EA044090B1 - METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING Download PDF

Info

Publication number
EA044090B1
EA044090B1 EA202191886 EA044090B1 EA 044090 B1 EA044090 B1 EA 044090B1 EA 202191886 EA202191886 EA 202191886 EA 044090 B1 EA044090 B1 EA 044090B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
reactor
cpo
gas
methanol
Prior art date
Application number
EA202191886
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сивадинарайана Чинта
Равичандер Нарайанасвами
Атул ПАНТ
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 EA044090B1 publication Critical patent/EA044090B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к способам производства метанола, и более конкретно к способам производства метанола из синтез-газа, произведенного путем каталитического частичного окисления углеводородов, таких как метан.The present invention relates to methods for producing methanol, and more particularly to methods for producing methanol from synthesis gas produced by the catalytic partial oxidation of hydrocarbons such as methane.

Область техникиField of technology

Синтетический газ (синтез-газ) представляет собой смесь, содержащую монооксид углерода (СО) и водород (H2), а также небольшие количества диоксида углерода (СО2), воды (H2O) и непрореагировавшего метана (СН4). Синтез-газ обычно используют в качестве промежуточного продукта при производстве метанола и аммиака, а также в качестве промежуточного продукта в создании синтетической нефти для использования в качестве смазочного материала или топлива.Synthetic gas (syngas) is a mixture containing carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), as well as small amounts of carbon dioxide (CO2), water (H2O) and unreacted methane ( CH4 ). Synthesis gas is commonly used as an intermediate in the production of methanol and ammonia, and as an intermediate in the creation of synthetic petroleum for use as a lubricant or fuel.

Синтез-газ обычно получают путем парового риформинга природного газа (паровой риформинг метана или ПРМ (SMR)), хотя для производства синтез-газа могут быть использованы другие углеводородные источники, такие как отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов, сырье нафты, тяжелые углеводороды, каменный уголь, биомасса и др. ПРМ представляет собой эндотермический процесс и требует значительных затрат энергии для продвижения реакции. Традиционные эндотермические технологии, такие как ПРМ, дают синтез-газ с содержанием водорода, больше чем требуется для синтеза метанола. Как правило, ПРМ дает синтез-газ с отношением М, находящимся в интервале от 2,6 до 2,98, где отношение М представляет собой молярное отношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО+СО2).Syngas is typically produced by steam reforming natural gas (steam methane reforming or SMR), although other hydrocarbon sources can be used to produce syngas, such as refinery off-gases, naphtha feedstocks, heavy hydrocarbons, coal, biomass, etc. PRM is an endothermic process and requires significant energy input to promote the reaction. Traditional endothermic technologies, such as PRM, produce synthesis gas with a hydrogen content greater than that required for methanol synthesis. Typically, the PRM produces synthesis gas with an M ratio ranging from 2.6 to 2.98, where the M ratio is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ).

В процессе автотермического риформинга (ATP (ATR)) часть природного газа сжигают в качестве топлива, чтобы продвинуть преобразование природного газа в синтез-газ, что приводит к относительно низким концентрациям водорода и относительно высоким концентрациям CO2. Обычные установки по производству метанола используют технологию комбинированного риформинга (КР (CR)), которая объединяет ПРМ с автотермическим риформингом (ATP (ATR)), чтобы уменьшить количество водорода, присутствующего в синтез-газе. АТР дает синтез-газ с содержанием водорода ниже содержания, требуемого для синтеза метанола. Как правило, АТР дает синтез-газ с отношением М, находящимся в интервале от 1,7 до 1,84. По технологии КР объемный расход природного газа, подаваемого на ПРМ и АТР, может быть скорректирован для достижения отношения М всего синтез-газа от 2,0 до 2,06. Кроме того, синтезгаз КР имеет содержание водорода больше, чем содержание, требуемое для синтеза метанола. Более того, ПРМ представляет собой сильно эндотермический процесс, и эндотермичность технологии ПРМ требует сжигания топлива для продвижения синтеза синтез-газа. Следовательно, технология ПРМ снижает энергоэффективность процесса синтеза метанола.In the autothermal reforming (ATR) process, a portion of natural gas is burned as fuel to promote the conversion of natural gas to synthesis gas, resulting in relatively low concentrations of hydrogen and relatively high concentrations of CO2. Conventional methanol plants use combined reforming (CR) technology, which combines ATR with autothermal reforming (ATR) to reduce the amount of hydrogen present in the synthesis gas. ATP produces synthesis gas with a hydrogen content below that required for methanol synthesis. Typically, ATP produces synthesis gas with an M ratio ranging from 1.7 to 1.84. According to the CR technology, the volumetric flow rate of natural gas supplied to the PRM and ATP can be adjusted to achieve an M ratio of total synthesis gas from 2.0 to 2.06. In addition, the KR synthesis gas has a hydrogen content greater than that required for methanol synthesis. Moreover, PFP is a highly endothermic process, and the endothermic nature of PFP technology requires fuel combustion to promote syngas synthesis. Consequently, the PRM technology reduces the energy efficiency of the methanol synthesis process.

Синтез-газ также может быть произведен (не коммерческим образом) путем каталитического частичного окисления (КЧО (СРО) или КЧОк (СРОх)) природного газа. В процессе КЧО используют частичное окисление углеводородного сырья до синтез-газа, содержащего СО и H2. Процесс КЧО является экзотермическим, что устраняет необходимость во внешнем подведении тепла (в отличие от ПРМ). Однако состав обычно производимого синтез-газа не подходит для синтеза метанола, например, вследствие молярного отношения водорода к СО. Обычные процессы КЧО могут приводить к образованию кокса, осажденного на слое катализатора, что может также приводить к дезактивации катализатора и колебаниям давления в реакторе, затрудняя непрерывную работу реактора. Таким образом, есть продолжающаяся необходимость в развитии способов производства синтез-газа за счет КЧО.Synthesis gas can also be produced (non-commercially) by catalytic partial oxidation (CPO (CPO) or CPOk (CPOx)) of natural gas. The COC process uses partial oxidation of hydrocarbon feedstock to synthesis gas containing CO and H2. The CPO process is exothermic, which eliminates the need for external heat input (unlike PRM). However, the composition of the commonly produced synthesis gas is not suitable for methanol synthesis, for example due to the molar ratio of hydrogen to CO. Conventional CPR processes can result in the formation of coke deposited on the catalyst bed, which can also lead to catalyst deactivation and reactor pressure fluctuations, making continuous reactor operation difficult. Thus, there is a continuing need to develop methods for producing syngas from COC.

Краткое описание чертежаBrief description of the drawing

Для подробного описания предпочтительных аспектов раскрытых способов дается ссылка на сопровождающий чертеж.For a detailed description of preferred aspects of the disclosed methods, reference is made to the accompanying drawing.

На чертеже изображена схема системы способа производства метанола.The drawing shows a system diagram of a method for producing methanol.

Подробное описаниеDetailed description

В изобретении описаны способы производства метанола, включающие (а) взаимодействие посредством реакции каталитического частичного окисления (КЧО), смеси реагентов КЧО в реакторе КЧО с получением синтез-газа; где смесь реагентов КЧО содержит углеводороды и кислород; где реактор КЧО содержит одну реакционную зону, причем одна реакционная зона содержит катализатор КЧО; и где синтез-газ содержит водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), воду (H2O) и непрореагировавшие углеводороды; (b) введение по меньшей мере части синтез-газа (например, после охлаждения и удаления воды из синтез-газа и/или после регулирования давления и/или температуры синтезгаза) в метанольный реактор с получением выходящего потока метанольного реактора; где выходящий поток метанольного реактора содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; (с) разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора на поток сырого метанола, поток водорода, поток CO2 и поток продувочного газа; где поток сырого метанола содержит метанол и воду; где поток продувочного газа содержит монооксид углерода и углеводороды; и где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 выходящего потока метанольного реактора; и (d) рециркуляцию по меньшей мере части потока CO2 в реактор КЧО. Углеводороды, используемые для производства синтез-газа, могут включать метан, природный газ, сжиженный природный газ, нефтяной промысловый газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ флюид-каталитического крекинга (ФКК (FCC)), технологические газы нефтепереработки, ды- 1 044090 мовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа и т.п. или их комбинации.The invention describes methods for the production of methanol, including (a) reacting, through a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reagents in a CPO reactor to produce synthesis gas; where the mixture of CPO reagents contains hydrocarbons and oxygen; where the CPO reactor contains one reaction zone, and one reaction zone contains the CPO catalyst; and wherein the synthesis gas contains hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O) and unreacted hydrocarbons; (b) introducing at least a portion of the synthesis gas (eg, after cooling and removing water from the synthesis gas and/or after adjusting the pressure and/or temperature of the synthesis gas) into the methanol reactor to obtain a methanol reactor effluent stream; wherein the methanol reactor effluent contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; (c) separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream into a crude methanol stream, a hydrogen stream, a CO2 stream, and a purge gas stream; wherein the crude methanol stream contains methanol and water; wherein the purge gas stream contains carbon monoxide and hydrocarbons; and wherein the CO2 stream comprises at least a portion of the CO2 effluent of the methanol reactor; and (d) recycling at least a portion of the CO2 stream to the CPO reactor. Hydrocarbons used to produce synthesis gas may include methane, natural gas, liquefied natural gas, petroleum field gas, associated gas, enriched gas, waxes, shale gas, shale fluids, fluid catalytic cracking (FCC) offgas , process gases from oil refining, flue gases, fuel gas from the fuel gas collector, etc. or combinations thereof.

За исключением рабочих примеров или иных указаний, все числа или выражения, относящиеся к количествам ингредиентов, условиям реакции и т.п., используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях термином приблизительно. В изобретении раскрыты разные числовые интервалы. Поскольку эти интервалы являются непрерывными, они включают каждое значение между минимальным и максимальным значениями. Конечные точки всех интервалов, перечисляющих одну и ту же характеристику или компонент, можно комбинировать независимо и с включением указанной конечной точки. Если специально не указано иное, различные числовые интервалы, приведенные в этой заявке, являются приблизительными. Конечные точки всех интервалов, относящихся к одному и тому же компоненту или свойству, включают конечную точку и комбинируются независимо. Термин от больше чем 0 до количества означает, что названный компонент присутствует в некотором количестве, больше чем 0 и вплоть до и включая указанное более высокое количество.Except for working examples or other indications, all numbers or expressions referring to quantities of ingredients, reaction conditions, etc., used in the description and claims are to be understood as modified in all cases by the term approximately. The invention discloses different numerical intervals. Because these intervals are continuous, they include every value between the minimum and maximum values. The endpoints of all intervals that list the same characteristic or component can be combined independently to include the specified endpoint. Unless specifically stated otherwise, the various numerical ranges given in this application are approximate. The endpoints of all intervals that refer to the same component or property include the endpoint and are combined independently. The term greater than 0 to an amount means that the named component is present in an amount greater than 0 and up to and including said higher amount.

Термины a, an и the не обозначают ограничение количества, а скорее обозначают присутствие по меньшей мере одного из упомянутых элементов. Как используется в данном случае, формы единственного числа a an и the включают ссылки на множественное число.The terms a, an and the do not denote a limitation in quantity, but rather denote the presence of at least one of the mentioned elements. As used here, the singular forms a an and the include references to the plural.

Как используется в данном документе, их комбинации включают один или несколько из перечисленных элементов, необязательно вместе с подобным элементом, который не перечислен, например, включает комбинацию одного или нескольких названных компонентов необязательно с одним или несколькими другими компонентами, конкретно не названными, которые по сути имеют такую же функцию. Как используется в документе, термин комбинация включает смеси, сплавы, продукты реакции и т.п.As used herein, combinations thereof include one or more of the listed elements, optionally together with a similar element that is not listed, for example, includes a combination of one or more named components, optionally with one or more other components not specifically named, which essentially have the same function. As used herein, the term combination includes mixtures, alloys, reaction products, and the like.

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

Как используется в данном документе, термины ингибирование, или уменьшение, или предупреждение, или исключение, или любой вариант этих терминов включают любое измеряемое снижение или полное ингибирование для достижения желаемого результата.As used herein, the terms inhibition, or reduction, or prevention, or elimination, or any variation of these terms include any measurable reduction or complete inhibition to achieve a desired result.

Как используется в данном документе, термин эффективный означает адекватный для достижения желаемого, ожидаемого или предполагаемого результата.As used herein, the term effective means adequate to achieve the desired, expected or intended result.

Как используется в данном документе, термины содержащий (и любая форма содержания, такая как содержат и содержит), имеющий (и любая форма наличия, такая как имеют и имеет), включающий (и любая форма включения, такая как включают и включает) или состоящий из (и любая форма составления, такая как состоят из и состоит из) являются включающими и открытыми и не исключают дополнительные, неперечисленные элементы или стадии способа.As used herein, the terms containing (and any form of content such as contain and includes), having (and any form of having such as have and has), including (and any form of inclusion such as include and includes) or consisting of (and any form of composition such as consist of and consists of) are inclusive and open-ended and do not exclude additional, unlisted elements or method steps.

Если не определено иное, технические и научные термины, используемые в документе, имеют те же самые значения, которые обычно понимаются специалистом в данной области техники.Unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meanings as commonly understood by one skilled in the art.

Соединения описаны в изобретении с использованием стандартной номенклатуры. Например, любое положение, незамещенное какой-либо указанной группой, как следует понимать, имеет свою валентность, заполненную связью или атомом водорода. Тире (-), которое не находится между двумя буквами или символами, используют, чтобы показать точку присоединения для заместителя. Например, группа СНО присоединена через атом углерода карбонильной группы.The compounds are described in the invention using standard nomenclature. For example, any position unsubstituted by any specified group is understood to have its valence filled by a bond or hydrogen atom. A dash (-) that is not between two letters or symbols is used to show the attachment point for a substituent. For example, the CHO group is attached through the carbon atom of the carbonyl group.

Как используется в данном документе, термины Сх углеводороды и Сх являются взаимозаменяемыми и относятся к любому углеводороду, имеющему х-число атомов углерода (С). Например, оба термина С4 углеводороды и С4 относятся к любым углеводородам, имеющим точно 4 атома углерода, таким как н-бутан, изобутан, циклобутан, 1-бутен, 2-бутен, изобутилен, бутадиен и т.п., или их комбинациям.As used herein, the terms C x hydrocarbons and C x are used interchangeably and refer to any hydrocarbon having x number of carbon atoms (C). For example, both the terms C 4 hydrocarbons and C 4 refer to any hydrocarbons having exactly 4 carbon atoms, such as n-butane, isobutane, cyclobutane, 1-butene, 2-butene, isobutylene, butadiene, etc., or their combinations.

Как используется в данном документе, термин Сх+ углеводороды относится к любому углеводороду, имеющему равное или больше чем х число атомов углерода (С). Например, термин C2+ углеводороды относится к любым углеводородам, имеющим 2 или больше атомов углерода, таким как этан, этилен, C3, С4, C5 и т.д.As used herein, the term C x+ hydrocarbons refers to any hydrocarbon having equal to or greater than x number of carbon atoms (C). For example, the term C2 + hydrocarbons refers to any hydrocarbons having 2 or more carbon atoms, such as ethane, ethylene, C3 , C4 , C5 , etc.

Что касается фигуры, то на фигуре раскрыта система производства метанола 1000. Система производства метанола 1000 обычно включает реактор каталитического частичного окисления (КЧО или КЧОк) 100; метанольный реактор 200; газожидкостной сепаратор 300; дистилляционный узел 400; узел извлечения водорода (Н2); и сепаратор диоксида углерода (CO2) 600. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, компоненты системы производства метанола, показанные на фигуре, могут находиться в сообщении по текучей среде друг с другом (что показано с помощью соединяющих линий, указывающих направление потока текучей среды) через любые подходящие трубопроводы (например, трубы, потоки и т.д.).With respect to the figure, the figure discloses a methanol production system 1000. The methanol production system 1000 typically includes a catalytic partial oxidation reactor (CPR or CPR) 100; methanol reactor 200; gas-liquid separator 300; distillation unit 400; hydrogen extraction unit (H 2 ); and a carbon dioxide (CO2) separator 600. As will be appreciated by one skilled in the art and with the aid of this description, the components of the methanol production system shown in the figure may be in fluid communication with each other (as illustrated by the connecting lines indicating the direction of fluid flow) through any suitable conduits (eg pipes, streams, etc.).

В одном аспекте способ производства метанола, описанный в изобретении, может включать стадию взаимодействия, посредством реакции КЧО, смеси реагентов КЧО 10 в реакторе КЧО 100 с получением синтез-газа (например, выходящего потока реактора КЧО 15); где смесь реагентов КЧО 10 содержит углеводороды, кислород и необязательно водяной пар; где реактор КЧО 100 содержит одну реакционнуюIn one aspect, the method for producing methanol described in the invention may include the step of reacting, through a CPO reaction, a mixture of CPO reactants 10 in a CPO reactor 100 to produce synthesis gas (eg, the effluent from a CPO reactor 15); where the mixture of reagents KCHO 10 contains hydrocarbons, oxygen and optionally water vapor; where the KChO 100 reactor contains one reaction

- 2 044090 зону, причем одна реакционная зона содержит катализатор КЧО; и где синтез-газ 15 содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода, воду и непрореагировавшие углеводороды.- 2 044090 zone, with one reaction zone containing a CPO catalyst; and wherein the synthesis gas 15 contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water and unreacted hydrocarbons.

