтез-газ (например, синтез-газ, имеющий молярное отношение Н2/СО в интервале от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,6) может быть получен посредством процесса частичного каталитического окисления (СРО). Посредством вариантов осуществления системы и способа, раскрытых в настоящем документе, процесс СРО может быть адаптирован для обеспечения обедненного водородом синтез-газа, имеющего желательный состав (например, сниженное молярное отношение Н2/СО в сравнении с таким отношением для синтез-газа, полученного посредством общепринятого процесса РОх). Соответственно, раскрытые в настоящем документе системы и способы могут позволить уменьшить размер или исключить устройство для удаления водорода, таким образом, уменьшая число отдельных операций, и, таким образом, могут, в вариантах осуществления также позволить снизить требования к энергии для процесса.Within the scope of the present invention, hydrogen-depleted synthesis gas (eg, synthesis gas having an H2/CO molar ratio ranging from about 0.8 to about 1.6) can be produced by a partial catalytic oxidation (CRO) process. Through the system and method embodiments disclosed herein, the FRO process can be adapted to provide hydrogen-depleted synthesis gas having a desired composition (e.g., a reduced H2/CO molar ratio compared to that of synthesis gas produced by conventional POX process). Accordingly, the systems and methods disclosed herein may make it possible to reduce the size or eliminate the hydrogen removal apparatus, thus reducing the number of individual operations, and thus may, in embodiments, also make it possible to reduce the energy requirements for the process.

В вариантах осуществления СРО применяют для получения обедненного водородом синтез-газа посредством использования подаваемой смеси реагентов для СРО, которая содержит высшие углеводороды и/или диоксид углерода (СО2). Применение подаваемых смесей реагентов, содержащих высшие углевоIn embodiments, FRO is used to produce hydrogen-depleted synthesis gas by using an FRO feed mixture that contains higher hydrocarbons and/or carbon dioxide (CO 2 ). The use of feed mixtures of reagents containing higher hydrocarbons

- 2 042919 дороды, делает возможным снижение количества СО2, требуемого для достижения молярного отношения Н2/СО, равного приблизительно 1, и в то же время позволяет получать обедненный водородом синтезгаз, имеющий молярное отношение Н2/СО, равное приблизительно 1 при более высокой конверсии углеводорода в синтез-газ.- 2 042919, makes it possible to reduce the amount of CO2 required to achieve an H2/CO molar ratio of approximately 1, and at the same time allows the production of hydrogen-depleted synthesis gas having an H2/CO molar ratio of approximately 1 at a higher hydrocarbon conversion into synthesis gas.

За исключением рабочих примеров или тех мест, где указано иное, все числа или выражения, относящиеся к количествам ингредиентов, условиям реакций и тому подобное, используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать, как модифицированные во всех случаях посредством термина приблизительно. В настоящем документе раскрыты разнообразные числовые интервалы. Поскольку эти интервалы являются непрерывными, они включают каждое значение между минимальным и максимальным значениями. Предельные значения всех интервалов, в которых приведены одинаковые характеристика или компонент являются независимо комбинируемыми и включающими приведенное предельное значение. Если явным образом не указано иное, различные числовые интервалы, обозначенные в настоящей заявке, являются аппроксимациями. Предельные значения всех интервалов, направленные на одинаковый компонент или свойство, являются включительными для предельного значения и независимо комбинируемыми. Выражение от более 0 до количества означает, что названный компонент присутствует в некотором количестве, большем 0, и большем и включающем более высокое названное количество.Except in working examples or where otherwise indicated, all numbers or expressions referring to quantities of ingredients, reaction conditions, and the like used in the specification and claims are to be understood as modified in all instances by the term approximately. Various numerical ranges are disclosed herein. Because these intervals are continuous, they include every value between the minimum and maximum values. The limit values of all intervals in which the same characteristic or component is given are independently combinable and include the limit value given. Unless explicitly stated otherwise, the various numerical ranges indicated in this application are approximations. The limit values of all intervals directed to the same component or property are inclusive of the limit value and can be independently combined. An expression from greater than 0 to an amount means that the named component is present in an amount greater than 0 and greater than and including the higher named amount.

Термины единственного числа не обозначают количественное ограничение, а скорее обозначают наличие по меньшей мере одного из упомянутых элементов. В рамках настоящего изобретения формы единственного числа включают в себя ссылки на множественное число.The singular terms do not indicate a quantitative limitation, but rather indicate the presence of at least one of the mentioned elements. Within the scope of the present invention, the singular forms include references to the plural.

В рамках настоящего изобретения их комбинации включает в себя один или несколько перечисленных элементов, необязательно вместе с аналогичным не перечисленным элементом, например, включает комбинацию одного или нескольких из названных компонентов, необязательно с одним или несколькими другими компонентами, специально не названными, которые по сути выполняют ту же функцию. В рамках настоящего изобретения термин комбинация включает комплексы, смеси, сплавы, продукты реакции и тому подобное.Within the scope of the present invention, combinations thereof include one or more of the listed elements, optionally together with a similar element not listed, for example, includes a combination of one or more of the named components, optionally with one or more other components not specifically named, which essentially perform the same function. Within the scope of the present invention, the term combination includes complexes, mixtures, alloys, reaction products, and the like.

Ссылка в описании на вариант осуществления, другой вариант осуществления, другие варианты осуществления, некоторые варианты осуществления и так далее означает, что конкретный элемент (например, признак, структура, свойство и/или характеристика), описанный в связи с вариантом осуществления, включен, по меньшей мере, в описанный в данном документе вариант осуществления и может присутствовать или не присутствовать в других вариантах осуществления. Кроме того, следует понимать, что описанный элемент (элементы) можно комбинировать любым подходящим способом в различных вариантах осуществления.Reference in the description to an embodiment, another embodiment, other embodiments, some embodiments, and so on means that the particular element (e.g., feature, structure, property, and/or characteristic) described in connection with the embodiment is included, by at least in the embodiment described herein and may or may not be present in other embodiments. In addition, it should be understood that the described element (s) can be combined in any suitable way in various embodiments.

В рамках настоящего изобретения термины ингибирующий или снижающий или препятствующий или исключающий или любая вариация этих терминов, включают любое измеряемое снижение или полное ингибирование для достижения желательного результата. В рамках настоящего изобретения термин эффективный означает адекватное действие для достижения желательного, ожидаемого или назначенного результата. В рамках настоящего изобретения термины содержащий (и любая форма содержания, такая как включает в себя и содержит), имеющий (и любая форма обладания, такая как имеют и имеют), включающий (и любая форма включения, такая как включают и включает) или содержащий (и любая форма содержания, такая как содержат и содержит) являются включительными или незакрытыми и не исключают дополнительных, неперечисленных элементов или стадий способа.Within the scope of the present invention, the terms inhibitory or reducing or interfering or eliminating or any variation of these terms include any measurable reduction or complete inhibition to achieve the desired result. In the context of the present invention, the term effective means an adequate action to achieve the desired, expected or intended result. Within the scope of the present invention, the terms containing (and any form of content such as includes and contains), having (and any form of possession such as have and have), including (and any form of inclusion such as include and includes) or containing (and any form of content such as contain and contains) are inclusive or non-limiting and do not exclude additional, non-listed elements or method steps.

Если не определено иным образом, технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, которое обычно является понятным для специалиста в данной области техники. Соединения в настоящем документе описаны с использованием стандартной номенклатуры. Например, любое положение, не замещенное какой-либо указанной группой, понимают, как имеющее валентность, заполненную указанной связью, или атомом водорода. Тире (-), которое не находится между двумя буквами или символами, используют для указания места присоединения для заместителя. Например, -СНО присоединена через углерод карбонильной группы. В рамках настоящего изобретения термины Cx углеводороды и CxS являются взаимозаменяемыми и относятся к любому углеводороду, имеющему число х атомов углерода (С). Например, термины С4 углеводороды и C4s оба относятся к любым углеводородам, имеющим точно 4 атома углерода, таким как н-бутан, изобутан, циклобутан, 1бутен, 2-бутен, изобутилен, бутадиен и тому подобное или их комбинации. В рамках настоящего изобретения термин Cx+ углеводороды относится к любому углеводороду, имеющему не менее х атомов углерода (С). Например, термин С2+ углеводороды относится к любым углеводородам, имеющим 2 или более атомов углерода, таким как этан, этилен, C3s, C4s, C5s и так далее.Unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meaning as is generally understood by a person skilled in the art. Compounds in this document are described using standard nomenclature. For example, any position not substituted by any specified group is understood to have a valency filled by the specified bond or hydrogen atom. A dash (-) that is not between two letters or symbols is used to indicate the attachment point for a substituent. For example, -CHO is attached through the carbonyl carbon. Within the scope of the present invention, the terms C x hydrocarbons and CxS are used interchangeably and refer to any hydrocarbon having x number of carbon atoms (C). For example, the terms C 4 hydrocarbons and C 4 s both refer to any hydrocarbon having exactly 4 carbon atoms, such as n-butane, isobutane, cyclobutane, 1-butene, 2-butene, isobutylene, butadiene, and the like, or combinations thereof. Within the scope of the present invention, the term C x+ hydrocarbons refers to any hydrocarbon having at least x carbon atoms (C). For example, the term C 2+ hydrocarbons refers to any hydrocarbon having 2 or more carbon atoms, such as ethane, ethylene, C 3 s, C 4 s, C 5 s, and so on.

Со ссылкой на фиг. 1 раскрыта система I химического производства. Система I химического производства, обычно содержит реактор 10 частичного каталитического окисления (СРО или СРОх) и устройство для последующего синтеза, включая устройство для синтеза уксусной кислоты (фиг. 1) или устройство для синтеза DME (фиг. 2). Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что компоненты системы для получения метанола, показанные на фиг. 1 и 2, могутWith reference to FIG. 1 discloses a chemical production system I. Chemical production system I typically comprises a partial catalytic oxidation (CPO or CPOx) reactor 10 and a downstream synthesis device, including an acetic acid synthesis device (FIG. 1) or a DME synthesis device (FIG. 2). It will be appreciated by those skilled in the art with the aid of this disclosure that the components of the methanol production system shown in FIG. 1 and 2 can

- 3 042919 сообщаться с возможностью прохождения текучей среды друг с другом (как представлено посредством соединительных линий, указывающих направление потока текучей среды) через любые подходящие контуры (например, трубы, потоки и так далее).- 3 042919 communicate with the possibility of passing the fluid with each other (as represented by connecting lines indicating the direction of flow of the fluid) through any suitable circuits (eg, pipes, streams, and so on).

В вариантах осуществления способ получения DME или уксусной кислоты, раскрытой в настоящем документе, может включать в себя стадию взаимодействия посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО), смеси 5 реагентов СРО в реакторе 10 СРО для получения обедненного водородом синтез-газа 15; где смесь 5 реагентов СРО содержит углеводороды и кислород (О2) и необязательно диоксид углерода (СО2); где углеводороды содержат не менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов; где реактор 10 СРО содержит катализатор СРО; где обедненный водородом синтез-газ 15 содержит водород, монооксид углерода (СО), СО2, и непрореагировавшие углеводороды;In embodiments, the method for producing DME or acetic acid disclosed herein may include the step of reacting, via a partial catalytic oxidation (CPO) reaction, a mixture of 5 CPO reactants in an CPO reactor 10 to produce hydrogen-depleted synthesis gas 15; where the mixture of 5 CPO reagents contains hydrocarbons and oxygen (O 2 ) and optionally carbon dioxide (CO 2 ); where the hydrocarbons contain at least about 3 mol.% With 2+ alkanes; where the reactor 10 FRO contains the catalyst FRO; wherein the hydrogen-depleted synthesis gas 15 contains hydrogen, carbon monoxide (CO), CO2, and unreacted hydrocarbons;

и где обедненный водородом синтез-газ 15 отличается молярным отношением водорода к монооксиду углерода (Н2/СО), равным от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,6.and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas 15 has a hydrogen to carbon monoxide molar ratio (H2/CO) of about 0.8 to about 1.6.

Обычно реакция СРО основана на частичном сгорании топлива, такого как разнообразные углеводороды, и, в случае метана, СРО может быть представлена уравнением (1),Typically, the FRO reaction is based on the partial combustion of a fuel such as a variety of hydrocarbons, and in the case of methane, the FRO can be represented by equation (1),

СН4+1/2 О2 >СО + 2 Н2 (1).CH4 + 1/2 O2 > CO + 2 H2 (1).

Без ограничения теорией авторы отмечают, что, наряду с реакцией СРО, представленной уравнением (1), могут происходить побочные реакции (1); и такие побочные реакции могут приводить к получению СО2 и воды (Н2О), например, посредством сгорания углеводородов, которое является экзотермической реакцией. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, и без ограничения теорией авторы отмечают, что реакция СРО, представленная уравнением (1), может приводить к получению синтез-газа с молярным отношением Н2/СО, имеющим теоретический стехиометрический предел, равный 2,0. Без ограничения теорией авторы отмечают, что, теоретический стехиометрический предел, равный 2,0 для молярного отношения Н2/СО означает, что реакция СРО, представленная уравнением (1), приводит к получению 2 молей Н2 для каждого 1 моля СО, т.е. молярное отношение Н2/СО равно (2 моля Н2/1 моль СО)=2. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что теоретический стехиометрический предел, равный 2,0 для молярного отношения Н2/СО в реакции СРО, практически не может быть достигнут, поскольку реагенты (например, углеводороды, О2), а также продукты (например, Н2, СО) участвуют в побочных реакциях при условиях, используемых для реакции СРО. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, и без ограничения теорией авторы отмечают, что, в присутствии О2, СО и Н2 могут окисляться до СО2 и Н2О, соответственно. Относительные количества (например, состав) СО, Н2, СО2 и Н2О могут быть дополнительно изменены посредством смещения равновесия реакции конверсии водяного газа (WGS), которая будет обсуждаться более подробно ниже в настоящем документе. Побочные реакции, которые могут происходить в реакторе 10 СРО, могут иметь непосредственное воздействие на состав обедненного водородом синтез-газа 15 который, в рамках настоящего изобретения содержит обедненный водородом синтез-газ. В отсутствие любой побочной реакции (теоретически), реакция СРО, представленная уравнением (1), приводит в результате к синтез-газу с молярным отношением Н2/СО, равным 2,0. Однако, наличие побочных реакций может (практически) снижать Н2 (и увеличивать СО2), приводя таким образом к получению синтезгаза со сниженным молярным отношением Н2/СО.Without being limited by theory, the authors note that, along with the FRO reaction represented by equation (1), side reactions (1) can occur; and such side reactions can lead to the production of CO 2 and water (H 2 O), for example, through the combustion of hydrocarbons, which is an exothermic reaction. It will be understood by one of skill in the art with the aid of the present disclosure, and without being bound by theory, the authors note that the FRO reaction represented by equation (1) can produce synthesis gas with an H 2 /CO molar ratio having a theoretical stoichiometric limit of 2.0. Without wishing to be bound by theory, the authors note that a theoretical stoichiometric limit of 2.0 for the H2/CO molar ratio means that the FRO reaction represented by equation (1) results in 2 moles of H2 for every 1 mole of CO, i.e. . the molar ratio of H2/CO is (2 mol H 2 /1 mol CO)=2. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the theoretical stoichiometric limit of 2.0 for the H2/CO molar ratio in the FRO reaction cannot be practically achieved because the reactants (e.g., hydrocarbons, O2) as well as the products (eg H 2 , CO) participate in side reactions under the conditions used for the FRO reaction. One of skill in the art will appreciate with the aid of the present disclosure, and without being limited by theory, the authors note that, in the presence of O 2 , CO and H 2 can be oxidized to CO 2 and H 2 O, respectively. The relative amounts (eg, composition) of CO, H 2 , CO 2 and H 2 O can be further changed by shifting the equilibrium of the water gas shift (WGS) reaction, which will be discussed in more detail below in this document. Side reactions that may occur in the FRO reactor 10 may have a direct impact on the composition of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 which, within the scope of the present invention, contains hydrogen-depleted synthesis gas. In the absence of any side reaction (theoretically), the FRO reaction represented by equation (1) results in a synthesis gas with an H2/CO molar ratio of 2.0. However, the presence of side reactions can (virtually) decrease H2 (and increase CO2), thus resulting in syngas with a reduced H2 /CO molar ratio.

Кроме того, без ограничения теорией авторы отмечают, что, реакция СРО, представленная уравнением (1), представляет собой экзотермическую гетерогенную каталитическую реакцию (т.е. умеренно экзотермическую реакцию), и она проводится в отдельной реакторной установке, такой как реактор 10 СРО (в отличие от более одной реакторной установки, как в случае общепринятых процессов получения синтез-газа, таких как комбинации парового риформинга метана (SMR) - автотермического риформинга (ATR)). В то время как возможно проводить частичное окисление углеводородов как гомогенную реакцию, в отсутствие катализатора, процесс гомогенного частичного окисления углеводородов сопряжен с избыточными температурами, длительным временем контакта, а также избыточным коксообразованием, которые значительно снижают управляемость реакции частичного окисления, и могут не приводить к получению синтез-газа требуемого качества в отдельной реакторной установке. Кроме того, без ограничения теорией авторы отмечают, что, реакция СРО является довольно резистентной к химическому отравлению, и, таким образом, позволяет использовать широкое разнообразие видов углеводородного подаваемой смеси, включающих некоторые серосодержащие углеводородные виды подаваемой смеси; что, в некоторых случаях, может увеличить время эксплуатации катализатора и производительность. Напротив, общепринятые процессы ATR характеризуются более ограничительными требованиями к сырью, например, что касается содержания примесей в сырье (например, сырье для ATR десульфуризуют), а также состава углеводородов (например, в ATR как правило используют СН4-обогащенное сырье).In addition, without being limited by theory, the authors note that, the FRO reaction represented by equation (1) is an exothermic heterogeneous catalytic reaction (i.e., a moderately exothermic reaction), and it is carried out in a separate reactor unit, such as a 10 FRO reactor ( as opposed to more than one reactor plant, as is the case with conventional synthesis gas production processes such as combinations of steam methane reforming (SMR) - autothermal reforming (ATR)). While it is possible to carry out the partial oxidation of hydrocarbons as a homogeneous reaction, in the absence of a catalyst, the process of homogeneous partial oxidation of hydrocarbons is associated with excessive temperatures, long contact times, and excessive coke formation, which significantly reduce the controllability of the partial oxidation reaction, and may not lead to obtaining synthesis gas of the required quality in a separate reactor plant. In addition, without being bound by theory, the authors note that, the FRO reaction is quite resistant to chemical poisoning, and thus allows the use of a wide variety of hydrocarbon feed mixtures, including some sulfur-containing hydrocarbon feed mixtures; which, in some cases, can increase catalyst life and productivity. In contrast, conventional ATR processes are characterized by more restrictive feedstock requirements, for example regarding the content of impurities in the feedstock (eg ATR feedstock is desulphurized) as well as hydrocarbon composition (eg ATR typically uses CH4 rich feedstock).

В вариантах осуществления углеводороды, подходящие для использования в реакции СРО, раскрытой в настоящем документе, могут включать метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, сжиженный углеводородный газ (LPG), нефтяной газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкие среды, газ от флюид-каталитического крекинга (FCC), газы рабочих установок, газы из объектов между установками, остаточные газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации. В вариантах осуществления количество СО2 и/или СО в смеси 5 реагентов можетIn embodiments, hydrocarbons suitable for use in the FRO reaction disclosed herein may include methane, natural gas, natural gas liquids, liquefied petroleum gas (LPG), petroleum gas, associated gas, enriched gas, waxes, shale gas, shale liquid fluids, fluid catalytic cracking (FCC) gas, process plant gases, inter-plant gases, residual gases, fuel gas from a fuel gas header, or combinations thereof. In embodiments, the amount of CO 2 and/or CO in the 5 reactant mixture may

- 4 042919 быть увеличено посредством разбавления подаваемой смеси газами (например, остаточными газами), содержащими СО2 и/или СО. Такие газы, содержащие СО2 и/или СО, включают, без ограничения, остаточные газы, восстановительные газы, выхлопные газы, с высоким содержанием СО, такие как применяются в металлургии, крекинг-установках и тому подобное. Например, могут использоваться специализированные коксовальные реакторы, которые, при инжекции подаваемого водяного пара, воздуха и СО2 доставляют непрерывный поток СО в реактор 10 СРО.- 4 042919 be increased by diluting the feed mixture with gases (eg residual gases) containing CO2 and/or CO. Such gases containing CO2 and/or CO include, without limitation, tail gases, reducing gases, exhaust gases, high in CO, such as those used in metallurgy, crackers, and the like. For example, dedicated coke oven reactors can be used which, by injecting feed steam, air and CO2, deliver a continuous stream of CO into the FRO reactor 10 .

В вариантах осуществления смесь 5 реагентов содержит топливные газы из паровой крекингустановки и реактор 10 СРО эксплуатируют при высоком молярном отношении СН42, обеспечивая автотермический режим работы. В вариантах осуществления содержание водорода в смеси 5 реагентов может регулироваться для поддержания соответствующего адиабатического подъема.In embodiments, the reactant mixture 5 contains fuel gases from a steam cracker and the FRO reactor 10 is operated at a high CH 4 /O 2 molar ratio, providing autothermal operation. In embodiments, the hydrogen content of the reactant mixture 5 may be adjusted to maintain an appropriate adiabatic rise.

Углеводороды могут включать любой подходящий источник углеводородов и могут содержать Ci-Сб углеводороды, а также некоторые более тяжелые углеводороды. В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО может содержать природный газ. Как правило, природный газ состоит в основном из метана, но также может содержать этан, пропан и более тяжелые углеводороды (например, изобутан, нбутан, изопентан, н-пентан, гексаны и так далее), а также очень малые количества азота (N2), О2, СО2, соединений серы и/или воды. Природный газ может быть обеспечен из разнообразных источников, включающих, но без ограничения перечисленными, газовые месторождения, нефтяные месторождения, угольные месторождения, гидравлические разрывы сланцевых месторождений, биомассу, свалочный газ и тому подобное или их комбинации. В некоторых аспектах смесь 5 реагентов СРО может содержать в основном СН4 и О2.The hydrocarbons may include any suitable source of hydrocarbons and may contain Ci-C6 hydrocarbons as well as some heavier hydrocarbons. In embodiments, the FRO mixture 5 may contain natural gas. Natural gas typically consists primarily of methane, but may also contain ethane, propane, and heavier hydrocarbons (e.g., isobutane, nbutane, isopentane, n-pentane, hexanes, etc.) and very small amounts of nitrogen (N2) , O 2 , CO 2 , sulfur compounds and/or water. Natural gas can be provided from a variety of sources including, but not limited to, gas fields, oil fields, coal fields, shale fracturing, biomass, landfill gas, and the like, or combinations thereof. In some aspects, the mixture of 5 CPO reagents may contain mainly CH 4 and O 2 .

Природный газ может содержать любое подходящее количество метана. В некоторых вариантах осуществления природный газ может содержать биогаз. Например, природный газ может содержать от приблизительно 45 до приблизительно 80 мол.% метана, от приблизительно 20 до приблизительно 55 мол.% СО2, и менее приблизительно 15 мол.% N2.Natural gas may contain any suitable amount of methane. In some embodiments, natural gas may contain biogas. For example, natural gas may contain from about 45 to about 80 mole% methane, from about 20 to about 55 mole% CO 2 , and less than about 15 mole% N2.

В вариантах осуществления природный газ может содержать СН4 в количестве не меньшем, чем приблизительно 45 мол.%, приблизительно 50 мол.%, приблизительно 55 мол.%, приблизительно 60 мол.%, приблизительно 65 мол.%, приблизительно 70 мол.%, приблизительно 75 мол.%, приблизительно 80 мол.%, приблизительно 82 мол.%, приблизительно 84 мол.%, приблизительно 86 мол.%, приблизительно 88 мол.%, приблизительно 90 мол.%, приблизительно 91 мол.%, приблизительно 92 мол.%, приблизительно 93 мол.%, приблизительно 94 мол.%, приблизительно 95 мол.%, приблизительно 96 мол.% или приблизительно 97 мол.%.In embodiments, natural gas may contain CH4 in an amount not less than about 45 mole%, about 50 mole%, about 55 mole%, about 60 mole%, about 65 mole%, about 70 mole%, about 75 mole%, about 80 mole%, about 82 mole%, about 84 mole%, about 86 mole%, about 88 mole%, about 90 mole%, about 91 mole%, about 92 mol%, about 93 mol%, about 94 mol%, about 95 mol%, about 96 mol%, or about 97 mol%.