Как правило, реакция КЧО основывается на частичном сгорании топлива, такого как различные углеводороды, и в случае метана КЧО может быть представлено уравнением (1):Typically, the CPR reaction is based on the partial combustion of fuels such as various hydrocarbons, and in the case of methane, the CPR can be represented by equation (1):

СН4+1/2О2 2СО+2Н2 (1)CH 4 +1/2O 2 2CO+2H 2 (1)

Без намерения быть связанными какой-либо теорией следует отметить, что могут иметь место побочные реакции наряду с реакцией КЧО, изображенной в уравнении (1); и такие побочные реакции могут давать диоксид углерода (CO2) и воду (H2O), например, за счет сгорания углеводородов, что представляет собой экзотермическую реакцию. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, и без намерения быть связанными какой-либо теорией, реакция КЧО, представленная уравнением (1), может давать синтез-газ с молярным отношением водорода к монооксиду углерода (H2/CO), имеющим теоретический стехиометрический предел 2,0. Без намерения быть связанными с какой-либо теорией следует отметить, что теоретический стехиометрический предел 2,0 для молярного отношения Н2/СО означает, что реакция КЧО, представленная уравнением (1), дает 2 моль H2 на каждый 1 моль СО, то есть, молярное отношение Н2/СО (2 моль Н2/моль СО) - 2. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, теоретический стехиометрический предел 2,0 для молярного отношения H2/CO в реакции КЧО практически не может быть достигнут, так как реагенты (например, углеводороды, кислород), а также продукты (например, H2, СО) подвергаются побочным реакциям в условиях, используемых для реакции КЧО. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, и без намерения быть связанными какойлибо теорией, в присутствии кислорода СО и H2 могут быть окислены до CO2 и H2O, соответственно. Относительные количества (например, состав) СО, H2, CO2 и H2O могут быть дополнительно изменены за счет смещения равновесия реакции конверсии водяного газа (WGS), что будет обсуждено более подробно позднее. Побочные реакции, которые могут иметь место в реакторе КЧО 100, могут оказывать прямое воздействие на отношение М произведенного синтез-газа, где отношение М представляет собой молярное отношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО+СО2). При отсутствии любой побочной реакции (теоретически), реакция КЧО, представленная уравнением (1), приводит к синтез-газу с отношением М 2,0. Однако наличие побочных реакций (на практике) снижает H2 и повышает CO2, что приводит к синтез-газу с отношением М ниже 2,0.Without intending to be bound by any theory, it should be noted that side reactions may occur along with the COC reaction depicted in equation (1); and such side reactions can produce carbon dioxide (CO2) and water (H2O), for example through the combustion of hydrocarbons, which is an exothermic reaction. As will be appreciated by one skilled in the art and by use of this description, and without intending to be bound by any theory, the CPO reaction represented by equation (1) can produce synthesis gas with a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/ CO), having a theoretical stoichiometric limit of 2.0. Without intending to be bound by any theory, it should be noted that the theoretical stoichiometric limit of 2.0 for the H2 /CO molar ratio means that the CCO reaction represented by equation (1) produces 2 mol H2 for every 1 mol CO, i.e. , the H 2 /CO molar ratio (2 mol H 2 /mol CO) is 2. As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, the theoretical stoichiometric limit is 2.0 for the H 2 /CO molar ratio in the CPO reaction practically cannot be achieved, since reactants (eg hydrocarbons, oxygen) as well as products (eg H2, CO) undergo side reactions under the conditions used for the CPO reaction. As will be appreciated by one skilled in the art and by this description, and without intending to be bound by any theory, in the presence of oxygen, 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 altered by shifting the equilibrium of the water gas shift (WGS) reaction, which will be discussed in more detail later. Side reactions that may occur in the KCHO 100 reactor can have a direct effect on the M ratio of the synthesis gas produced, where the M ratio is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ). In the absence of any side reaction (theoretically), the CPO reaction represented by equation (1) results in synthesis gas with an M ratio of 2.0. However, the presence of side reactions (in practice) reduces H2 and increases CO2 , resulting in synthesis gas with an M ratio below 2.0.

Кроме того, без намерения быть связанными с какой-либо теорией следует отметить, что реакция КЧО, показанная в уравнении (1), представляет собой экзотермическую гетерогенную каталитическую реакцию (то есть, умеренно экзотермическую реакцию) и она протекает в одном блоке реактора (например, на одной стадии процесса в одной реакционной зоне), таком как реактор КЧО 100 (в отличие от более, чем одного реакторного блока, как в случае традиционных процессов производства синтез-газа, таких как комбинации парового риформинга метана (ПРМ) и автотермического риформинга (АТР)). Хотя можно проводить частичное окисление углеводородов в виде гомогенной реакции в отсутствие катализатора, процесс гомогенного частичного окисления углеводородов влечет за собой избыточные температуры, длительное время пребывания, а также избыточное образование кокса, что сильно снижает управляемость реакции частичного окисления и может не давать синтез-газ желаемого качества в одном реакторном блоке (например, на одной стадии процесса в одной реакционной зоне).Additionally, without intending to be bound by any theory, it should be noted that the CPO reaction shown in equation (1) is an exothermic heterogeneous catalytic reaction (i.e., a moderately exothermic reaction) and it occurs in a single reactor unit (e.g. at one stage of the process in one reaction zone), such as the KChO 100 reactor (as opposed to more than one reactor block, as is the case with traditional synthesis gas production processes, such as combinations of steam methane reforming (SMR) and autothermal reforming (ATR) )). Although it is possible to carry out partial oxidation of hydrocarbons as a homogeneous reaction in the absence of a catalyst, the process of homogeneous partial oxidation of hydrocarbons entails excessive temperatures, long residence times, and excessive coke formation, which greatly reduces the controllability of the partial oxidation reaction and may not produce the desired synthesis gas quality in one reactor unit (for example, at one process stage in one reaction zone).

Кроме того, без намерения быть связанными с какой-либо теорией следует отметить, что реакция КЧО довольно устойчива к химическому отравлению, и как таковая она позволяет использовать широкий спектр углеводородного сырья, включая некоторое серосодержащее углеводородное сырье; это в некоторых случаях может увеличить срок службы катализатора и производительность. Напротив, традиционные процессы АТР имеют более жесткие требования по сырью, например, с точки зрения содержания примесей в сырье (например, сырье для АТР подвергают десульфуризации), а также углеводородного состава (например, в АТР преимущественно используют СН4-обогащенное сырье).In addition, without intending to be bound by any theory, it should be noted that the CPO reaction is quite resistant to chemical poisoning, and as such it allows the use of a wide range of hydrocarbon feedstocks, including some sulfur-containing hydrocarbon feedstocks; this can in some cases increase catalyst life and performance. In contrast, traditional ATP processes have more stringent feedstock requirements, for example, in terms of the content of impurities in the feedstock (for example, APR feedstock is desulfurized) as well as hydrocarbon composition (for example, CH4-rich feedstock is predominantly used in ATP).

В одном аспекте углеводороды, подходящие для использования в реакции КЧО, описанной в данном документе, могут включать метан (СН4), природный газ, сжиженный природный газ, нефтяной промысловый газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ флюид-каталитического крекинга (ФКК), технологические газы нефтепереработки, дымовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа и т.п. или их комбинации. Углеводороды могут включать любой подходящий углеводородный источник и могут содержать C1-C6-углеводороды, а также некоторые более тяжелые углеводороды.In one aspect, hydrocarbons suitable for use in the CSF reaction described herein may include methane (CH4), natural gas, liquefied natural gas, oil field gas, associated gas, rich gas, waxes, shale gas, shale fluids, off-gas fluid catalytic cracking (FCC) gas, oil refining process gases, flue gases, fuel gas from the fuel gas header, etc. or combinations thereof. Hydrocarbons may include any suitable hydrocarbon source and may include C 1 -C 6 hydrocarbons as well as some heavier hydrocarbons.

В одном аспекте смесь реагентов КЧО 10 может содержать природный газ. Как правило, природный газ состоит преимущественно из метана, но также может содержать этан, пропан и более тяжелые углеводороды (например, изобутан, н-бутан, изо-пентан, н-пентан, гексаны и др.), а также очень небольшие количества азота, кислорода, диоксида углерода, соединений серы и/или воды. Природный газ может быть предоставлен из ряда источников, включая, но без ограничения ими, газовые месторождения, нефтяные месторождения, угольные месторождения, месторождения гидравлического разрыва пласта, биомассу, газ из органических отходов и т.п., или их комбинации. В некоторых аспектах смесь реагентов КЧО 10 может содержать СН4 и O2.In one aspect, the reactant mixture CCO 10 may comprise natural gas. Typically, natural gas consists predominantly of methane, but may also contain ethane, propane and heavier hydrocarbons (e.g. isobutane, n-butane, iso-pentane, n-pentane, hexanes, etc.), as well as very small amounts of nitrogen , oxygen, carbon dioxide, sulfur compounds and/or water. Natural gas may be provided from a number of sources, including, but not limited to, gas fields, oil fields, coal fields, hydraulic fracturing fields, biomass, landfill gas, and the like, or combinations thereof. In some aspects, the CCHO 10 reagent mixture may contain CH4 and O2.

- 3 044090- 3 044090

Природный газ может содержать любое подходящее количество метана. В некоторых аспектах природный газ может содержать биогаз. Например, природный газ может содержать приблизительно от 45 до 80 мол.% метана, приблизительно от 20 до 55 мол.% диоксида углерода и приблизительно меньше чем мол.% азота.Natural gas may contain any suitable amount of methane. In some aspects, natural gas may contain biogas. For example, natural gas may contain about 45 to 80 mole% methane, about 20 to 55 mole% carbon dioxide, and about less than mole% nitrogen.

В одном аспекте природный газ может содержать СН4 в количестве равном или больше чем приблизительно 45 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 50 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 55 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 60 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 65 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 70 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 75 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 80 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 82 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 84 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 86 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 88 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 90 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 91 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 92 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 93 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 94 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 95 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 96 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 97 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 98 мол.%, или же равном или больше чем приблизительно 99 мол.%In one aspect, the natural gas may contain CH 4 in an amount equal to or greater than about 45 mole%, or equal to or greater than about 50 mole%, or equal to or greater than about 55 mole%, or equal to or greater than about 60 mol.%, or equal to or greater than about 65 mol.%, or equal to or greater than about 70 mol.%, or equal to or greater than about 75 mol.%, or equal to or greater than about 80 mol.%, or equal to or greater than about 82 mol.%, or equal to or greater than about 84 mol.%, or equal to or greater than about 86 mol.%, or equal to or greater than about 88 mol.% .%, or equal to or greater than about 90 mol.%, or equal to or greater than about 91 mol.%, or equal to or greater than about 92 mol.%, or equal to or greater than about 93 mol.% , or equal to or greater than about 94 mol.%, or equal to or greater than about 95 mol.%, or equal to or greater than about 96 mol.%, or equal to or greater than about 97 mol.%, or equal to or greater than about 98 mol.%, or equal to or greater than about 99 mol.%

В некоторых аспектах углеводороды, подходящие для использования в реакции КЧО, описанной в данном документа, могут содержать C1-C6-углеводороды, азот (например, приблизительно от 0,1 до 15 мол.%, или же приблизительно от 0,5 до 11 мол.%, или же приблизительно от 1 до 7,5 мол.%, или же приблизительно от 1,3 до 5,5 мол.%), и диоксид углерода (например, приблизительно от 0,1 до 2 мол.%, или же приблизительно от 0,2 до 1 мол.%, или же приблизительно от 0,3 до 0,6 мол.%). Например, углеводороды, подходящие для использования в реакции КЧО, описанной в данном документе, могут содержать Ci углеводород (приблизительно от 89 до 92 мол.%); C2 углеводороды (приблизительно от 2,5 до 4 мол.%); C3 углеводороды (приблизительно от 0,5 до 1,4 мол.%); С4 углеводороды (приблизительно от 0,5 до 0,2 мол.%); С5 углеводороды (приблизительно 0,06 мол.%), и С6 углеводороды (приблизительно 0,02 мол.%); и необязательно азот (приблизительно от 0,1 до 15 мол.%), диоксид углерода (приблизительно от 0,1 до 2 мол.%), или и азот (приблизительно от 0,1 до 15 мол.%) и диоксид углерода (приблизительно от 0,1 до 2 мол.%).In some aspects, hydrocarbons suitable for use in the CPO reaction described herein may contain C 1 -C 6 hydrocarbons, nitrogen (for example, from about 0.1 to 15 mol.%, or from about 0.5 to 11 mol.%, or about 1 to 7.5 mol.%, or about 1.3 to 5.5 mol.%), and carbon dioxide (for example, about 0.1 to 2 mol.% , or about 0.2 to 1 mol.%, or about 0.3 to 0.6 mol.%). For example, hydrocarbons suitable for use in the CPO reaction described herein may contain Ci hydrocarbon (about 89 to 92 mol%); C 2 hydrocarbons (about 2.5 to 4 mol.%); C3 hydrocarbons (about 0.5 to 1.4 mol%); C 4 hydrocarbons (about 0.5 to 0.2 mol%); C 5 hydrocarbons (approximately 0.06 mol.%), and C 6 hydrocarbons (approximately 0.02 mol.%); and optionally nitrogen (about 0.1 to 15 mol.%), carbon dioxide (about 0.1 to 2 mol.%), or both nitrogen (about 0.1 to 15 mol.%) and carbon dioxide ( approximately 0.1 to 2 mol.%).

Кислород, используемый в смеси реагентов КЧО 10, может содержать 100% кислорода (по существу чистый O2), кислород-газ (который может быть получен посредством процесса мембранного разделения), технический кислород (который может содержать некоторое количество воздуха), обогащенный кислородом воздух, кислородсодержащие газообразные соединения (например, NO), кислородсодержащие смеси (например, О2/СО2, O2/H2O, O2/H2O2/H2O), генераторы окси-радикалов (например, СН3ОН, CH2O), генераторы гидроксильных радикалов и т.п., или их комбинации.The oxygen used in the KCHO 10 reagent mixture may contain 100% oxygen (essentially pure O 2 ), oxygen gas (which can be produced through a membrane separation process), industrial oxygen (which may contain some air), oxygen-enriched air , oxygen-containing gaseous compounds (for example, NO), oxygen-containing mixtures (for example, O 2 /CO 2 , O 2 /H 2 O, O 2 /H 2 O 2 /H 2 O), oxy-radical generators (for example, CH3OH, CH2O), hydroxyl radical generators, etc., or combinations thereof.

В одном аспекте смесь реагентов КЧО 10 может характеризоваться молярным отношением углерода к кислороду (С/О) приблизительно меньше чем 3:1, или же приблизительно меньше чем 2,6:1, или же приблизительно меньше чем 2,4:1, или же приблизительно меньше чем 2,2:1, или же приблизительно меньше чем 2:1, или же приблизительно меньше чем 1,9:1, или же равным или больше чем приблизительно 2:1, или же равным или больше чем приблизительно 2,2:1, или же равным или больше чем приблизительно 2,4:1, или же равным или больше чем приблизительно 2,6:1, или же приблизительно от 0,5:1 до 3:1, или же приблизительно от 0.7:1 до 2,5:1, или же приблизительно от 0,9:1 до 2,2:1, или же приблизительно от 1:1 до 2:1, или же приблизительно от 1,1:1 до 1,9:1, или же приблизительно от 2:1 до 3:1, или же приблизительно от 2,2:1 до 3:1, или же приблизительно от 2,4:1 до 3:1, или же приблизительно от 2,6:1 до 3:1, где молярное отношение С/О относится к всем моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов, поделенным на все моли кислорода (O2) в смеси реагентов.In one aspect, the CCO reactant mixture 10 may have a carbon to oxygen (C/O) molar ratio of less than about 3:1, or less than about 2.6:1, or less than about 2.4:1, or less than about 2.2:1, or less than about 2:1, or less than about 1.9:1, or equal to or greater than about 2:1, or equal to or greater than about 2.2 :1, or equal to or greater than about 2.4:1, or equal to or greater than about 2.6:1, or from about 0.5:1 to 3:1, or from about 0.7:1 to 2.5:1, or from about 0.9:1 to 2.2:1, or from about 1:1 to 2:1, or from about 1.1:1 to 1.9:1 , or about 2:1 to 3:1, or about 2.2:1 to 3:1, or about 2.4:1 to 3:1, or about 2.6:1 to 3:1, where the C/O molar ratio refers to all moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture divided by all moles of oxygen (O2) in the reactant mixture.

Например, когда единственным источником углерода в смеси реагентов КЧО 10 является СН4, молярное отношение СН42 является таким же, как и молярное отношение С/О. В качестве другого примера, когда смесь реагентов КЧО 10 содержит другие источники углерода помимо СН4, такие как этан (C2H6), пропан (C3H8), бутаны (С4Н10) и др., молярное отношение С/О учитывает моли углерода в каждом компоненте (например, 2 моль С в 1 моле C2H6, 3 моля С в 1 моле C3H8, 4 моля С в 1 моле С4Н10 и т.д.). Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, молярное отношение С/О в смеси реагентов КЧО 10 может быть скорректировано вместе с другими технологическими параметрами реактора (например, температурой, давлением, скоростью потока и др.) для получения синтез-газа с желаемым составом (например, синтез-газа с желаемым молярным отношением Н2/СО). Молярное отношение С/О в смеси реагентов КЧО может быть скорректировано, чтобы обеспечить пониженное количество непрореагировавших углеводородов в синтез-газе. Молярное отношение С/О в смеси реагентов КЧО 10 может быть скорректировано на основании температуры выходящего потока КЧО, чтобы понизить (например, минимизировать) содержание непрореагировавших углеводородов произведенного синтез-газа. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, молярное отношение С/О может быть скорректировано вместе с другими техноло- 4 044090 гическими параметрами реактора (например, температурой, давлением, скоростью потока и др.), чтобы обеспечить синтез-газ желаемого состава (например, синтез-газ с желаемым молярным отношениемFor example, when the only source of carbon in a mixture of CCO 10 reagents is CH4, the CH4 / O2 molar ratio is the same as the C/O molar ratio. As another example, when a mixture of CCHO 10 reagents contains carbon sources other than CH4 , such as ethane ( C2H6 ), propane (C3H8), butanes ( C4H10 ), etc., the C/O molar ratio takes into account the moles of carbon in each component (for example, 2 mol C in 1 mol C 2 H 6 , 3 mol C in 1 mol C3H8, 4 mol C in 1 mol C 4 H 10 , etc.). As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, the C/O molar ratio in the CPO 10 reactant mixture can be adjusted along with other reactor process parameters (e.g., temperature, pressure, flow rate, etc.) to obtain synthesis gas with the desired composition (for example, synthesis gas with the desired H2/CO molar ratio). The C/O molar ratio of the CPO reactant mixture can be adjusted to provide a reduced amount of unreacted hydrocarbons in the synthesis gas. The C/O molar ratio of the CPO reactant mixture 10 can be adjusted based on the temperature of the CPO effluent stream to reduce (eg, minimize) the unreacted hydrocarbon content of the produced synthesis gas. As will be appreciated by one skilled in the art and with the help of this description, the C/O molar ratio can be adjusted in conjunction with other reactor process parameters (eg, temperature, pressure, flow rate, etc.) to provide synthesis gas of the desired composition (for example, synthesis gas with the desired molar ratio

H2/CO). H2 /CO).