В рамках настоящего изобретения углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат не менее приблизительно 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 мол.% более тяжелых углеводородов, включая углеводороды, имеющие два или более атомов углерода (например, С2+ углеводороды). В вариантах осуществления углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат не менее приблизительно 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 мол.% С2+ алканов. В вариантах осуществления углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат этан в количестве не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%. В вариантах осуществления углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат пропан в количестве не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%. В вариантах осуществления углеводороды содержат бутаны в количестве не менее приблизительно 3, 4, 5, 6, 7 или 8 мол.%. В вариантах осуществления углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат этан в количестве не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%, пропан в количестве не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%, бутаны в количестве не менее приблизительно 3, 4, 5, 6, 7 или 8 мол.% или их комбинацию.Within the scope of the present invention, the hydrocarbons in the reactant feed mixture 5 contain at least about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 mole % of heavier hydrocarbons, including hydrocarbons having two or more carbon atoms (e.g., C 2 + hydrocarbons). In embodiments, the hydrocarbons in the reactant feed mixture 5 contain at least about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 mole % C 2+ alkanes. In embodiments, the hydrocarbons in the reactant feed mixture 5 contain ethane in an amount of at least about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 mol%. In embodiments, the hydrocarbons in the reactant feed mixture 5 contain at least about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 mole percent propane. In embodiments, the hydrocarbons contain butanes in an amount of at least about 3, 4, 5, 6, 7, or 8 mol%. In embodiments, the hydrocarbons in the feed mixture 5 of the reactants contain ethane in an amount of at least about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 mol%, propane in an amount of at least about 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 mol.%, butanes in an amount of at least about 3, 4, 5, 6, 7 or 8 mol.%, or a combination thereof.

В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО дополнительно содержит СО2, и смесь 5 реагентов СРО отличается молярным отношением СО2 к углероду (СО2/С) и/или СО2/СН4 в смеси 5 реагентов СРО не менее приблизительно 0,5:1, 0,25:1 или 0:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси 5 реагентов.In embodiments, the FRO mixture 5 further comprises CO2, and the FRO mixture 5 has a molar ratio of CO2 to carbon (CO2/C) and/or CO2/CH4 in the FRO mixture 5 of at least about 0.5:1, 0.25 :1 or 0:1, where the CO2/C molar ratio refers to the total number of moles of CO2 in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) in hydrocarbons in the reactant mixture.

В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО дополнительно содержит СО2, и смесь 5 реагентов СРО отличается молярным отношением СО2 к углероду (СО2/С) в смеси 5 реагентов СРО менее или приблизительно 10:1, 5:1 или 2:1. в вариантах осуществления весь или часть СО2 в подаваемой смеси 5 реагентов можно вводить в смесь 5 реагентов с помощью потока 7 СО2. В вариантах осуществления реактор 10 СРО эксплуатируют в автотермическом рабочем режиме с вводом СО2 или добавлением посредством 7.In embodiments, the FRO mixture 5 further comprises CO 2 and the FRO mixture 5 has a molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the FRO mixture 5 of less than or about 10:1, 5:1, or 2:1. in embodiments, all or part of the CO 2 in the reactant feed mixture 5 may be introduced into the reactant mixture 5 via the CO 2 stream 7 . In embodiments, the FRO reactor 10 is operated in an autothermal operating mode with CO 2 injection or addition via 7.

В вариантах осуществления количество СО2 в смеси 5 реагентов СРО ниже количества СО2 в смеси реагентов СРО согласно иному аналогичному способу, в котором получают обедненный водородом синтез-газ из подаваемой смеси реагентов, содержащей более низкое количество углеводородов С2+ алканов (например, где углеводороды в подаваемой смеси 5 реагентов содержат менее приблизительно 3 мол.% С2+алканов). В вариантах осуществления часть СО2 в реакторе 10 СРО подвергают обратной реакции конверсии водяного газа (r-WGS) в реакторе 10 СРО (и/или в отдельном реакторе 20 r-WGS после реактора 10 СРО), за счет этого уменьшая количество водорода в обедненном водородом синтез-газе.In embodiments, the amount of CO2 in the 5 CPO reactant mixture is lower than the amount of CO2 in the FRO reactant mixture according to another similar process, wherein hydrogen-depleted synthesis gas is produced from a reactant mixture containing a lower amount of C2+ alkanes hydrocarbons (e.g., where the hydrocarbons in the feed mixture 5 reagents contain less than about 3 mol% C2+alkanes). In embodiments, a portion of the CO2 in the 10 CRO reactor is subjected to a water gas shift (r-WGS) reverse reaction in the 10 CPO reactor (and/or in a separate r-WGS reactor 20 after the 10 CPO reactor), thereby reducing the amount of hydrogen in the hydrogen-depleted synthesis gas.

- 5 042919- 5 042919

В некоторых вариантах осуществления углеводороды, подходящие для использования в реакции СРО, раскрытой в настоящем документе, могут содержать С16 углеводороды (например, включая С2, С3 и/или С4, как описано выше), N2 (например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,5 до приблизительно 11 мол.%, альтернативно от приблизительно 1 до приблизительно 7,5 мол.% или альтернативно от приблизительно 1,3 до приблизительно 5,5 мол.%), и СО2 (например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,2 до приблизительно 1 мол.% или альтернативно от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,6 мол.%). Например, углеводороды, подходящие для использования в реакции СРО, раскрытой в настоящем документе, могут содержать C1 углеводороды (от приблизительно 89 до приблизительно 92 мол.%); С2 углеводороды (не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%); С3 углеводороды (не менее приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 мол.%); С4 углеводороды (не менее приблизительно 3, 4, 5, 6, 7 или 8 мол.%); C5 углеводороды (приблизительно 0,06 мол.%); и С6 углеводороды (приблизительно 0,02 мол.%); и необязательно N2 (от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 мол.%), СО2 (от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мол.%) или и N2 (от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 мол.%) и СО2 (от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мол.%).In some embodiments, hydrocarbons suitable for use in the FRO reaction disclosed herein may contain C 1 -C 6 hydrocarbons (for example, including C 2 , C 3 and/or C 4 as described above), N2 (for example, from about 0.1 to about 15 mole%, alternatively from about 0.5 to about 11 mole%, alternatively from about 1 to about 7.5 mole%, or alternatively from about 1.3 to about 5.5 mole .%), and CO 2 (for example, from about 0.1 to about 2 mol.%, alternatively from about 0.2 to about 1 mol.%, or alternatively from about 0.3 to about 0.6 mol.%) . For example, hydrocarbons suitable for use in the FRO reaction disclosed herein may include C1 hydrocarbons (from about 89 to about 92 mol%); C 2 hydrocarbons (at least about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 mole %); C 3 hydrocarbons (at least about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 mole %); C 4 hydrocarbons (at least about 3, 4, 5, 6, 7, or 8 mole %); C 5 hydrocarbons (about 0.06 mole %); and C 6 hydrocarbons (about 0.02 mole %); and optionally N2 (from about 0.1 to about 15 mol%), CO2 (from about 0.1 to about 2 mol%), or both N2 (from about 0.1 to about 15 mol%) and CO 2 (from about 0.1 to about 2 mol.%).

O2, используемый в смеси 5 реагентов СРО, может содержать 100% О2 (по существу, чистый О2), газообразный О2 (который можно получить посредством способа мембранного разделения), технический О2 (который может содержать некоторое количество воздуха), воздух, обогащенный О2 воздух, содержащие О2 газообразные соединения (например, NO), содержащие О2 смеси (например, О2/СО2, О22О, О22О22О), генераторы кислородных радикалов (например, СН3ОН, СН2О), генераторы гидроксильных радикалов и тому подобное или их комбинации.The O 2 used in the 5 CPO Reagent Mix may contain 100% O 2 (essentially pure O 2 ), gaseous O 2 (which can be produced by a membrane separation process), technical O 2 (which may contain some air), air enriched with O 2 air containing O 2 gaseous compounds (for example, NO) containing O 2 mixtures (for example, O 2 /CO 2 , O 2 /H 2 O, O 2 /H 2 O 2 /H 2 O) , oxygen radical generators (eg, CH 3 OH, CH 2 O), hydroxyl radical generators, and the like, or combinations thereof.

В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО может отличаться молярным отношением углерода к кислороду (С/О) или СН42 менее приблизительно 3:1, приблизительно 2,6:1, приблизительно 2,4:1, приблизительно 2,2:1, приблизительно 2:1 или приблизительно 1,9:1, альтернативно не менее приблизительно 0,1:1, приблизительно 0,2:1, приблизительно 0,3:1, приблизительно 0,4:1 или приблизительно 0,5:1, альтернативно от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 0,6:1, альтернативно от приблизительно 0,55:1 до приблизительно 0,6:1, альтернативно от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 0,7:1 до приблизительно 2,5:1, альтернативно от приблизительно 0,9:1 до приблизительно 2,2:1, альтернативно от приблизительно 1:1 до приблизительно 2:1, альтернативно от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 1,9:1, альтернативно от приблизительно 2:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 2,2:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 2,4:1 до приблизительно 3:1 или альтернативно от приблизительно 2,6:1 до приблизительно 3:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) углеводородов в смеси 5 реагентов, деленному на общее количество молей O2 в смеси 5 реагентов.In embodiments, the FRO reagent mixture 5 may have a carbon to oxygen (C/O) or CH 4 /O 2 molar ratio of less than about 3:1, about 2.6:1, about 2.4:1, about 2.2: 1, about 2:1 or about 1.9:1, alternatively not less than about 0.1:1, about 0.2:1, about 0.3:1, about 0.4:1, or about 0.5: 1, alternatively from about 0.5:1 to about 0.6:1, alternatively from about 0.55:1 to about 0.6:1, alternatively from about 0.5:1 to about 3:1, alternatively from about 0.7:1 to about 2.5:1, alternatively from about 0.9:1 to about 2.2:1, alternatively from about 1:1 to about 2:1, alternatively from about 1.5:1 to about 1.9:1, alternatively from about 2:1 to about 3:1, alternatively from about 2.2:1 to about 3:1, alternatively from about 2.4:1 to about 3:1, or alternatively from from about 2.6:1 to about 3:1, where the C/O mole ratio refers to the total moles (C) of hydrocarbons in the 5 reactant mixture divided by the total moles of O2 in the 5 reactant mixture.

Поскольку смесь 5 реагентов СРО согласно настоящему раскрытию содержит другие источники углерода кроме СН4, такие как этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутаны (С4Н10) и так далее, молярное отношения С/О учитывает моли углерода в каждом соединении (например, 2 моля С в 1 моле С2Н6, 3 моля С в 1 моле С3Н8, 4 моля С в 1 моле С4Н10 и так далее). Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что молярное отношение С/О в смеси 5 реагентов СРО можно регулировать наряду с другими параметрами способа в реакторе (например, температурой, давлением, скоростью потока и так далее) для получения обедненного водородом синтез-газа, описанного в рамках настоящего изобретения. Молярное отношение С/О в смеси 5 реагентов СРО можно регулировать для получения пониженного количества неизмененных углеводородов в синтез-газе. Молярное отношение С/О в смеси 5 реагентов СРО можно регулировать на основании температуры выходящего потока после СРО для уменьшения (например, минимизации) содержания неизмененных углеводородов в обедненном водородом синтез-газе 15, представляющем собой обедненный водородом синтез-газ.Since the mixture of 5 CPO reagents according to the present disclosure contains other carbon sources other than CH 4 such as ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butanes (C 4 H 10 ) and so on, the C/O molar ratio takes into account moles of carbon in each compound (for example, 2 moles of C in 1 mole of C2H6, 3 moles of C in 1 mole of C 3 H 8 , 4 moles of C in 1 mole of C 4 H 10 , and so on). One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the C/O molar ratio in the 5 CPO reactant mixture can be controlled along with other process parameters in the reactor (e.g., temperature, pressure, flow rate, etc.) to produce a hydrogen-depleted synthesis. -gas described in the framework of the present invention. The molar ratio C/O in the mixture of 5 CPO reagents can be adjusted to obtain a reduced amount of unchanged hydrocarbons in the synthesis gas. The C/O molar ratio of the FRO reactant mixture 5 can be adjusted based on the temperature of the FRO effluent to reduce (eg, minimize) the unchanged hydrocarbon content of the hydrogen-depleted synthesis gas 15, which is a hydrogen-depleted synthesis gas.

В вариантах осуществления реактор СРО, подходящий для использования в настоящем раскрытии (например, реактор 10 СРО), может представлять собой трубчатый реактор, реактор непрерывного действия, реактор с неподвижным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с подвижным слоем, реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем (например, реактор колонного типа), реактор с кипящим слоем, реактор с кипящим слоем с циркуляцией катализатора, реактор с вращающейся печью и тому подобное или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления реактор СРО может содержать реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, такой как реактор колонного типа.In embodiments, an FRO reactor suitable for use in the present disclosure (e.g., a 10 FRO reactor) may be a tubular reactor, a continuous reactor, a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, a moving bed reactor, a circulating fluidized bed reactor. (eg, column reactor), fluidized bed reactor, fluidized bed reactor with catalyst circulation, rotary kiln reactor, and the like, or combinations thereof. In some embodiments, the FRO reactor may comprise a circulating fluidized bed reactor, such as a column reactor.

В некоторых вариантах осуществления реактор 10 СРО может отличаться по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры реактора СРО (например, температуры слоя катализатора СРО); температуры подаваемой смеси СРО (например, температуры смеси 5 реагентов СРО; целевой температуры обедненного водородом синтез-газа 15; давления СРО (например, давления реактора 10 СРО); времени контакта в реакции СРО (например, времени контакта в реакторе 10 СРО); молярного отношения С/О в смеси 5 реагентов СРО; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси 5 реагентов СРО, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси 5 реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) углеводородов в смеси 5 реагентов; и их комбинаций. Для целей раскрытия согласно данному документуIn some embodiments, the FRO reactor 10 may differ in at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of FRO reactor temperature (eg, FRO catalyst bed temperature); FRO feed mixture temperature (e.g., FRO reactant mixture temperature 5; target hydrogen-depleted synthesis gas temperature 15; FRO pressure (e.g., FRO reactor pressure 10); FPO reaction contact time (e.g., FRO reactor contact time 10); molar molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the mixture of 5 CPO reagents, where the molar ratio S/C refers to the total number of moles of water (H 2 O) in the mixture of 5 reagents divided by per total number of moles of carbon (C) hydrocarbons in a mixture of 5 reactants, and combinations thereof For purposes of this disclosure,

- 6 042919 температурой выходящего потока после СРО является температура синтез-газа (например, обедненного водородом синтез-газа 15), измеренная в момент, когда синтез-газ выходит из реактора СРО (например, реактора 10 СРО), например, температура синтез-газа, измеренная на выходе из реактора СРО, температура выходящего потока из реактора синтез-газа, температура выходящего потока синтез-газа на выходе. Для целей раскрытия согласно данному документу температура на выходе после СРО (например, целевая температура на выходе после СРО) считается рабочим параметром. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что выбор рабочих параметров для реактора СРО, таких как температура подаваемой смеси СРО; давление в реакции СРО; время контакта в реакции СРО; молярное отношение С/О в смеси реагентов СРО; молярное отношение S/C в смеси реагентов СРО; и так далее определяет температуру обедненного водородом синтез-газа 15, а также состав выходящего потока синтез-газа (например, обедненного водородом синтез-газа 15). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, мониторинг температуры выходящего потока после СРО может обеспечивать обратную связь для изменения других рабочих параметров (например, температуры подаваемой смеси СРО; давления в реакции СРО; времени контакта в реакции СРО; молярного отношения С/О в смеси реагентов СРО; молярного отношения S/C в смеси реагентов СРО; и так далее), если нужно, чтобы температура выходящего потока после СРО соответствовала целевой температуре выходящего потока после СРО. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, целевой температурой выходящего потока после СРО является нужная температура выходящего потока после СРО, и температура выходящего потока после СРО (например, измеренная температуры выходящего потока после СРО, фактическая температура выходящего потока после СРО) может совпадать или не совпадать с целевой температурой выходящего потока после СРО. В вариантах осуществления, где температура выходящего потока после СРО отличается от целевой температуры выходящего потока после СРО, один или несколько рабочих параметров СРО (например, температура подаваемой смеси СРО; давление в реакции СРО; время контакта в реакции СРО; молярное отношение С/О в смеси реагентов СРО; молярное отношение S/C в смеси реагентов СРО; и так далее) можно регулировать (например, изменять) для того, чтобы температура выходящего потока после СРО соответствовала (например, была такой же, совпадала с) целевой температурой выходящего потока после СРО. Реактор 10 СРО можно задействовать с любыми подходящими рабочими параметрами, описанными в рамках настоящего изобретения, которые могут обеспечить обедненный водородом синтез-газ 15 с молярным отношением Н2/СО в диапазоне от приблизительно 0,8 до 1,6, от приблизительно 0,8 до 1,5, от приблизительно 0,8 до 1,4, от приблизительно 0,8 до 1,3, от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,2, от приблизительно 0.9 до приблизительно 1,1 или приблизительно 1. В вариантах осуществления обедненный водородом синтез-газ 15 имеет молярное отношение Н2/СО в диапазоне от приблизительно 0,7, 0,8 или 0,9 до приблизительно 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5 или 1,6.- 6 042919 the temperature of the outlet stream after the FRO is the temperature of the synthesis gas (for example, hydrogen-depleted synthesis gas 15), measured at the moment when the synthesis gas leaves the FRO reactor (for example, the reactor 10 FRO), for example, the temperature of the synthesis gas , measured at the outlet of the FRO reactor, the temperature of the outlet stream from the synthesis gas reactor, the temperature of the outlet synthesis gas stream at the outlet. For the purposes of this disclosure, the post-CPO outlet temperature (eg, the target post-CPO outlet temperature) is considered to be an operating parameter. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the choice of operating parameters for an FRO reactor, such as the temperature of the FRO feed mixture; pressure in the FRO reaction; contact time in the FRO reaction; the molar ratio C/O in the mixture of CPO reagents; the molar ratio S/C in the mixture of CPO reagents; and so on determines the temperature of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 as well as the composition of the effluent synthesis gas stream (eg, the hydrogen-depleted synthesis gas 15). In addition, as one of skill in the art will appreciate with the aid of this disclosure, monitoring the temperature of the effluent after the FRO can provide feedback to change other operating parameters (e.g., FRO feed mixture temperature; FRO reaction pressure; FRO reaction contact time; molar C/O ratio in the CPO reagent mixture; S/C molar ratio in the CPO reagent mixture; and so on) if you want the temperature of the effluent after the CPO to match the target temperature of the effluent after the CPO. In addition, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art with the help of this disclosure, the target temperature of the effluent after CRO is the desired effluent temperature after CRO, and the temperature of the effluent after CRO (e.g., measured effluent temperature after CRO, actual effluent temperature after CRO, CRO) may or may not match the target outlet temperature after CRO. In embodiments where the FRO effluent temperature is different from the target FRO effluent temperature, one or more FRO operating parameters (e.g., FRO feed mixture temperature; FRO reaction pressure; FRO reaction contact time; C/O molar ratio in mixture of CPO reactants; the S/C molar ratio of the mixture of CPO reactants; and so on) can be adjusted (e.g., changed) so that the temperature of the effluent stream after the CPO matches (for example, is the same, the same as) the target effluent temperature after SRO. The FRO reactor 10 may be operated with any suitable operating parameters described herein that can provide hydrogen-depleted syngas 15 with an H2/CO molar ratio ranging from about 0.8 to 1.6, from about 0.8 to 1.5, about 0.8 to 1.4, about 0.8 to 1.3, about 0.8 to about 1.2, about 0.9 to about 1.1, or about 1. In embodiments, hydrogen-depleted syngas 15 has an H2/CO molar ratio ranging from about 0.7, 0.8, or 0.9 to about 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, or 1 ,6.

Реактор 10 СРО может отличаться температурой подаваемой смеси реагентов для СРО от приблизительно 25 до приблизительно 600°С, альтернативно от приблизительно 25 до приблизительно 500°С, альтернативно от приблизительно 25 до приблизительно 400°С, альтернативно от приблизительно 50 до приблизительно 400°С, альтернативно от приблизительно 100 до приблизительно 400°С или альтернативно от приблизительно 100 до приблизительно 500°С. В вариантах осуществления реактор 10 СРО может отличаться температурой реактора СРО менее 1200, 1100 или 1000°С.The FRO reactor 10 may vary in FRO reactant feed temperature from about 25 to about 600°C, alternatively from about 25 to about 500°C, alternatively from about 25 to about 400°C, alternatively from about 50 to about 400°C, alternatively from about 100 to about 400°C; or alternatively from about 100 to about 500°C. In embodiments, the FRO reactor 10 may be characterized by an FRO reactor temperature of less than 1200, 1100, or 1000°C.

Реактор 10 СРО может отличаться температурой выходящего потока после СРО (например, целевой температурой выходящего потока после СРО) не менее приблизительно 300°С, приблизительно 600°С, приблизительно 700°С, приблизительно 750°С, приблизительно 800°С или приблизительно 850°С, альтернативно от приблизительно 300 до приблизительно 1600°С, альтернативно от приблизительно 600 до приблизительно 1400°С, альтернативно от приблизительно 600 до приблизительно 1300°С, альтернативно от приблизительно 700 до приблизительно 1200°С, альтернативно от приблизительно 750 до приблизительно 1150°С, альтернативно от приблизительно 800 до приблизительно 1125°С или альтернативно от приблизительно 850 до приблизительно 1100°С.The FRO reactor 10 may be characterized by a post-FRO effluent temperature (e.g., a target post-FRO effluent temperature) of at least about 300°C, about 600°C, about 700°C, about 750°C, about 800°C, or about 850°C. C, alternatively from about 300 to about 1600°C, alternatively from about 600 to about 1400°C, alternatively from about 600 to about 1300°C, alternatively from about 700 to about 1200°C, alternatively from about 750 to about 1150°C C, alternatively from about 800 to about 1125°C, or alternatively from about 850 to about 1100°C.

В вариантах осуществления реактор 10 СРО может отличаться любой подходящей температурой реактора и/или температурой слоя катализатора. Например, реактор 10 СРО может отличаться температурой реактора и/или температурой слоя катализатора не менее приблизительно 300°С, приблизительно 600°С, приблизительно 700°С, приблизительно 750°С, приблизительно 800°С или приблизительно 850°С, альтернативно от приблизительно 300 до приблизительно 1600°С, альтернативно от приблизительно 600 до приблизительно 1400°С, альтернативно от приблизительно 600 до приблизительно 1300°С, альтернативно от приблизительно 700 до приблизительно 1200°С, альтернативно от приблизительно 750 до приблизительно 1150°С, альтернативно от приблизительно 800 до приблизительно 1125°С или альтернативно от приблизительно 850 до приблизительно 1100°С.In embodiments, the FRO reactor 10 may be any suitable reactor temperature and/or catalyst bed temperature. For example, the SPO reactor 10 may vary in reactor temperature and/or catalyst bed temperature of at least about 300°C, about 600°C, about 700°C, about 750°C, about 800°C, or about 850°C, alternatively from about 300 to about 1600°C, alternatively from about 600 to about 1400°C, alternatively from about 600 to about 1300°C, alternatively from about 700 to about 1200°C, alternatively from about 750 to about 1150°C, alternatively from about 800 to about 1125°C, or alternatively from about 850 to about 1100°C.

Реактор 10 СРО можно задействовать с любым подходящим профилем температуры, который может обеспечить обедненный водородом синтез-газ, описанный в рамках настоящего изобретения. Реактор 10 СРО можно задействовать в адиабатических, неадиабатических, изотермических, близких к изотермическим условиях, автотермических условиях и так далее, для целей раскрытия согласно данному документу термин неадиабатические условия относится к условиям процесса, где реактор подвергаютThe FRO reactor 10 can be operated with any suitable temperature profile that the hydrogen-depleted synthesis gas described in the present invention can provide. The FRO reactor 10 can be operated under adiabatic, non-adiabatic, isothermal, near isothermal conditions, autothermal conditions, and so on, for the purposes of this disclosure, the term non-adiabatic conditions refers to process conditions where the reactor is subjected to

- 7 042919 теплообмену или передаче внешнего тепла (например, реактор нагревают; или реактор охлаждают), что может представлять собой прямой теплообмен и/или непрямой теплообмен. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что термины прямой теплообмен и непрямой теплообмен известны специалисту в данной области. В отличие от этого, термин адиабатические условия относится к условиям процесса, где реактор не подвергают внешнему теплообмену (например, реактор не нагревают; или реактор не охлаждают). Обычно, внешний теплообмен подразумевает систему внешнего теплообмена (например, систему охлаждения; систему нагревания), которая требует ввода и/или вывода энергии. Внешняя теплопередача также может быть результатом потери тепла из слоя катализатора (или реактора) вследствие излучения, теплопроводности или конвекции. Например, этот теплообмен из слоя катализатора может происходить во внешнюю окружающую среду или в зоны реактора перед и после слоя катализатора.- 7 042919 heat exchange or external heat transfer (for example, the reactor is heated; or the reactor is cooled), which may be direct heat exchange and/or indirect heat exchange. Those skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the terms direct heat transfer and indirect heat transfer are known to those skilled in the art. In contrast, the term adiabatic conditions refers to process conditions where the reactor is not subjected to external heat exchange (eg, the reactor is not heated; or the reactor is not cooled). Typically, external heat exchange refers to an external heat exchange system (eg, cooling system; heating system) that requires input and/or output of energy. External heat transfer can also be the result of heat loss from the catalyst bed (or reactor) due to radiation, conduction, or convection. For example, this heat exchange from the catalyst bed can take place to the outside environment or to the reactor zones before and after the catalyst bed.

Для целей раскрытия согласно данному документу термин изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам СРО), которые обеспечивают, по существу, постоянную температуру реактора и/или слоя катализатора (например, изотермическую температуру), которую можно определить, как температуру, которая изменяется на менее приблизительно +10°С, приблизительно +9°С, приблизительно +8°С, приблизительно +7°С, приблизительно +6°С, приблизительно +5°С, приблизительно +4°С, приблизительно +3°С, приблизительно +2°С или приблизительно +1°С по всему реактору и/или слою катализатора, соответственно. Кроме того, для целей раскрытия согласно данному документу термин изотермические условия включает колебание температуры менее приблизительно +10°С по всему реактору и/или слою катализатора. В вариантах осуществления реактор 10 СРО можно задействовать с любыми подходящими рабочими параметрами, которые могут обеспечить изотермические условия.For the purposes of this disclosure, the term isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO operating conditions) that provide a substantially constant reactor and/or catalyst bed temperature (e.g., isothermal temperature), which can be defined as a temperature that less than about +10°C, about +9°C, about +8°C, about +7°C, about +6°C, about +5°C, about +4°C, about +3°C , approximately +2°C or approximately +1°C throughout the reactor and/or catalyst bed, respectively. In addition, for the purposes of this disclosure, the term isothermal conditions includes temperature fluctuations of less than about +10° C. throughout the reactor and/or catalyst bed. In embodiments, the FRO reactor 10 may be operated with any suitable operating parameters that can provide isothermal conditions.

Для целей раскрытия согласно данному документу термин почти изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам СРО), которые обеспечивают достаточно постоянную температуру реактора и/или слоя катализатора (например, почти изотермическую температуру), которую можно определить, как температуру, которая изменяется на менее приблизительно +100°С, приблизительно +90°С, приблизительно +80°С, приблизительно +70°С, приблизительно +60°С, приблизительно +50°С, приблизительно +40°С, приблизительно +30°С, приблизительно +20°С, приблизительно +10°С, приблизительно +9°С, приблизительно +8°С, приблизительно +7°С, приблизительно +6°С, приблизительно +5°С, приблизительно +4°С, приблизительно +3°С, приблизительно +2°С или приблизительно +1°С по всему реактору и/или слою катализатора, соответственно. В некоторых вариантах осуществления почти изотермические условия обеспечивают колебание температуры менее приблизительно +50°С, альтернативно менее приблизительно +25°С или альтернативно менее приблизительно +10°С по всему реактору и/или слою катализатора. Кроме того, для целей раскрытия согласно данному документу термин почти изотермические условия подразумевает охват изотермический условий. Кроме того, для целей раскрытия согласно данному документу термин почти изотермические условия относится к условиям процесса, которые включают колебание температуры менее приблизительно +100°С по всему реактору и/или слою катализатора. В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, может включать проведение реакции СРО в почти изотермических условиях для получения обедненного водородом синтез-газа, где почти изотермические условия включают колебание температуры менее приблизительно +100°С по всему реактору и/или слою катализатора. В вариантах осуществления реактор 10 СРО можно задействовать с любыми подходящими рабочими параметрами, которые могут обеспечить почти изотермические условия. Почти изотермические условия можно обеспечить с помощью множества переменных способа и катализатора, таких как температура (например, теплообмен или теплопередача), давление, скорости протекания газа, конфигурация реактора, конфигурация слоя катализатора, состав слоя катализатора, площадь поперечного сечения реактора, стадии подаваемой смеси газов, ввод подаваемой смеси газов, состав подаваемой смеси газов и тому подобное или их комбинации. Обычно и без ограничения теорией, термины теплопередача или теплообмен относятся к обмену или переносу тепловой энергии между двумя системами (например, двумя реакторами, такими как реактор СРО и реактор для крекинга), и термины теплопередача или теплообмен для целей раскрытия в рамках настоящего изобретения использованы взаимозаменяемо.For the purposes of this disclosure, the term near-isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CRO operating conditions) that provide a sufficiently constant reactor and/or catalyst bed temperature (e.g., near-isothermal temperature), which can be defined as a temperature that varies less than approximately +100°C, approximately +90°C, approximately +80°C, approximately +70°C, approximately +60°C, approximately +50°C, approximately +40°C, approximately +30°C, approx. +20°C, approx. +10°C, approx. +9°C, approx. +8°C, approx. +7°C, approx. +6°C, approx. +5°C, approx. +4°C, approx. + 3°C, approximately +2°C or approximately +1°C throughout the reactor and/or catalyst bed, respectively. In some embodiments, nearly isothermal conditions provide a temperature swing of less than about +50°C, alternatively less than about +25°C, or alternatively less than about +10°C throughout the reactor and/or catalyst bed. Furthermore, for the purposes of this disclosure, the term near isothermal conditions is meant to encompass isothermal conditions. In addition, for the purposes of this disclosure, the term near isothermal conditions refers to process conditions that include a temperature swing of less than about +100° C. throughout the reactor and/or catalyst bed. In embodiments, the process disclosed herein may include operating the FRO reaction under near isothermal conditions to produce hydrogen-depleted synthesis gas, where the near isothermal conditions include a temperature swing of less than about +100°C throughout the reactor and/or catalyst bed. In embodiments, the FRO reactor 10 can be operated with any suitable operating parameters that can provide near isothermal conditions. Nearly isothermal conditions can be provided by a variety of process and catalyst variables such as temperature (e.g., heat exchange or heat transfer), pressure, gas flow rates, reactor configuration, catalyst bed configuration, catalyst bed composition, reactor cross-sectional area, gas feed stages , the input of the supplied gas mixture, the composition of the supplied gas mixture, and the like, or combinations thereof. Generally, and without being bound by theory, the terms heat transfer or heat transfer refer to the exchange or transfer of thermal energy between two systems (e.g., two reactors such as an FRO reactor and a cracking reactor), and the terms heat transfer or heat transfer are used interchangeably for purposes of this disclosure. .

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить за счет теплообмена или теплопередачи, теплообмен может включать нагревание реактора; или охлаждение реактора. В вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить путем охлаждения реактора. В другом варианте осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить путем нагревания реактора.In some embodiments, the achievement of the target temperature of the exit stream after FRO and/or near isothermal conditions can be achieved through heat exchange or heat transfer, heat exchange may include heating the reactor; or reactor cooling. In embodiments, achieving the target effluent temperature after the FRO and/or near isothermal conditions can be achieved by cooling the reactor. In another embodiment, the achievement of the target temperature of the outlet stream after FRO and/or near isothermal conditions can be achieved by heating the reactor.

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить путем прямого теплообмена и/или непрямого теплообмена. Специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что термины прямой теплообмен и непрямой теплообмен известны специалисту в данной области, тепIn some embodiments, the achievement of the target temperature of the exit stream after FRO and/or near isothermal conditions can be achieved by direct heat exchange and/or indirect heat exchange. A person skilled in the art with the help of this disclosure will understand that the terms direct heat transfer and indirect heat transfer are known to a person skilled in the art, warm

- 8 042919 лообмен может включать внешний теплообмен, внешнее охлаждение охлаждающей жидкости, реактивное охлаждение, охлаждение жидким N2, криогенное охлаждение, электрическое нагревание, электрическое дуговое нагревание, микроволновое нагревания, нагревание излучением, сжигание природного газа, солнечное нагревание, инфракрасное нагревание, использование разбавителя в смеси реагентов СРО и тому подобное или их комбинации. Например, реактивное охлаждения можно осуществлять путем проведения эндотермической реакции в змеевике/рубашке охлаждения, связанной с реактором (например, расположенной в нем).- 8 042919 Loop exchange may include external heat exchange, external coolant cooling, reactive cooling, liquid N2 cooling, cryogenic cooling, electrical heating, electric arc heating, microwave heating, radiation heating, natural gas combustion, solar heating, infrared heating, use of a diluent in mixtures of CPO reagents and the like, or combinations thereof. For example, reactive cooling can be accomplished by conducting an endothermic reaction in a cooling coil/jacket associated with (eg, located within) the reactor.

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить путем отвода технологического тепла из реактора СРО. В других вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермические условия можно обеспечить путем подачи тепла в реактор СРО. Специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что для достижения целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермических условий реактор СРО может быть нужно подвергать как нагреванию, так и охлаждению.In some embodiments, the target FRO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved by removing process heat from the FRO reactor. In other embodiments, the target FRO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved by supplying heat to the FRO reactor. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the FRO reactor may need to be subjected to both heating and cooling to achieve the target temperature of the effluent after FRO and/or near isothermal conditions.

В вариантах осуществления теплообмен или теплопередача может включать введение в реактор (например, реактор 10 СРО) хладагента, такого как разбавитель, для понижения температуры реактора и/или температуры слоя катализатора, повышая в то же время температуру хладагента и/или изменяя фазу хладагента, хладагент может быть реакционноспособным или нереакционноспособным. хладагент может быть в жидком состоянии и/или в парообразном состоянии. Специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что хладагент может выступать в качестве замедлителя воспламенения; например, за счет снижения температуры внутри реактора, за счет изменения состава газовой смеси, за счет уменьшения сгорания углеводородов до СО2; и так далее.In embodiments, the heat exchange or heat transfer may include introducing a coolant, such as a diluent, into the reactor (e.g., CPO reactor 10) to lower the reactor temperature and/or catalyst bed temperature while raising the coolant temperature and/or changing the phase of the coolant, the coolant may be reactive or non-reactive. the refrigerant may be in a liquid state and/or in a vapor state. A person skilled in the art with the help of this disclosure will understand that the refrigerant can act as an ignition retardant; for example, by lowering the temperature inside the reactor, by changing the composition of the gas mixture, by reducing the combustion of hydrocarbons to CO 2 ; and so on.

В некоторых вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО может дополнительно содержать разбавитель, где разбавитель способствует достижению целевой температуры выходящего потока после СРО и/или почти изотермических условий посредством теплообмена, как раскрыто в настоящем документе. Разбавитель может содержать воду, водяной пар, инертные газы (например, аргон (Ar)), N2, СО2 и тому подобное или их комбинации. Обычно, разбавитель является инертным в отношении реакции СРО, например, разбавитель не участвует в реакции СРО. Однако, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, некоторые разбавители (например, вода, водяной пар, СО2 и так далее) могут подвергаться химическим реакциям, иным чем реакция СРО в реакторе, и могут изменять состав полученного обедненного водородом синтез-газа 15, как будет более подробно описано в данном документе позже; хотя другие разбавители (например, N2, Ar) могут не участвовать в реакциях, которые изменяют состав полученного обедненного водородом синтез-газа 15. Специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что разбавитель можно использовать для изменения состава, полученного обедненного водородом синтез-газа 15. Разбавитель может иметься в смеси 5 реагентов СРО в любом подходящем количестве.In some embodiments, the FRO reactant mixture 5 may further comprise a diluent, wherein the diluent assists in achieving the target FRO effluent temperature and/or near isothermal conditions through heat exchange as disclosed herein. The diluent may contain water, steam, inert gases (eg, argon (Ar)), N2, CO2 , and the like, or combinations thereof. Typically, the diluent is inert to the FRO reaction, eg the diluent does not participate in the FRO reaction. However, as will be appreciated by one of skill in the art with the aid of this disclosure, certain diluents (e.g., water, steam, CO 2 , etc.) may undergo chemical reactions other than the FPO reaction in the reactor and may change the composition of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15, as will be described in more detail later in this document; although other diluents (e.g., N2, Ar) may not be involved in reactions that change the composition of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15. It will be appreciated by one skilled in the art with the aid of this disclosure that a diluent can be used to alter the composition of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas. -gas 15. The diluent may be present in the mixture of 5 CPO reagents in any suitable amount.

Реактор 10 СРО может отличаться давлением СРО (например, давление в реакторе, измеренным в выпуске или на выходе из реактора) не менее приблизительно 1 бар избыточного давления, приблизительно 10 бар избыточного давления, приблизительно 20 бар избыточного давления, приблизительно 25 бар избыточного давления, приблизительно 30 бар избыточного давления, приблизительно 35 бар избыточного давления, приблизительно 40 бар избыточного давления или приблизительно 50 бар избыточного давления, альтернативно менее приблизительно 30 бар избыточного давления, приблизительно 25 бар избыточного давления, приблизительно 20 бар избыточного давления или приблизительно 10 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 90 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 70 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 40 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 30 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 25 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 20 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 1 бар избыточного давления до приблизительно 10 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 20 бар избыточного давления до приблизительно 90 бар избыточного давления, альтернативно от приблизительно 25 бар избыточного давления до приблизительно 85 бар избыточного давления или альтернативно от приблизительно 30 бар избыточного давления до приблизительно 80 бар избыточного давления.The FRO reactor 10 may be characterized by an FRO pressure (e.g., reactor pressure as measured at or at the outlet of the reactor) of at least about 1 barg, about 10 barg, about 20 barg, about 25 barg, about 30 barg, approximately 35 barg, approximately 40 barg, or approximately 50 barg, alternatively less than about 30 barg, approximately 25 barg, approximately 20 barg, or approximately 10 barg, alternatively from about 1 barg to about 90 barg, alternatively from about 1 barg to about 70 barg, alternatively from about 1 barg to about 40 barg, alternatively from about 1 barg to about 30 barg, alternatively from about 1 barg to about 25 barg, alternatively from about 1 barg to about 20 barg, alternatively from about 1 barg to about 10 barg, alternatively from about 20 barg to about 90 barg, alternatively from about 25 barg to about 85 barg, or alternatively from about 30 barg to about 80 barg.

Реактор 10 СРО может отличаться временем контакта в реакции СРО от приблизительно 0,001 миллисекунд (мс) до приблизительно 5 секунд (с), альтернативно от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 1 с, альтернативно от приблизительно 0,001 до приблизительно 100 мс, альтернативно от приблизительно 0,001 до приблизительно 10 мс, альтернативно от приблизительно 0,001 до приблизительно 5 мс или альтернативно от приблизительно 0,01 до приблизительно 1,2 мс. Обычно время контакта в реакторе, содержащем катализатор, относится к среднему количеству времени, которое соединение (например, молекула этого соединения) проводит в контакте с катализатором (например, внутри слоя катализаThe FPO reactor 10 may vary in FPO response contact time from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s), alternatively from about 0.001 ms to about 1 s, alternatively from about 0.001 to about 100 ms, alternatively from about 0.001 to about 10 ms, alternatively from about 0.001 to about 5 ms, or alternatively from about 0.01 to about 1.2 ms. Typically, the contact time in a reactor containing a catalyst refers to the average amount of time that a compound (e.g., a molecule of that compound) spends in contact with the catalyst (e.g., inside the catalysis bed).

- 9 042919 тора), например, среднему количеству времени, которое нужно соединению (например, молекуле этого соединения) для прохождения через слой катализатора. В некоторых вариантах осуществления реактор 10 СРО может отличаться временем контакта от приблизительно 0,001 до приблизительно 5 мс или альтернативно от приблизительно 0,01 до приблизительно 1,2 мс.- 9 042919 torus), for example, the average amount of time it takes a compound (for example, a molecule of this compound) to pass through the catalyst bed. In some embodiments, the FRO reactor 10 may vary in contact time from about 0.001 to about 5 ms, or alternatively from about 0.01 to about 1.2 ms.

Все рабочие параметры СРО, раскрытые в рамках настоящего изобретения, являются применимыми при рассмотрении всех вариантов осуществления, раскрытых в рамках настоящего изобретения, если не указано иным образом. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что каждый рабочий параметр СРО можно регулировать для получения обедненного водородом синтез-газа, описанного в рамках настоящего изобретения. Например, рабочие параметры СРО можно регулировать для получения повышенного содержания Н2 в синтез-газе при том условии, что молярное отношение Н2/СО остается в нужном интервале (например, от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,6). В качестве другого примера, рабочие параметры СРО можно регулировать для получения пониженного содержания СО2 в обедненном водороде синтез-газе 15. В качестве еще одного другого примера, рабочие параметры СРО можно регулировать для получения пониженного содержания непрореагировавших углеводородов (например, непрореагировавшего СН4) в обедненном водородом синтез-газе 15.All operating parameters of the SRO disclosed in the framework of the present invention are applicable when considering all embodiments disclosed within the scope of the present invention, unless otherwise indicated. One of ordinary skill in the art will appreciate with the aid of this disclosure that each operating parameter of the FRO can be controlled to produce the hydrogen-depleted synthesis gas described within the scope of the present invention. For example, the operating parameters of the FRO can be adjusted to produce an increased H 2 content in the synthesis gas, as long as the H 2 /CO molar ratio remains in the desired range (eg, from about 0.8 to about 1.6). As another example, the operating parameters of the FRO can be adjusted to obtain a reduced content of CO2 in the hydrogen-depleted synthesis gas 15. As another example, the operating parameters of the FRO can be adjusted to obtain a reduced content of unreacted hydrocarbons (for example, unreacted CH4) in the synthesis gas 15.

В вариантах осуществления, реактор 10 СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО от приблизительно 100 до приблизительно 500°С; давления СРО от приблизительно 20 бар избыточного давления до приблизительно 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от приблизительно 0,001 миллисекунд (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярного отношения углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов СРО от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 3:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей О2 в смеси реагентов; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси реагентов СРО менее приблизительно 0,6:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды в смеси реагентов, деленному на общее количество молей С в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО не менее, чем приблизительно 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей С в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.In embodiments, the FRO reactor 10 is characterized by at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of an FRO reactant mixture temperature of about 100 to about 500°C; CRO pressures from about 20 barg to about 80 barg; a contact time in the FRO reaction of from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s); molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the CPO reactant mixture from about 0.5:1 to about 3:1, where the C/O molar ratio refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total the number of moles of O 2 in the mixture of reagents; molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the CPO reactant mixture is less than about 0.6:1, where the S/C molar ratio refers to the total moles of water in the reactant mixture divided by the total moles of C in the hydrocarbons in the reactant mixture ; molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the CRO reagent mixture of not less than about 0.5:1, where the CO 2 /C molar ratio refers to the total number of moles of CO 2 in the reactant mixture divided by the total number of moles of C in hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations.

В вариантах осуществления реактор 10 СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО от приблизительно 100 до приблизительно 500°С; давления СРО от приблизительно 25 бар избыточного давления до приблизительно 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от приблизительно 0,001 миллисекунд (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярного отношения С/О в смеси реагентов СРО от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 2:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей О2 в смеси реагентов; молярного отношение S/C в смеси реагентов СРО, менее приблизительно 0,25:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО, не меньше, чем приблизительно 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.In embodiments, the FRO reactor 10 is characterized by at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of a temperature of the FRO reactant mixture of about 100 to about 500°C; CPO pressures from about 25 barg to about 80 barg; a contact time in the FRO reaction of from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s); C/O molar ratio in the CPO reactant mixture from about 0.5:1 to about 2:1, where the C/O molar ratio refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total number of moles of O2 in the mixture reagents; S/C molar ratio in the CPO reactant mixture less than about 0.25:1, where the S/C molar ratio refers to the total moles of water (H2O) in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) in the hydrocarbons in the mixture reagents; molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the mixture of CPO reagents, not less than about 0.5:1, where the molar ratio of CO 2 /C refers to the total number of moles of CO 2 in the mixture of reagents, divided by the total number of moles carbon (C) in hydrocarbons in the reactant mixture; and their combinations.

Реакция СРО является экзотермической реакцией (например, гетерогенной каталитической реакцией; экзотермической гетерогенной каталитической реакцией), которую обычно проводят в присутствии катализатора СРО, содержащего каталитически активный металл, т.е. металл, активный для катализа реакции СРО. Каталитически активный металл может содержать благородный металл (например, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag и тому подобное или их комбинации); неблагородный металл (например, Ni, Со, V, Mo, P, Fe, Cu и тому подобное или их комбинации); редкоземельные элементы (например, La, Се, Nd, Eu и тому подобное или их комбинации); их оксиды; и тому подобное; или их комбинации. Обычно благородный металл является металлом, который сопротивляется коррозии и окислению в окружении, содержащем воду. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что компоненты катализатора СРО (например, металлы, такие как благородные металлы, неблагородные металлы, редкоземельные элементы) могут быть либо фазоразделенными или комбинированными в одной и той же фазе.The FRO reaction is an exothermic reaction (eg, heterogeneous catalytic reaction; exothermic heterogeneous catalytic reaction), which is usually carried out in the presence of an FRO catalyst containing a catalytically active metal, i. e. a metal active to catalyze the FRO reaction. The catalytically active metal may contain a noble metal (eg, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag, and the like, or combinations thereof); base metal (eg, Ni, Co, V, Mo, P, Fe, Cu, and the like, or combinations thereof); rare earth elements (eg La, Ce, Nd, Eu and the like, or combinations thereof); their oxides; etc; or their combinations. Typically, a noble metal is a metal that resists corrosion and oxidation in an environment containing water. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the FPO catalyst components (eg, metals such as noble metals, non-noble metals, rare earth elements) may be either phase-separated or combined in the same phase.

В вариантах осуществления катализаторы СРО, подходящие для использования в настоящем раскрытии, могут представлять собой катализаторы на носителе и/или катализаторы, не нанесенные на носитель. В некоторых вариантах осуществления катализаторы на носителе могут содержать носитель, где носитель может быть каталитически активным (например, носитель может катализировать реакцию СРО). Например, каталитически активный носитель может содержать металлическую сетку или проволочную сетку (например, Pt сетка или проволочная сетка); монолитный катализатор из каталитически активного металла; и так далее В других вариантах осуществления катализаторы на носителе могут содержать носитель, где носитель может быть каталитически неактивным (например, носитель не может катализировать реакцию СРО), такие как SiO2; карбид кремния (SiC); оксид алюминия; каталитическиIn embodiments, FRO catalysts suitable for use in the present disclosure may be supported and/or unsupported catalysts. In some embodiments, the supported catalysts may comprise a carrier, wherein the carrier may be catalytically active (eg, the carrier may catalyze the FRO reaction). For example, the catalytically active carrier may comprise a metal mesh or wire mesh (eg Pt mesh or wire mesh); monolithic catalytically active metal catalyst; and so on. In other embodiments, supported catalysts may comprise a support where the support may be catalytically inactive (eg, the support cannot catalyze the FRO reaction), such as SiO 2 ; silicon carbide (SiC); aluminium oxide; catalytically

- 10 042919 неактивный монолитный носитель; и так далее В еще других вариантах осуществления, катализаторы на носителе могут содержать каталитически активный носитель и каталитически неактивный носитель.- 10 042919 inactive monolithic carrier; and so on. In still other embodiments, supported catalysts may comprise a catalytically active support and a catalytically inactive support.

В некоторых вариантах осуществления катализатор СРО может быть нанесен в виде тонкого покрытия на носитель, где носитель может быть каталитически активным или неактивным, и где носитель может являться монолитом, пеной, частицами катализатора с нерегулярным размером и так далее.In some embodiments, the FPO catalyst may be thinly coated on a support, where the support may be catalytically active or inactive, and where the support may be a monolith, foam, irregularly sized catalyst particles, and so on.

В некоторых вариантах осуществления катализатор СРО может представлять собой монолит, пену, порошок, частицу и так далее. Неограничивающие примеры форм частиц катализатора СРО, подходящие для использования в настоящем раскрытии, включают цилиндрические, дискоидальные, сферические, пластовые, эллипсоидные, изометрические, неоднородные, кубические, игольчатые и тому подобное или их комбинации.In some embodiments, the FPO catalyst may be a monolith, foam, powder, particle, and so on. Non-limiting examples of FPO catalyst particle shapes suitable for use in the present disclosure include cylindrical, discoidal, spherical, stratified, ellipsoidal, isometric, heterogeneous, cubic, acicular, and the like, or combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления носитель содержит неорганический оксид, альфа, бета или тета оксид алюминия (Al2O3), активированный Al2O3, диоксид кремния (SiO2), диоксид титана (TiO2), оксид магния (MgO), оксид циркония (ZrO2), оксид лантана (III) (La2O3), оксид иттрия (III) (Y2O3), оксид церия (IV) (СеО2), цеолиты, ZSM-5, оксиды перовскита, оксиды гидротальцита и тому подобное или их комбинации.In some embodiments, the carrier comprises an inorganic oxide, alpha, beta, or theta alumina (Al 2 O 3 ), activated Al 2 O 3 , silicon dioxide (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), magnesium oxide (MgO), oxide zirconium (ZrO 2 ), lanthanum (III) oxide (La 2 O 3 ), yttrium (III) oxide (Y 2 O 3 ), cerium (IV) oxide (СеО 2 ), zeolites, ZSM-5, perovskite oxides, oxides hydrotalcite; and the like, or combinations thereof.