Смесь реагентов КЧО 10 также может содержать водяной пар, и отношение водяного пара к углероду в смеси реагентов будет обсуждено более подробно ниже.The KCHO 10 reactant mixture may also contain water vapor, and the ratio of water vapor to carbon in the reactant mixture will be discussed in more detail below.

Реакция КЧО представляет собой экзотермическую реакцию (например, гетерогенную каталитическую реакцию; экзотермическую гетерогенную каталитическую реакцию), которую обычно проводят в присутствии катализатора КЧО, содержащего каталитически активный металл, то есть, металл, активный для катализа реакции КЧО. Каталитически активный металл может содержать благородный металл (например, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag и т.п., или их комбинации); неблагородный металл (например, М, Со, V, Мо, Р, Fe, Cu и т.п., или их комбинации); редкоземельные элементы (например, La, Ce, Nd, Eu и т.п., или их комбинации); их оксиды; и т.п.; или их комбинации. Как правило, благородный металл представляет собой металл, который устойчив к коррозии и окислению в содержащей воду среде. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, компоненты катализатора КЧО (например, металлы, такие как благородные металлы, неблагородные металлы, редкоземельные элементы) могут быть разделены по фазе или объединены в одной и той же фазе.The CPO reaction is an exothermic reaction (eg, heterogeneous catalytic reaction; exothermic heterogeneous catalytic reaction) which is typically carried out in the presence of a CPO catalyst containing a catalytically active metal, that is, a metal active in catalyzing the CPO reaction. The catalytically active metal may comprise a noble metal (eg, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag, etc., or combinations thereof); base metal (for example, M, Co, V, Mo, P, Fe, Cu, etc., or combinations thereof); rare earth elements (eg La, Ce, Nd, Eu, etc., or combinations thereof); their oxides; and so on.; or combinations thereof. Generally, a noble metal is a metal that is resistant to corrosion and oxidation in a water-containing environment. As will be appreciated by one skilled in the art and with the help of this description, the components of the CPO catalyst (eg, metals, such as noble metals, base metals, rare earth elements) can be phase separated or combined in the same phase.

В одном аспекте катализаторы КЧО, приемлемые для использования в настоящем изобретении, могут представлять собой катализаторы на подложке и/или катализаторы без подложки. В некоторых аспектах катализаторы на подложке могут содержать подложку, где подложка может быть каталитически активной (например, подложка может катализировать реакцию КЧО). Например, каталитически активная подложка может включать металлическую ткань или проволочную сетку (например, Pt ткань или проволочную сетку); каталитически активный металлический монолитный катализатор; и др. В других аспектах катализаторы на подложке могут содержать подложки, где подложка может быть каталитически неактивной (например, подложка не может катализировать реакцию КЧО), такие как SiO2, карбид кремния (SiC), оксид алюминия, каталитически неактивная монолитная подложка; и др. В еще одних аспектах катализаторы на подложке могут содержать каталитически активную подложку и каталитически неактивную подложку.In one aspect, CPO catalysts suitable for use in the present invention may be supported catalysts and/or unsupported catalysts. In some aspects, supported catalysts may comprise a support, where the support may be catalytically active (eg, the support may catalyze a CPO reaction). For example, the catalytically active support may include metal fabric or wire mesh (eg, Pt fabric or wire mesh); catalytically active metal monolithic catalyst; and others. In other aspects, supported catalysts may comprise supports where the support may be catalytically inactive (eg, the support cannot catalyze the CPO reaction), such as SiO2, silicon carbide (SiC), alumina, catalytically inactive monolithic support; and others. In yet other aspects, supported catalysts may comprise a catalytically active support and a catalytically inactive support.

В некоторых аспектах катализатор КЧО может быть нанесен тонким покрытием на подложку, причем подложка может быть каталитически активной или неактивной, и где подложка может быть монолитом, пеной, частицами катализатора неправильной формы и др.In some aspects, the CPO catalyst may be thinly coated on a support, wherein the support may be catalytically active or inactive, and where the support may be a monolith, foam, irregularly shaped catalyst particles, etc.

В некоторых аспектах катализатор КЧО может представлять собой монолит, пену, порошок, частицу и др. Неограничивающие примеры форм для частиц катализатора КЧО, приемлемых для использования в настоящем изобретении, включают цилиндрическую, дискообразную, сферическую, пластинчатую, эллипсоидную, равновеликую, неправильную, кубическую, игольчатую форму и т.п., или их комбинации.In some aspects, the CPO catalyst may be a monolith, foam, powder, particle, etc. Non-limiting examples of shapes for CPO catalyst particles suitable for use in the present invention include cylindrical, disk-shaped, spherical, plate-shaped, ellipsoidal, equal-area, irregular, cubic, needle-shaped, etc., or combinations thereof.

В некоторых аспектах подложка 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) (CeO2), цеолиты, ZSM-5, оксиды перовскита, оксиды гидротальцита и т.п., или их комбинации.In some aspects, the support comprises an inorganic oxide, alpha, beta or theta aluminum oxide (Al 2 O 3 ), activated Al 2 O 3 , silicon dioxide (SiO2), titanium dioxide (TiO2), magnesium oxide (MgO), oxide zirconium (ZrO2), lanthanum (III) oxide (La2O 3 ), yttrium (III) oxide (Y 2 O 3 ), cerium (IV) oxide (CeO 2 ), zeolites, ZSM-5, perovskite oxides, hydrotalcite oxides, etc. .p., or combinations thereof.

Способы КЧО, реакторы КЧО, катализаторы КЧО и конфигурации каталитического слоя КЧО, приемлемые для использования в настоящем изобретении, более подробно описаны в предварительной заявке на патент США № 62/522910, направленной 21 июня 2017 г. (Международная заявка № PCT/IB2018/054475, поданная 18 июня 2018 г.) под названием Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions, и в предварительной заявке на патент США № 62/521831, поданной 19 июня 2017 г. (Международная заявка № РСТ/1В2О18/О5447О, поданная 18 июня 2018 г.) под названием An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications, каждая из которых включена в данный документ посредством ссылки во всей полноте.CSF processes, CSF reactors, CSF catalysts, and CSF catalyst bed configurations suitable for use in the present invention are described in more detail in US Provisional Patent Application No. 62/522910, filed June 21, 2017 (International Application No. PCT/IB2018/054475 , filed June 18, 2018) entitled Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions, and in US Provisional Patent Application No. 62/521831, filed June 19, 2017 (International Application No. PCT/1B2O18/O5447O, filed June 18, 2018 d) entitled An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

В одном аспекте реактор КЧО, подходящий для использования в настоящем изобретении (например, реактор КЧО 100), может включать трубчатый реактор, проточный реактор непрерывного действия, изотермический реактор, адиабатический реактор, реактор с неподвижным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с барботажным слоем, реактор с циркуляционным слоем, реактор с кипящим слоем, реактор типа ротационной печи и т.п., или их комбинации.In one aspect, a CPO reactor suitable for use in the present invention (e.g., a CPO 100 reactor) may include a tubular reactor, a continuous flow reactor, an isothermal reactor, an adiabatic reactor, a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, a bubble bed reactor , circulating bed reactor, fluidized bed reactor, rotary kiln type reactor, etc., or combinations thereof.

В одном аспекте реактор КЧО 100 содержит одну реакционную зону (в отличие от множества реакционных зон). Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, в способе производства метанола, раскрытом в изобретении, используют одноступенчатый процесс (который протекает в одной реакционной зоне) для производства синтез-газа (в отличие от многоступенчатого процесса производства синтез-газа, где многоступенчатый процесс протекает в двух или более реакционных зонах). В одном аспекте способ производства метанола, раскрытый в изобретении, исключает использование многоступенчатого процесса производства синтез-газа. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, синтез-газ 15, извлеченный из реактора КЧО 100, не подвергают в дальнейшем дополнительному окислению или частичному окислению; и синтез газ 15, извлеченный из реактора КЧО 100, приемлем для введения в метанольный реактор 200 без необходимости подвергать его дополнительному окислению или частичному окислению.In one aspect, the KCHO reactor 100 contains a single reaction zone (as opposed to multiple reaction zones). As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, the methanol production process disclosed herein uses a single-step process (which occurs in a single reaction zone) to produce synthesis gas (as opposed to a multi-step process for producing synthesis gas). gas, where a multi-stage process occurs in two or more reaction zones). In one aspect, the methanol production method disclosed in the invention eliminates the use of a multi-step synthesis gas production process. Moreover, as will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, the synthesis gas 15 recovered from the CPO reactor 100 is not further subjected to further oxidation or partial oxidation; and the synthesis gas 15 recovered from the CPO reactor 100 is suitable for introduction into the methanol reactor 200 without the need to subject it to further oxidation or partial oxidation.

- 5 044090- 5 044090

В некоторых аспектах реактор КЧО 100 может быть охарактеризован по меньшей мере одним рабочим параметром КЧО, выбранным из группы, включающей температуру реактора КЧО (например, температуру слоя катализатора КЧО); температуру подачи КЧО (например, температуру смеси реагентов КЧО), целевую температуру выходящего поток КЧО; давление КЧО (например, давление в реакторе КЧО); время контакта КЧО (например, время контакта в реакторе КЧО); молярное отношение С/О в смеси реагентов КЧО; молярное отношение водяного пара к углероду (П/С) в смеси реагентов КЧО, где молярное отношение П/С означает общее количество моль воды (H2O) в смеси реагентов, поделенное на общее количество моль углерода (С) углеводородов в реакционной смеси; и их комбинации. Применительно к настоящему описанию температура выходящего потока КЧО представляет собой температуру синтез-газа (например, выходящего потока синтез-газа), измеренную в точке, где синтез-газ покидает реактор КЧО (реактор КЧО 100), например, температуру синтез-газа, измеренную на выходе из реактора КЧО, температуру выходящего потока синтез-газа, температуру выхода выходящего потока синтез-газа. Применительно к настоящему описанию температура выходящего потока КЧО (например, целевая температура выходящего потока КЧО) считается рабочим параметром. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, выбор рабочих параметров для реактора КЧО, таких как температура подачи КЧО, давление КЧО, время контакта КЧО, молярное соотношение С/О в смеси реагентов КЧО, молярное отношение П/С в смеси реагентов КЧО и т.д., определяет температуру выходящего потока реактора КЧО (например, синтез-газа), а также состав выходящего потока реактора КЧО (например, синтез-газа). Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, мониторинг температуры выходящего потока КЧО может обеспечить обратную связь для изменения других рабочих параметров (например, температуры подачи КЧО, давления КЧО, времени контакта КЧО, молярного отношение С/О в смеси реагентов КЧО, молярного отношения П/С в смеси реагентов КЧО и т.д.) по мере необходимости, чтобы температура выходящего потока КЧО совпадала с целевой температурой выходящего потока КЧО. Более того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, целевая температура вытекающего потока КЧО представляет собой желаемую температуру выходящего потока КЧО, а температура выходящего потока КЧО (например, измеренная температура выходящего потока КЧО, фактическое значение температуры выходящего потока КЧО) может совпадать или не совпадать с целевой температурой выходящего потока КЧО. В аспектах, где температура выходящего потока КЧО отличается от целевой температуры выходящего потока КЧО, один или несколько рабочих параметров КЧО (например, температуру подачи КЧО, давление КЧО, время контакта КЧО, молярное отношение С/О в смеси реагентов КЧО, молярное отношение П/С в смеси реагентов КЧО и т.д.) можно регулировать (например, менять), чтобы температура выходящего потока КЧО соответствовала (например, была такой же, совпадала с) целевой температуре выходящего потока КЧО. Реактор КЧО 100 может работать при любых подходящих рабочих параметрах, которые могут обеспечить синтез-газ желаемого состава (например, синтез-газ с желаемым молярным отношением Н2/СО).In some aspects, the CPO reactor 100 may be characterized by at least one CPO operating parameter selected from the group consisting of CPO reactor temperature (eg, CPO catalyst bed temperature); CSC supply temperature (for example, the temperature of the CSC reagent mixture), target temperature of the CSC outlet stream; pressure of the reactor (for example, the pressure in the reactor of the reactor); CWC contact time (for example, contact time in the CWC reactor); molar C/O ratio in the mixture of CCHO reagents; the molar ratio of water vapor to carbon (P/C) in a CWC reactant mixture, where the molar ratio P/C means the total moles of water (H2O) in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) hydrocarbons in the reaction mixture; and their combinations. As used herein, the temperature of the CPO effluent stream is the temperature of the synthesis gas (e.g., the synthesis gas effluent stream) measured at the point where the synthesis gas leaves the CPO reactor (CPO 100 reactor), e.g., the temperature of the synthesis gas measured at exit from the KChO reactor, temperature of the outlet synthesis gas stream, temperature of the outlet of the outlet synthesis gas stream. For purposes of the present disclosure, the CSF effluent temperature (eg, the target CSF effluent temperature) is considered an operating parameter. As will be understood by one skilled in the art and with the help of this description, the selection of operating parameters for the CSF reactor, such as CSF feed temperature, CSF pressure, CSF contact time, C/O molar ratio in the CSF reactant mixture, P/ molar ratio C in the mixture of CPO reactants, etc., determines the temperature of the CPO reactor effluent (for example, synthesis gas), as well as the composition of the CPO reactor effluent (for example, synthesis gas). In addition, as one skilled in the art will appreciate and with the help of this description, monitoring the temperature of the CSF effluent stream can provide feedback for changes in other operating parameters (e.g., CSF feed temperature, CSF pressure, CSF contact time, C molar ratio /O in the mixture of CSC reagents, the P/C molar ratio in the mixture of CSC reagents, etc.) as necessary, so that the temperature of the CSC effluent stream coincides with the target temperature of the CSC effluent stream. Moreover, as one skilled in the art will appreciate and with the help of this description, the target CSF effluent temperature is the desired CSF effluent temperature, and the CSF effluent temperature (e.g., the measured CSF effluent temperature, the actual effluent temperature) CCHO flow) may or may not coincide with the target temperature of the CCHO outlet stream. In aspects where the temperature of the CSF effluent stream differs from the target temperature of the CSF effluent stream, one or more operating parameters of the CSF (e.g., CSF supply temperature, CSF pressure, CSF contact time, C/O molar ratio of the CSF reagent mixture, P/M molar ratio C in the mixture of CSC reagents, etc.) can be adjusted (for example, changed) so that the temperature of the CSC outlet stream corresponds to (for example, is the same, coincides with) the target temperature of the CSC outlet stream. The KCHO 100 reactor can be operated at any suitable operating parameters that can provide synthesis gas of the desired composition (eg, synthesis gas with a desired H 2 /CO molar ratio).

Реактор КЧО 100 может быть охарактеризован температурой подачи КЧО приблизительно от 25 до 600°C, или же приблизительно от 25 до 500°C, или же приблизительно от 25 до 400°C, или же приблизительно от 50 до 400°C, или же приблизительно от 100 до 400°C. В аспектах, где смесь реагентов КЧО включает водяной пар, температура подачи КЧО может достигать приблизительно 600°C, или же приблизительно 575°C, или же приблизительно 550°C, или же приблизительно 525°C. В аспектах, где смесь реагентов КЧО не содержит водяной пар, температура подачи КЧО может достигать приблизительно 450°C, или же приблизительно 425°C, или же приблизительно 400°C, или же приблизительно 375°C.The CPO 100 reactor may have a CPO feed temperature of about 25 to 600°C, or about 25 to 500°C, or about 25 to 400°C, or about 50 to 400°C, or about from 100 to 400°C. In aspects where the CSC reactant mixture includes steam, the CSC feed temperature may reach about 600°C, or about 575°C, or about 550°C, or about 525°C. In aspects where the CPO reactant mixture does not contain steam, the CPO feed temperature may reach about 450°C, or about 425°C, or about 400°C, or about 375°C.

Реактор КЧО 100 может быть охарактеризован температурой выходящего потока КЧО (например, целевой температурой выходящего потока КЧО), равной или больше чем приблизительно 300°C, или же равной или больше чем приблизительно 600°C, или же равной или больше чем приблизительно 700°C, или же равной или больше чем приблизительно 750°C, или же равной или больше чем приблизительно 800°C, или же равной или больше чем приблизительно 850°C, или же приблизительно от 300 до 1600°C, или же приблизительно от 600 до 1400°C, или же приблизительно от 600 до 1300°C, или же приблизительно от 700 до 1200°C, или же приблизительно от 750 до 1150°C, или же приблизительно от 800 до 1125°C или, с другой стороны, приблизительно от 850 до 1100°C.The CSF reactor 100 may be characterized by a CSF effluent temperature (e.g., a target CSF effluent temperature) equal to or greater than about 300°C, or equal to or greater than about 600°C, or equal to or greater than about 700°C , or equal to or greater than about 750°C, or equal to or greater than about 800°C, or equal to or greater than about 850°C, or from about 300 to 1600°C, or from about 600 to 1400°C, or approximately 600 to 1300°C, or approximately 700 to 1200°C, or approximately 750 to 1150°C, or approximately 800 to 1125°C, or, on the other hand, approximately from 850 to 1100°C.