Без ограничения, способы СРО, реакторы СРО, катализаторы СРО и конфигурации слоя катализаторов СРО, подходящие для использования в настоящем раскрытии, описаны более подробно в Предварительной патентной заявке США № 62/522910, поданной 21 июня 2017 г., (Международной патентной заявке № РСТ/Ш2018/054475, поданной 18 июня 2018 г.) и озаглавленной Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions и Предварительной патентной заявке США № 62/521831, поданной 19 июня 2017 г. Международной патентной заявке № РСТ/1В2О18/О5447О, поданной 18 июня 2018 г.) и озаглавленной An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications, каждая из которых таким образом полностью включена в рамки настоящего изобретения посредством ссылки для целей, не противоречащих этому раскрытию.Without limitation, FRO processes, FRO reactors, FRO catalysts, and FRO catalyst bed configurations suitable for use in the present disclosure are described in more detail in U.S. Provisional Patent Application No. 62/522,910, filed June 21, 2017, (International Patent Application No. PCT /Sh2018/05475, submitted on June 18, 2018) and the entitled Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions and preliminary patent application of the United States No. 62/521831, filed on June 19, 2017 No. RST/1V2O18/O547O, Pod June 18 2018) and entitled An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications, each of which is hereby incorporated by reference in its entirety within the scope of the present invention for purposes not inconsistent with this disclosure.

В вариантах осуществления катализатор СРО может отличаться вариацией производительности катализатора в пределах приблизительно +20%, приблизительно +17,5%, приблизительно +15%, приблизительно +12,5%, приблизительно +10%, приблизительно +7,5%, приблизительно +5%, приблизительно +2,5% или приблизительно +1% от целевой производительности катализатора в течение периода времени не меньше, чем приблизительно 500 часов (ч), приблизительно 1000 ч, приблизительно 2500 ч, приблизительно 5000 ч, приблизительно 7500 ч или приблизительно 10000 ч; где производительность катализатора определяют как количество обедненного водородом синтез-газа 15 (например, выходящего потока из реактора СРО), извлеченного из реактора 10 СРО, деленное на количество углеводородов, вводимых в реактор 10 СРО в смеси 5 реагентов СРО. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно без ограничения теорией, что производительность катализатора представляет собой количественную меру активности катализатора, где активность катализатора относится к способности катализатора (например, катализатора СРО) увеличивать скорость химической реакции (например, реакции СРО) при данном наборе условий реакции (например, рабочих параметров СРО). Для целей раскрытия согласно данному документу катализатор СРО, имеющий вариацию производительности более чем приблизительно +20% может рассматриваться как отработанный Катализатор СРО (в противоположность активному катализатору СРО). В рамках настоящего изобретения целевая производительность катализатора ассоциируют с активным катализатором СРО (например, свежим катализатором СРО и/или регенерированным катализатором СРО). Для целей раскрытия согласно данному документу термин свежий катализатор СРО относится к катализатору СРО, который не использовался в способе СРО. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что активный катализатор СРО проявляет оптимальную (например, максимальную) активность катализатора по отношению к химической реакции (например, реакции СРО) при данном наборе условий реакции (например, рабочих параметров СРО). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, целевая производительность катализатора представляет собой максимальную производительность катализатора активного катализатора СРО (например, свежего катализатора СРО и/или регенерированного катализатора СРО) при данном наборе условий реакции (например, рабочих параметров СРО). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, термины производительность катализатора и целевая производительность катализатора использованы в контексте устойчивого состояния эксплуатации реактора СРО (например, реактора 10 СРО).In embodiments, the FRO catalyst may vary in catalyst productivity within about +20%, about +17.5%, about +15%, about +12.5%, about +10%, about +7.5%, about + 5%, about +2.5%, or about +1% of the target catalyst productivity for a period of time not less than about 500 hours (h), about 1000 hours, about 2500 hours, about 5000 hours, about 7500 hours, or about 10000 h; where the productivity of the catalyst is defined as the amount of hydrogen-depleted synthesis gas 15 (for example, the effluent from the FRO reactor) removed from the reactor 10 FRO divided by the amount of hydrocarbons introduced into the reactor 10 FRO in the mixture of 5 FRO reactants. It will be understood by one of skill in the art with the aid of the present disclosure, without being limited by theory, that catalyst productivity is a quantitative measure of catalyst activity, where catalyst activity refers to the ability of a catalyst (e.g., FRO catalyst) to increase the rate of a chemical reaction (e.g., FRO reaction) for a given a set of reaction conditions (eg, FRO operating parameters). For purposes of this disclosure, an FRO catalyst having a performance variation of greater than about +20% can be considered a spent FRO Catalyst (as opposed to an active FRO catalyst). Within the scope of the present invention, a target catalyst performance is associated with an active FRO catalyst (eg fresh FRO catalyst and/or regenerated FRO catalyst). For the purposes of this disclosure, the term fresh FRO catalyst refers to FRO catalyst that has not been used in the FRO process. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that an active FRO catalyst exhibits optimal (e.g., maximum) catalyst activity with respect to a chemical reaction (e.g., FRO reaction) under a given set of reaction conditions (e.g., FRO operating parameters). Furthermore, as will be appreciated by one of skill in the art with the aid of this disclosure, the target catalyst productivity is the maximum catalyst productivity of an active FRO catalyst (e.g., fresh FRO catalyst and/or regenerated FRO catalyst) for a given set of reaction conditions (e.g., FRO operating parameters ). In addition, as will be appreciated by one of skill in the art with the aid of this disclosure, the terms catalyst productivity and target catalyst productivity are used in the context of a steady state operation of an FRO reactor (eg, FRO reactor 10).

Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что активность катализатора (например, активность катализатора СРО) может варьировать (например, падать, снижаться) с течением времени по разнообразным причинам, таких как отравление (например, загрязняющими компонентами подаваемой смеси), засорение (например, коксование углеродом, полученным посредством реакций крекинга/конденсации/разложения углеводородных реагентов, промежуточных соединений и/или продуктов), термическая деструкция (например, разрушение структуры носителя, твердофазные реакции, износ), выщелачивание активного компонента, миграция активных компонентов внутрь и/или наружу от частиц катализатора, побочные реакции, износ/разрушение и тому подобное или их комбинации. Падение активности катализатора приводит к отработанным катализаторам (например,It will be appreciated by those skilled in the art with the aid of this disclosure that catalyst activity (e.g., FPO catalyst activity) may vary (e.g., drop, decline) over time for a variety of reasons, such as poisoning (e.g., by feed contaminants), fouling (e.g., coking with carbon produced by cracking/condensation/decomposition reactions of hydrocarbon reactants, intermediates and/or products), thermal degradation (e.g., disruption of the support structure, solid state reactions, wear), leaching of the active component, migration of active components inward and /or outside of the catalyst particles, side reactions, wear/destruction, and the like, or combinations thereof. A drop in catalyst activity leads to spent catalysts (for example,

- 11 042919 отработанным катализаторам СРО). В вариантах осуществления отработанные катализаторы могут быть регенерированы и возвращены в процесс получения способ, как будет описано более подробно ниже в рамках настоящего изобретения.- 11 042919 used SRO catalysts). In embodiments, spent catalysts may be reclaimed and returned to the production process, as will be described in more detail below within the scope of the present invention.

В вариантах осуществления часть углеводородов (например, метан) в смеси 5 реагентов СРО может претерпевать реакцию термического разложения до углерода (С) и Н2, например, как представлено уравнением (2),In embodiments, a portion of the hydrocarbons (e.g., methane) in the FRO reagent mixture 5 may undergo a thermal decomposition reaction to carbon (C) and H 2 , for example, as represented by equation (2),

СИ; >С'2Н: (2).SI; >С'2Н : (2).

Реакции разложения углеводородов, таких как СН4, способствуют повышенные температуры, и содержание Н2 в обедненном водородом синтез-газе увеличивается. Однако, углерод, получаемый посредством реакции разложения углеводородов (например, реакции разложения, как представлено уравнением (2)) может приводить к коксованию катализатора СРО посредством осаждения углерода на поверхности катализатора СРО, посредством чего производя отработанный катализатор СРО. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно без ограничения теорией, что, в то время как процентное содержание углеводородов в смеси 5 реагентов СРО, которые подвергаются реакции разложения (например, реакции разложения, как представлено уравнением (2)) увеличивается с увеличением молярного отношения С/О в смеси 5 реагентов СРО, часть углеводородов может претерпевать реакцию разложения до С и Н2 даже при относительно низком молярном отношении С/О в смеси 5 реагентов СРО (например, молярном отношении С/О в смеси 5 реагентов СРО менее приблизительно 1:1). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, коксование может влиять на качество углеводородной подаваемой смеси в реактор 10 СРО. Например, высшие углеводороды (например, углеводороды, имеющие не меньше, чем 2 атома С, С2+) могут производить больше кокса, чем СН4, вследствие того, что имеют более высокое содержание углерода, чем СН4.Decomposition reactions of hydrocarbons such as CH 4 are favored by elevated temperatures and the H 2 content of the hydrogen-depleted synthesis gas is increased. However, the carbon produced by the hydrocarbon decomposition reaction (for example, the decomposition reaction as represented by equation (2)) can lead to coking of the FRO catalyst by depositing carbon on the surface of the FRO catalyst, thereby producing a spent FRO catalyst. It will be understood by one skilled in the art with the help of the present disclosure, without being limited by theory, that while the percentage of hydrocarbons in the mixture of 5 CPO reagents that undergo a decomposition reaction (e.g., a decomposition reaction as represented by equation (2)) increases with increasing molar ratio C/O in a mixture of 5 CRO reagents, some hydrocarbons can undergo a decomposition reaction to C and H 2 even at a relatively low molar ratio C/O in a mixture of 5 CRO reagents (for example, a molar C/O ratio in a mixture of 5 CRO reagents is less than approximately 1:1). In addition, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art with the aid of the present disclosure, coking can affect the quality of the hydrocarbon feed to the FRO reactor 10. For example, higher hydrocarbons (eg, hydrocarbons having at least 2 C, C 2+ atoms) can produce more coke than CH 4 due to having a higher carbon content than CH 4 .

В аспекте, смесь 5 реагентов СРО может дополнительно содержать разбавитель, такой как вода и/или водяной пар и СО2. Реактор 10 СРО можно задействовать при любых подходящих условиях эксплуатации (например, рабочих параметрах СРО), которые могут обеспечить синтез-газ с нужным составом (например, нужным молярным отношением Н2/СО; нужным содержанием СО2; и так далее); например, реактор 10 СРО можно задействовать с вводом воды и/или водяного пара и СО2 в реактор 10 СРО.In an aspect, the CPO reagent mixture 5 may further comprise a diluent such as water and/or steam and CO 2 . The FRO reactor 10 can be operated under any suitable operating conditions (eg, FRO operating parameters) that can provide syngas with the desired composition (eg, desired H2/CO molar ratio; desired CO 2 content; and so on); for example, the FRO reactor 10 may be operated by introducing water and/or steam and CO2 into the FRO reactor 10.

Когда углерод присутствует в реакторе (например, кокс; С, полученный в результате реакции разложения, как представлено уравнением (2)), разбавитель в виде воды и/или водяного пара может взаимодействовать с углеродом и генерировать дополнительные СО и Н2, например, как представлено уравнением (3),When carbon is present in the reactor (e.g., coke; C resulting from a decomposition reaction as represented by equation (2)), the water and/or steam diluent can react with the carbon and generate additional CO and H 2 , for example, as represented by equation (3),

С+Н2О0СО+Н2 (3).С+Н2О0СО+Н2 (3).

Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе 10 СРО может уменьшать количество кокса в реакторе 10 СРО (например, количество кокса, осаждаемое на катализаторе СРО, количество отработанного катализатора СРО, присутствующее в реакторе 10 СРО), за счет этого обеспечивая поддержание производительности катализатора.One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the presence of water and/or steam in the FRO reactor 10 can reduce the amount of coke in the FRO reactor 10 (e.g., the amount of coke deposited on the FRO catalyst, the amount of spent FRO catalyst present in reactor 10 SRO), thereby ensuring the maintenance of the performance of the catalyst.

Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, вода и/или водяной пар могут использоваться для изменения состава, полученного в результате обедненного водородом синтез-газа 15 в выходящем потоке из реактора СРО.In addition, as will be appreciated by one of skill in the art with the aid of the present disclosure, water and/or steam can be used to alter the composition of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15 in the FRO reactor effluent.

Водяной пар может взаимодействовать с метаном, например, как представлено уравнением (4), СН42О<эСО+3Н2 (4).Water vapor can interact with methane, for example, as represented by equation (4), CH 4 +H 2 O<eSO+3H 2 (4).

В аспекте разбавитель, содержащей воду и/или водяной пар, может увеличивать содержание водорода в полученном обедненном водородом синтез-газе 15 в выходящем потоке из реактора СРО. Например, в аспектах где смесь 5 реагентов СРО содержит разбавитель, воду и/или водяной пар, полученный обедненный водородом синтез-газ 15 в выходящем потоке из реактора СРО может отличаться молярным отношением водорода к СО, которое увеличивается при сравнении с молярным отношением водорода к СО синтез-газа, полученного посредством иного аналогичного способа, проводимого со смесью реагентов, содержащей углеводороды и О2 без разбавителя в виде воды и/или водяного пара. Без ограничения теорией авторы отмечают, что, реакция риформинга (например, как представлено уравнением (4)) является эндотермической реакцией. Реакция риформинга, как представлено уравнением (4) может удалять часть тепла процесса (например, тепла, производимого экзотермической реакцией СРО, например, как представлено уравнением. (1)).In an aspect, a diluent containing water and/or steam can increase the hydrogen content of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15 in the effluent from the FRO reactor. For example, in aspects where the FRO reactant mixture 5 contains a diluent, water and/or steam, the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15 in the FRO reactor effluent may differ in a hydrogen to CO molar ratio that increases when compared to the hydrogen to CO molar ratio. synthesis gas obtained by another similar method, carried out with a mixture of reagents containing hydrocarbons and O 2 without a diluent in the form of water and/or steam. Without being limited by theory, the authors note that the reforming reaction (for example, as represented by equation (4)) is an endothermic reaction. The reforming reaction as represented by equation (4) can remove part of the heat of the process (eg, the heat produced by the exothermic FRO reaction, eg as represented by equation (1)).

В присутствии воды и/или водяного пара в реакторе 10 СРО, СО может взаимодействовать с водой и/или водяным паром с образованием СО2 и Н2 посредством реакции конверсии водяного газа (WGS), например, как представлено уравнением (5),In the presence of water and/or steam in the SRO reactor 10, CO can react with water and/or steam to form CO 2 and H 2 via a water gas shift (WGS) reaction, for example, as represented by equation (5),

СО+ЩО^СО+Н (5).CO+WHO^CO+H (5).

В то время как реакция WGS может увеличивать молярное отношение Н2/СО синтез-газа, производимого в реакторе 10 СРО, она также производит СО2.While the WGS reaction can increase the H2/CO molar ratio of the synthesis gas produced in the CPO reactor 10, it also produces CO2.

Ввод водяного пара и/или воды может таким образом использоваться в вариантах осуществления для увеличения выработки СО и восстановления качества обедненного водородом синтез-газа 15, таким образом, обеспечивая обедненный водородом синтез-газ 15, имеющий более низкое молярное отношениеThe introduction of steam and/or water can thus be used in embodiments to increase CO production and restore the quality of the hydrogen-depleted synthesis gas 15, thereby providing a hydrogen-depleted synthesis gas 15 having a lower molar ratio

- 12 042919- 12 042919

Н2/СО. Ввод водяного пара и/или воды может также помочь поддержанию активности катализатора СРО. В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО может отличаться молярным отношением водяного пара к углероду (S/C) и/или водяного пара к СН4 (S/CH4) менее или равным 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 или в интервале от приблизительно 0,1, 0,2 или 0,3 до приблизительно 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1, от приблизительно 0,2 до приблизительно 1, от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,6 или от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,5. В вариантах осуществления реактор 10 СРО можно задействовать при молярном отношении S/C и/или водяного пара к СН4 (S/CH4) в смеси 5 реагентов СРО менее приблизительно 0,6:1, альтернативно менее приблизительно 0,5:1, альтернативно менее приблизительно 0,4:1, альтернативно менее приблизительно 0,3:1, альтернативно менее приблизительно 0,2:1, альтернативно менее приблизительно 0,1:1, альтернативно от приблизительно 0,01:1 до менее приблизительно 0,6:1, альтернативно от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,6:1, альтернативно от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,5:1, альтернативно от приблизительно 0,15:1 до приблизительно 0,6:1 или альтернативно от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,6:1. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что водяной пар, которые вводят в реактор СРО для использования в качестве разбавителя в реакции СРО, раскрытой в настоящем документе, присутствует в значительно меньших количествах, чем количества водяного пара, используемые в процессах парового риформинга (например, SMR) и как таковой, способ получения синтез-газа, раскрытый в настоящем документе, может приводить к получению (например, обедненного водородом) синтез-газа с более низкими количествами водорода при сравнении с количествами водорода в синтез-газе, полученном посредством парового риформинга.H2/CO. The introduction of steam and/or water may also help maintain the activity of the FRO catalyst. In embodiments, the FRO reagent mixture 5 may have a molar ratio of water vapor to carbon (S/C) and/or water vapor to CH 4 (S/CH4) less than or equal to 1.0, 0.9, 0.8, 0, 7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, or between about 0.1, 0.2, or 0.3 to about 0.4, 0.5, 0.6 , 0.7, 0.8, 0.9, or 1, from about 0.2 to about 1, from about 0.2 to about 0.6, or from about 0.2 to about 0.5. In embodiments, the FRO reactor 10 can be operated at a molar ratio of S/C and/or steam to CH 4 (S/CH 4 ) in the FRO mixture 5 of less than about 0.6:1, alternatively less than about 0.5:1, alternatively less than about 0.4:1, alternatively less than about 0.3:1, alternatively less than about 0.2:1, alternatively less than about 0.1:1, alternatively from about 0.01:1 to less than about 0.6 :1, alternatively from about 0.05:1 to about 0.6:1, alternatively from about 0.1:1 to about 0.5:1, alternatively from about 0.15:1 to about 0.6:1 or alternatively from about 0.2:1 to about 0.6:1. One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the steam that is introduced into the FRO reactor for use as a diluent in the FRO reaction disclosed herein is present in significantly lower amounts than the amounts of steam used in the steam reforming (e.g., SMR) and as such, the process for producing synthesis gas disclosed herein can result in (e.g., hydrogen-depleted) synthesis gas with lower amounts of hydrogen when compared to the amounts of hydrogen in through steam reforming.

Молярное отношение S/C в смеси 5 реагентов СРО можно регулировать на основании нужной температуры выходящего потока после СРО (например, целевой температуры выходящего потока после СРО) чтобы регулировать содержание Н2 получаемого синтез-газа (например, синтез-газа 15). Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что реакция (4), которая потребляет водяной пар в реакторе СРО может быть менее предпочтительной, чем реакция (5) конверсии водяного газа (WGS) в реакторе 10 СРО, так как реакция (4) делает возможным увеличение содержания Н2 полученного синтез-газа (например, синтез-газа 15), а также М-отношение полученного синтез-газа (например, синтез-газа 15), где М-отношение является молярным отношением, определенным как (Н2СО2)/(СО+СО2). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области с помощью настоящего раскрытия, реакция (5) превращает воду и СО как в Н2, так и в СО2.The S/C molar ratio of the FRO reactant mixture 5 can be adjusted based on the desired temperature of the FRO effluent (eg, target temperature of the FRO effluent) to control the H2 content of the resulting synthesis gas (eg, synthesis gas 15). A person skilled in the art with the help of this disclosure will understand that the reaction (4), which consumes water vapor in the FRO reactor may be less preferred than the reaction (5) water gas shift (WGS) in the FRO reactor 10, since the reaction ( 4) makes it possible to increase the H 2 content of the produced synthesis gas (for example, synthesis gas 15), as well as the M-ratio of the obtained synthesis gas (for example, synthesis gas 15), where the M-ratio is a molar ratio defined as ( H 2 CO 2 )/(CO+CO 2 ). In addition, as will be appreciated by one of skill in the art with the aid of the present disclosure, reaction (5) converts water and CO to both H 2 and CO 2 .

Без ограничения теорией авторы отмечают, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе 10 СРО изменяет воспламеняемость смеси 5 реагентов СРО, за счет этого обеспечивая более широкий практический интервал молярных отношений С/О в смеси 5 реагентов СРО. Кроме того, и без ограничения теорией авторы отмечают, что, присутствие воды и/или водяного пара в реакторе 10 СРО позволяет использовать более низкие молярные отношения С/О в смеси 5 реагентов СРО. Кроме того, без ограничения теорией авторы отмечают, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе 10 СРО позволяет задействовать реактор 10 СРО при относительно высоких давлениях.Without wishing to be bound by theory, the inventors note that the presence of water and/or steam in the FRO reactor 10 alters the flammability of the FRO reactant mixture 5, thereby providing a wider practical range of C/O molar ratios in the FRO reactant mixture 5. In addition, and without being bound by theory, the authors note that the presence of water and/or steam in the FRO reactor 10 allows the use of lower C/O molar ratios in the FRO reactant mixture 5. In addition, without being limited by theory, the authors note that the presence of water and/or steam in the reactor 10 FRO allows you to use the reactor 10 FRO at relatively high pressures.

Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что ввод воды и/или водяного пара в реактор 10 СРО может приводить к увеличению количества непрореагировавших углеводородов в синтез-газе 15. Кроме того, специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что некоторые процессы химического синтеза с последующими стадиями допускают ограниченные количества непрореагировавших углеводородов в синтез-газе.One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that the introduction of water and/or steam into the FRO reactor 10 may result in an increase in the amount of unreacted hydrocarbons in the synthesis gas 15. Furthermore, one skilled in the art with the aid of this disclosure will it is understood that some chemical synthesis processes with subsequent stages allow limited amounts of unreacted hydrocarbons in the synthesis gas.

В некоторых аспектах обедненный водородом синтез-газ 15 может содержать менее приблизительно 7,5 мол.%, альтернативно менее приблизительно 5 мол.% или альтернативно менее приблизительно 2,5 мол.% углеводородов (например, непрореагировавших углеводородов, непрореагировавшего СН4). В таких аспектах синтез-газ 15 может быть получен в способе СРО, в котором используют воду и/или водяной пар.In some aspects, the hydrogen-depleted synthesis gas 15 may contain less than about 7.5 mol%, alternatively less than about 5 mol%, or alternatively less than about 2.5 mol% hydrocarbons (eg, unreacted hydrocarbons, unreacted CH 4 ). In such aspects, synthesis gas 15 may be produced in an FRO process using water and/or steam.

В вариантах осуществления СО2 вводят в реактор 10 СРО (например, посредством линии 7, 7А и/или 7В). Поскольку О2 присутствует в смеси 5 реагентов СРО, углерод, присутствующий в реакторе (например, кокс; С, полученный в результате реакции разложения, как представлено уравнением (2)), может также взаимодействовать с O2, например, как представлено уравнением (6),In embodiments, CO2 is introduced into the FRO reactor 10 (eg, via line 7, 7A and/or 7B). Since O 2 is present in the mixture of 5 FPO reactants, the carbon present in the reactor (e.g., coke; C resulting from the decomposition reaction, as represented by equation (2)), can also interact with O 2 , for example, as represented by equation (6 ),

С + О2 >СО2 (6).С + О2 >СО2 (6).

Когда углерод присутствует в реакторе (например, кокс; С, полученный в результате реакции разложения, как представлено уравнением (2)), СО2 (например, вводимый в реактор 10 СРО как часть смеси 5 реагентов СРО и/или полученный посредством реакции, представленной уравнением (6)), может взаимодействовать с углеродом, например, как представлено уравнением (7),When carbon is present in the reactor (for example, coke; C obtained from the decomposition reaction as represented by equation (2)), CO 2 (for example, introduced into the reactor 10 FRO as part of the mixture of 5 FRO reagents and / or obtained through the reaction represented by equation (6)), can interact with carbon, for example, as represented by equation (7),

C+COA>2CO (7), за счет этого уменьшая количество СО2 и увеличивая количество СО в полученном обедненном водородом синтез-газе 15. Применение смесей реагентов 5, содержащих высшие углеводороды (например, С2+) может приводить к образованию большего количества кокса, и, таким образом, приводить к обогащению СО и сниженному молярному отношению Н2/СО в обедненном водородом синтез-газе 15. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что присутствиеC+COA>2CO (7), thereby reducing the amount of CO2 and increasing the amount of CO in the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15. The use of mixtures of reagents 5 containing higher hydrocarbons (for example, C 2+ ) can lead to the formation of more coke , and thus result in CO enrichment and a reduced H2/CO molar ratio in the hydrogen-depleted synthesis gas 15. It will be appreciated by those skilled in the art with the aid of the present disclosure that the presence of

- 13 042919- 13 042919

СО2 в реакторе 10 СРО может уменьшать количество кокса в реакторе 10 СРО (например, количество кокса, осаждаемое на катализаторе СРО, количество отработанного катализатора СРО, присутствующее в реакторе 10 СРО), за счет этого обеспечивая поддержание производительности катализатора. Ввод СО2 также обеспечивает увеличение эффективности использования углерода, поскольку углерод в СО2 преобразуется в дополнительный СО. В результате, больше СО будет производиться посредством MMBTU подаваемой смеси реагентов (например, природного газа) согласно вариантам осуществления раскрытия настоящего изобретения. Этот дополнительный СО может способствовать увеличению выработки химического продукта (например, увеличению выработки уксусной кислоты в способе фиг. 1 или DME в способе фиг. 2) при одинаковой объемной скорости потока подаваемой смеси реагентов (например, природного газа).The CO2 in the FRO reactor 10 can reduce the amount of coke in the FRO reactor 10 (e.g., the amount of coke deposited on the FRO catalyst, the amount of spent FRO catalyst present in the FRO reactor 10), thereby maintaining catalyst performance. Introducing CO2 also provides an increase in carbon use efficiency, since the carbon in CO2 is converted into additional CO. As a result, more CO will be produced by the MMBTU of the feed mixture of reactants (eg, natural gas) according to embodiments of the disclosure of the present invention. This additional CO can increase chemical production (eg, increase production of acetic acid in the FIG. 1 process or DME in the FIG. 2 process) for the same reactant (eg, natural gas) feed volume flow rate.

Кроме того, СО2 может взаимодействовать с СН4 в реакции сухого риформинга, например, как представлено уравнением (8),In addition, CO 2 can interact with CH 4 in a dry reforming reaction, for example, as represented by equation (8),

СН4+СО2<>СО+2Н2 (8), за счет этого уменьшая количество СО2 в полученном синтез-газе в выходящем потоке 15 из реактора СРО. Без ограничения теорией авторы отмечают, что, реакция сухого риформинга (например, как представлено уравнением (8)) является эндотермической реакцией (например, в высокой степени эндотермической реакцией). Реакция сухого риформинга может удалять часть тепла от процесса (например, тепла, вырабатываемого посредством экзотермической реакции СРО, например, как представлено уравнением (1)).CH 4 +CO2<>CO+2H2 (8), thereby reducing the amount of CO 2 in the resulting synthesis gas in the outlet stream 15 from the FRO reactor. Without wishing to be bound by theory, we note that a dry reforming reaction (eg, as represented by equation (8)) is an endothermic reaction (eg, a highly endothermic reaction). The dry reforming reaction may remove some of the heat from the process (eg, heat generated by the exothermic FRO reaction, eg as represented by equation (1)).

В вариантах осуществления разбавитель, содержащий СО2, может увеличивать содержание СО в полученном обедненном водородом синтез-газе 15. Например, в вариантах осуществления, где смесь 5 реагентов СРО содержит СО2, обедненный водородом синтез-газ 15 может отличаться молярным отношением водорода к СО, которое уменьшается в сравнении с молярным отношением водорода к СО в синтез-газе, полученном посредством иного аналогичного способа, проводимого со смесью реагентов, содержащей углеводороды и О2 без разбавителя СО2. Без ограничения теорией авторы отмечают, что СО2 может взаимодействовать с коксом внутри реактора 10 СРО и генерировать дополнительный СО, например, как представлено уравнением (7). Кроме того, и без ограничения теорией авторы отмечают, что, СО2 может участвовать в реакции сухого риформинга метана реакция, за счет этого генерируя дополнительные СО и Н2, например, как представлено уравнением (8). Сухой риформинг метана обычно сопровождается реакцией между СО2 и водородом, которая приводит к образованию дополнительного СО и воды.In embodiments, the CO2- containing diluent may increase the CO content of the resulting hydrogen-depleted synthesis gas 15. For example, in embodiments where the CPO reactant mixture 5 contains CO2, the hydrogen-depleted synthesis gas 15 may differ in the molar ratio of hydrogen to CO, which is reduced in comparison with the molar ratio of hydrogen to CO in synthesis gas obtained by another similar method, carried out with a mixture of reagents containing hydrocarbons and O2 without diluent CO2. Without limiting theory, the authors note that CO 2 can interact with the coke inside the reactor 10 FRO and generate additional CO, for example, as represented by equation (7). In addition, and without being limited by theory, the authors note that CO 2 can participate in the dry methane reforming reaction, thereby generating additional CO and H 2 , for example, as represented by equation (8). Dry reforming of methane is usually accompanied by a reaction between CO 2 and hydrogen, which leads to the formation of additional CO and water.

В вариантах осуществления смесь 5 реагентов СРО может содержать СО2 в количестве, эффективном для получения менее приблизительно 7 мол.%, альтернативно менее приблизительно 6 мол.%, альтернативно менее приблизительно 5 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,1 мол.% до приблизительно 7 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,25 мол.% до приблизительно 6 мол.% или альтернативно от приблизительно 0,5 мол.% до приблизительно 5 мол.% СО2 в обедненном водородом синтезгазе 15, в расчете от общего мол.% синтез-газа. СО2 смеси 5 реагентов СРО может представлять собой СО2 из источников природного газа, где СО2 вводят в реактор 10 СРО с углеводородами; и/или дополнительный или добавочный СО2, например, СО2 извлеченный из потока способа и рециркулированный в реактор 10 СРО (например, посредством потока СО2 7, 7А и/или 7В).In embodiments, the CPO reagent mixture 5 may contain an amount of CO2 effective to produce less than about 7 mole%, alternatively less than about 6 mole%, alternatively less than about 5 mole%, alternatively from about 0.1 mole% to about 7 mol.%, alternatively from about 0.25 mol.% to about 6 mol.%, or alternatively from about 0.5 mol.% to about 5 mol.% CO 2 in hydrogen-depleted synthesis gas 15, based on the total mol. % synthesis gas. The CO 2 of the FRO mixture 5 may be CO 2 from natural gas sources, where the CO 2 is introduced into the hydrocarbon FRO reactor 10; and/or additional or additional CO 2 , eg CO 2 recovered from the process stream and recycled to the CPO reactor 10 (eg via CO 2 stream 7, 7A and/or 7B).

В вариантах осуществления конверсия углеводородов в реакторе 10 СРО превышает конверсию углеводородов в реакторе СРО согласно иному аналогичному способу, в котором получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих сниженное количество высших углеводородов (например, С2+ углеводородов). Например, в вариантах осуществления конверсия углеводородов в реакторе 10 СРО из смеси 5 реагентов СРО, содержащей не менее приблизительно 5, 4 или 3 мол.% С2+ алканов превышает конверсию углеводородов в реакторе СРО согласно иному аналогичному способу, в котором получают обедненный водородом синтез-газ из смеси 5 реагентов СРО, содержащей менее приблизительно 5, 4 или 3 мол.% С2+ алканов, соответственно.In embodiments, the hydrocarbon conversion in the FRO reactor 10 exceeds the hydrocarbon conversion in the FRO reactor according to another similar process that produces hydrogen-depleted synthesis gas from hydrocarbons containing a reduced amount of higher hydrocarbons (eg, C 2+ hydrocarbons). For example, in embodiments, the hydrocarbon conversion in the FRO reactor 10 of a mixture of 5 FRO reagents containing at least about 5, 4, or 3 mol% C 2+ alkanes exceeds the hydrocarbon conversion in the FRO reactor according to another similar process that produces hydrogen-depleted synthesis -gas from a mixture of 5 CPO reagents containing less than about 5, 4 or 3 mol.% C 2+ alkanes, respectively.

В вариантах осуществления отсутствует обеспечение дополнительного регулирования молярного отношения Н2/СО обедненного водородом синтез-газа 15 перед последующим синтезом DME или уксусной кислоты. Таким образом, раскрытые в рамках настоящего изобретения система и способ СРО могут использоваться для получения обедненного водородом синтез-газа 15, имеющего молярное отношение Н2/СО, подходящее для последующего получения уксусной кислоты или DME (например, молярное отношение Н2/СО в интервале от приблизительно 0,8 до 1,6). Таким образом, в вариантах осуществления способ, раскрытый в рамках настоящего изобретения, исключает стадию ввода, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15 в установку для регенерации водорода для снижения количества водорода в обедненном водородом синтез-газе 15. Таким образом, в вариантах осуществления способ, раскрытый в рамках настоящего изобретения, не включает в себя изменение молярного отношения Н2/СО обедненного водородом синтез-газа 15 между реактором 10 СРО и устройством для последующего синтеза. Таким образом, в вариантах осуществления система химического синтеза, раскрытая в настоящем документе, не содержит устройство (например, устройство для удаления водорода, PSA) для изменения молярного отношения Н2/СО обедненного водородом синтез-газа 15 между реактором 10 СРОIn embodiments, there is no provision for further control of the H 2 /CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to subsequent DME or acetic acid synthesis. Thus, the FRO system and process disclosed in the present invention can be used to produce hydrogen-depleted synthesis gas 15 having an H 2 /CO molar ratio suitable for the subsequent production of acetic acid or DME (for example, an H 2 /CO molar ratio in the range from about 0.8 to 1.6). Thus, in embodiments, the method disclosed in the present invention eliminates the step of introducing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 to a hydrogen recovery unit to reduce the amount of hydrogen in the hydrogen-depleted synthesis gas 15. Thus, in embodiments, the method disclosed in the present invention does not include changing the H2/CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 between the FPO reactor 10 and the downstream synthesis apparatus. Thus, in embodiments, the chemical synthesis system disclosed herein does not include a device (e.g., a hydrogen remover, PSA) for changing the H 2 /CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 between the CPO reactor 10

- 14 042919 и устройством для последующего синтеза (например, либо устройством для синтеза уксусной кислоты, описанном в рамках настоящего изобретения ниже со ссылкой на вариант осуществления фиг. 1, или устройством для синтеза DME варианта осуществления фиг. 2).- 14 042919 and a device for subsequent synthesis (for example, either the device for the synthesis of acetic acid, described in the framework of the present invention below with reference to the embodiment of Fig. 1, or the device for the synthesis of DME of the embodiment of Fig. 2).

В вариантах осуществления способ, раскрытый в рамках настоящего изобретения, не включает в себя регулирование молярного отношения Н2/СО обедненного водородом синтез-газа 15 перед использованием обедненного водородом синтез-газа 15 в последующем химическом синтезе. Таким образом, в вариантах осуществления система химического синтеза, раскрытая в настоящем документе, не содержит устройства для регулирования молярного отношения Н2/СО обедненного водородом синтез-газа 15 перед последующим синтезом уксусной кислоты или реактором синтеза DME.In embodiments, the method disclosed in the present invention does not include adjusting the H 2 /CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to using the hydrogen-depleted synthesis gas 15 in subsequent chemical synthesis. Thus, in embodiments, the chemical synthesis system disclosed herein does not include a device for controlling the H 2 /CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to the subsequent acetic acid synthesis or DME synthesis reactor.

В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, не включает в себя удаление потока водорода из обедненного водородом синтез-газа 15 перед использованием обедненного водородом синтез-газа 15 в синтез уксусной кислоты или синтезе DME вниз по потоку. Таким образом, в вариантах осуществления система химического синтеза, раскрытая в настоящем документе, не содержит устройства, конфигурированного для удаления потока водорода из обедненного водородом синтез-газа 15 между реактором 10 СРО и устройством для последующего синтеза (например, установкой 30 карбонилирования DME 30, описанной в рамках настоящего изобретения ниже со ссылкой на вариант осуществления фиг. 1, или реактором 70 DME, описанном в рамках настоящего изобретения ниже со ссылкой на вариант осуществления фиг. 2).In embodiments, the process disclosed herein does not include removing the hydrogen stream from the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to using the hydrogen-depleted synthesis gas 15 in downstream acetic acid synthesis or DME synthesis. Thus, in embodiments, the chemical synthesis system disclosed herein does not include a device configured to remove the hydrogen stream from the hydrogen-depleted synthesis gas 15 between the CPO reactor 10 and the post-synthesis device (e.g., the DME carbonylation unit 30 30 described within the scope of the present invention below with reference to the embodiment of Fig. 1, or the DME reactor 70 described within the scope of the present invention below with reference to the embodiment of Fig. 2).

В вариантах осуществления реактор 10 СРО может производить обедненный водородом синтез-газ 15 при высоких давлениях (например, не менее приблизительно 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 бар), которые требуются для последующего химического синтеза (например, уксусной кислоты, DME), таким образом, уменьшая размер или устраняя необходимость использования одного или нескольких компрессоров 20 для сжатия обедненного водородом синтез-газа 15 перед химическим синтезом вниз по потоку. Соответственно, в рамках настоящего изобретения раскрытые системы и способы для получения уксусной кислоты или DME посредством обедненного водородом синтез-газа, полученного посредством СРО, могут в вариантах осуществления дополнительно снижать требования к энергопотреблению для получения уксусной кислоты или DME.In embodiments, FRO reactor 10 may produce hydrogen-depleted synthesis gas 15 at high pressures (e.g., at least about 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 bar) required for subsequent chemical synthesis (e.g., acetic acid , DME), thus reducing the size or eliminating the need for one or more compressors 20 to compress the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to downstream chemical synthesis. Accordingly, within the scope of the present invention, the disclosed systems and methods for producing acetic acid or DME via hydrogen-depleted synthesis gas produced by FPO may, in embodiments, further reduce the energy requirements for producing acetic acid or DME.

В вариантах осуществления обедненный водородом синтез-газ 15 может иметь содержание СО2 менее приблизительно 10 мол.%, менее приблизительно 9 мол.%, менее приблизительно 8 мол.%, менее приблизительно 7 мол.%, альтернативно менее приблизительно 6 мол.%, альтернативно менее приблизительно 5 мол.%, альтернативно менее приблизительно 4 мол.%, альтернативно менее приблизительно 3 мол.%, альтернативно менее приблизительно 2 мол.%, альтернативно менее приблизительно 1 мол.%, альтернативно более чем приблизительно 0,1 мол.%, альтернативно более чем приблизительно 0,25 мол.%, альтернативно более чем приблизительно 0,5 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,1 до приблизительно 7 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,25 до приблизительно 6 мол.% или альтернативно от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 мол.%. Например, побочные реакции могут приводить к обедненному водородом синтез-газу 15, который имеет содержание СО2 менее приблизительно 7 мол.%, альтернативно менее приблизительно 6 мол.%, альтернативно менее приблизительно 5 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,1 до приблизительно 7 мол.%, альтернативно от приблизительно 0,25 до приблизительно 6 мол.% или альтернативно от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 мол.%. Как отмечено выше в рамках настоящего изобретения, концентрация СО2 в обедненном водородом синтезгазе 15 может управляться посредством ввода СО2 (например, посредством потока 7 СО2) и/или посредством изменения условий эксплуатации реактора 10 СРО.In embodiments, the hydrogen-depleted synthesis gas 15 may have a CO 2 content of less than about 10 mol%, less than about 9 mol%, less than about 8 mol%, less than about 7 mol%, alternatively less than about 6 mol%, alternatively less than about 5 mole%, alternatively less than about 4 mole%, alternatively less than about 3 mole%, alternatively less than about 2 mole%, alternatively less than about 1 mole%, alternatively greater than about 0.1 mole% , alternatively greater than about 0.25 mole%, alternatively greater than about 0.5 mole%, alternatively from about 0.1 to about 7 mole%, alternatively from about 0.25 to about 6 mole%, or alternatively from about 0.5 to about 5 mol.%. For example, side reactions can result in hydrogen-depleted synthesis gas 15 that has a CO2 content of less than about 7 mole%, alternatively less than about 6 mole%, alternatively less than about 5 mole%, alternatively from about 0.1 to about 7 mol.%, alternatively from about 0.25 to about 6 mol.%, or alternatively from about 0.5 to about 5 mol.%. As noted above within the scope of the present invention, the concentration of CO 2 in the hydrogen-depleted synthesis gas 15 can be controlled by introducing CO 2 (for example, through the stream 7 CO 2 ) and/or by changing the operating conditions of the reactor 10 FRO.

Количество СО2 в обедненного Н2 синтез-газа 15 можно регулировать в зависимости от применения вниз по потоку. В таких применениях количество СО2 в обедненном Н2 синтез-газе 15 можно регулировать, как представлено выше в рамках настоящего изобретения.The amount of CO2 in the H2 depleted synthesis gas 15 can be adjusted depending on the downstream application. In such applications, the amount of CO2 in the H2-depleted synthesis gas 15 can be controlled as described above within the scope of the present invention.

В вариантах осуществления обедненный водородом синтез-газ 15 может подвергаться переработке, такой как регенерация непрореагировавших углеводородов, разбавителя, воды и так далее В вариантах осуществления воду можно конденсировать и отделять из обедненного водородом синтез-газа 15, например, в холодильнике. Понятно, что такая переработка для удаления углеводородов, разбавителя, воды и так далее не изменит молярное отношение Н2/СО потока 15 обедненного водородом синтез-газа. В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, может дополнительно включать в себя: (i) регенерацию, по меньшей мере, части непрореагировавших углеводородов из обедненного водородом синтез-газа 15 с получением регенерированных углеводородов, и (ii) рециркуляцию, по меньшей мере, части регенерированных углеводородов в реактор 10 СРО. Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что несмотря на то, что в способах СРО могут быть достигнуты достаточно высокие степени конверсии (например, конверсии не менее приблизительно 90%), неизмененные углеводороды могут быть регенерированы и рециркулированы обратно в реактор 10 СРО.In embodiments, the hydrogen-depleted synthesis gas 15 may be processed, such as recovery of unreacted hydrocarbons, diluent, water, etc. In embodiments, water may be condensed and separated from the hydrogen-depleted synthesis gas 15, for example, in a refrigerator. It will be appreciated that such processing to remove hydrocarbons, diluent, water, etc. will not change the H 2 /CO molar ratio of the hydrogen-depleted synthesis gas stream 15 . In embodiments, the method disclosed herein may further include: (i) recovering at least a portion of the unreacted hydrocarbons from the hydrogen-depleted synthesis gas 15 to produce regenerated hydrocarbons, and (ii) recycling at least part of the regenerated hydrocarbons in the reactor 10 SRO. One of skill in the art will appreciate with the aid of this disclosure that while reasonably high conversions can be achieved in FRO processes (e.g., conversions of at least about 90%), unchanged hydrocarbons can be recovered and recycled back to reactor 10 SRO.

В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, дополнительно включает в себя получение уксусной кислоты или DME из, по меньшей мере, части обедненного водородом синтезгаза, поскольку селективность получения DME и уксусной кислоты увеличиваются посредством синтезIn embodiments, the process disclosed herein further includes producing acetic acid or DME from at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas, since DME and acetic acid production selectivity is increased by synthesizing

- 15 042919 газа, имеющего молярное отношение Н2/СО, равное приблизительно 1:1. Термин установка (например, установка карбонилирования DME или установка синтеза метанол) относится к установке, которая может содержать сепарационное оборудование в добавление к реактору. Для простоты, такое сепарационное оборудование не отображено на фиг. 1 или 2.- 15 042919 gas having a molar ratio of H2/CO equal to approximately 1:1. The term unit (eg, DME carbonylation unit or methanol synthesis unit) refers to a plant that may contain separation equipment in addition to the reactor. For simplicity, such separation equipment is not shown in FIG. 1 or 2.

В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, дополнительно включает в себя получение уксусной кислоты из, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15. В вариантах осуществления любые система и способ для получения уксусной кислоты из обедненного водородом синтез-газа 15 может использоваться после реактора 10 СРО, сообразно этому раскрытию для получения уксусной кислоты. В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, включает в себя получение уксусной кислоты из, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15 посредством промежуточного синтеза метанола. При получении обедненного водородом синтез-газа 15 для получения уксусной кислоты вниз по потоку, концентрация СО2 в обедненном водородом синтез-газе может управляться (например, посредством ввода СО2 и/или изменения условий эксплуатации реактора 10 СРО) для получения малого количества СО2 в обедненном водородом синтез-газе 15, так как такой СО2 будет увеличивать образование метанола, который является промежуточным соединением в синтезе уксусной кислоты, таким образом увеличивая получение уксусной кислоты. Например, малые количества СО2 могут быть желательными в обедненном водородом синтез-газе 15 при подаче в реактор 70 DME вниз по потоку (как описано в рамках настоящего изобретения ниже со ссылкой на вариант осуществления фиг. 2), где малые количества СО2 в обедненном водородом синтез-газе 15 могут быть желательными для увеличения выработки метанола (который является промежуточным соединением при получении уксусной кислоты) и, таким образом, увеличивают синтез DME.In embodiments, the method disclosed herein further includes producing acetic acid from at least a portion of the hydrogen-depleted syngas 15. In embodiments, any system and method for producing acetic acid from hydrogen-depleted syngas 15 may be used downstream of the 10 CRO reactor according to this disclosure to produce acetic acid. In embodiments, the process disclosed herein includes producing acetic acid from at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 via intermediate methanol synthesis. When producing hydrogen-depleted synthesis gas 15 to produce acetic acid downstream, the concentration of CO2 in the hydrogen-depleted synthesis gas can be controlled (for example, by introducing CO2 and/or changing the operating conditions of the CPO reactor 10) to obtain a small amount of CO2 in the hydrogen-depleted synthesis gas 15, since such CO 2 will increase the production of methanol, which is an intermediate in the synthesis of acetic acid, thus increasing the production of acetic acid. For example, small amounts of CO 2 may be desirable in the hydrogen-depleted synthesis gas 15 when fed to the DME reactor 70 downstream (as described within the scope of the present invention below with reference to the FIG. 2 embodiment), where small amounts of CO 2 in the lean hydrogen synthesis gas 15 may be desirable to increase the production of methanol (which is an intermediate in the production of acetic acid) and thus increase the synthesis of DME.

В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, дополнительно включает в себя подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15 и диметилового эфира (DME) 51 в установку 30 карбонилирования DME для получения метилацетата 35 и обогащенного водородом синтез-газа; и подачу, по меньшей мере, части метилацетата 35 и воды 36 в зону реакции гидролиза метилацетата 36 для получения уксусной кислоты 65 и потока метанола 45А. В вариантах осуществления обогащенный водородом синтез-газ 31 содержит водород, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды, и отличается молярным отношением Н2/СО, равным от приблизительно 1,4, 1,5,1,6, 1,7 или 1,8 до приблизительно 1,8, 1,9, 2,0, 2,1 или 2,2. DME 51 может содержать DME 51A из зоны 50 реакции синтеза DME (описанной дополнительно в рамках настоящего изобретения ниже) и/или DME 51B из другого источника.In embodiments, the method disclosed herein further includes feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 and dimethyl ether (DME) 51 to a DME carbonylation unit 30 to produce methyl acetate 35 and hydrogen-rich synthesis gas; and feeding at least a portion of methyl acetate 35 and water 36 to a methyl acetate hydrolysis reaction zone 36 to produce acetic acid 65 and a methanol stream 45A. In embodiments, the hydrogen-rich synthesis gas 31 contains hydrogen, CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons, and has an H2/CO molar ratio of about 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, or 1.8 up to about 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, or 2.2. DME 51 may contain DME 51A from DME synthesis reaction zone 50 (described further in the context of the present invention below) and/or DME 51B from another source.

Внутри установки 30 карбонилирования DME, DME 51 и СО из обедненного водородом синтез-газа 15 превращаются в метилацетат. Любой подходящий катализатор карбонилирования может использоваться в установке 30 карбонилирования DME, и установку 30 карбонилирования DME можно задействовать при любых подходящих условиях реакции карбонилирования DME, известных специалистам в данной области. В других вариантах осуществления карбонилирование метанола для получения уксусной кислоты происходит на единственной стадии.Inside the carbonylation plant 30, DME, DME 51 and CO from the hydrogen-depleted synthesis gas 15 are converted to methyl acetate. Any suitable carbonylation catalyst may be used in DME carbonylation unit 30, and DME carbonylation unit 30 may be operated under any suitable DME carbonylation reaction conditions known to those skilled in the art. In other embodiments, the carbonylation of methanol to produce acetic acid occurs in a single step.