В одном аспекте реактор КЧО 100 может быть охарактеризован любой подходящей температурой реактора и/или температурой слоя катализатора. Например, реактор КЧО 100 может характеризоваться температурой реактора и/или температурой слоя катализатора, равной или больше чем приблизительно 300°C, или же равной или больше чем приблизительно 600°C, или же равной или больше чем приблизительно 700°C, или же равной или больше чем приблизительно 750°C, или же равной или больше чем приблизительно 800°C, или же равной или больше чем приблизительно 850°C, или же приблизительно от 300 до 1600°C, или же приблизительно от 600 до 1400°C, или же приблизительно от 600 до 1300°C, или же приблизительно от 700 до 1200°C, или же приблизительно от 750 до 1150°C, или же приблизительно от 800 до 1125°C или, с другой стороны, приблизительно от 850 до 1100°C.In one aspect, the CPO reactor 100 can be characterized by any suitable reactor temperature and/or catalyst bed temperature. For example, the CPO reactor 100 may have a reactor temperature and/or catalyst bed temperature equal to or greater than about 300°C, or equal to or greater than about 600°C, or equal to or greater than about 700°C, or equal to or greater than about 750°C, or equal to or greater than about 800°C, or equal to or greater than about 850°C, or from about 300 to 1600°C, or from about 600 to 1400°C, or from about 600 to 1300°C, or from about 700 to 1200°C, or from about 750 to 1150°C, or from about 800 to 1125°C, or, on the other hand, from about 850 to 1100 °C.

Реактор КЧО 100 может работать при любом подходящем температурном режиме, который может обеспечить синтез-газ желаемого состава (например, синтез-газ с желаемым молярным отношениемThe KCHO 100 reactor can be operated at any suitable temperature that can provide synthesis gas of the desired composition (for example, synthesis gas with a desired molar ratio

- 6 044090- 6 044090

Н2/СО). Реактор КЧО 100 может работать в адиабатических условиях, неадиабатических условиях, изотермических условиях, почти изотермических условиях и т.д. Применительно к настоящему описанию термин неадиабатические условия относится к условиям процесса, при которых реактор подвергается внешнему теплообмену или теплопередаче (например, реактор нагревают или реактор охлаждают), что может представлять собой прямой теплообмен и/или непрямой теплообмен. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, термины прямой теплообмен и непрямой теплообмен известны специалисту в данной области техники. Напротив, термин адиабатические условия относится к условиям процесса, при которых реактор не подвергается внешнему теплообмену (например, реактор не нагревают или реактор не охлаждают). Как правило, внешний теплообмен подразумевает внешнюю систему теплообмена (например, систему охлаждения, систему обогрева), которая требует ввода и/или вывода энергии. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, внешняя теплопередача также может быть результатом теплопотерь из слоя катализатора (или реактора) из-за радиационной теплопередачи, теплопроводности, конвекционной теплопередачи и т.п., или их комбинаций. Например, слой катализатора может участвовать в теплообмене с внешней средой и/или с зонами реактора перед слоем и/или после слоя катализатора.H2/CO). The KChO 100 reactor can operate under adiabatic conditions, non-adiabatic conditions, isothermal conditions, nearly isothermal conditions, etc. As used herein, the term non-adiabatic conditions refers to process conditions in which the reactor is subjected to external heat exchange or heat transfer (eg, the reactor is heated or the reactor is cooled), which may be direct heat exchange and/or indirect heat exchange. As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, the terms direct heat transfer and indirect heat transfer are known to one skilled in the art. In contrast, the term adiabatic conditions refers to process conditions in which the reactor is not subject 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 energy input and/or output. As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of this description, external heat transfer can also result from heat loss from the catalyst (or reactor) bed due to radiative heat transfer, conduction, convection heat transfer, and the like, or combinations thereof. For example, the catalyst bed may participate in heat exchange with the external environment and/or with the reactor zones upstream and/or downstream of the catalyst bed.

Применительно к настоящему описанию термин изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам КЧО), которые позволяют поддерживать практически постоянной температуру реактора и/или слоя катализатора (например, изотермическую температуру), которая может быть определена как температура, которая меняется приблизительно меньше чем на ±10°C, или же приблизительно меньше чем на ±9°C, или же приблизительно меньше чем на ±8°C, или же приблизительно меньше чем на ±7°C, или же приблизительно меньше чем на ±6°C, или же приблизительно меньше чем на ±5°C, или же приблизительно меньше чем на ±4°C, или же приблизительно меньше чем на ±3°C, или же приблизительно меньше чем на ±2°C, или же приблизительно меньше чем на ±1°C по всему реактору и/или слою катализатора соответственно.As used herein, the term isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO operating parameters) that allow the temperature of the reactor and/or catalyst bed to be maintained substantially constant (e.g., isothermal temperature), which can be defined as a temperature that varies approximately less than by ±10°C, or by approximately less than ±9°C, or by approximately less than ±8°C, or by approximately less than ±7°C, or by approximately less than ±6°C, or by approximately less than ±5°C, or by approximately less than ±4°C, or by approximately less than ±3°C, or by approximately less than ±2°C, or by approximately less than ±1°C throughout the reactor and/or catalyst bed, respectively.

Кроме того, применительно к настоящему описанию термин изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам КЧО), эффективным для получения синтез-газа желаемого состава (например, с желаемым молярным отношением H2/CO, желаемым содержанием CO2 и т.д.), где изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±10°C по всему реактору и/или слою катализатора.Additionally, as used herein, the term isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO operating parameters) effective to produce synthesis gas of the desired composition (e.g., desired H2/CO molar ratio, desired CO2 content, etc.) where isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±10°C throughout the reactor and/or catalyst bed.

Реактор КЧО 100 может работать при любых подходящих рабочих параметрах, которые могут обеспечивать изотермические условия.The KCHO 100 reactor can be operated at any suitable operating parameters that can provide isothermal conditions.

Применительно к настоящему описанию термин почти изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам КЧО), которые позволяют поддерживать почти постоянной температуру реактора и/или слоя катализатора (например, почти изотермическую температуру), которая может быть определена как температура, которая меняется приблизительно меньше чем на ±100°C, или же приблизительно меньше чем на ±90°C, или же приблизительно меньше чем на ±80°C, или же приблизительно меньше чем на ±70°C, или же приблизительно меньше чем на ±60°C, или же приблизительно меньше чем на ±50°C, или же приблизительно меньше чем на ±40°C, или же приблизительно меньше чем на ±30°C, или же приблизительно меньше чем на ±20°C, или же приблизительно меньше чем на ±10°C, или же приблизительно меньше чем ±9°C, или же приблизительно меньше чем ±8°C, или же приблизительно меньше чем ±7°C, или же приблизительно меньше чем ±6°C, или же приблизительно меньше чем ±5°C, или же приблизительно меньше чем на ±4°C, или же приблизительно меньше чем ±3°C, или же приблизительно меньше чем на ±2°C, или же приблизительно меньше чем на ±1°C по всему реактору и/или слою катализатора соответственно. В некоторых аспектах условия, близкие к изотермическим, допускают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±50°C, или же приблизительно меньше чем на ±25°C, или же приблизительно меньше чем на ±10°C по всему реактору и/или слою катализатора. Кроме того, применительно к настоящему описанию термин почти изотермические условия следует понимать как включающий изотермические условия.As used herein, the term near-isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO operating parameters) that allow the temperature of the reactor and/or catalyst bed to be maintained nearly constant (e.g., near-isothermal temperature), which can be defined as a temperature that varies approximately less than ±100°C, or approximately less than ±90°C, or approximately less than ±80°C, or approximately less than ±70°C, or approximately less than ±60° C, or approximately less than ±50°C, or approximately less than ±40°C, or approximately less than ±30°C, or approximately less than ±20°C, or approximately less by less than ±10°C, or by approximately less than ±9°C, or by approximately less than ±8°C, or by approximately less than ±7°C, or by approximately less than ±6°C, or by approximately less than ±5°C, or approximately less than ±4°C, or approximately less than ±3°C, or approximately less than ±2°C, or approximately less than ±1°C the entire reactor and/or catalyst bed, respectively. In some aspects, near-isothermal conditions allow a temperature variation of less than about ±50°C, or less than about ±25°C, or less than about ±10°C throughout the reactor and/or catalyst bed . Additionally, as used herein, the term near-isothermal conditions should be understood to include isothermal conditions.

Кроме того, применительно к настоящему описанию термин почти изотермические условия относится к условиям процесса (например, рабочим параметрам КЧО), эффективным для получения синтезгаза желаемого состава (например, с желаемым молярным отношением H2/CO), желаемым содержанием CO2 и т.д.), при этом почти изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±100°C по всему реактору и/или слою катализатора.Additionally, as used herein, the term near-isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO operating parameters) effective to produce synthesis gas of the desired composition (e.g., desired H2/CO molar ratio, desired CO2 content, etc.) , where near isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±100°C throughout the reactor and/or catalyst bed.

В одном аспекте способ, раскрытый в данном документе, может включать проведение реакции КЧО в почти изотермических условиях с получением синтез-газа, где почти изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±100°C по всему реактору и/или слою катализатора.In one aspect, the method disclosed herein may include conducting a CPO reaction under near-isothermal conditions to produce synthesis gas, wherein the near-isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±100°C throughout the reactor and/or catalyst bed.

Реактор КЧО 100 может работать при любых подходящих рабочих параметрах, которые могут обеспечивать условия, близкие к изотермическим.The KCHO 100 reactor can be operated at any suitable operating parameters that can provide near isothermal conditions.

Реактор КЧО 100 может быть охарактеризован давлением КЧО (например, давлением реактора, изThe KChO 100 reactor can be characterized by the KChO pressure (for example, the reactor pressure, from

- 7 044090 меренным при выходе или выпуске из реактора), равным или больше чем приблизительно 1 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 10 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 20 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 25 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 30 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 35 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 40 бар (изб.), или же равным или больше чем приблизительно 50 бар (изб.), или же меньше чем приблизительно 30 бар (изб.), или же меньше чем приблизительно 25 бар (изб.), или же меньше чем приблизительно 20 бар (изб.), или же меньше чем приблизительно бар (изб.), или приблизительно от 1 до 90 бар (изб.), или же приблизительно от 1 до 40 бар (изб.), или же приблизительно от 1 до 30 бар (изб.), или же приблизительно от 1 до 25 бар (изб.), или же приблизительно от 1 до 20 бар (изб.), или же приблизительно от 1 до 10 бар (изб.), или же приблизительно от 20 до 90 бар (изб.), или же приблизительно от 25 до 85 бар (изб.) или, с другой стороны, приблизительно от 30 до 80 бар (изб.).- 7 044090 measured at the exit or discharge from the reactor), equal to or greater than approximately 1 bar(g), or equal to or greater than approximately 10 bar(g), or equal to or greater than approximately 20 bar(g). ), or equal to or greater than about 25 barg, or equal to or greater than about 30 barg, or equal to or greater than about 35 barg, or equal to or greater than about 40 barg, or equal to or greater than about 50 barg, or less than about 30 barg, or less than about 25 barg, or less than approximately 20 bar(g), or less than approximately bar(g), or approximately 1 to 90 bar(g), or approximately 1 to 40 bar(g), or approximately 1 to 30 bar(g), or approximately 1 to 25 bar(g), or approximately 1 to 20 bar(g), or approximately 1 to 10 bar(g), or approximately 20 to 90 bar(g), or approximately 25 to 85 bar(g) or, on the other hand, approximately 30 to 80 bar(g).

Реактор КЧО 100 может быть охарактеризован временем контакта КЧО приблизительно от 0,001 миллисекунды (мс) до 5 секунд (с), или же приблизительно от 0,001 мс до 1 с, или же приблизительно от 0,001 до 100 мс, или же приблизительно от 0,001 до 10 мс, или же приблизительно от 0,001 до 5 мс или, с другой стороны, приблизительно от 0,01 до 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, в слое катализатора), например, среднее количество времени, которое требуется соединению (например, молекуле этого соединения), чтобы пройти через слой катализатора. Применительно к настоящему описанию время контакта меньше чем приблизительно 5 мс может быть названо миллисекундным режимом (МСР (MSR)); и способ КЧО или реакция КЧО, описанные в данном документе, характеризующиеся временем контакта меньше чем приблизительно 5 мс, могут быть названы способом или реакцией КЧО с миллисекундным режимом (МСР-КЧО) соответственно.The CCO reactor 100 may have a CCO contact time of about 0.001 milliseconds (ms) to 5 seconds (s), or about 0.001 ms to 1 s, or about 0.001 to 100 ms, or about 0.001 to 10 ms , or approximately 0.001 to 5 ms or, on the other hand, approximately 0.01 to 1.2 ms. Typically, 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., a catalyst bed), e.g., the average amount of time it takes a compound (e.g., a molecule of this compound) to pass through the catalyst bed. As used herein, contact times of less than about 5 ms may be referred to as millisecond mode (MSR); and the CSF method or CSF reaction described herein, characterized by a contact time of less than about 5 ms, may be referred to as a millisecond mode CSF method or reaction (MCR-MCR), respectively.

В некоторых аспектах реактор КЧО 100 может быть охарактеризован временем контакта приблизительно от 0,001 до 5 мс или, с другой стороны, приблизительно от 0,01 до 1,2 мс.In some aspects, the CPO reactor 100 may have a contact time of about 0.001 to 5 ms, or, alternatively, about 0.01 to 1.2 ms.

Все раскрытые в изобретении рабочие параметры КЧО применимы во всех раскрытых в изобретении вариантах, если не указано иное. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, каждый рабочий параметр КЧО может быть скорректирован для получения желаемого качества синтез-газа, такого как синтез-газ желаемого состава (например, синтез-газ с желаемым молярным отношением H2/CO). Например, рабочие параметры КЧО могут быть скорректированы, чтобы обеспечить пониженное содержание CO2 в синтез-газе. В качестве другого примера, рабочие параметры КЧО могут быть отрегулированы для обеспечения повышенного содержания H2 в синтез-газе. В качестве еще одного примера, рабочие параметры КЧО могут быть скорректированы для получения пониженного содержания непрореагировавших углеводородов (например, непрореагировавшего СН4) в синтез-газе.All operating parameters of the CFC disclosed in the invention are applicable in all embodiments disclosed in the invention, unless otherwise indicated. As one skilled in the art will appreciate and with the help of this description, each operating parameter of the CPR can be adjusted to produce a desired quality of synthesis gas, such as a synthesis gas of a desired composition (for example, a synthesis gas with a desired H 2 molar ratio /CO). For example, the operating parameters of the CPR can be adjusted to ensure a lower CO2 content in the synthesis gas. As another example, the operating parameters of the CPO can be adjusted to provide increased H2 content in the synthesis gas. As another example, the operating parameters of the CPO can be adjusted to produce a reduced content of unreacted hydrocarbons (eg, unreacted CH 4 ) in the synthesis gas.

Когда присутствует избыток углеводородов (например, метана), часть углеводородов может подвергаться реакции термического разложения, например, как представлено уравнением (2):When an excess of hydrocarbons (e.g. methane) is present, some of the hydrocarbons may undergo a thermal decomposition reaction, for example, as represented by equation (2):

СН4 С+2Н2 (2).CH 4 C + 2H 2 (2).

Реакция разложения углеводородов, таких как метан, усиливается при повышенных температурах и повышает содержание водорода в синтез-газе 15. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания и без намерения быть связанными какой-либо теорией, хотя процентное содержание углеводородов в смеси реагентов КЧО 10, которая подвергается реакции разложения (например, реакции разложения, представленной уравнением (2)), растет с увеличением молярного отношения С/О в смеси реагентов КЧО 10, часть углеводородов может подвергаться реакции разложения до углерода (С) и H2 даже при относительно низких молярных отношениях С/О в смеси реагентов КЧО 10 (например, молярном отношении С/О в смеси реагентов КЧО 10 приблизительно меньше чем 2:1). Углерод, образующийся при разложении углеводородов, например, как представлено уравнением (2), может оседать на катализаторе КЧО в виде кокса.The decomposition reaction of hydrocarbons such as methane is enhanced at elevated temperatures and increases the hydrogen content of the synthesis gas 15. As will be appreciated by one skilled in the art and by this description and without intending to be bound by any theory, although the percentage hydrocarbons in a KChO 10 reagent mixture that undergoes a decomposition reaction (for example, the decomposition reaction represented by equation (2)) increases with increasing C/O molar ratio in the KChO 10 reagent mixture, some of the hydrocarbons may undergo a decomposition reaction to carbon (C) and H2 even at relatively low C/O molar ratios in the KCHO 10 reagent mixture (eg, the C/O molar ratio in the KCHO 10 reagent mixture is approximately less than 2:1). Carbon generated during the decomposition of hydrocarbons, for example, as represented by equation (2), can be deposited on the CPO catalyst in the form of coke.

В одном аспекте смесь реагентов КЧО 10 может дополнительно содержать разбавитель, такой как вода и/или водяной пар. Реактор КЧО 100 может работать при любых подходящих рабочих параметрах, которые могут давать синтез-газ желаемого состава (например, синтез-газ с желаемым молярным отношением H2/CO); например, реактор КЧО 100 может работать с введением воды и/или водяного пара в реактор КЧО 100.In one aspect, the CPO reagent mixture 10 may further comprise a diluent such as water and/or steam. The KCHO 100 reactor can be operated at any suitable operating parameters that can produce synthesis gas of the desired composition (eg, synthesis gas with a desired H 2 /CO molar ratio); for example, the KCHO reactor 100 can operate by introducing water and/or steam into the KCHO reactor 100.

Обычно разбавитель инертен по отношению к реакции КЧО, например, разбавитель не участвует в реакции КЧО (например, реакции КЧО, представленной уравнением (1)). Однако, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, некоторые разбавители (например, вода, водяной пар и т.д.) могут подвергаться химическим реакциям, отличным от реакции КЧО, внутри реактора 100 КЧО, и могут менять состав получаемого синтез-газа (например, синтез-газа 15). Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, воду и/или водяной пар можно использовать для изменения состава производимого синтез-газа. Водяной пар может реагировать с метаном, например, как показано в уравнении (3):Typically, the diluent is inert to the COC reaction, for example, the diluent does not participate in the COC reaction (eg, the COC reaction represented by equation (1)). However, as one skilled in the art will appreciate and with the help of this description, some diluents (e.g., water, steam, etc.) may undergo chemical reactions other than the CPO reaction within the CPO reactor 100, and may change the composition of the resulting synthesis gas (for example, synthesis gas 15). As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, water and/or steam can be used to change the composition of the synthesis gas produced. Water vapor can react with methane, for example, as shown in equation (3):

- 8 044090- 8 044090

СН4+Н2О о СО+ЗН2 (3)CH4 + H 2 O o CO + ZN 2 (3)

В одном аспекте разбавитель, содержащий воду и/или водяной пар, может повышать содержание водорода в получаемом синтез-газе (например, в синтез-газе 15). Например, в аспектах, где смесь реагентов КЧО 10 включает разбавитель воду и/или водяной пар, полученный синтез-газ (например, синтез-газ 15) может быть охарактеризован молярным отношением водорода к монооксиду углерода, которое растет при сравнении с молярным отношением водорода к монооксиду углерода в синтез-газе, полученном с помощью аналогичного в остальном процесса, проводимого со смесью реагентов, содержащей углеводороды и кислород, без разбавителя воды и/или водяного пара.In one aspect, a diluent containing water and/or steam can increase the hydrogen content of the resulting synthesis gas (eg, synthesis gas 15). For example, in aspects where the reactant mixture of CPO 10 includes the diluent water and/or steam, the resulting synthesis gas (e.g., synthesis gas 15) may be characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide, which increases when compared with the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in synthesis gas produced by an otherwise similar process carried out with a mixture of reagents containing hydrocarbons and oxygen, without the diluent of water and/or steam.

Кроме того, в присутствии воды и/или водяного пара в реакторе КЧО 100 монооксид углерода может реагировать с водой и/или водяным паром с образованием диоксида углерода и водорода посредством реакции конверсии водяного газа (WGS), например, как представлено уравнением (4):In addition, in the presence of water and/or steam in the reactor KCHO 100, carbon monoxide can react with water and/or steam to form carbon dioxide and hydrogen through a water gas shift (WGS) reaction, for example, as represented by equation (4):

СО+Н2О θ СО22 (4)CO + H 2 O θ CO 2 + H 2 (4)

Реакция WGS может повышать молярное отношение H2/CO в синтез-газе 15.The WGS reaction can increase the H2/CO molar ratio in the synthesis gas 15.

Когда в реакторе присутствует углерод (например, кокс; С, образующийся в результате реакции разложения, представленной уравнением (2)), разбавить вода и/или водяной пар может реагировать с углеродом и давать дополнительные количества СО и H2, например, как представлено уравнением (5):When carbon is present in the reactor (for example, coke; C produced by the decomposition reaction represented by equation (2)), dilute water and/or steam can react with the carbon and produce additional amounts of CO and H2, for example, as represented by equation ( 5):

С+Н2О θ СО+Н2 (5)C+H 2 O θ CO+H 2 (5)

Кроме того, поскольку кислород присутствует в смеси реагентов КЧО 10, углерод, присутствующий в реакторе (например, кокс; С, образующийся в результате реакции разложения, представленной уравнением (2)), также может реагировать с кислородом, например, как представлено уравнением (6):In addition, since oxygen is present in the reactant mixture of KCHO 10, carbon present in the reactor (for example, coke; C produced by the decomposition reaction represented by equation (2)) can also react with oxygen, for example, as represented by equation (6 ):

С+О2 СО2 (6)C+O 2 CO 2 (6)

Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, хотя химические реакции, представленные уравнениями (5) и (6), могут потреблять первую порцию углерода, полученного в реакторе КЧО, вторая порция углерода может быть осаждена в виде кокса на катализаторе КЧО.As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, although the chemical reactions represented by Equations (5) and (6) may consume the first portion of carbon produced in the CPO reactor, the second portion of carbon may be deposited as coke on a KCHO catalyst.

Кроме того, CO2 может реагировать с углеродом (например, с коксом; С, образующимся в результате реакции разложения, представленной уравнением (2)), например, как представлено уравнением (7):Additionally, CO2 can react with carbon (such as coke; C produced by the decomposition reaction represented by equation (2)), for example, as represented by equation (7):

С+СО2 о 2СО (7), тем самым уменьшая количество кокса, осажденного на катализаторе КЧО. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, хотя реакции, представленные уравнениями (4) и (6), могут давать CO2 в реакторе КЧО 100 такой СО2 может не полностью предупреждать осаждение кокса на катализаторе КЧО частично из-за СО2, участвующего в реакциях, отличных от реакции, представленной уравнением (7).C+CO 2 o 2CO (7), thereby reducing the amount of coke deposited on the CCHO catalyst. As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, although the reactions represented by equations (4) and (6) may produce CO2 in the CPO reactor 100, such CO2 may not completely prevent coke deposition on the CPO catalyst due in part to for CO 2 participating in reactions other than the reaction represented by equation (7).

Например, CO2 может реагировать с метаном в реакции сухого риформинга, например, как представлено уравнением (8):For example, CO 2 can react with methane in a dry reforming reaction, for example, as represented by equation (8):

CH4+CO2 о 2СО+2Н2 (8), тем самым увеличивая количество СО и H2 в получаемом синтез-газе (например, синтез-газе 15). Без намерения быть связанными с какой-либо теорией следует отметить, что, реакция сухого риформинга (например, представленная уравнением (8)), является эндотермической реакцией. Сухой риформинг может отводить часть технологического тепла (например, тепла от экзотермической реакции КЧО, например, представленной уравнением (1)).CH4+CO2 o 2СО+2Н 2 (8), thereby increasing the amount of CO and H2 in the resulting synthesis gas (for example, synthesis gas 15). Without intending to be bound by any theory, it should be noted that the dry reforming reaction (eg, represented by equation (8)) is an endothermic reaction. Dry reforming can remove some of the process heat (eg, heat from an exothermic CPO reaction, such as that represented by equation (1)).

В одном аспекте реактор КЧО 100 может работать при почти изотермических условиях, где почти изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±100°C по всему реактору КЧО и/или слою его катализатора, где слой катализатора содержит катализатор КЧО, и где одна реакционная зона содержит слой катализатора. В одном аспекте реактор КЧО 100 может работать при изотермических условиях, где изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±10°C по всему реактору КЧО и/или слою его катализатора, где слой катализатора содержит катализатор КЧО, и где одна реакционная зона содержит слой катализатора. В некоторых аспектах почти изотермические условия и/или изотермические условия могут быть обеспечены за счет отведения технологического тепла из реактора КЧО 100. В таких аспектах отведение тепла из реактора КЧО 100 может включать отведение тепла посредством эндотермической реакции сухого риформинга (например, представленной уравнением (8)) между диоксидом углерода и метаном.In one aspect, the CPO reactor 100 can be operated under near-isothermal conditions, where the near-isothermal conditions include a temperature change of less than approximately ±100°C throughout the CPO reactor and/or its catalyst bed, where the catalyst bed contains the CPO catalyst, and where one reaction the zone contains a catalyst layer. In one aspect, the CPO reactor 100 can be operated under isothermal conditions, where the isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±10°C throughout the CPO reactor and/or its catalyst bed, where the catalyst bed contains the CPO catalyst, and where one reaction zone contains catalyst layer. In some aspects, near isothermal conditions and/or isothermal conditions can be achieved by removing process heat from the CPO reactor 100. In such aspects, removing heat from the CPO reactor 100 may include removing heat through an endothermic dry reforming reaction (e.g., represented by equation (8) ) between carbon dioxide and methane.

В одном аспекте реактор КЧО 100 может работать при молярном отношении водяного пара к углероду (П/С) в смеси реагентов КЧО приблизительно меньше чем 2,4:1, или же приблизительно меньше чем 2:1, или же приблизительно меньше чем 1,5:1, или же приблизительно меньше чем 1:1, или же приблизительно меньше чем 0,8:1, или же приблизительно от 0,01:1 до менее чем 2,4:1, или же приблизительно от 0,05:1 до 2:1, или же приблизительно от 0,1:1 до 1,5:1, или же приблизительно от 0,15:1 до 1:1 или, с другой стороны, приблизительно от 0,2:1 до 0,8:1, где молярное отношение П/С означает общее количество моль воды (H2O) в смеси реагентов, поделенное на общее количество моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, водяной пар, который вводят в реактор для использования в качестве разбавите- 9 044090 ля в реакции КЧО, раскрытой в изобретении, присутствует в значительно меньших количествах, чем водяной пар, используемый в процессах парового риформинга (например, ПРМ), и, как таковой, способ получения синтез-газа, раскрытый в данном документе, может давать синтез-газ с меньшими количествами водорода по сравнению с количествами водорода в синтез-газе, полученном посредством парового риформинга.In one aspect, the CPO reactor 100 can be operated at a molar ratio of steam to carbon (S/C) in the CPO reactant mixture of less than about 2.4:1, or less than about 2:1, or less than about 1.5 :1, or less than about 1:1, or less than about 0.8:1, or about 0.01:1 to less than 2.4:1, or about 0.05:1 to 2:1, or from approximately 0.1:1 to 1.5:1, or from approximately 0.15:1 to 1:1 or, on the other hand, from approximately 0.2:1 to 0, 8:1, where the P/C molar ratio means the total moles of water (H2O) in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture. As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, the water vapor that is introduced into the reactor for use as a diluent in the CPO reaction disclosed in the invention is present in significantly smaller quantities than the water vapor used in steam reforming processes (e.g., SRP), and as such, the synthesis gas production process disclosed herein can produce synthesis gas with lower amounts of hydrogen compared to the amounts of hydrogen in synthesis gas produced by steam reforming .

Молярное отношение П/С в смеси реагентов КЧО 10 может быть отрегулировано на основании желаемой температуры выходящего потока КЧО (например, целевой температуры выходящего потока КЧО), чтобы увеличить (например, максимизировать) содержание H2 в полученном синтез-газе. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, реакция (3), которая потребляет водяной пар в реакторе КЧО 100, является предпочтительной по сравнению с реакцией конверсии водяного газа (WGS) (4) в реакторе КЧО 100, поскольку реакция (3) позволяет увеличить содержание H2 в полученном синтез-газе, а также отношение М полученного синтез-газа, где отношение М представляет собой молярное отношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО +СО2).The P/S molar ratio of the CPO reactant mixture 10 can be adjusted based on the desired CPO effluent temperature (eg, the target CPO effluent temperature) to increase (eg, maximize) the H2 content of the resulting synthesis gas. As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, reaction (3) which consumes water vapor in the CPO 100 reactor is preferred over the water gas shift (WGS) reaction (4) in the CPO 100 reactor. since reaction (3) increases the H2 content of the resulting synthesis gas as well as the M ratio of the resulting synthesis gas, where the M ratio is a molar ratio defined as (H2-CO2)/(CO +CO2).

В одном аспекте количество метана, который реагирует согласно реакции (3) в реакторе КЧО 100, меньше количества метана, который реагирует согласно реакции (1) в реакторе КЧО 100. В одном аспекте приблизительно меньше чем 50 мол.%, или же приблизительно меньше чем 40 мол.%, или же приблизительно меньше чем 30 мол.%, или же приблизительно меньше чем 20 мол.%, или же приблизительно меньше чем 10 мол.% углеводородов (например, метана) реагируют с водяным паром в реакторе КЧО 100.In one aspect, the amount of methane that reacts according to reaction (3) in the CPO 100 reactor is less than the amount of methane that reacts according to reaction (1) in the CPO 100 reactor. In one aspect, it is less than about 50 mol.%, or about less than 40 mol.%, or approximately less than 30 mol.%, or less than approximately 20 mol.%, or less than approximately 10 mol.% hydrocarbons (for example, methane) react with water vapor in the KCHO 100 reactor.

Без намерения быть связанными какой-либо теорией считают, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе КЧО 100 меняет воспламеняемость смеси реагентов КЧО 10, тем самым обеспечивая более широкий практический диапазон молярных соотношений С/О в смеси реагентов КЧО 10. Кроме того, без намерения быть связанными какой-либо теорией считают, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе КЧО 100 позволяет использовать более низкие молярные отношения С/О в смеси реагентов КЧО 10. Более того, без намерения быть связанными какой-либо теорией считают, что присутствие воды и/или водяного пара в реакторе КЧО 100 позволяет эксплуатировать реактор КЧО 100 при относительно высоких давлениях.Without intending to be bound by any theory, it is believed that the presence of water and/or steam in the KCHO 100 reactor changes the flammability of the KCHO 10 reactant mixture, thereby providing a wider practical range of C/O molar ratios in the KCHO 10 reactant mixture. In addition, It is believed, without intending to be bound by theory, that the presence of water and/or steam in the KCHO 100 reactor allows the use of lower C/O molar ratios in the KCHO 10 reactant mixture. Moreover, without intending to be bound by any theory, it is believed that that the presence of water and/or water vapor in the KChO 100 reactor allows the KChO 100 reactor to be operated at relatively high pressures.

Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, введение воды и/или водяного пара в реактор КЧО 100 может приводить к увеличению количества непрореагировавших углеводородов в синтез-газе 15. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, в процессах производства метанола обычно допускаются ограниченные количества непрореагировавших углеводородов в синтез-газе.As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, the introduction of water and/or steam into the CPO reactor 100 may result in an increase in the amount of unreacted hydrocarbons in the synthesis gas 15. Additionally, as will be appreciated by one skilled in the art technology, and by this description, methanol production processes typically allow limited amounts of unreacted hydrocarbons in the synthesis gas.

В некоторых аспектах синтез-газ 15 может содержать приблизительно меньше чем 7,5 мол.%, или же приблизительно меньше чем 5 мол.%, или, с другой стороны, приблизительно меньше чем 2,5 мол.% углеводородов (например, непрореагировавших углеводородов, непрореагировавшего CH4). В таких аспектах синтез-газ 15 может быть получен в способе КЧО, в котором используют воду и/или водяной пар. В таких аспектах синтез-газ 15 может быть использован для синтеза метанола.In some aspects, synthesis gas 15 may contain less than about 7.5 mole%, or less than about 5 mole%, or, alternatively, less than about 2.5 mole% hydrocarbons (e.g., unreacted hydrocarbons , unreacted CH 4 ). In such aspects, synthesis gas 15 can be produced in a CPO process that uses water and/or steam. In such aspects, synthesis gas 15 can be used to synthesize methanol.

В одном аспекте синтез-газ 15 может иметь содержание CO2 приблизительно меньше чем 5 мол.%, или же приблизительно меньше чем 4 мол.%, или же приблизительно меньше чем 3 мол.%, или же приблизительно меньше чем 2 мол.%, или же приблизительно меньше чем 1 мол.%, или же приблизительно от 0,1 до 5 мол.%, или же приблизительно от 0,25 до 4 мол.%, или, с другой стороны, приблизительно от 0,5 до 3 мол.% Синтез-газ 15 преимущественно может быть произведен с содержанием CO2 приблизительно меньше чем 5 мол.%, хотя СО2 (например, поток CO2 13) вводят в реактор КЧО 100. Довольно низкое содержание CO2 в синтез-газе 15 может приводить к потоку сырого метанола 40, имеющему довольно низкое содержание воды (например, приблизительно меньше чем 10 мас.%, или же приблизительно меньше чем 8 мас.%, или же приблизительно меньше чем 6 мас.%, или же приблизительно меньше чем 4 мас.%, или же приблизительно меньше чем 3 мас.%, или же приблизительно меньше чем 2 мас.% или, с другой стороны, приблизительно меньше чем 1 мас.% из расчета на общую массу потока сырого метанола 40). Преимущества довольно низкого содержания CO2 в синтез-газе 15 и/или довольно низкого содержания воды в потоке сырого метанола 40 описаны более подробно в находящихся на одновременном рассмотрении предварительных заявках на патент США № 62/794783, поданной 21 января 2019 г. под названием Methanol Production Process, и № 62/787598, поданной 2 января 2019 г. под названием Methanol Production Process, каждая из которых включена в данный документ посредством ссылки во всей полноте.In one aspect, synthesis gas 15 may have a CO2 content of less than about 5 mole%, or less than about 4 mole%, or less than about 3 mole%, or less than about 2 mole%, or or about less than 1 mol.%, or about 0.1 to 5 mol.%, or about 0.25 to 4 mol.%, or, on the other hand, about 0.5 to 3 mol.% % Synthesis gas 15 advantageously can be produced with a CO2 content of less than about 5 mol.%, although CO 2 (for example, CO2 stream 13) is introduced into the reactor 100. The rather low CO2 content of synthesis gas 15 may result in a crude stream methanol 40 having a fairly low water content (for example, less than about 10 wt.%, or less than about 8 wt.%, or less than about 6 wt.%, or less than about 4 wt.%, or less than about 3 wt.%, or less than about 2 wt.%, or, on the other hand, less than about 1 wt.% based on the total weight of the crude methanol stream 40). The benefits of a fairly low CO2 content in the synthesis gas 15 and/or a fairly low water content in the crude methanol stream 40 are described in more detail in co-pending U.S. Provisional Patent Application No. 62/794,783, filed Jan. 21, 2019, entitled Methanol Production Process, and No. 62/787598, filed Jan. 2, 2019, entitled Methanol Production Process, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

В одном аспекте синтез-газ 15 может быть извлечен из реактора КЧО 100, причем синтез-газ 15 содержит водород, монооксид углерода, воду, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды.In one aspect, synthesis gas 15 can be recovered from CPO reactor 100, wherein synthesis gas 15 contains hydrogen, carbon monoxide, water, carbon dioxide, and unreacted hydrocarbons.

В некоторых аспектах синтез-газ 15 (например, после охлаждения и удаления воды из синтез-газа и/или после регулирования давления и/или температуры синтез-газа) может быть использован в последующем процессе (например, при производстве метанола) без дополнительной переработки для повышения содержания водорода в синтез-газе 15 (например, синтез-газ 15 дополнительно не перерабатывают, чтобы повысить содержание водорода). Синтез-газ 15, раскрытый в изобретении, может быть охарактеризован молярным отношением H2/CO приблизительно больше чем 1,7, или же приблизительно больше чем 1,8, или же приблизительно больше чем 1,9, или же приблизительно больше чем 2,0, или же прибли- 10 044090 зительно больше чем 2,1. В некоторых аспектах синтез-газ 15, раскрытый в данном документе, можно охарактеризовать молярным отношением H2/CO приблизительно от 1,7 до 2,3, или же приблизительно отIn some aspects, synthesis gas 15 (for example, after cooling and removing water from the synthesis gas and/or after adjusting the pressure and/or temperature of the synthesis gas) can be used in a downstream process (for example, in the production of methanol) without further processing to increasing the hydrogen content of the synthesis gas 15 (eg, the synthesis gas 15 is not further processed to increase the hydrogen content). The synthesis gas 15 disclosed in the invention may have a H 2 /CO molar ratio of greater than about 1.7, or greater than about 1.8, or greater than about 1.9, or greater than about 2. 0, or approximately 10 044090 greater than 2.1. In some aspects, synthesis gas 15 disclosed herein can be characterized by an H 2 /CO molar ratio of about 1.7 to 2.3, or about

1,8 до 2,2 или, с другой стороны, приблизительно от 1,9 до 2,1.1.8 to 2.2 or, on the other hand, approximately 1.9 to 2.1.