В вариантах осуществления реактор 10 СРО отличается давлением СРО; Установка 30 карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; и давление СРО приблизительно равно давлению карбонилирования DME. В альтернативных вариантах осуществления реактор 10 СРО отличается давлением СРО, установка 30 карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME, которое превышает давление в реакции СРО, и, по меньшей мере, часть обедненного водородом синтез-газа 15 сжимают в компрессоре 20 с получением сжатого синтез-газа 15' таким образом, что сжатый синтез-газ 15' отличается давлением, которое приблизительно равно давлению карбонилирования DME перед подачей, по меньшей мере, части сжатого синтез-газа 15' в установку карбонилирования 30 DME.In embodiments, the FRO reactor 10 is characterized by FRO pressure; The DME carbonylation plant 30 is characterized by a DME carbonylation pressure; and the CRO pressure is approximately equal to the DME carbonylation pressure. In alternative embodiments, the FRO reactor 10 is characterized by an FRO pressure, the DME carbonylation unit 30 is characterized by a DME carbonylation pressure that exceeds the pressure in the FRO reaction, and at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 is compressed in the compressor 20 to produce compressed synthesis gas 15' such that the compressed synthesis gas 15' is at a pressure that is approximately equal to the DME carbonylation pressure before at least a portion of the compressed synthesis gas 15' is supplied to the DME carbonylation unit 30.

В вариантах осуществления размер компрессора 20 меньше размера компрессора, используемого для сжатия обедненного водородом синтез-газа согласно иному аналогичному способу, в котором (i) используют установку для регенерации водорода для получения обедненного водородом синтез-газа; (ii) получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+алканов; и/или (iii) не получают обедненный водородом синтез-газ посредством СРО.In embodiments, compressor 20 is smaller than a compressor used to compress hydrogen-depleted synthesis gas according to another similar method, wherein (i) a hydrogen recovery unit is used to produce hydrogen-depleted synthesis gas; (ii) obtaining hydrogen-depleted synthesis gas from hydrocarbons containing less than about 3 mol.% With 2+ alkanes; and/or (iii) do not produce hydrogen-depleted synthesis gas by FRO.

Зона реакции гидролиза метилацетата 36 может представлять собой любую зону реакции, пригодную к эксплуатации для получения уксусной кислоты 65 и метанола 45А из метилацетата 35 и воды 36, и может быть задействована при любых условиях эксплуатации, подходящих для гидролиза метилацетата в метанол и уксусную кислоту.The methyl acetate hydrolysis reaction zone 36 may be any reaction zone suitable for the production of acetic acid 65 and methanol 45A from methyl acetate 35 and water 36 and may be operated under any operating conditions suitable for the hydrolysis of methyl acetate to methanol and acetic acid.

В вариантах осуществления способ получения уксусной кислоты в рамках настоящего изобретения дополнительно включает в себя подачу, по меньшей мере, части обогащенного водородом синтез-газа 31 в установку 40 синтеза метанола для получения другого (т.е. второго) потока метанола 45В и потока продувочного газа 41, где поток продувочного газа содержит водород, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды, и где, по меньшей мере, часть потока продувочного газа 41 необязательно применяют в качестве топлива. Установка 40 синтеза метанола может включать любой подходящий реактор для синтеза метанола, известный в данной области, и может быть задействована при любых условиях реакции, известных специалистам в данной области.In embodiments, the process for producing acetic acid within the scope of the present invention further includes feeding at least a portion of hydrogen-rich synthesis gas 31 to methanol synthesis unit 40 to produce another (i.e., second) methanol stream 45B and a purge gas stream 41, where the purge gas stream contains hydrogen, CO, CO2 and unreacted hydrocarbons, and where at least a portion of the purge gas stream 41 is optionally used as a fuel. The methanol synthesis unit 40 may include any suitable methanol synthesis reactor known in the art and may be operated under any reaction conditions known to those skilled in the art.

В вариантах осуществления способ получения уксусной кислоты в рамках настоящего изобретенияIn embodiments, the method for producing acetic acid within the scope of the present invention

- 16 042919 дополнительно включает в себя: (1) подачу, по меньшей мере, части (например, первого) потока метанола 45А и/или, по меньшей мере, части другого (например, второго) потока метанола 45В в зону 50 реакции синтеза DME для получения потока DME 51B; и (2) подачу, по меньшей мере, части потока DME 51А в установку 30 карбонилирования DME.- 16 042919 further includes: (1) feeding at least a portion of (eg, first) methanol stream 45A and/or at least a portion of another (eg, second) methanol stream 45B to DME synthesis reaction zone 50 to receive a DME 51B stream; and (2) feeding at least a portion of the DME stream 51A to the DME carbonylation unit 30.

В вариантах осуществления зона 50 реакции синтеза DME является пригодной для эксплуатации для получения DME посредством дегидратации метанола. В вариантах осуществления общепринятый реактор содержит как зону 60 реакции гидролиза метилацетата, так и зону 50 реакции синтеза DME. В вариантах осуществления, по меньшей мере, часть воды, полученной в зоне 50 реакции синтеза DME используют в качестве подаваемой воды 36 в зону 60 гидролиза метилацетата. В вариантах осуществления синтез метанола из синтез-газа 31 и дегидратация метанола (45А и/или 45В) для получения DME происходят в установке для отдельного процесса.In embodiments, the DME synthesis reaction zone 50 is operable to produce DME via methanol dehydration. In embodiments, the conventional reactor contains both a methyl acetate hydrolysis reaction zone 60 and a DME synthesis reaction zone 50. In embodiments, at least a portion of the water produced in DME synthesis reaction zone 50 is used as feed water 36 to methyl acetate hydrolysis zone 60. In embodiments, the synthesis of methanol from synthesis gas 31 and the dehydration of methanol (45A and/or 45B) to produce DME take place in a separate process unit.

В вариантах осуществления полученное количество уксусной кислоты 65 превышает количество уксусной кислоты, полученное посредством иного аналогичного способа, в котором (i) используют установку для регенерации водорода для получения обедненного водородом синтез-газа; (ii) получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов; и/или (iii) не получают обедненный водородом синтез-газ посредством СРО.In embodiments, the amount of acetic acid produced 65 is greater than the amount of acetic acid produced by another similar method, wherein (i) a hydrogen recovery unit is used to produce hydrogen-depleted synthesis gas; (ii) obtaining hydrogen-depleted synthesis gas from hydrocarbons containing less than about 3 mol.% With 2+ alkanes; and/or (iii) do not produce hydrogen-depleted synthesis gas by FRO.

В вариантах осуществления, таких как отображенные в варианте осуществления фиг. 2, способ, раскрытый в настоящем документе, дополнительно включает в себя получение DME из, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15. В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, дополнительно включает в себя подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15 в реактор 70 диметилового эфира (DME) для получения выходящего потока 75 из реактора DME, содержащего DME, метанол, воду, и СО2.In embodiments such as those depicted in the embodiment of FIG. 2, the method disclosed herein further includes producing DME from at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15. In embodiments, the method disclosed herein further includes supplying at least a portion hydrogen-depleted synthesis gas 15 to a dimethyl ether (DME) reactor 70 to produce an effluent stream 75 from the DME reactor containing DME, methanol, water, and CO2.

Реактор 70 DME отличается давлением в реакторе DME, которое может быть таким же, как давление в реакторе СРО или отличаться от него. Когда давление DME превышает давление в реакции СРО, способ получения DME может дополнительно включать в себя: (1) сжатие, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа 15 с получением сжатого синтез-газа 15', где давление сжатого синтез газа 15' приблизительно равно давлению реактора 70 DME; и (2) подачу, по меньшей мере, части сжатого синтез газа 15' в реактор 70 DME.The DME reactor 70 is characterized by a pressure in the DME reactor, which may be the same as or different from the pressure in the FRO reactor. When the pressure of the DME exceeds the pressure in the FPO reaction, the method for producing DME may further include: (1) compressing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas 15 to obtain a compressed synthesis gas 15', where the pressure of the compressed synthesis gas is 15' approximately equal to 70 DME reactor pressure; and (2) supplying at least a portion of the compressed synthesis gas 15' to the DME reactor 70.

Реактор 70 DME может представлять собой любой реактор, известный, как подходящий для конверсии обедненного водородом синтез-газа 15 (например, сжатого обедненного водородом синтез-газа 15') в выходящий поток из реактора DME, содержащей DME, воду, метанол и СО2, и может быть задействован при любых подходящих условий эксплуатации реактора, известных в данной области. Реактор 70 DME может содержать две системы катализаторов, таким образом, в нем проводят как синтез метанола, так и дегидратацию метанола для получения DME. Способ получения DME согласно вариантам осуществления раскрытия настоящего изобретения может дополнительно включать в себя разделение, по меньшей мере части, выходящего потока из реактора 75 DME на поток 82 DME, поток 81 метанола, поток 83 воды и поток 7 СО2В, и необязательно рециркуляцию, по меньшей мере, части потока 81 метанола в реактор 70 DME и/или необязательно рециркуляцию, по меньшей мере, части потока 7В СО2 в реактор 10 СРО.DME reactor 70 may be any reactor known to be suitable for converting hydrogen-depleted syngas 15 (e.g., compressed hydrogen-depleted syngas 15') into a DME reactor effluent containing DME, water, methanol and CO 2 . and may be operated under any suitable reactor operating conditions known in the art. The DME reactor 70 may contain two catalyst systems, so that both methanol synthesis and methanol dehydration to produce DME are carried out. The method for producing DME according to embodiments of the disclosure of the present invention may further include separating at least a portion of the effluent from the DME reactor 75 into a DME stream 82, a methanol stream 81, a water stream 83, and a CO2B stream 7, and optionally recycling at least at least a portion of the methanol stream 81 to the DME reactor 70 and/or optionally recycling at least a portion of the CO 2 stream 7B to the FRO reactor 10.

В вариантах осуществления способ получения DME в рамках настоящего изобретения представляет получение количества DME 82, которое превышает количество DME, полученное посредством иного аналогичного способа, в котором (i) используют установку для регенерации Н2 для получения обедненного Н2 синтез-газа; (И) получают обедненный Н2 синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов; и/или (iii) не получают обедненный Н2 синтез-газ посредством СРО.In embodiments, the method for producing DME within the scope of the present invention is to produce an amount of DME 82 that is greater than the amount of DME obtained by another similar method, wherein (i) an H 2 recovery unit is used to produce an H 2 depleted synthesis gas; (I) getting depleted of H 2 synthesis gas from hydrocarbons containing less than about 3 mol.% With 2+ alkanes; and/or (iii) do not produce H 2 depleted synthesis gas by FRO.

В вариантах осуществления способ, раскрытый в настоящем документе, может преимущественно проявлять усовершенствования одного или нескольких отличий способа при сравнении с общепринятыми способами.In embodiments, the method disclosed herein may advantageously exhibit improvements in one or more method differences when compared to conventional methods.

Специалисту в данной области техники с помощью настоящего раскрытия будет понятно, что поскольку реакция СРО является экзотермической, требуется очень небольшой подвод тепла в форме сгорания топлива (например, для предварительного нагрева реагентов в реакционной смеси 5, которая подается в секцию СРО для генерации синтез-газа) при сравнении с общепринятым паровым риформингом. Как таковой, способ химического синтеза с использованием СРО обедненного водородом синтез-газа, раскрытый в настоящем документе, может преимущественно генерировать меньше СО2 посредством сжигания топлива при сравнении с паровым риформингом.One skilled in the art will appreciate with the aid of this disclosure that because the FRO reaction is exothermic, very little heat input is required in the form of fuel combustion (e.g., to preheat the reactants in reaction mixture 5 that is fed to the FRO section to generate synthesis gas ) when compared with conventional steam reforming. As such, the hydrogen-depleted synthesis gas FRO chemical synthesis process disclosed herein can advantageously generate less CO 2 through fuel combustion when compared to steam reforming.

Применение смесей реагентов СРО, содержащих высшие углеводороды и/или СО2, как описано в рамках настоящего изобретения, представляет высокую селективность и, таким образом увеличивает суммарную эффективность по углероду синтеза уксусной кислоты или синтеза DME по отношению к общепринятым способам. Поскольку СРО можно задействовать при более высоких давлениях, чем для общепринятых синтезов синтез-газа (например, при сухом риформинге), используемых для получения обедненного водородом синтез-газа, требования к энергопотреблению (например, энергия, требуемая для сжатия обедненного водородом синтез-газа перед последующим синтезом уксусной кислоты или синтезом DME) может быть снижена (или такое сжатие исключено) по отношению к общепринятым способам.The use of mixtures of CPO reagents containing higher hydrocarbons and/or CO 2 , as described in the scope of the present invention, represents high selectivity and thus increases the overall carbon efficiency of acetic acid synthesis or DME synthesis relative to conventional methods. Because FROs can be operated at higher pressures than conventional synthesis gas synthesis (e.g., dry reforming) used to produce hydrogen-depleted synthesis gas, energy requirements (e.g., the energy required to compress the hydrogen-depleted synthesis gas before subsequent synthesis of acetic acid or synthesis of DME) can be reduced (or such compression eliminated) relative to conventional methods.

Способ синтеза уксусной кислоты, раскрытый в рамках настоящего изобретения, представляет поThe method for the synthesis of acetic acid, disclosed in the framework of the present invention, is

- 17 042919 лучение водород-обогащенного синтез-газа 31 (например, из установки 30 карбонилирования DME), который может быть использован непосредственно для получения DME в зоне 50 реакции синтеза DME без регулирования молярного отношения Н2/СО.- 17 042919 irradiation of hydrogen-rich synthesis gas 31 (eg from DME carbonylation plant 30) which can be used directly to produce DME in DME synthesis reaction zone 50 without adjusting the H2/CO molar ratio.

Дополнительные преимущества способов метанола раскрытых в рамках настоящего изобретения, могут быть очевидными для специалиста в данной области, рассматривающего это раскрытие.Additional advantages of the methanol processes disclosed within the scope of the present invention may be apparent to those skilled in the art considering this disclosure.

ПримерыExamples

В целом были описаны варианты осуществления, следующие ниже примеры приведены как конкретные варианты осуществления раскрытия и для демонстрации их практической реализации и преимуществ. Следует понимать, что примеры приведены лишь посредством иллюстрации и не подразумевают ограничения описания или формулы изобретения любым образом.In general, the embodiments have been described, the following examples are provided as specific embodiments of the disclosure and to demonstrate their practical implementation and advantages. It should be understood that the examples are by way of illustration only and are not intended to limit the description or claims in any way.

Пример. Способ с использованием синтез-газа был смоделирован в виде равновесного реактора в программе ASPEN, на фиг. 3 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО/Н2 в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора без ввода СО2 в подаваемую смесь реагентов для молярных отношений СН42, равных 2,2 и 1,7, и давлениях, равных 40 и 100 бар, который демонстрирует молярные отношения СО/Н2, которые могут быть получены в СРО в условиях термодинамических ограничений при различных температурах реактора 10 СРО. Фиг. 4 представляет собой график, демонстрирующий молярное отношение СО/Н2 в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение СО2/СН4, равное 0,5, молярные отношения СН42, равные 2,2 и 1,7, и давления, равные 40 и 100 бар. фиг. 5 демонстрирует собой график СО/Н2 в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение СО2/СН4, равное 1, молярные отношения СН4/О2, равные 2,2 и 1,7, и давления равные 40 и 100 бар.Example. The synthesis gas process was modeled as an equilibrium reactor in the ASPEN program, in FIG. 3 is a graph showing the CO/H2 molar ratio in syngas resulting from FRO as a function of reactor temperature without CO2 addition to the feed mixture for CH 4 /O 2 mole ratios of 2.2 and 1.7 and pressures, equal to 40 and 100 bar, which demonstrates the molar ratios of CO/H 2 that can be obtained in the FRO under thermodynamic conditions at various temperatures of the reactor 10 FRO. Fig. 4 is a graph showing CO/H 2 mole ratio in synthesis gas resulting from FRO as a function of reactor temperature with CO 2 injection into a reactant mixture having a CO 2 /CH 4 mole ratio of 0.5, mole ratios of CH 4 /O 2 equal to 2.2 and 1.7, and pressures equal to 40 and 100 bar. fig. 5 shows a plot of CO/H 2 in syngas resulting from FRO as a function of reactor temperature with CO2 injection into a reactant mixture having a CO2/CH4 mole ratio of 1, CH4/O2 mole ratios of 2.2 and 1 ,7, and pressures equal to 40 and 100 bar.

Как видно на фиг. 3, синтез-газ, имеющий молярное отношение Н2/СО менее 2, может быть получен свыше 900°С и при низком молярном отношении СН4/О2. Из фиг. 4 и фиг. 5, очевидно, что ввод СО2 в подаваемую смесь реагентов расширяет пределы эксплуатации СРО до более низких температур и более высоких молярных отношений СН42. Как отмечают в рамках настоящего изобретения, ввод СО2 также обеспечивает увеличение эффективности использования углерода, поскольку углерод в СО2 преобразуется в дополнительный СО. В результате СО будет получен посредством MMBTU подаваемой смеси реагентов (например, природного газа) согласно вариантам осуществления раскрытия настоящего изобретения. Этот дополнительный СО может способствовать увеличению выработки химического продукта (например, уксусной кислоты или DME) при одинаковой скорости потока подаваемой смеси реагентов (например, природного газа). Как видно на фиг. 3-5, реактор СРО может производить обедненный водородом синтез-газ при высоких давлениях (например, не менее приблизительно 25, 30, 35, 40, 45, 50 бар), которые требуются для последующего химического синтеза (например, уксусной кислоты, DME), таким образом, снижая или устраняя необходимость сжатия обедненного водородом синтез-газа 15 перед последующим синтезом уксусной кислоты или DME.As seen in FIG. 3, synthesis gas having an H2/CO molar ratio of less than 2 can be produced above 900° C. and at a low CH4/O2 molar ratio. From FIG. 4 and FIG. 5, it is clear that the addition of CO 2 to the reactant feed extends the operational limits of the FRO to lower temperatures and higher CH 4 /O 2 molar ratios. As noted within the framework of the present invention, the introduction of CO 2 also provides an increase in the efficiency of carbon use, since the carbon in CO 2 is converted into additional CO. As a result, CO will be produced by the MMBTU of the feed mixture of reactants (eg, natural gas) according to embodiments of the disclosure of the present invention. This additional CO can increase the production of a chemical product (eg, acetic acid or DME) at the same feed flow rate of the reactant mixture (eg, natural gas). As seen in FIG. 3-5, the FRO reactor can produce hydrogen-depleted synthesis gas at high pressures (e.g., at least about 25, 30, 35, 40, 45, 50 bar) required for subsequent chemical synthesis (e.g., acetic acid, DME) thus reducing or eliminating the need to compress the hydrogen-depleted synthesis gas 15 prior to subsequent synthesis of acetic acid or DME.

На фиг. 6 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО2 к СО (СО2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора без ввода СО2 в подаваемые смеси реагентов, имеющих молярное отношение метана к О2 (СН42), равное 2,2 или 1,7, и давления, равные 40 или 100 бар. На фиг. 7 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО2 к углероду (СО2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции температуры реактора с вводом СО2 в подаваемую смесь реагентов, имеющую молярное отношение СО2 к метану (СО2/СН4) равное 0,5, молярные отношения СН4/О2, равные 2,2 и 1,7, и давления, равные 40 и 100 бар.In FIG. 6 is a graph showing the molar ratio of CO 2 to CO (CO2/CO) in synthesis gas resulting from FRO as a function of reactor temperature without introducing CO 2 into reactant feed mixtures having a molar ratio of methane to O 2 (CH 4 /O 2 ) equal to 2.2 or 1.7, and pressures equal to 40 or 100 bar. In FIG. 7 is a graph showing the molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /CO) in synthesis gas as a result of FRO as a function of the reactor temperature with the introduction of CO 2 into the reactant mixture having a molar ratio of CO 2 to methane (CO 2 /CH 4 ) equal to 0.5, CH4/O2 molar ratios equal to 2.2 and 1.7, and pressures equal to 40 and 100 bar.

На фиг. 8 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 30 бар, и молярном отношении O2 к углероду (O2/C), равном 0,55. На фиг. 9 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%), и молярном отношении СО2 к углероду (СО2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар и молярном отношении O2 к углероду (О2/С), равном 0,55. Как может быть видно из фиг. 8 и 9, молярное отношение СО2/С, необходимое для обеспечения обедненного Н2 СРО синтез-газа, имеющего молярное отношение Н2/СО, равное 1, снижается по мере увеличения давления.In FIG. 8 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H2/CO) in the synthesis gas as a function of conversion (%) and the molar ratio of CO 2 to carbon (CO2/C) in the feed mixture (in legend) at a pressure of 30 bar and an O2 to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55. In FIG. 9 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H2/CO) in the synthesis gas as a function of conversion (%), and the molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the feed mixture of reactants (in conditional notation) at a pressure of 75 bar and a molar ratio of O 2 to carbon (O 2 /C) of 0.55. As can be seen from FIG. 8 and 9, the CO 2 /C molar ratio required to provide an H 2 FRO lean synthesis gas having an H 2 /CO molar ratio of 1 decreases as the pressure increases.

На фиг. 10 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих три атома углерода (С3) к углероду (Сз/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (О2/С), равном 0,55, и молярном отношении СО2 к углероду (СО2/С), равном 0,25. На фиг. 11 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих три атома углерода (С3) к углероду (С3/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (О2/С), равном 0,55, и без СО2 в подаваемой смеси реагентов.In FIG. 10 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H 2 /CO) in synthesis gas as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having three carbon atoms (C 3 ) to carbon (C3/C) in a reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O2 to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55 and a CO2 to carbon molar ratio (CO2/C) of 0.25. In FIG. 11 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H2/CO) in synthesis gas as a function of conversion (%) and the mole ratio of hydrocarbons having three carbon atoms (C 3 ) to carbon (C3/C) in the reactant feed mixture (in legend) at a pressure of 75 bar, an O 2 to carbon molar ratio (O 2 /C) of 0.55, and no CO 2 in the reactant feed mixture.

На фиг. 12 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) вIn FIG. 12 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H 2 /CO) in

- 18 042919 синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих два атома углерода (С2), к углероду (С2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (О2/С), равном 0,55, и молярном отношении СО2 к углероду (СО2/С), равном 0,25. На фиг. 13 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих два атома углерода (С2) к углероду (С2/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (О2/С), равном 0,55, и без СО2 в подаваемой смеси реагентов.- 18 042919 synthesis gas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having two carbon atoms (C 2 ) to carbon (C 2 /C) in the feed mixture of reagents (in conventional terms) at pressure, equal to 75 bar, an O 2 to carbon molar ratio (O 2 /C) of 0.55, and a CO 2 to carbon molar ratio (CO 2 /C) of 0.25. In FIG. 13 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H 2 /CO) in synthesis gas as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having two carbon atoms (C 2 ) to carbon (C 2 /C ) in the reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O 2 to carbon molar ratio (O 2 /C) of 0.55, and no CO 2 in the reactant feed mixture.

На фиг. 14 представлен график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих четыре атома углерода (С4), к углероду (С4/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (О2/С), равном 0,55, и молярном отношении СО2 к углероду (СО2/С), равном 0,25. Фиг. 15 представляет собой график, демонстрирующий молярное отношение СО к водороду (Н2/СО) в синтез-газе в результате СРО в качестве функции конверсии (%) и молярного отношения углеводородов, имеющих четыре атома углерода (С4) к углероду (С4/С) в подаваемой смеси реагентов (в условных обозначениях) при давлении, равном 75 бар, молярном отношении О2 к углероду (O2/C), равном 0,55, и без СО2 в подаваемой смеси реагентов.In FIG. 14 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H2/CO) in synthesis gas as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having four carbon atoms (C 4 ) to carbon (C4/C) in a reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O2 to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55 and a CO2 to carbon molar ratio (CO2/C) of 0.25. Fig. 15 is a graph showing the molar ratio of CO to hydrogen (H2/CO) in synthesis gas as a result of FRO as a function of conversion (%) and the molar ratio of hydrocarbons having four carbon atoms (C 4 ) to carbon (C 4 /C ) in the reactant feed mixture (in symbols) at a pressure of 75 bar, an O 2 to carbon molar ratio (O2/C) of 0.55, and no CO 2 in the reactant feed mixture.