В одном аспекте синтез-газ 15 может быть охарактеризован молярным отношением М приблизительно от 1,2 до 1,8, или же приблизительно от 1,6 до 1,78 или, с другой стороны, приблизительно от 1,7 до 1,78, где отношение М представляет собой молярное отношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО+СО2).In one aspect, the synthesis gas 15 can be characterized by a molar ratio M of from about 1.2 to 1.8, or from about 1.6 to 1.78, or, on the other hand, from about 1.7 to 1.78, where the ratio M is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ).

В других аспектах синтез-газ 15 может быть дополнительно переработан перед использованием синтез-газа 15 в последующем процессе, таком как производство метанола. Синтез-газ 15 может быть переработан, чтобы обогатить его по содержанию водорода, например, путем введения в контакт синтезгаза 15 с дополнительным (например, добавочным) водородом (например, с потоком водорода 51).In other aspects, the synthesis gas 15 may be further processed before using the synthesis gas 15 in a downstream process, such as methanol production. Synthesis gas 15 may be processed to enrich it in hydrogen content, for example, by contacting synthesis gas 15 with additional (eg, makeup) hydrogen (eg, hydrogen stream 51).

Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, хотя синтез-газ 15 может быть охарактеризован молярным отношением H2/CO приблизительно больше чем 1,8, которое может быть приемлемо для синтеза метанола, синтез-газ 15 может быть переработан, чтобы дополнительно увеличить содержание водорода. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, синтез-газ 15 может быть подвергнут минимальной переработке, такой как извлечение непрореагировавших углеводородов, разбавителя, воды и др., без существенного изменения молярного отношения H2/CO синтез-газа КЧО 15. Например, вода может быть сконденсирована и отделена от синтез-газа 15, например, в конденсаторе.As will be appreciated by one skilled in the art and by reference to this description, although synthesis gas 15 may be characterized by a H2/CO molar ratio greater than about 1.8, which may be acceptable for methanol synthesis, synthesis gas 15 may be Redesigned to further increase hydrogen content. In addition, as one skilled in the art will appreciate and with the benefit of this description, synthesis gas 15 can be subjected to minimal processing, such as recovery of unreacted hydrocarbons, diluent, water, etc., without significantly changing the H2/CO molar ratio synthesis gas KCHO 15. For example, water can be condensed and separated from the synthesis gas 15, for example, in a condenser.

В одном аспекте способ производства метанола, описанный в изобретении, может дополнительно включать (i) извлечение по меньшей мере части непрореагировавших углеводородов из синтез-газа 15 с получением извлеченных углеводородов, и (ii) рециркуляцию по меньшей мере части извлеченных углеводородов в реактор КЧО 100. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, хотя довольно высокие конверсии могут быть достигнуты в способах КЧО (например, конверсии, равные или приблизительно больше чем 90%), непрореагировавшие углеводороды могут быть извлечены и рециркулированы назад в реактор КЧО 100.In one aspect, the methanol production method described in the invention may further comprise (i) recovering at least a portion of the unreacted hydrocarbons from the synthesis gas 15 to produce recovered hydrocarbons, and (ii) recycling at least a portion of the recovered hydrocarbons to the CPR reactor 100. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of this description, although fairly high conversions can be achieved in CPR processes (e.g., conversions equal to or greater than approximately 90%), unreacted hydrocarbons can be recovered and recycled back to the reactor KCHO 100.

В аспектах, где синтез-газ 15 характеризуется отношением М приблизительно от 1,8 до 2,2, синтезгаз 15 также может быть использован для производства метанола.In aspects where synthesis gas 15 has an M ratio of about 1.8 to 2.2, synthesis gas 15 can also be used to produce methanol.

В одном аспекте способ производства метанола, раскрытый в данном документе, может включать стадию введения по меньшей мере части синтез-газа 15 в метанольный реактор 200 с получением выходящего потока метанольного реактора 30; где выходящий поток метанольного реактора 30 содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды. Метанольный реактор 200 может представлять собой любой реактор, подходящий для реакции синтеза метанола из СО и H2, такой как, например, изотермический реактор, адиабатический реактор, реактор с тонким струйным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, суспензионный реактор, петлевой реактор и т.п., охлаждаемый многотрубный реактор и т.п., или их комбинации.In one aspect, a method for producing methanol disclosed herein may include the step of introducing at least a portion of the synthesis gas 15 into a methanol reactor 200 to produce a methanol reactor effluent 30; wherein the effluent stream of methanol reactor 30 contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. The methanol reactor 200 may be any reactor suitable for the synthesis reaction of methanol from CO and H 2 , such as, for example, an isothermal reactor, an adiabatic reactor, a thin trickle bed reactor, a fluidized bed reactor, a slurry reactor, a loop reactor, etc. etc., cooled multi-tube reactor, etc., or combinations thereof.

Обычно СО и H2 могут быть превращены в метанол (CH3OH), например, как представлено уравнением (9):Typically, CO and H2 can be converted to methanol (CH 3 OH), for example, as represented by equation (9):

СО+Н2 о СН3ОН (9)CO+H 2 o CH 3 OH (9)

Также CO2 и Н2 также могут быть превращены в метанол, например, как представлено уравнением (10):Also CO2 and H2 can also be converted into methanol, for example, as represented by equation (10):

СО2+ЗН2 θ СН3ОН+Н2О (10)CO 2 + ZN 2 θ CH 3 OH + H 2 O (10)

Синтез метанола из СО, CO2 и Н2 является каталитическим процессом и чаще всего его проводят в присутствии катализаторов на основе меди. Метанольный реактор 200 может содержать катализатор для производства метанола, такой как любой подходящий коммерческий катализатор, используемый для синтеза метанола.The synthesis of methanol from CO, CO 2 and H 2 is a catalytic process and is most often carried out in the presence of copper-based catalysts. Methanol reactor 200 may contain a catalyst for the production of methanol, such as any suitable commercial catalyst used for the synthesis of methanol.

Неограничивающие примеры катализаторов для производства метанола, подходящих для использования в метанольном реакторе 200 в настоящем изобретении, включают Cu, Cu/ZnO, Cu/ThO2, Cu/Zn/Al2O3, Cu/ZnO/Al2O3, Cu/Zr и т.п., или их комбинации.Non-limiting examples of methanol production catalysts suitable for use in the methanol reactor 200 in the present invention include Cu, Cu/ZnO, Cu/ThO 2 , Cu/Zn/Al 2 O 3 , Cu/ZnO/Al 2 O 3 , Cu/ Zr, etc., or combinations thereof.

В одном аспекте способ производства метанола, раскрытый в данном документе, может включать стадию разделения по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора 30 на поток сырого метанола 40 и поток пара 50; где поток сырого метанола 40 содержит метанол и воду; где поток пара 50 содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды. Выходящий поток метанольного реактора 30 может быть разделен на поток сырого метанола 40 и поток пара 50 в газожидкостном сепараторе 300, таком как парожидкостный сепаратор, испарительный барабан, газоотделитель, сборник конденсата, приемный сепаратор компрессора и т.д.In one aspect, a method for producing methanol disclosed herein may include the step of separating at least a portion of the effluent stream of methanol reactor 30 into a crude methanol stream 40 and a steam stream 50; wherein the crude methanol stream 40 contains methanol and water; wherein the steam stream 50 contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. The effluent stream of methanol reactor 30 may be separated into a crude methanol stream 40 and a vapor stream 50 in a gas-liquid separator 300, such as a vapor-liquid separator, a flash drum, a gas separator, a condensate collector, a compressor suction separator, etc.

В одном аспекте поток сырого метанола 40 может содержать воду в количестве приблизительно меньше чем 10 мас.%, или же приблизительно меньше чем 8 мас.%, или же приблизительно меньше чем 6 мас.%, или же приблизительно меньше чем 4 мас.%, или же приблизительно меньше чем 3 мас.%, или же приблизительно меньше чем 2 мас.% или, с другой стороны, приблизительно меньше чем 1 мас.% из расчета на общую массу потока сырого метанола 40.In one aspect, the crude methanol stream 40 may contain water in an amount of less than about 10 wt.%, or less than about 8 wt.%, or less than about 6 wt.%, or less than about 4 wt.%, or less than about 3 wt.%, or less than about 2 wt.%, or, on the other hand, less than about 1 wt.% based on the total weight of the crude methanol stream 40.

В одном аспекте поток сырого метанола 40 может содержать метанол в количестве, равном или приблизительно больше чем 90 мас.%, или же равном или приблизительно больше чем 92 мас.%, или жеIn one aspect, the crude methanol stream 40 may contain methanol in an amount equal to or greater than about 90 weight percent, or equal to or greater than about 92 weight percent, or

- 11 044090 равном или приблизительно больше чем 94 мас.%, или же равном или приблизительно больше чем 96 мас.%, или же равном или приблизительно больше чем 97 мас.%, или же равном или приблизительно больше чем 98 мас.% или, с другой стороны, равном или приблизительно больше чем 99 мас.% от общей массы потока сырого метанола 40.- 11 044090 equal to or greater than approximately 94% by weight, or equal to or greater than approximately 96% by weight, or equal to or approximately greater than 97% by weight, or equal to or approximately greater than 98% by weight or, on the other hand, equal to or greater than about 99 wt.% of the total mass of the crude methanol stream 40.

В одном аспекте способ производства метанола, раскрытый в данном документе, может включать стадию разделения по меньшей мере части потока сырого метанола 40 в дистилляционном узле 400 на поток метанола 45 и поток воды 46, где дистилляционный узел 400 включает одну или несколько дистилляционных колонн. Поток воды 46 содержит воду и остаточный метанол. Как правило, одна или несколько дистилляционных колонн могут разделять компоненты потока сырого метанола 40 на основе их температур кипения.In one aspect, a method for producing methanol disclosed herein may include the step of separating at least a portion of a crude methanol stream 40 in a distillation unit 400 into a methanol stream 45 and a water stream 46, wherein the distillation unit 400 includes one or more distillation columns. Water stream 46 contains water and residual methanol. Typically, one or more distillation columns may separate components of the crude methanol stream 40 based on their boiling points.

В одном аспекте поток метанола 45 может содержать метанол в количестве, равном или больше чем приблизительно 95 мас.%, или же равном или больше чем приблизительно 97,5 мас.%, или же равном или больше чем приблизительно 99 мас.% или, с другой стороны, равным или больше чем приблизительно 99,9 мас.% из расчета на общую массу потока метанола 45.In one aspect, methanol stream 45 may contain methanol in an amount equal to or greater than about 95 weight percent, or equal to or greater than about 97.5 weight percent, or equal to or greater than about 99 weight percent, or, with on the other hand, equal to or greater than about 99.9 wt.% based on the total weight of the methanol stream 45.

В одном аспекте способ производства метанола, раскрытый в данном документе, может включать стадию разделения по меньшей мере части потока пара 50 на поток водорода 51 и поток остаточного газа 52, где поток водорода 51 содержит по меньшей мере часть водорода потока пара 50, где поток остаточного газа 52 содержит монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды. Поток пара 50 может быть разделен на поток водорода 51 и поток остаточного газа 52 в узле извлечения водорода 500, таком как узел PSA, узел мембранного разделения, узел криогенного разделения и т.п., или их комбинации.In one aspect, a method for producing methanol disclosed herein may include the step of separating at least a portion of the steam stream 50 into a hydrogen stream 51 and a tail gas stream 52, wherein the hydrogen stream 51 contains at least a portion of the hydrogen of the steam stream 50, wherein the tail gas stream gas 52 contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. The steam stream 50 may be divided into a hydrogen stream 51 and a residual gas stream 52 in a hydrogen recovery unit 500, such as a PSA unit, a membrane separation unit, a cryogenic separation unit, and the like, or combinations thereof.

В одном аспекте по меньшей мере часть 51а потока водорода 51 может быть рециркулирована в метанольный реактор 200, например, посредством синтез-газа 15.In one aspect, at least a portion 51a of the hydrogen stream 51 may be recycled to the methanol reactor 200, for example, via synthesis gas 15.

В одном аспекте способ производства метанола, описанный в изобретении, может включать стадию разделения по меньшей мере части потока остаточного газа 52 в сепараторе CO2 600 (например, скруббере CO2) на поток CO2 13 и поток продувочного газа 60; где поток CO2 13 содержит по меньшей мере часть CO2 потока остаточного газа 52; и где поток продувочного газа 60 содержит монооксид углерода и углеводороды.In one aspect, the methanol production method described in the invention may include the step of separating at least a portion of the tail gas stream 52 in a CO 2 separator 600 (eg, a CO 2 scrubber) into a CO 2 stream 13 and a purge gas stream 60; wherein the CO2 stream 13 contains at least a portion of the CO 2 tail gas stream 52; and wherein the purge gas stream 60 contains carbon monoxide and hydrocarbons.

Сепаратор CO2 600 может включать удаление CO2 путем абсорбции амином (например, моноэтаноламином) (например, аминную очистку), адсорбции при перепаде давления (PSA), адсорбции при колебании температуры, с помощью газоразделительных мембран (например, пористых неорганических мембран, мембран из палладия, полимерных мембран, цеолитов и т.д.), с помощью криогенного разделения и т.п., или их комбинаций. В одном аспекте сепаратор CO2 600 может включать удаление CO2 путем абсорбции амином. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, синтез-газ, обедненный CO2, имеет более высокое отношение М, чем синтез-газ, обогащенный CO2, так как чем ниже содержание CO2 в синтез-газе, тем выше отношение М синтез-газа.The CO2 separator 600 may include CO2 removal by amine (e.g. monoethanolamine) absorption (e.g. amine scrubbing), pressure swing adsorption (PSA), temperature swing adsorption, gas separation membranes (e.g. porous inorganic membranes, palladium membranes, polymer membranes, zeolites, etc.), using cryogenic separation, etc., or combinations thereof. In one aspect, the CO2 separator 600 may include removing CO2 by amine absorption. As will be appreciated by one skilled in the art, and from this description, CO2-depleted synthesis gas has a higher M ratio than CO2-rich synthesis gas, since the lower the CO2 content of the synthesis gas, the higher M ratio of synthesis gas.

В некоторых аспектах по меньшей мере часть потока продувочного газа 60 может быть удалена. В других аспектах по меньшей мере часть потока продувочного газа 60 может быть использована в качестве топлива, например, для предварительного нагрева смеси реагентов КЧО 10.In some aspects, at least a portion of the purge gas stream 60 may be removed. In other aspects, at least a portion of the purge gas stream 60 may be used as a fuel, for example, to preheat the reactant mixture of the CCO 10.

В одном аспекте по меньшей мере часть потока CO2 13 может быть рециркулирована в реактор КЧО 100, например, после регулирования температуры и/или давления потока CO2 13 до желаемых значений. CO2, введенный в реактор КЧО посредством потока CO2 13, может предоставлять CO2, который может дополнительно снижать или устранять отложения кокса на катализаторах КЧО, например, за счет участия в реакции, представленной уравнением (7). В одном аспекте количество углерода, осажденного на катализаторе КЧО, может быть меньше, чем количество углерода, осажденного на катализаторе в аналогичном в других отношениях процессе, при котором поток CO2 не рециркулируют в реактор КЧО.In one aspect, at least a portion of the CO 2 stream 13 can be recycled to the CPO reactor 100, for example, after adjusting the temperature and/or pressure of the CO 2 stream 13 to desired values. CO2 introduced into the CPO reactor via the CO2 stream 13 may provide CO2, which can further reduce or eliminate coke deposits on the CPO catalysts, for example, by participating in the reaction represented by equation (7). In one aspect, the amount of carbon deposited on the CPO catalyst may be less than the amount of carbon deposited on the catalyst in an otherwise similar process in which the CO2 stream is not recycled to the CPO reactor.

Кроме того, CO2, введенный в реактор КЧО 100 посредством потока CO2 13, может предоставлять CO2, который может быть превращен в полезные компоненты синтез-газа, такие как СО и H2, например, за счет участи в реакции сухого риформинга, представленной уравнением (8).In addition, CO2 introduced into the reactor CPO 100 via the CO2 stream 13 may provide CO2, which can be converted into useful synthesis gas components such as CO and H2 , for example, by participating in the dry reforming reaction represented by equation ( 8).

Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, реакции, представленные уравнениями (7) и (8), снижают количество СО2, которое будет присутствовать в синтез-газе 15. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания и без намерения быть связанными какой-либо теорией, молярное отношение H2/CO синтез-газа учитывает количества водорода и СО, присутствующие в синтез-газе; при этом отношение М синтез-газа учитывает содержание диоксида в синтез-газе, помимо количеств водорода и СО, присутствующих в синтез-газе.As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, the reactions represented by equations (7) and (8) reduce the amount of CO 2 that will be present in the synthesis gas 15. Moreover, as will be appreciated by one skilled in the art In the art, and through this description and without intending to be bound by any theory, the H 2 /CO molar ratio of synthesis gas takes into account the amounts of hydrogen and CO present in the synthesis gas; in this case, the M ratio of the synthesis gas takes into account the dioxide content in the synthesis gas, in addition to the amounts of hydrogen and CO present in the synthesis gas.