Как видно на фиг. 10-15, использование смесей 5 реагентов, содержащих высшие углеводороды (например, С2, С3 и/или С4) позволяет снизить количество СО2, используемое для достижения молярного отношения водорода к СО (Н2/СО), равного приблизительно 1, и обеспечивает получение обедненного водородом синтез-газа, имеющего молярное отношение Н2/СО, равное приблизительно 1 при более высокой конверсии углеводорода в синтез-газ.As seen in FIG. 10-15, the use of reactant mixtures 5 containing higher hydrocarbons (eg, C 2 , C 3 and/or C 4 ) reduces the amount of CO 2 used to achieve a molar ratio of hydrogen to CO (H 2 /CO) of approximately 1 , and provides a hydrogen-depleted synthesis gas having an H2/CO molar ratio of approximately 1 at a higher conversion of hydrocarbon to synthesis gas.

В то время как были показаны и описаны разнообразные варианты осуществления, специалист в данной области может проделать их модификации без отступления от сущности и идей раскрытия. Варианты осуществления, описанные в рамках настоящего изобретения, являются лишь иллюстративными, и не подразумеваются как ограничительные. Множество вариаций и модификаций объекта изобретения, раскрытые в рамках настоящего изобретения, являются возможными и находятся в пределах объема раскрытия. Где числовые интервалы или ограничения установлены явным образом, такие выраженные интервалы или ограничения следует понимать, как включающие итерационные интервалы или ограничения с подобной магнитудой, попадающие в пределы явным образом установленных интервалов или ограничений (например, от приблизительно 1 до приблизительно 10 включает, 2, 3, 4 и так далее; более чем 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и так далее). Например, всякий раз, когда раскрыт числовой интервал с нижним пределом RL и верхним пределом Ru, любое число, попадающее внутрь интервала, является конкретно раскрытым. В частности, следующие числа внутри интервала являются конкретно раскрытыми: R=RL+k*(Ru-RL), где к является переменной в интервале от 1 процента до 100 процентов с инкрементом 1 процент, т.е. к представляет собой 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов,... 50 процентов, 51 процент, 52 процента, ... , 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Кроме того, любой числовой интервал, определенный двумя числами R, как определено выше, также конкретно раскрыт. Подразумевают, что применение термина необязательно по отношению к любому элементу пункта формулы изобретения означает, что рассматриваемый элемент требуется или альтернативно, не требуется. Имеется ввиду, что обе альтернативы находятся в пределах объема пункта формулы изобретения. Использование более широких терминов, таких как включает в себя, включает, имеющий и так далее следует понимать, как обеспечение подтверждения для более узких терминов, таких как состоящий из, состоящий, по существу, из, составленный, по существу, из и так далее.While various embodiments have been shown and described, modifications may be made by one skilled in the art without departing from the spirit and teachings of the disclosure. The embodiments described within the scope of the present invention are illustrative only and are not intended to be limiting. Many variations and modifications of the object of the invention disclosed in the framework of the present invention are possible and are within the scope of the disclosure. Where numerical intervals or limits are explicitly stated, such expressed intervals or limits are to be understood as including iteration intervals or limits of similar magnitude falling within the explicitly stated intervals or limits (e.g., from about 1 to about 10 includes, 2, 3 , 4, and so on; more than 0.10 includes 0.11, 0.12, 0.13, and so on). For example, whenever a number range with a lower limit R L and an upper limit Ru is disclosed, any number falling within the interval is specifically disclosed. In particular, the following numbers within the interval are specifically disclosed: R=R L +k*(R u -R L ), where k is a variable between 1 percent and 100 percent in increments of 1 percent, i. k represents 1 percent, 2 percent, 3 percent, 4 percent, 5 percent, ... 50 percent, 51 percent, 52 percent, ..., 95 percent, 96 percent, 97 percent, 98 percent, 99 percent, or 100 percent. In addition, any number range defined by two R numbers as defined above is also specifically disclosed. The use of the term optionally with respect to any element of a claim is intended to mean that the element in question is required or, alternatively, not required. It is understood that both alternatives are within the scope of the claim. The use of broader terms such as includes, includes, having, etc. should be understood as providing confirmation for narrower terms such as consisting of, consisting essentially of, composed essentially of, and so on.

Соответственно, объем правовой защиты не ограничивается описанием, приведенным выше, но лишь ограничивается приведенной ниже формулой изобретения, объем притязаний которой включает все эквиваленты объекта формулы изобретения. Любой и каждый пункт формулы изобретения включен в описание как вариант осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и является добавлением к вариантам осуществления настоящего раскрытия. Обсуждение ссылки не является допущением, что она относится к предшествующему уровню техники для настоящего раскрытия, особенно любой ссылки, которая может иметь дату публикации после даты установления приоритета для настоящей заявки. Раскрытия всех патентов, патентных заявок, и публикаций, цитируемых в рамках настоящего изобретения, включены в настоящее описание посредством ссылки, в той степени, в которой они предоставляют иллюстративные, методические или другие подробности, в дополнение к подробностям, изложенным в рамках настоящего изобретения.Accordingly, the scope of legal protection is not limited to the description given above, but is only limited to the following claims, the scope of which includes all equivalents of the subject matter of the claims. Any and every claim is included in the description as an embodiment of the present disclosure. Thus, the claims are a further description and are in addition to the embodiments of the present disclosure. Discussion of a reference is not an admission that it is prior art to the present disclosure, especially any reference that may have a publication date after the priority date for the present application. The disclosures of all patents, patent applications, and publications cited within the scope of the present invention are incorporated herein by reference, to the extent that they provide illustrative, methodological, or other details in addition to those set forth within the scope of the present invention.

Дополнительное описание настоящего изобретенияAdditional description of the present invention

Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются лишь иллюстративными, так как настоящее раскрытие может быть модифицировано и практически осуществлено различными, но эквивалентными методами, очевидными для специалистов в данной области, имеющим эффект от идей в рамках настоящего изобретения. Кроме того, не подразумеваются никакие ограничения деталей конструкции или дизайна, показанных в рамках настоящего изобретения, отличающиеся от описанных в формулеThe specific embodiments disclosed above are illustrative only, as the present disclosure may be modified and practiced in various but equivalent ways, obvious to those skilled in the art, having effect from the ideas within the scope of the present invention. In addition, no limitation is intended to the details of construction or design shown within the scope of the present invention other than those described in the formula.

- 19 042919 изобретения ниже. Следовательно, очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие вариации рассматриваются как входящие в объем и сущность настоящего раскрытия. Альтернативные варианты осуществления, которые являются результатом комбинирования, интегрирования и/или исключения признаков вариантов осуществления, также входят в объем раскрытия. В то время как составы и способы описаны более широкими терминами имеющий, включающий в себя, содержащий или включающий, разнообразные компоненты или стадии, составы и способы могут также состоять, по существу, из или состоять из различных компонентов и стадий. Использование термина необязательно по отношению к любому элементу пункта формулы изобретения означает, что элемент требуется или альтернативно, элемент не требуется, причем обе альтернативы входят в объем пункта формулы изобретения.- 19 042919 of the invention below. Therefore, it is obvious that the specific illustrative embodiments disclosed above may be changed or modified, and all such variations are considered to be within the scope and spirit of the present disclosure. Alternative embodiments that result from combining, integrating and/or eliminating features of the embodiments are also within the scope of the disclosure. While compositions and methods are described in broader terms having, including, containing, or including a variety of components or steps, compositions and methods may also consist essentially of, or consist of, various components and steps. The use of the term optional with respect to any element of a claim means that the element is required or, alternatively, the element is not required, both alternatives being within the scope of the claim.

Числа и интервалы, раскрытые выше, могут варьироваться некоторым количеством. Каждый раз, когда раскрыт числовой интервал с нижним пределом и верхним пределом, любое число и любой включенный интервал, попадающий в диапазон, являются конкретно раскрытыми. В частности, каждый интервал значений (в форме от приблизительно а до приблизительно b или эквивалентно от приблизительно а до b или эквивалентно от приблизительно а-b), раскрытый в рамках настоящего изобретения, следует понимать, как приведенные каждое число и интервал, охваченные более широким интервалом значений. Также термины в формуле изобретения имеют их доступное, обычное значение, если патентообладатель явным образом и понятно не определил их иначе. Кроме того, выражения единственного числа, используемые в формуле изобретения, определены в рамках настоящего изобретения, как означающие один или более чем один элемент, который они вводят. Если существует какой-либо конфликт по поводу применимости слова или термина в этом описании и одном или нескольких патентных или других документах, должны быть приняты определения, которые согласуются с настоящим описанием.The numbers and intervals disclosed above may vary by some amount. Whenever a numeric range with a lower limit and an upper limit is disclosed, any number and any included interval falling within the range are specifically disclosed. In particular, each range of values (in the form of from about a to about b, or equivalently from about a to b, or equivalently from about a-b) disclosed in the present invention, should be understood as reciting each number and interval covered by the broader range of values. Also, the terms in the claims have their accessible, ordinary meaning, unless the patentee expressly and understandably defines them otherwise. In addition, singular expressions used in the claims are defined within the scope of the present invention to mean one or more of the elements they introduce. If there is any conflict as to the applicability of a word or term in this specification and one or more patent or other documents, definitions shall be adopted that are consistent with the present specification.

Варианты осуществления настоящего изобретения, раскрытые в настоящем документе, включают:Embodiments of the present invention disclosed herein include:

А: способ получения уксусной кислоты, включающий в себя: (а) взаимодействие посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО) смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного водородом синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, О2 и необязательно диоксид углерода (СО2) и/или водяной пар; где углеводороды содержат не меньше, чем приблизительно 3 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где обедненный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода (СО), СО2 и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный водородом синтез-газ отличается молярным отношением водорода к монооксиду углерода (Н2/СО), равным от приблизительно 0,7 до приблизительно 1,3; (b) подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа и диметилового эфира (DME) в установку карбонилирования DME для получения метилацетата и обогащенного водородом синтез-газа; где обогащенный водородом синтез-газ содержит водород, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды, и где обогащенный водородом синтезгаз отличается молярным отношением Н2/СО, равным от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,2; и (с) подачу, по меньшей мере, части метилацетата и воды в зону реакции гидролиза метилацетата для получения уксусной кислоты и потока метанола;A: a process for producing acetic acid, which includes: (a) reacting, by means of a partial catalytic oxidation (CRO) reaction, a mixture of CRO reagents in a CRO reactor to produce hydrogen-depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons, O 2 and optionally carbon dioxide (CO 2 ) and/or water vapor; where the hydrocarbons contain no less than about 3 mol.% With 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where depleted in hydrogen synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide (CO), CO 2 and unreacted hydrocarbons; and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas is characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of about 0.7 to about 1.3; (b) feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas and dimethyl ether (DME) to a DME carbonylation unit to produce methyl acetate and hydrogen-rich synthesis gas; where the hydrogen-rich synthesis gas contains hydrogen, CO, CO2 and unreacted hydrocarbons, and where the hydrogen-rich synthesis gas has an H2/CO molar ratio of from about 1.8 to about 2.2; and (c) feeding at least a portion of methyl acetate and water to a methyl acetate hydrolysis reaction zone to produce acetic acid and a methanol stream;

В: способ получения уксусной кислоты, включающий в себя: (а) взаимодействие, посредством реакции СРО смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного Н2 синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, О2, и необязательно СО2; где углеводороды содержат не меньше, чем приблизительно 5 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где реактор СРО отличается давлением СРО; где обедненный Н2 синтез-газ содержит Н2, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный Н2 синтез-газ отличается молярным отношением Н2/СО, равным от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,3; (b) необязательно сжатие, по меньшей мере, части обедненного Н2 синтез-газа с получением сжатого синтез-газа; (с) подачу, по меньшей мере, части обедненного Н2 синтеза-газ и/или сжатого синтез-газа и DME в установку карбонилирования DME для получения метилацетата и обогащенного Н2 синтез-газа; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; где давление обедненного Н2 синтез-газа и/или сжатого синтез-газа приблизительно равно давлению карбонилирования DME; где обогащенный Н2 синтез-газ содержит Н2, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды, и где обогащенный Н2 синтез-газ отличается молярным отношением Н2/СО, равным от приблизительно 1,4 до приблизительно 2,2; (d) подачу, по меньшей мере, части метилацетата и воды в зону реакции гидролиза метилацетата для получения уксусной кислоты и первого потока метанола; (е) подачу, по меньшей мере, части обогащенного Н2 синтез-газа в установку синтеза метанола для получения второго потока метанола и потока продувочного газа, где поток продувочного газа содержит Н2, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды; (f) подачу, по меньшей мере, части первого потока метанола и/или, по меньшей мере, части второго потока метанола в зону реакции синтеза DME для получения потока DME, где общепринятый реактор содержит как зону реакции гидролиза метилацетата, так и зону реакции синтеза DME; и (g) подачу, по меньшей мере, части потока DME в установку карбонилирования DME на стадии (с);B: a process for producing acetic acid, comprising: (a) reacting, by means of an FRO reaction, a mixture of FRO reactants in an FRO reactor to produce H 2 depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons, O 2 and optionally CO 2 ; where the hydrocarbons contain no less than about 5 mol.% With 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where the FRO reactor differs in FRO pressure; where depleted H 2 synthesis gas contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons; and wherein the H2 depleted synthesis gas has an H2/CO molar ratio of about 0.8 to about 1.3; (b) optionally compressing at least a portion of the H 2 depleted synthesis gas to form compressed synthesis gas; (c) feeding at least a portion of the H2 depleted syngas and/or compressed syngas and DME to a DME carbonylation unit to produce methyl acetate and H2 rich syngas; where the DME carbonylation unit is characterized by the DME carbonylation pressure; where the pressure of depleted H2 synthesis gas and/or compressed synthesis gas is approximately equal to the carbonylation pressure of DME; wherein the H 2 -rich synthesis gas contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons, and wherein the H 2 -rich synthesis gas has an H 2 /CO molar ratio of from about 1.4 to about 2.2; (d) feeding at least a portion of methyl acetate and water to a methyl acetate hydrolysis reaction zone to produce acetic acid and a first methanol stream; (e) feeding at least a portion of the H 2 -rich synthesis gas to the methanol synthesis unit to produce a second methanol stream and a purge gas stream, where the purge gas stream contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons; (f) feeding at least a portion of the first methanol stream and/or at least a portion of the second methanol stream to a DME synthesis reaction zone to produce a DME stream, wherein the conventional reactor comprises both a methyl acetate hydrolysis reaction zone and a synthesis reaction zone DME; and (g) feeding at least a portion of the DME stream to the DME carbonylation unit in step (c);

С: способ получения диметилового эфира (DME), включающий в себя: (а) взаимодействие посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО) смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного водородом синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, O2 и необязательно СО2 и/или водяной пар; где углеводороды содержат не меньше, чем приблизительно 3C: a process for producing dimethyl ether (DME) comprising: (a) reacting, via a partial catalytic oxidation (CPO) reaction, a mixture of CRO reactants in a CRO reactor to produce hydrogen-depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons, O 2 and optionally CO 2 and/or water vapor; where hydrocarbons contain no less than about 3

- 20 042919 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где реактор СРО отличается давлением СРО; где обедненный водородом синтез-газ содержит водород, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный водородом синтез-газ отличается молярным отношением водорода к CO (Н2/СО), равным от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,3; (b) подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа в реактор DME для получения выходящего потока из реактора DME; где реактор DME отличается давлением в реакторе DME; где давление в реакции СРО и давление в реакторе DME являются одинаковыми или различными; где выходящий поток из реактора DME содержит DME, метанол, воду, и СО2; (с) разделение, по меньшей мере, части выходящего потока из реактора DME на поток DME, поток метанола, поток воды и поток СО2; (d) необязательно рециркуляцию, по меньшей мере, части потока метанола в реактор DME, и (е) необязательно рециркуляцию, по меньшей мере, части потока СО2 в реактор СРО.- 20 042919 mol.% C 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where the FRO reactor differs in FRO pressure; where the hydrogen-depleted synthesis gas contains hydrogen, CO, CO2 and unreacted hydrocarbons; and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas is characterized by a molar ratio of hydrogen to CO (H2/CO) of about 0.8 to about 1.3; (b) feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas to a DME reactor to produce an effluent from the DME reactor; where the DME reactor is different pressure in the DME reactor; where the pressure in the FPO reaction and the pressure in the DME reactor are the same or different; where the effluent from the DME reactor contains DME, methanol, water, and CO 2 ; (c) separating at least a portion of the DME reactor effluent into a DME stream, a methanol stream, a water stream, and a CO2 stream; (d) optionally recycling at least a portion of the methanol stream to the DME reactor, and (e) optionally recycling at least a portion of the CO2 stream to the FRO reactor.

Каждый из вариантов осуществления настоящего изобретения А, В, и с может иметь один или несколько следующих дополнительных элементов.Each of embodiments A, B, and C of the present invention may have one or more of the following additional elements.

Элемент 1, где углеводороды содержат метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, сжиженный углеводородный газ (LPG), нефтяной газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкие среды, газ от флюид-каталитического крекинга (FCC), газы рабочих установок, газы из объектов между установками, остаточные газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации.Element 1 where hydrocarbons contain methane, natural gas, natural gas liquids, liquefied petroleum gas (LPG), petroleum gas, associated gas, enriched gas, paraffins, shale gas, shale fluids, fluid catalytic cracking (FCC) gas, gases working installations, gases from objects between installations, residual gases, fuel gas from the fuel gas manifold, or combinations thereof.

Элемент 2, где С2+ алканы содержат этан, пропан, бутаны или их комбинации.Element 2, where C 2+ alkanes contain ethane, propane, butanes, or combinations thereof.

Элемент 3, где реактор СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО, от приблизительно 100 до приблизительно 500°С; давления СРО, равного от приблизительно 20 бар избыточного давления до приблизительно 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от приблизительно 0,001 миллисекунд (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярного отношения углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов СРО, равного от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 3:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей О2 в смеси реагентов; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси реагентов СРО, менее приблизительно 0,6:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО, не меньшего, чем приблизительно 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.Element 3, where the FRO reactor is characterized by at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of the temperature of the mixture of FRO reagents, from about 100 to about 500°C; an FRO pressure of from about 20 barg to about 80 barg; a contact time in the FRO reaction of from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s); molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the CPO reactant mixture from about 0.5:1 to about 3:1, where the C/O molar ratio refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the reactant mixture divided by on the total number of moles of O 2 in the mixture of reagents; molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the CPO reactant mixture less than about 0.6:1, where the molar S/C ratio refers to the total number of moles of water (H 2 O) in the reactant mixture divided by the total number of moles carbon (C) in hydrocarbons in the reactant mixture; molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the CRO reagent mixture not less than about 0.5:1, where the CO 2 /C molar ratio refers to the total number of moles of CO 2 in the reactant mixture divided by the total number of moles of carbon (C) in hydrocarbons in a mixture of reactants; and their combinations.

Элемент 4, в котором исключена стадия введения, по меньшей мере, части обедненного Н2 синтезгаза в установку для регенерации водорода для снижения количества Н2 в обедненном Н2 синтез-газе.Element 4 in which the step of introducing at least a portion of the H2 - depleted synthesis gas into the hydrogen recovery unit to reduce the amount of H2 in the H2-depleted synthesis gas is eliminated.

Элемент 5, где реактор СРО отличается давлением СРО; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; и где давление в реакции СРО приблизительно равно давлению карбонилирования DME.Element 5, where the FRO reactor is characterized by FRO pressure; where the DME carbonylation unit is characterized by the DME carbonylation pressure; and where the pressure in the CRO reaction is approximately equal to the carbonylation pressure of DME.

Элемент 6, где реактор СРО отличается давлением СРО; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; где, по меньшей мере, часть обедненного Н2 синтез-газ сжимают в компрессоре с получением сжатого синтез-газа; где сжатый синтез-газ отличается давлением, которое приблизительно равно давлению карбонилирования DME; и где, по меньшей мере, часть сжатого синтез газа подают в установку карбонилирования DME на стадии (b).Element 6, where the FRO reactor is characterized by FRO pressure; where the DME carbonylation plant is characterized by the DME carbonylation pressure; where at least part of the depleted H 2 synthesis gas is compressed in the compressor to obtain a compressed synthesis gas; where the compressed synthesis gas differs in pressure, which is approximately equal to the carbonylation pressure of DME; and wherein at least a portion of the compressed synthesis gas is fed to the DME carbonylation unit in step (b).

Элемент 7, где размер компрессора меньше размера компрессора, применяемого для сжатия обедненного Н2 синтез-газа согласно иному аналогичному способу, в котором (i) используют установку для регенерации Н2 для получения обедненного Н2 синтез-газа и/или (ii) получают обедненный Н2 синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов.Element 7, where the size of the compressor is smaller than the size of the compressor used to compress the lean H 2 synthesis gas according to another similar method, in which (i) an H2 regeneration unit is used to produce lean H 2 synthesis gas and/or (ii) lean H 2 is obtained synthesis gas from hydrocarbons containing less than about 3 mol.% With 2+ alkanes.

Элемент 8, дополнительно включающий в себя подачу, по меньшей мере, части обогащенного Н2 синтез-газа в установку синтеза метанола для получения другого потока метанола и потока продувочного газа, где поток продувочного газа содержит Н2, СО, СО2 и непрореагировавшие углеводороды, и где, по меньшей мере, часть потока продувочного газа необязательно применяют в качестве топлива.Element 8 further including feeding at least a portion of the H 2 -rich synthesis gas to the methanol synthesis unit to produce another methanol stream and a purge gas stream, where the purge gas stream contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons, and wherein at least a portion of the purge gas stream is optionally used as a fuel.

Элемент 9, дополнительно включающий в себя: (1) подачу, по меньшей мере, части потока метанола и/или, по меньшей мере, части другого потока метанола в зону реакции синтеза DME для получения потока DME; и (2) подачу, по меньшей мере, части потока DME в установку карбонилирования DME на стадии (b).Element 9 further comprising: (1) feeding at least a portion of a methanol stream and/or at least a portion of another methanol stream to a DME synthesis reaction zone to produce a DME stream; and (2) feeding at least a portion of the DME stream to the DME carbonylation unit in step (b).

Элемент 10, где общепринятый реактор содержит как зону реакции гидролиза метилацетата, так и зону реакции синтеза DME.Element 10, wherein the conventional reactor contains both a methyl acetate hydrolysis reaction zone and a DME synthesis reaction zone.

Элемент 11, где количество полученной уксусной кислоты превышает количество уксусной кислоты, полученное посредством иного аналогичного способа в котором (i) используют установку для регенерации Н2 для получения обедненного Н2 синтез-газа и/или (ii) получают обедненный Н2 синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов.Element 11, where the amount of acetic acid produced is greater than the amount of acetic acid produced by another similar process in which (i) an H2 recovery plant is used to produce H2-depleted synthesis gas and/or (ii) an H2-depleted synthesis gas is produced from hydrocarbons, containing less than about 3 mol.% WITH 2+ alkanes.

Элемент 12, где реактор СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выElement 12, where the FRO reactor is characterized by at least one FRO operating parameter, you

- 21 042919 бранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО, от приблизительно 100°С до приблизительно 500°С; давления СРО, равного от приблизительно 25 бар избыточного давления до приблизительно 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от приблизительно 0,001 миллисекунд (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярного отношения С/О в смеси реагентов СРО, равного от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 2:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей О2 в смеси реагентов; молярного отношения S/C в смеси реагентов СРО меньшего, чем приблизительно 0,25:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2/С в смеси реагентов СРО, не меньшего, чем приблизительно 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.- 21 042919 brane from the group consisting of the temperature of the mixture of CPO reagents, from about 100°C to about 500°C; an FRO pressure of from about 25 barg to about 80 barg; a contact time in the FRO reaction of from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s); molar C/O ratio in the CPO reactant mixture of from about 0.5:1 to about 2:1, where the C/O molar ratio refers to the total number of moles (C) in the hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total moles of O 2 in a mixture of reagents; an S/C molar ratio in the CRO reactant mixture of less than about 0.25:1, where the S/C molar ratio refers to the total moles of water in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) in hydrocarbons in the reactant mixture; a CO2/C molar ratio in the CPO reactant mixture not less than about 0.5:1, where the CO2/C molar ratio refers to the total moles of CO2 in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) in the hydrocarbons in the mixture reagents; and their combinations.

Элемент 13, дополнительно включающий в себя: (1) необязательно сжатие, по меньшей мере, части обедненного Н2 синтез-газа с получением сжатого синтез-газа, где давление сжатого синтез-газа приблизительно равно давлению в реакторе DME; и (2) подачу, по меньшей мере, части сжатого синтез-газа в реактор DME на стадии (b).Element 13 further comprising: (1) optionally compressing at least a portion of the H 2 depleted synthesis gas to form compressed synthesis gas, wherein the pressure of the compressed synthesis gas is approximately equal to the pressure in the DME reactor; and (2) feeding at least a portion of the compressed synthesis gas to the DME reactor in step (b).

Элемент 14, где полученное количество DME превышает количество DME, полученное посредством иного аналогичного способа в котором (i) используют установку для регенерации Н2 для получения Н2-обедненного синтез-газа и/или (ii) получают обедненный Н2 синтез-газ из углеводородов, содержащих менее приблизительно 3 мол.% С2+ алканов.Element 14, where the amount of DME obtained exceeds the amount of DME obtained by another similar method in which (i) an H 2 recovery unit is used to produce H 2 -lean synthesis gas and/or (ii) an H 2 -lean synthesis gas is obtained from hydrocarbons containing less than about 3 mol.% With 2+ alkanes.

В то время как были продемонстрированы и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалист в данной области техники может осуществить их модификации без отступления от идей раскрытия настоящего изобретения. Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, являются лишь иллюстративными и не подразумеваются как ограничивающие. Возможными являются многие вариации и модификации настоящего изобретения, и они находятся в пределах объема притязаний настоящего изобретения.While the preferred embodiments of the present invention have been demonstrated and described, modifications may be made by one skilled in the art without departing from the teachings of the disclosure of the present invention. The embodiments described herein are illustrative only and are not intended to be limiting. Many variations and modifications of the present invention are possible and are within the scope of the present invention.

Многочисленные другие модификации, эквиваленты, и альтернативы станут очевидными для специалистов в данной области техники, как только они полностью оценят приведенное выше раскрытие. Авторы подразумевают, что приведенная ниже формула изобретения интерпретируется, чтобы охватить все такие модификации, эквиваленты, альтернативы, где это является применимым. Соответственно, объем правовой защиты настоящего изобретения не ограничивается описание, изложенным выше, но ограничен лишь формулой изобретения, которая следует ниже, объем притязаний которой включает все эквиваленты объекта формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения включен в описание в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и дополнение к подробному описанию настоящего изобретения. Раскрытие всех патентов, патентных заявок и публикаций, цитируемых в настоящем документе, включены в него посредством ссылки.Numerous other modifications, equivalents, and alternatives will become apparent to those skilled in the art once they fully appreciate the above disclosure. The authors mean that the following claims are interpreted to cover all such modifications, equivalents, alternatives, where applicable. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the description set forth above, but is limited only by the claims that follow, the scope of which includes all equivalents of the subject matter of the claims. Each claim is included in the description as an embodiment of the present invention. Thus, the claims are a further description and addition to the detailed description of the present invention. Disclosures of all patents, patent applications and publications cited herein are incorporated herein by reference.

Claims (25)

1. Способ получения уксусной кислоты, включающий в себя:1. A method for producing acetic acid, including: (a) взаимодействие посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО) смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного водородом синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды и кислород; где углеводороды содержат не меньше чем 3 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где обедненный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный водородом синтез-газ отличается молярным отношением водорода к монооксиду углерода (Н2/СО), равным от 0,7 до 1,3;(a) reacting, via a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reactants in a CPO reactor to produce a hydrogen-depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons and oxygen; where hydrocarbons contain not less than 3 mol.% With 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where depleted in hydrogen synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons; and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas is characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of 0.7 to 1.3; (b) подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа и диметилового эфира (DME) в установку карбонилирования DME для получения метилацетата и обогащенного водородом синтез-газа; где обогащенный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода, и непрореагировавшие углеводороды, и где обогащенный водородом синтез-газ отличается молярным отношением Н2/СО, равным от 1,4 до 2,2; и (c) подачу, по меньшей мере, части метилацетата и воды в зону реакции гидролиза метилацетата для получения уксусной кислоты и потока метанола.(b) feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas and dimethyl ether (DME) to a DME carbonylation unit to produce methyl acetate and hydrogen-rich synthesis gas; wherein the hydrogen-rich synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and unreacted hydrocarbons, and wherein the hydrogen-rich synthesis gas has an H2/CO molar ratio of 1.4 to 2.2; and (c) feeding at least a portion of methyl acetate and water to a methyl acetate hydrolysis reaction zone to produce acetic acid and a methanol stream. 2. Способ по п.1, где углеводороды содержат метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, сжиженный углеводородный газ (LPG), нефтяной газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкие среды, газ от флюид-каталитического крекинга (FCC), газы рабочих установок, газы из объектов между установками, остаточные газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации.2. The method of claim 1, wherein the hydrocarbons comprise methane, natural gas, natural gas liquids, liquefied petroleum gas (LPG), petroleum gas, associated gas, enriched gas, paraffins, shale gas, shale fluids, fluid catalytic cracking gas (FCC), work plant gases, gases from sites between installations, residual gases, fuel gas from the fuel gas header, or combinations thereof. 3. Способ по любому из пп.1-2, где С2+ алканы содержат этан, пропан, бутаны или их комбинации.3. The method according to any one of claims 1 to 2, wherein the C 2+ alkanes contain ethane, propane, butanes, or combinations thereof. 4. Способ по любому из пп.1-3, где реактор СРО отличается по меньшей мере одним рабочим пара4. The method according to any one of claims 1 to 3, where the FRO reactor is characterized by at least one working steam - 22 042919 метром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО, равной от 100 до 500°С; давления СРО, равного от 20 бар избыточного давления до 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от 0,001 миллисекунд (мс) до 5 секунд (с); молярного отношения углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов СРО, равного от 0,5:1 до 3:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей кислорода (О2) в смеси реагентов; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси реагентов СРО, менее 0,6:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО, равному не меньше, чем 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.- 22 042919 CRO meter selected from the group consisting of the temperature of the mixture of CRO reagents, equal to from 100 to 500°C; SRO pressure equal to from 20 bar overpressure to 80 bar overpressure; a contact time in the FRO reaction of 0.001 milliseconds (ms) to 5 seconds (s); the molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the CPO reactant mixture from 0.5:1 to 3:1, where the molar C/O ratio refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total the number of moles of oxygen (O 2 ) in the mixture of reagents; molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the CPO reagent mixture, less than 0.6:1, where the molar ratio S/C refers to the total number of moles of water (H 2 O) in the reagent mixture divided by the total number of moles of carbon (C) in hydrocarbons in a mixture of reactants; the molar ratio of CO2 to carbon (CO2/C) in the CPO reactant mixture not less than 0.5:1, where the CO2/C molar ratio refers to the total number of moles of CO2 in the reactant mixture divided by the total number of moles of carbon ( C) in hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором исключена стадия введения, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа в установку для регенерации водорода для снижения количества водорода в обедненном водородом синтез-газе.5. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step of introducing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas into the hydrogen recovery unit to reduce the amount of hydrogen in the hydrogen-depleted synthesis gas is omitted. 6. Способ по любому из пп.1-5, где реактор СРО отличается давлением СРО; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; и где давление в реакции СРО равно давлению карбонилирования DME.6. The method according to any one of claims 1 to 5, where the FRO reactor is characterized by FRO pressure; where the DME carbonylation unit is characterized by the DME carbonylation pressure; and where the pressure in the CRO reaction is equal to the carbonylation pressure of DME. 7. Способ по любому из пп.1-6, где реактор СРО отличается давлением СРО; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; где, по меньшей мере, часть обедненного водородом синтез-газа сжимают в компрессоре с получением сжатого синтез-газа; где сжатый синтез-газ отличается давлением, которое равно давлению карбонилирования DME; и где, по меньшей мере, часть сжатого синтез газа подают в установку карбонилирования DME на стадии (b).7. The method according to any one of claims 1 to 6, where the FRO reactor is characterized by FRO pressure; where the DME carbonylation unit is characterized by the DME carbonylation pressure; wherein at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas is compressed in a compressor to form compressed synthesis gas; where the compressed synthesis gas differs in pressure, which is equal to the carbonylation pressure of DME; and wherein at least a portion of the compressed synthesis gas is fed to the DME carbonylation unit in step (b). 8. Способ по п.7, где размер компрессора меньше размера компрессора, применяемого для сжатия обедненного водородом синтез-газа согласно иному аналогичному способу, в котором (i) используют установку для регенерации водорода для получения обедненного водородом синтез-газа и/или (ii) получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих менее 3 мол.% С2+ алканов.8. The method of claim 7, wherein the compressor is smaller than the compressor used to compress the hydrogen-depleted synthesis gas according to another similar method, wherein (i) a hydrogen recovery unit is used to produce hydrogen-depleted synthesis gas and/or (ii ) get depleted in hydrogen synthesis gas from hydrocarbons containing less than 3 mol.% WITH 2+ alkanes. 9. Способ по любому из пп.1-8, дополнительно включающий в себя подачу, по меньшей мере, части обогащенного водородом синтез-газа в установку синтеза метанола для получения другого потока метанола и потока продувочного газа, где поток продувочного газа содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды, и где, по меньшей мере, часть потока продувочного газа необязательно применяют в качестве топлива.9. The method according to any one of claims 1 to 8, further comprising feeding at least a portion of the hydrogen-rich synthesis gas to the methanol synthesis unit to produce another methanol stream and a purge gas stream, where the purge gas stream contains hydrogen, monoxide carbon, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons, and wherein at least a portion of the purge gas stream is optionally used as a fuel. 10. Способ по п.9, дополнительно включающий в себя: (1) подачу, по меньшей мере, части потока метанола и/или, по меньшей мере, части другого потока метанола в зону реакции синтеза DME для получения потока DME; и (2) подачу, по меньшей мере, части потока DME в установку карбонилирования DME на стадии (b).10. The method of claim 9, further comprising: (1) feeding at least a portion of a methanol stream and/or at least a portion of another methanol stream to a DME synthesis reaction zone to produce a DME stream; and (2) feeding at least a portion of the DME stream to the DME carbonylation unit in step (b). 11. Способ по п.10, где общепринятый реактор содержит как зону реакции гидролиза метилацетата, так и зону реакции синтеза DME.11. The method of claim 10 wherein the conventional reactor comprises both a methyl acetate hydrolysis reaction zone and a DME synthesis reaction zone. 12. Способ по любому из пп.1-11, где количество полученной уксусной кислоты превышает количество уксусной кислоты, полученное посредством иного аналогичного способа, в котором (i) используют установку для регенерации водорода для получения обедненного водородом синтез-газа и/или (ii) получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих менее 3 мол.% С2+ алканов.12. A process according to any one of claims 1 to 11, wherein the amount of acetic acid produced is greater than the amount of acetic acid produced by another similar method, wherein (i) a hydrogen recovery unit is used to produce hydrogen-depleted synthesis gas and/or (ii ) get depleted in hydrogen synthesis gas from hydrocarbons containing less than 3 mol.% With 2+ alkanes. 13. Способ по п.1, где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, кислород и необязательно диоксид углерода и/или водяной пар.13. The method according to claim 1, where the mixture of CPO reagents contains hydrocarbons, oxygen and optionally carbon dioxide and/or steam. 14. Способ получения уксусной кислоты, включающий в себя:14. A method for producing acetic acid, including: (а) взаимодействие посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО) смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного водородом синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды и кислород; и где углеводороды содержат не меньше чем 5 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где реактор СРО отличается давлением СРО; где обедненный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный водородом синтез-газ отличается молярным отношением водорода к монооксиду углерода (Н2/СО), равным от 0,8 до 1,3;(a) reacting, via a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reactants in a CPO reactor to produce a hydrogen-depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons and oxygen; and where the hydrocarbons contain not less than 5 mol.% With 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where the FRO reactor differs in FRO pressure; where depleted in hydrogen synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons; and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas is characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of 0.8 to 1.3; (c) подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа и/или сжатого синтез-газа и диметилового эфира (DME) в установку карбонилирования DME для получения метилацетата и обогащенного водородом синтез-газа; где установка карбонилирования DME отличается давлением карбонилирования DME; где давление обедненного водородом синтез-газа и/или сжатыого синтез-газа равно давлению карбонилирования DME; где обогащенный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода, и непрореагировавшие углеводороды, и где обогащенный водородом синтез-газ отличается молярным отношением Н2/СО, равным от 1,4 до 2,2;(c) feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas and/or compressed synthesis gas and dimethyl ether (DME) to a DME carbonylation unit to produce methyl acetate and hydrogen-rich synthesis gas; where the DME carbonylation unit is characterized by the DME carbonylation pressure; where the pressure of the hydrogen-depleted synthesis gas and/or compressed synthesis gas is equal to the carbonylation pressure of DME; wherein the hydrogen-rich synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and unreacted hydrocarbons, and wherein the hydrogen-rich synthesis gas has an H2/CO molar ratio of 1.4 to 2.2; (d) подачу, по меньшей мере, части метилацетата и воды в зону реакции гидролиза метилацетата для получения уксусной кислоты и первого потока метанола;(d) feeding at least a portion of methyl acetate and water to a methyl acetate hydrolysis reaction zone to produce acetic acid and a first methanol stream; (e) подачу, по меньшей мере, части обогащенного водородом синтез-газа в установку синтеза мета(e) feeding at least a portion of the hydrogen-rich synthesis gas to the methane synthesis unit - 23 042919 нола для получения второго потока метанола и потока продувочного газа, где поток продувочного газа содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды;- 23 042919 nola to obtain a second methanol stream and a purge gas stream, where the purge gas stream contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons; (f) подачу, по меньшей мере, части первого потока метанола и/или, по меньшей мере, части второго потока метанола в зону реакции синтеза DME для получения потока DME, где общепринятый реактор содержит как зону реакции гидролиза метилацетата, так и зону реакции синтеза DME; и (g) подачу, по меньшей мере, части потока DME в установку карбонилирования DME на стадии (с).(f) feeding at least a portion of the first methanol stream and/or at least a portion of the second methanol stream to a DME synthesis reaction zone to produce a DME stream, wherein the conventional reactor comprises both a methyl acetate hydrolysis reaction zone and a synthesis reaction zone DME; and (g) feeding at least a portion of the DME stream to the DME carbonylation unit in step (c). 15. Способ по п.14, где реактор СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО, равной от 100 до 500°С; давления СРО, равного от 25 бар избыточного давления до 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от 0,001 миллисекунд (мс) до 5 секунд (с); молярного отношения углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов СРО, равного от о 0,5:1 до 2:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей кислорода (О2) в смеси реагентов; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси реагентов СРО, менее 0,25:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО, не меньшего чем 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.15. The method according to claim 14, where the FRO reactor is characterized by at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of the temperature of the mixture of FRO reagents, equal to from 100 to 500°C; SRO pressure equal to from 25 bar overpressure to 80 bar overpressure; a contact time in the FRO reaction of 0.001 milliseconds (ms) to 5 seconds (s); molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the mixture of CRO reagents, equal to from about 0.5:1 to 2:1, where the molar ratio C/O refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the mixture of reagents, divided by the total number of moles of oxygen (O 2 ) in the mixture of reagents; molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the CPO reagent mixture, less than 0.25:1, where the molar ratio S/C refers to the total number of moles of water (H 2 O) in the reagent mixture divided by the total number of moles of carbon (C) in hydrocarbons in a mixture of reactants; molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the mixture of CPO reagents not less than 0.5: 1, where the molar ratio of CO 2 /C refers to the total number of moles of CO 2 in the mixture of reagents divided by the total number of moles of carbon ( C) in hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations. 16. Способ по п.14, где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, кислород и необязательно диоксид углерода и/или водяной пар.16. The method of claim 14, wherein the CPO reactant mixture contains hydrocarbons, oxygen, and optionally carbon dioxide and/or steam. 17. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя (b) необязательное сжатие, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа с получением сжатого синтез-газа.17. The method of claim 14, further comprising (b) optionally compressing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas to form compressed synthesis gas. 18. Способ получения диметилового эфира (DME), включающий в себя:18. A method for producing dimethyl ether (DME), including: (a) взаимодействие посредством реакции частичного каталитического окисления (СРО) смеси реагентов СРО в реакторе СРО для получения обедненного водородом синтез-газа; где смесь реагентов СРО содержит углеводороды и кислород; где углеводороды содержат не меньше чем 3 мол.% С2+ алканов; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где реактор СРО отличается давлением СРО; где обедненный водородом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды; и где обедненный водородом синтез-газ отличается молярным отношением водорода к монооксиду углерода (Н2/СО), равным от 0,8 до 1,3;(a) reacting, via a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reactants in a CPO reactor to produce a hydrogen-depleted synthesis gas; where the mixture of reagents FRO contains hydrocarbons and oxygen; where the hydrocarbons contain not less than 3 mol.% With 2+ alkanes; where the FRO reactor contains the FRO catalyst; where the FRO reactor differs in FRO pressure; where depleted in hydrogen synthesis gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons; and wherein the hydrogen-depleted synthesis gas is characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of 0.8 to 1.3; (b) подачу, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа в реактор для получения диметилового эфира (DME) для получения выходящего потока из реактора для получения DME; где реактор для получения DME отличается давлением в реакторе для получения DME; где давление реакции СРО и давление в реакторе для получения DME являются одинаковыми или различными; где выходящий поток из реактора для получения DME содержит DME, метанол, воду и диоксид углерода;(b) feeding at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas to a dimethyl ether (DME) reactor to produce an effluent from the DME reactor; where the reactor for producing DME differs in pressure in the reactor for producing DME; where the pressure of the CPO reaction and the pressure in the reactor to obtain DME are the same or different; where the output stream from the reactor to obtain DME contains DME, methanol, water and carbon dioxide; (c) разделение, по меньшей мере, части выходящего потока из реактора для получения DME на поток DME, поток метанола, поток воды и поток диоксида углерода.(c) separating at least a portion of the DME reactor effluent into a DME stream, a methanol stream, a water stream, and a carbon dioxide stream. 19. Способ по п.18, где углеводороды содержат метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, сжиженный углеводородный газ (LPG), нефтяной газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкие среды, газ от флюид-каталитического крекинга (FCC), газы рабочих установок, газы из объектов между установками, остаточные газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации, и где С2+ алканы содержат этан, пропан, бутаны или их комбинации.19. The method of claim 18 wherein the hydrocarbons comprise methane, natural gas, natural gas liquids, liquefied petroleum gas (LPG), petroleum gas, associated gas, enriched gas, paraffins, shale gas, shale fluids, fluid catalytic cracking gas (FCC), plant gases, gases from sites between installations, residual gases, fuel gas from the fuel gas header, or combinations thereof, and where C 2+ alkanes contain ethane, propane, butanes, or combinations thereof. 20. Способ по любому из пп.18-19, где реактор СРО отличается по меньшей мере одним рабочим параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из температуры смеси реагентов СРО, равной от 100 до 500°С; давления СРО, равного от 20 бар избыточного давления до 80 бар избыточного давления; времени контакта в реакции СРО, равного от 0,001 миллисекунд (мс) до 5 секунд (с); молярного отношения углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов СРО, равного от 0,5:1 до 3:1, где молярное отношение С/О относится к общему количеству молей (С) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество молей кислорода (О2) в смеси реагентов; молярного отношения водяного пара к углероду (S/C) в смеси реагентов СРО менее 0,6:1, где молярное отношение S/C относится к общему количеству молей воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; молярного отношения СО2 к углероду (СО2/С) в смеси реагентов СРО, равного не менее 0,5:1, где молярное отношение СО2/С относится к общему количеству молей СО2 в смеси реагентов, деленному на общее количество молей углерода (С) в углеводородах в смеси реагентов; и их комбинаций.20. The method according to any one of claims 18-19, where the FRO reactor is characterized by at least one FRO operating parameter selected from the group consisting of a temperature of the mixture of CRO reagents equal to from 100 to 500°C; SRO pressure equal to 20 bar overpressure to 80 bar overpressure; a contact time in the FRO reaction of 0.001 milliseconds (ms) to 5 seconds (s); the molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the CPO reactant mixture from 0.5:1 to 3:1, where the molar C/O ratio refers to the total number of moles (C) in hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total the number of moles of oxygen (O 2 ) in the mixture of reagents; the molar ratio of water vapor to carbon (S/C) in the CRO reactant mixture is less than 0.6:1, where the molar S/C ratio refers to the total moles of water (H 2 O) in the reactant mixture divided by the total moles of carbon ( C) in hydrocarbons in a mixture of reagents; molar ratio of CO 2 to carbon (CO 2 /C) in the mixture of CRO reagents equal to at least 0.5: 1, where the molar ratio of CO 2 / C refers to the total number of moles of CO 2 in the mixture of reagents divided by the total number of moles of carbon ( C) in hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations. 21. Способ по любому из пп.18-20, в котором исключена стадия введения, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа в установку для регенерации водорода для снижения количества водорода в обедненном водородом синтез-газ.21. The method according to any one of claims 18 to 20, wherein the step of introducing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas into the hydrogen recovery unit to reduce the amount of hydrogen in the hydrogen-depleted synthesis gas is omitted. 22. Способ по любому из пп.18-21, дополнительно включающий в себя: (1) необязательно сжатие, по меньшей мере, части обедненного водородом синтез-газа с получением сжатого синтез-газа, где давление сжатого синтез газа равно давлению в реакторе для получения DME; и (2) подачу, по меньшей мере, части сжатого синтез-газа в реактор для получения DME на стадии (b).22. The method according to any one of claims 18-21, further comprising: (1) optionally compressing at least a portion of the hydrogen-depleted synthesis gas to obtain compressed synthesis gas, where the pressure of the compressed synthesis gas is equal to the pressure in the reactor for receiving DME; and (2) feeding at least a portion of the compressed synthesis gas to the DME reactor in step (b). 23. Способ по любому из пп.18-22, где полученное количество DME превышает количество DME, 23. The method according to any one of claims 18-22, where the amount of DME obtained exceeds the amount of DME, - 24 042919 полученное посредством иного аналогичного способа, в котором (i) используют установку для регенерации водорода для получения обедненного водородом синтез-газа и/или (ii) получают обедненный водородом синтез-газ из углеводородов, содержащих менее 3 мол.% С2 алканов.- 24 042919 obtained by another similar method, in which (i) using a hydrogen recovery unit to obtain hydrogen-depleted synthesis gas and/or (ii) obtaining hydrogen-depleted synthesis gas from hydrocarbons containing less than 3 mol.% C 2 alkanes . 24. Способ по п.18, где смесь реагентов СРО содержит углеводороды, кислород и необязательно диоксид углерода и/или водяной пар.24. The method of claim 18, wherein the CPO reactant mixture contains hydrocarbons, oxygen, and optionally carbon dioxide and/or steam. 25. Способ по п.18, дополнительно включающий в себя (d) необязательную рециркуляцию, по меньшей мере, части потока метанола в реактор для получения DME, и (е) необязательную рециркуляцию по, меньшей мере, части потока диоксида углерода в реактор СРО.25. The process of claim 18, further comprising (d) optionally recycling at least a portion of the methanol stream to the DME reactor, and (e) optionally recycling at least a portion of the carbon dioxide stream to the FRO reactor.
EA202191965 2019-01-28 2020-01-02 METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR ACETIC ACID SYNTHESIS AND DIMETHYL ETHER SYNTHESIS EA042919B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/797,591 2019-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA042919B1 true EA042919B1 (en) 2023-04-05

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018234971A1 (en) An improved process for syngas production for petrochemical applications
CN113574009A (en) Process for the production of methanol from synthesis gas produced by catalytic partial oxidation combined with cracking
WO2020159657A1 (en) Methanol production process with increased energy efficiency
US20210387934A1 (en) Methanol production process with higher carbon utilization by co2 recycle
US20220169502A1 (en) Production of synthesis gas and of methanol
EA042919B1 (en) METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR ACETIC ACID SYNTHESIS AND DIMETHYL ETHER SYNTHESIS
WO2020176646A1 (en) An integrated indirect heat transfer process for the production of syngas and olefins by catalytic partial oxidation and cracking
WO2020176650A1 (en) Integrated indirect heat transfer process for the production of syngas and olefins by catalytic partial oxidation and catalytic selective dehydrogenation
CN113614025A (en) Process for producing hydrogen-depleted synthesis gas for acetic acid synthesis and dimethyl ether synthesis
CN113614024A (en) Method for producing hydrogen-depleted synthesis gas for use in synthesis process
CN113710613A (en) Methanol production process with improved energy efficiency
EA041955B1 (en) METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR SYNTHESIS PROCESSES
WO2020142487A1 (en) Methanol production process
EA044713B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY
EP3914578A1 (en) Methanol production process
EA044090B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING
WO2020142489A1 (en) Hydrogen enrichment in syngas produced via catalytic partial oxidation
EA044126B1 (en) METHOD OF METHANOL PRODUCTION
EA043578B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL FROM SYNTHESIS GAS PRODUCED BY CATALYTIC PARTIAL OXIDATION INTEGRATED WITH CRACKING