В одном аспекте способ производства метанола может включать стадии (а) взаимодействия посредством реакции каталитического частичного окисления (КЧО) смеси реагентов КЧО 10 в реакторе КЧО 100 с получением синтез-газа 15; где смесь реагентов КЧО 10 содержит углеводороды и кислород; где реактор КЧО 100 содержит катализатор КЧО; и где синтез-газ 15 содержит водород (H2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), воду (H2O) и непрореагировавшие углеводороды; (b) охлаждения по меньшей мере части синтез-газа 15 с получением охлажденного синтез-газа и технологического тепла (например, которое может быть рекуперировано и использовано в качестве тепловой энергии); (с) удале- 12 044090 ния по меньшей мере части воды из охлажденного синтез-газа с получением дегидратированного синтезгаза, где дегидратированный синтез-газ содержит Н2, СО, CO2 и непрореагировавшие углеводороды; (d) введения по меньшей мере части дегидратированного синтез-газа в метанольный реактор 200 с получением выходящего потока метанольного реактора 30; где выходящий поток метанольного реактора 30 содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; (е) разделения по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора 30 в газожидкостном сепараторе 300 на поток сырого метанола 40 и потока пара 50, где поток пара 50 содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; (f) разделения по меньшей мере части потока пара 50 на поток водорода 51 и поток остаточного газа 52; где поток водорода 51 содержит по меньшей мере часть водорода потока пара 50; и где поток остаточного газа 52 содержит монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; (g) разделения по меньшей мере части потока остаточного газа 52 в сепараторе CO2 600 на поток CO2 13 и поток продувочного газа 60; где поток CO2 13 содержит по меньшей мере часть CO2 потока остаточного газа 52; (h) рециркуляции по меньшей мере части потока СО2 13 в реактор КЧО 100; и (i) рециркуляции по меньшей мере части потока водорода 51 в метанольный реактор 200. В таком аспекте реактор КЧО 100 может быть охарактеризован почти изотермической температурой.In one aspect, a method for producing methanol may include the steps of (a) reacting, through a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reactants 10 in a CPO reactor 100 to produce synthesis gas 15; where the mixture of reagents KCHO 10 contains hydrocarbons and oxygen; where the KChO reactor 100 contains the KChO catalyst; and wherein the synthesis gas 15 contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide ( CO2 ), water (H2O) and unreacted hydrocarbons; (b) cooling at least a portion of the synthesis gas 15 to produce cooled synthesis gas and process heat (eg, which can be recovered and used as thermal energy); (c) removing at least a portion of the water from the cooled synthesis gas to produce dehydrated synthesis gas, wherein the dehydrated synthesis gas contains H2, CO, CO2 and unreacted hydrocarbons; (d) introducing at least a portion of the dehydrated synthesis gas into methanol reactor 200 to form an effluent stream of methanol reactor 30; wherein the effluent stream of methanol reactor 30 contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; (e) separating at least a portion of the effluent stream of methanol reactor 30 in gas-liquid separator 300 into a crude methanol stream 40 and a steam stream 50, wherein the steam stream 50 contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons; (f) separating at least a portion of the steam stream 50 into a hydrogen stream 51 and a residual gas stream 52; wherein the hydrogen stream 51 contains at least a portion of the hydrogen of the steam stream 50; and wherein the residual gas stream 52 contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; (g) separating at least a portion of the residual gas stream 52 in the CO2 separator 600 into a CO2 stream 13 and a purge gas stream 60; wherein the CO2 stream 13 contains at least a CO2 portion of the tail gas stream 52; (h) recycling at least a portion of the CO 2 stream 13 to the KCHO reactor 100; and (i) recycling at least a portion of the hydrogen stream 51 to the methanol reactor 200. In such an aspect, the CPO reactor 100 may be characterized by a nearly isothermal temperature.

В одном аспекте способ производства метанола, описанный в изобретении, преимущественно может показывать улучшения одной или нескольких характеристик процесса по сравнению с аналогичным в других отношениях процессом, в котором поток CO2 не рециркулируют в реактор КЧО. Способ производства метанола, раскрытый в изобретении, преимущественно может демонстрировать уменьшение отложений кокса (например, углерода) в реакторе КЧО, например, отложений кокса на катализаторе КЧО. Часть потока CO2, рециркулированного в реактор КЧО, преимущественно может вступать в реакцию с коксовыми отложениями. Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, уменьшенное количество отложений кокса на катализаторе КЧО может преимущественно увеличивать срок службы и производительность катализатора.In one aspect, the methanol production method described in the invention may advantageously exhibit improvements in one or more process characteristics compared to an otherwise similar process in which the CO 2 stream is not recycled to the CPO reactor. The methanol production method disclosed in the invention may advantageously demonstrate a reduction in coke (eg, carbon) deposits in the CPO reactor, eg, coke deposits on the CPO catalyst. Part of the CO2 stream recycled into the CPO reactor may preferentially react with coke deposits. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art and from this description, reduced coke deposits on the CPO catalyst can advantageously increase the life and performance of the catalyst.

В одном аспекте часть потока CO2, рециркулированного в реактор КЧО, преимущественно может реагировать с метаном посредством реакции сухого риформинга, обеспечивая в результате работу реактора КЧО в почти изотермическом режиме.In one aspect, a portion of the CO2 stream recycled to the CPO reactor may advantageously react with methane through a dry reforming reaction, resulting in near-isothermal operation of the CPO reactor.

Как будет понятно специалисту в данной области техники, а также с помощью этого описания, поскольку реакция КЧО является экзотермической, никакой дополнительной подачи тепла в виде сжигания топлива не требуется (за исключением предварительного нагрева реагентов в реакционной смеси, которую подают на участок производства синтез-газа) по сравнению с обычным паровым риформингом. Таким образом, описанный в изобретении способ получения синтез-газа преимущественно может генерировать меньше CO2 за счет сжигания топлива по сравнению с паровым риформингом.As will be appreciated by one skilled in the art and from this description, since the CPO reaction is exothermic, no additional heat input in the form of combustion of fuel is required (other than preheating the reactants in the reaction mixture, which is supplied to the synthesis gas production site ) compared to conventional steam reforming. Thus, the method described in the invention for producing synthesis gas can advantageously generate less CO2 by burning fuel compared to steam reforming.

В одном аспекте способ производства метанола, описанный в изобретении, преимущественно может обеспечивать улучшенную общую утилизацию углерода (например, эффективность по углероду), если сравнивать с аналогичным в других отношениях способом, в котором поток CO2 не рециркулируют в реактор КЧО. Применительно к настоящему описанию эффективность по углероду определяют в виде отношения числа моль углерода, присутствующих в потоке метанола (например, в потоке метанола 45), числу моль углерода в смеси реагентов КЧО (например, смеси реагентов КЧО 10). Дополнительные преимущества описанных здесь способов производства метанола могут быть очевидны для специалиста в данной области, рассматривающего данное изобретение.In one aspect, the methanol production process described in the invention can advantageously provide improved overall carbon utilization (eg, carbon efficiency) when compared to an otherwise similar process in which the CO2 stream is not recycled to the CPR reactor. As used herein, carbon efficiency is defined as the ratio of the number of moles of carbon present in the methanol stream (eg, methanol stream 45) to the number of moles of carbon in the CPO reactant mixture (eg, CPO 10 reactant mixture). Additional advantages of the methanol production methods described herein may be apparent to one skilled in the art considering the present invention.

Для подачи данной заявки на национальном уровне в США все публикации и патенты, упомянутые в этом описании, полностью включены в настоящий документ посредством ссылки для описания и раскрытия конструкций и методологий, описанных в этих публикациях, которые могут быть использованы в связи со способами данного изобретения. Любые публикации и патенты, обсуждаемые здесь, предоставлены исключительно для их раскрытия до даты подачи настоящей заявки. Ничто в данном документе не должно толковаться как признание того, что изобретатели не имеют права датировать такое раскрытие задним числом на основании предшествующего изобретения.For the purposes of filing this application nationally in the United States, all publications and patents mentioned in this specification are hereby incorporated by reference in their entirety to describe and disclose the designs and methodologies described in these publications that may be used in connection with the methods of this invention. Any publications and patents discussed herein are provided solely for their disclosure prior to the filing date of this application. Nothing herein should be construed as recognizing that inventors are not entitled to backdate such disclosure based on a prior invention.

В любой заявке, поданной в Ведомство США по патентам и товарным знакам, предоставляется реферат этой заявки с целью удовлетворения требований 37 CFR § 1.72 и цели, изложенной в 37 CFR § 1.72 (b), чтобы позволить Ведомству США по патентам и товарным знакам и общественности в целом быстро определить на основе беглого просмотра характер и суть технического раскрытия. Следовательно, реферат этой заявки не предназначен для использования при толковании объема формулы изобретения или для ограничения объема предмета, раскрытого в данном документе.Any application filed with the United States Patent and Trademark Office shall provide an abstract of that application to satisfy the requirements of 37 CFR § 1.72 and the purpose of 37 CFR § 1.72(b) to enable the United States Patent and Trademark Office and the public In general, quickly determine, based on a quick review, the nature and essence of the technical disclosure. Accordingly, the abstract of this application is not intended to be used in interpreting the scope of the claims or to limit the scope of the subject matter disclosed herein.

Более того, любые заголовки, которые могут быть использованы в данном документе, также не предназначены для использования с целью толкования объема формулы изобретения или с целью ограничения объема предмета, раскрытого в данном документе. Любое использование прошедшего времени для описания примера, иначе обозначенного как конструктивный или пророческий, не предназначено для отражения того, что конструктивный или пророческий пример действительно был приведен в исполнение.Moreover, any headings that may be used herein are also not intended to be used to construe the scope of the claims or to limit the scope of the subject matter disclosed herein. Any use of the past tense to describe an example otherwise designated as constructive or prophetic is not intended to reflect that the constructive or prophetic example was actually brought to pass.

Дополнительное описаниеAdditional Description

Ниже приведены неограничивающие конкретные варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением.The following are non-limiting specific embodiments in accordance with the present invention.

- 13 044090- 13 044090

Первый вариант осуществления, который представляет собой способ производства метанола, включающий (а) взаимодействие посредством реакции каталитического частичного окисления (КЧО) смеси реагентов КЧО в реакторе КЧО с получением синтез-газа, где смесь реагентов КЧО содержит углеводороды, кислород и необязательно водяной пар; где реактор КЧО содержит одну реакционную зону, причем одна реакционная зона содержит катализатор КЧО, и где синтез-газ содержит водород (H2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду (H2O) и непрореагировавшие углеводороды, (b) введение по меньшей мере части синтез-газа в метанольный реактор с получением выходящего потока метанольного реактора, где выходящий поток метанольного реактора содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды, (с) разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора на поток сырого метанола, поток водорода, поток CO2 и поток продувочного газа; где поток сырого метанола содержит метанол и воду, где поток продувочного газа содержит монооксид углерода и углеводороды, и где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 выходящего потока метанольного реактора, и (d) рециркуляцию по меньшей мере части потока CO2 в реактор КЧО.The first embodiment, which is a method for producing methanol, comprising (a) reacting, through a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reactants in a CPO reactor to produce synthesis gas, wherein the mixture of CPO reactants contains hydrocarbons, oxygen, and optionally water vapor; wherein the CPO reactor contains one reaction zone, wherein one reaction zone contains the CPO catalyst, and where the synthesis gas contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water (H2O) and unreacted hydrocarbons, (b) introducing at least a portion of the synthesis gas into a methanol reactor to produce a methanol reactor effluent stream, wherein the methanol reactor effluent stream contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons, (c) separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream into a crude methanol stream, a hydrogen stream, a CO2 stream and a purge gas stream; wherein the crude methanol stream comprises methanol and water, wherein the purge gas stream comprises carbon monoxide and hydrocarbons, and wherein the CO2 stream comprises at least a portion of the CO2 effluent stream of the methanol reactor, and (d) recycling at least a portion of the CO2 stream to the CPO reactor.

Второй вариант осуществления, который представляет собой способ первого варианта осуществления, в котором стадия (с) дополнительно включает разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора в газожидкостном сепараторе на поток сырого метанола и поток пара, где поток пара содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды.A second embodiment, which is a method of the first embodiment, wherein step (c) further includes separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream in the gas-liquid separator into a crude methanol stream and a steam stream, wherein the steam stream contains hydrogen, carbon monoxide, dioxide carbons and hydrocarbons.

Третий вариант осуществления, который представляет собой способ второго варианта осуществления, дополнительно включающий разделение по меньшей мере части потока пара в узле извлечения водорода на поток водорода и поток остаточного газа, где поток водорода содержит по меньшей мере часть водорода потока пара, и где поток остаточного газа содержит монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды.A third embodiment, which is a method of the second embodiment, further comprising separating at least a portion of the steam stream in the hydrogen recovery unit into a hydrogen stream and a tail gas stream, wherein the hydrogen stream contains at least a portion of the hydrogen of the steam stream, and where the tail gas stream contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons.

Четвертый вариант осуществления, который представляет собой способ третьего варианта осуществления, дополнительно включающий разделение по меньшей мере части потока остаточного газа в сепараторе CO2 на поток CO2 и поток продувочного газа, где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 потока остаточного газа.A fourth embodiment, which is a method of the third embodiment, further comprising separating at least a portion of the CO2 separator residual gas stream into a CO2 stream and a purge gas stream, wherein the CO2 stream contains at least a CO2 portion of the residual gas stream.

Пятый вариант осуществления, который представляет собой способ четвертого варианта осуществления, в котором сепаратор CO2 включает удаление CO2 абсорбцией амином, адсорбцией при перепаде давления, адсорбцией при колебании температуры, газоразделительными мембранами, криогенным разделением или их комбинациями.A fifth embodiment, which is a method of the fourth embodiment, in which the CO 2 separator includes CO 2 removal by amine absorption, pressure swing adsorption, temperature swing adsorption, gas separation membranes, cryogenic separation, or combinations thereof.

Шестой вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до пятого вариантов осуществления, включающий рециркуляцию по меньшей мере части потока водорода в метанольный реактор.A sixth embodiment, which is a method of any of the first to fifth embodiments, including recycling at least a portion of the hydrogen stream to the methanol reactor.

Седьмой вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до шестого вариантов осуществления, в котором углеводороды содержат метан, природный газ, сжиженный природный газ, нефтяной промысловый газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ флюид-каталитического крекинга (ФКК (FCC)), технологические газы нефтепереработки, дымовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации.A seventh embodiment, which is a method of any of the first to sixth embodiments, in which the hydrocarbons comprise methane, natural gas, liquefied natural gas, petroleum field gas, associated gas, rich gas, paraffins, shale gas, shale liquids, waste gas fluid - catalytic cracking (FCC), process gases from oil refining, flue gases, fuel gas from the fuel gas manifold, or combinations thereof.

Восьмой вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до седьмого вариантов осуществления, который включает (1) охлаждение по меньшей мере части синтез-газа с получением охлажденного синтез-газа; (2) удаление по меньшей мере части воды из охлажденного синтез-газа с получением дегидратированного синтез-газа, где дегидратированный синтез-газ содержит H2, СО, CO2 и непрореагировавшие углеводороды; и (3) введение по меньшей мере части дегидратированного синтез-газа в метанольный реактор на стадии (b).The eighth embodiment, which is a method of any of the first to seventh embodiments, which includes (1) cooling at least a portion of the synthesis gas to obtain cooled synthesis gas; (2) removing at least a portion of the water from the cooled synthesis gas to obtain dehydrated synthesis gas, wherein the dehydrated synthesis gas contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons; and (3) introducing at least a portion of the dehydrated synthesis gas into the methanol reactor in step (b).

Девятый вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до восьмого вариантов осуществления, в котором часть углеводородов в смеси реагентов КЧО подвергается разложению до углерода и водорода.The ninth embodiment, which is a method of any of the first to eighth embodiments, in which a portion of the hydrocarbons in the mixture of CPO reagents is decomposed to carbon and hydrogen.

Десятый вариант осуществления, который представляет собой способ девятого варианта осуществления, в котором по меньшей мере часть углерода реагирует с диоксидом углерода в реакторе КЧО с образованием монооксида углерода.The tenth embodiment, which is a method of the ninth embodiment, in which at least a portion of the carbon reacts with carbon dioxide in the CPO reactor to form carbon monoxide.

Одиннадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ любого из девятого и десятого вариантов осуществления, в котором часть углерода оседает на катализаторе КЧО, и где количество углерода, осажденного на катализаторе КЧО, меньше, чем количество углерода, осажденного на катализаторе, в аналогичном в других отношениях способе, в котором поток CO2 не рециркулируют в реактор КЧО.An eleventh embodiment, which is a method of any of the ninth and tenth embodiments, in which a portion of the carbon is deposited on the CPO catalyst, and wherein the amount of carbon deposited on the CPO catalyst is less than the amount of carbon deposited on the catalyst, otherwise similar a method in which the CO 2 stream is not recycled into the CPO reactor.

Двенадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до одиннадцатого вариантов осуществления, в котором часть углеводородов реагирует с диоксидом углерода в реакторе КЧО посредством реакции сухого риформинга с образованием водорода и монооксида углерода.The twelfth embodiment, which is a method of any of the first to eleventh embodiments, in which a portion of the hydrocarbons is reacted with carbon dioxide in a CPO reactor through a dry reforming reaction to produce hydrogen and carbon monoxide.

Тринадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до двенадцатого вариантов осуществления, в котором реактор КЧО характеризуется по меньшей мере одним рабочим параметром КЧО, выбранным из группы, включающей температуру подачи КЧО приблизительно от 25 до 600°C; температуру выходящего потока КЧО приблизительно от 300 до 1600°C; давлениеA thirteenth embodiment, which is a method of any of the first to twelfth embodiments, wherein the CPO reactor is characterized by at least one CPO operating parameter selected from the group consisting of a CPO feed temperature of about 25 to 600° C.; the temperature of the CCHO outlet stream is approximately from 300 to 1600°C; pressure

- 14 044090- 14 044090

КЧО приблизительно от 1 до 90 бар (изб.); время контакта КЧО приблизительно от 0,001 миллисекунд (мс) до 5 с; молярное отношение углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов КЧО приблизительно от 0,5:1 до 3:1, где молярное отношение С/О означает общее число моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов, поделенное на общее число моль кислорода (O2) в смеси реагентов; молярное отношение водяного пара к углероду (П/С) в смеси реагентов КЧО приблизительно от 0,01:1 до меньше чем 2,4:1, где молярное отношение (П/С) означает общее число моль воды (H2O) в смеси реагентов, поделенное на общее число моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов; и их комбинации.COC from approximately 1 to 90 bar(g); CCO contact time is approximately from 0.001 milliseconds (ms) to 5 s; the molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in a mixture of COC reagents is approximately 0.5:1 to 3:1, where the molar ratio C/O means the total number of moles of carbon (C) hydrocarbons in the mixture of reagents divided by the total number of moles oxygen (O2) in a mixture of reagents; the molar ratio of water vapor to carbon (V/C) in the CWC reactant mixture is from approximately 0.01:1 to less than 2.4:1, where the molar ratio (V/C) means the total number of moles of water (H2O) in the reactant mixture , divided by the total number of moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture; and their combinations.

Четырнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ любого от первого до тринадцатого вариантов осуществления, в котором реактор КЧО работает при почти изотермических условиях, где почти изотермические условия включают колебание температур приблизительно меньше чем ±100°C по всему реактору КЧО и/или слою его катализатора, где слой катализатора содержит катализатор КЧО, и где одна реакционная зона содержит слой катализатора.A fourteenth embodiment, which is a method of any of the first to thirteenth embodiments, wherein the CPO reactor is operated under near-isothermal conditions, wherein the near-isothermal conditions include a temperature variation of approximately less than ±100°C throughout the CPO reactor and/or its catalyst bed , where the catalyst bed contains the CPO catalyst, and where one reaction zone contains the catalyst bed.

Пятнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ четырнадцатого варианта осуществления, в котором почти изотермические условия обеспечены за счет отведения технологического тепла из реактора КЧО.The fifteenth embodiment, which is the method of the fourteenth embodiment, in which near isothermal conditions are provided by removing process heat from the CPO reactor.

Шестнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ пятнадцатого варианта осуществления, в котором отведение тепла включает отведение тепла посредством эндотермической реакции сухого риформинга между диоксидом углерода и метаном.The sixteenth embodiment, which is a method of the fifteenth embodiment, in which the heat removal includes heat removal through an endothermic dry reforming reaction between carbon dioxide and methane.

Семнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ производства метанола, включающий (а) взаимодействие посредством реакции каталитического частичного окисления (КЧО) смеси реагентов КЧО в реакторе КЧО с получением синтез-газа, где смесь реагентов КЧО содержит углеводороды и кислород, где реактор КЧО содержит одну реакционную зону, причем одна реакционная зона содержит катализатор КЧО, и где синтез-газ содержит водород (H2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду (Н2О) и непрореагировавшие углеводороды, (b) охлаждение по меньшей мере части синтез-газа 15 с получением охлажденного синтез газа, (с) удаление по меньшей мере части воды из охлажденного синтез-газа с получением дегидратированного синтез-газа, где дегидратированный синтез-газ содержит H2, СО, CO2 и непрореагировавшие углеводороды, (d) введение по меньшей мере части дегидратированного синтез-газа в метанольный реактор с получением выходящего потока метанольного реактора, где выходящий поток метанольного реактора содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды, (е) разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора в газожидкостном сепараторе на поток сырого метанола и поток пара, где поток пара содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды, (f) разделения по меньшей мере части потока пара на поток водорода и поток остаточного газа, где поток водорода содержит по меньшей мере часть водорода потока пара, и где поток остаточного газа содержит монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды, (g) разделение по меньшей мере части потока остаточного газа в сепараторе CO2 на поток CO2 и поток продувочного газа, где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 потока остаточного газа, (h) рециркуляцию по меньшей мере части потока CO2 в реактор КЧО, и (i) рециркуляцию по меньшей мере части потока водорода в метанольный реактор.A seventeenth embodiment, which is a method for producing methanol, comprising (a) reacting, through a catalytic partial oxidation (CPO) reaction, a mixture of CPO reagents in a CPO reactor to produce synthesis gas, wherein the mixture of CPO reagents contains hydrocarbons and oxygen, wherein the CPO reactor contains one a reaction zone, wherein one reaction zone contains a CPO catalyst, and wherein the synthesis gas contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water (H2O) and unreacted hydrocarbons, (b) cooling at least a portion synthesis gas 15 to produce cooled synthesis gas, (c) removing at least a portion of the water from the cooled synthesis gas to produce dehydrated synthesis gas, wherein the dehydrated synthesis gas contains H2, CO, CO2 and unreacted hydrocarbons, (d) introducing at least a portion of the dehydrated synthesis gas to a methanol reactor to produce a methanol reactor effluent stream, wherein the methanol reactor effluent stream contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons, (e) separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream in a gas-liquid separator into a crude methanol stream and a steam stream, where the steam stream contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons, (f) separating at least a portion of the steam stream into a hydrogen stream and a tail gas stream, where the hydrogen stream contains at least a hydrogen portion of the steam stream, and wherein the tail gas stream contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons, (g) separating at least a portion of the tail gas stream in the CO2 separator into a CO2 stream and a purge gas stream, wherein the CO2 stream contains at least a portion of the CO2 a tail gas stream, (h) recycling at least a portion of the CO2 stream to the CPO reactor, and (i) recycling at least a portion of the hydrogen stream to the methanol reactor.

Восемнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ семнадцатого варианта осуществления, в котором по меньшей мере часть потока продувочного газа используют в качестве топлива.The eighteenth embodiment, which is the method of the seventeenth embodiment, in which at least a portion of the purge gas stream is used as fuel.

Девятнадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ восемнадцатого варианта осуществления, в котором по меньшей мере часть топлива используют для предварительного нагрева по меньшей мере части смеси реагентов КЧО перед введением смеси реагентов КЧО в реактор КЧО.A nineteenth embodiment, which is a method of the eighteenth embodiment, wherein at least a portion of the fuel is used to preheat at least a portion of the CPO reactant mixture before introducing the CPO reactant mixture into the CPO reactor.

Двадцатый вариант осуществления, который представляет собой способ любого от семнадцатого до девятнадцатого вариантов осуществления, в котором реактор КЧО работает при почти изотермических условиях, где почти изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±100°C по всему реактору КЧО и/или слою его катализатора, где слой катализатора содержит катализатор КЧО, и где одна реакционная зона содержит слой катализатора.A twentieth embodiment, which is a method of any of the seventeenth to nineteenth embodiments, wherein the CPO reactor is operated under near-isothermal conditions, wherein the near-isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±100°C throughout the CPO reactor and/or a bed thereof catalyst, where the catalyst layer contains the CPO catalyst, and where one reaction zone contains the catalyst layer.

Хотя представлены и описаны варианты осуществления изобретения, могут быть выполнены их модификации без отступления от сущности и идей изобретения. Описанные здесь варианты осуществления и примеры являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения. Возможны многие вариации и модификации раскрытого изобретения, которые находятся в пределах объема изобретения.While embodiments of the invention have been presented and described, modifications may be made without departing from the spirit and ideas of the invention. The embodiments and examples described herein are illustrative only and are not intended to be limiting. Many variations and modifications of the disclosed invention are possible and are within the scope of the invention.

Соответственно, объем защиты не ограничен приведенным выше описанием, а ограничен только приведенной ниже формулой изобретения, причем этот объем включает все эквиваленты объекта формулы изобретения. Каждый пункт формулы включен в описание как вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения является дополнительным описанием и дополнением к подробному описанию настоящего изобретения. Описания всех патентов, патентных заявок и публикаций, цитируемых в данном документе, включены в документ посредством ссылки.Accordingly, the scope of protection is not limited by the above description, but is limited only by the claims below, which scope 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 intended to further describe and supplement the detailed description of the present invention. The descriptions of all patents, patent applications and publications cited herein are incorporated herein by reference.

--

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ производства метанола, включающий (а) взаимодействие посредством реакции каталитического частичного окисления (КЧО) смеси реагентов КЧО в реакторе КЧО с получением синтез-газа, где смесь реагентов КЧО содержит углеводороды и кислород, где реактор КЧО содержит одну реакционную зону, причем одна реакционная зона содержит катализатор КЧО, и где синтез-газ содержит водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду (H2O) и непрореагировавшие углеводороды;1. A method for producing methanol, including (a) interaction through a catalytic partial oxidation (CPO) reaction of a mixture of CPO reagents in a CPO reactor to produce synthesis gas, where the mixture of CPO reagents contains hydrocarbons and oxygen, where the CPO reactor contains one reaction zone, and one the reaction zone contains the CPO catalyst, and where the synthesis gas contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water (H2O) and unreacted hydrocarbons; (b) введение по меньшей мере части синтез-газа в метанольный реактор с получением выходящего потока метанольного реактора, где выходящий поток метанольного реактора содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды;(b) introducing at least a portion of the synthesis gas into a methanol reactor to produce a methanol reactor effluent, wherein the methanol reactor effluent comprises methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons; (c) разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора на поток сырого метанола, поток водорода, поток CO2 и поток продувочного газа, где поток сырого метанола содержит метанол и воду, где поток продувочного газа содержит монооксид углерода и углеводороды и где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 выходящего потока метанольного реактора; и (d) рециркуляцию по меньшей мере части потока CO2 в реактор КЧО.(c) separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream into a crude methanol stream, a hydrogen stream, a CO2 stream, and a purge gas stream, wherein the crude methanol stream contains methanol and water, where the purge gas stream contains carbon monoxide and hydrocarbons, and where the CO2 stream contains at least a portion of the CO2 effluent of the methanol reactor; and (d) recycling at least a portion of the CO2 stream to the CPO reactor. 2. Способ по п.1, в котором смесь реагентов КЧО необязательно содержит водяной пар.2. The method according to claim 1, in which the mixture of CPO reagents optionally contains water vapor. 3. Способ по п.1, в котором стадия (с) дополнительно включает разделение по меньшей мере части выходящего потока метанольного реактора в газожидкостном сепараторе на поток сырого метанола и поток пара, где поток пара содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды.3. The method of claim 1, wherein step (c) further comprises separating at least a portion of the methanol reactor effluent stream in the gas-liquid separator into a crude methanol stream and a steam stream, wherein the steam stream contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. 4. Способ по п.3, дополнительно включающий разделение по меньшей мере части потока пара в узле извлечения водорода на поток водорода и поток остаточного газа, где поток водорода содержит по меньшей мере часть водорода потока пара и где поток остаточного газа содержит монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды.4. The method of claim 3, further comprising separating at least a portion of the steam stream in the hydrogen recovery unit into a hydrogen stream and a residual gas stream, wherein the hydrogen stream contains at least a portion of the hydrogen of the steam stream and wherein the residual gas stream contains carbon monoxide, dioxide carbons and hydrocarbons. 5. Способ по п.4, дополнительно включающий разделение по меньшей мере части потока остаточного газа в сепараторе CO2 на поток CO2 и поток продувочного газа, где поток CO2 содержит по меньшей мере часть CO2 потока остаточного газа.5. The method of claim 4, further comprising separating at least a portion of the CO2 separator tail gas stream into a CO2 stream and a purge gas stream, wherein the CO2 stream comprises at least a CO 2 portion of the tail gas stream. 6. Способ по п.5, в котором сепаратор CO2 включает удаление CO2 абсорбцией амином, адсорбцией при перепаде давления, адсорбцией при колебании температуры, газоразделительными мембранами, криогенным разделением или их комбинациями.6. The method of claim 5, wherein the CO2 separator comprises CO2 removal by amine absorption, pressure swing adsorption, temperature swing adsorption, gas separation membranes, cryogenic separation, or combinations thereof. 7. Способ по п.1, дополнительно включающий рециркуляцию по меньшей мере части потока водорода в метанольный реактор.7. The method of claim 1, further comprising recycling at least a portion of the hydrogen stream to the methanol reactor. 8. Способ по п.1, в котором углеводороды содержат метан, природный газ, сжиженный природный газ, нефтяной промысловый газ, попутный газ, обогащенный газ, парафины, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ флюид-каталитического крекинга (ФКК (FCC)), технологические газы нефтепереработки, дымовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации.8. The method according to claim 1, in which the hydrocarbons contain methane, natural gas, liquefied natural gas, petroleum field gas, associated gas, enriched gas, paraffins, shale gas, shale liquids, fluid catalytic cracking waste gas (FCC) ), refinery process gases, flue gases, fuel gas from a fuel gas manifold, or combinations thereof. 9. Способ по п.1, в котором способ включает (1) охлаждение по меньшей мере части синтез-газа с получением охлажденного синтез газа; (2) удаление по меньшей мере части воды из охлажденного синтез-газа с получением дегидратированного синтез-газа, где дегидратированный синтез-газ содержит Н2, СО, CO2 и непрореагировавшие углеводороды; и (3) введение по меньшей мере части дегидратированного синтез-газа в метанольный реактор на стадии (b).9. The method of claim 1, wherein the method includes (1) cooling at least a portion of the synthesis gas to produce cooled synthesis gas; (2) removing at least a portion of the water from the cooled synthesis gas to obtain dehydrated synthesis gas, wherein the dehydrated synthesis gas contains H 2 , CO, CO 2 and unreacted hydrocarbons; and (3) introducing at least a portion of the dehydrated synthesis gas into the methanol reactor in step (b). 10. Способ по п.1, в котором часть углеводородов в смеси реагентов КЧО подвергается разложению до углерода и водорода.10. The method according to claim 1, in which part of the hydrocarbons in the mixture of CCHO reagents undergoes decomposition to carbon and hydrogen. 11. Способ по п.10, в котором по меньшей мере часть углерода реагирует с диоксидом углерода в реакторе КЧО с образованием монооксида углерода.11. The method of claim 10, wherein at least a portion of the carbon reacts with carbon dioxide in the CPO reactor to form carbon monoxide. 12. Способ по п.10, в котором углерод оседает на катализаторе КЧО, и где количество углерода, осажденного на катализаторе КЧО, меньше, чем количество углерода, осажденного на катализаторе, в аналогичном в других отношениях способе, в котором поток СО2 не рециркулируют в реактор КЧО.12. The method of claim 10, wherein carbon is deposited on the CPO catalyst, and wherein the amount of carbon deposited on the CPO catalyst is less than the amount of carbon deposited on the catalyst in an otherwise similar process in which the CO2 stream is not recycled to KChO reactor. 13. Способ по п.1, в котором часть углеводородов реагирует с диоксидом углерода в реакторе КЧО посредством реакции сухого риформинга с образованием водорода и монооксида углерода.13. The method according to claim 1, in which part of the hydrocarbons reacts with carbon dioxide in the CPO reactor through a dry reforming reaction to form hydrogen and carbon monoxide. 14. Способ по п.1, в котором реактор КЧО характеризуется по меньшей мере одним рабочим параметром КЧО, выбранным из группы, включающей температуру подачи КЧО приблизительно от 25 до 600°C; температуру выходящего потока КЧО приблизительно от 300 до 1600°C; давление КЧО приблизительно от 1 до 90 бар (изб.); время контакта КЧО приблизительно от 0,001 миллисекунд (мс) до 5 с; молярное отношение углерода к кислороду (С/О) в смеси реагентов КЧО приблизительно от 0,5:1 до 3:1, где молярное отношение С/О означает общее число моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов, поделенное на общее число моль кислорода (О2) в смеси реагентов; молярное отношение водяного пара к углероду (П/С) в смеси реагентов КЧО приблизительно от 0,01:1 до меньше чем 2,4:1, где молярное отношение (П/С) означает общее число моль воды (Н2О) в смеси реагентов, поделенное на общее число моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов; и их комбинации.14. The method according to claim 1, in which the reactor is characterized by at least one operating parameter of the reactor, selected from the group consisting of a feed temperature of the reactor from approximately 25 to 600°C; the temperature of the CCHO outlet stream is approximately from 300 to 1600°C; ECC pressure from approximately 1 to 90 bar(g); CCO contact time is approximately from 0.001 milliseconds (ms) to 5 s; the molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in a mixture of COC reagents is approximately 0.5:1 to 3:1, where the molar ratio C/O means the total number of moles of carbon (C) hydrocarbons in the mixture of reagents divided by the total number of moles oxygen (O2) in the mixture of reagents; the molar ratio of water vapor to carbon (P/C) in the CWC reactant mixture is from approximately 0.01:1 to less than 2.4:1, where the molar ratio (P/C) means the total number of moles of water (H2O) in the reactant mixture , divided by the total number of moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture; and their combinations. 15. Способ по п.1, в котором реактор КЧО работает при почти изотермических условиях, где почти изотермические условия включают изменение температуры приблизительно меньше чем на ±100°C по15. The method of claim 1, wherein the CPO reactor is operated under near-isothermal conditions, wherein the near-isothermal conditions include a temperature change of approximately less than ±100°C --
EA202191886 2019-01-21 2020-01-02 METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING EA044090B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/794,843 2019-01-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044090B1 true EA044090B1 (en) 2023-07-21

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524720C2 (en) Complex installation for gas processing
AU2009246497B2 (en) Method for recovering a natural gas contaminated with high levels of CO2
KR20170057378A (en) Method for converting methane to ethylene and in situ transfer of exothermic heat
US12006280B2 (en) Methanol production process with higher carbon utilization by CO2 recycle
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
WO2020176650A1 (en) Integrated indirect heat transfer process for the production of syngas and olefins by catalytic partial oxidation and catalytic selective dehydrogenation
US20220169502A1 (en) Production of synthesis gas and of methanol
US11932537B2 (en) Integrated indirect heat transfer process for the production of syngas and olefins by catalytic partial oxidation and cracking
US11834394B2 (en) Methanol production process with increased energy efficiency
EA044090B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING
EA044126B1 (en) METHOD OF METHANOL PRODUCTION
US20220135506A1 (en) Methanol production process
EA043578B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL FROM SYNTHESIS GAS PRODUCED BY CATALYTIC PARTIAL OXIDATION INTEGRATED WITH CRACKING
WO2020142489A1 (en) Hydrogen enrichment in syngas produced via catalytic partial oxidation
EA044653B1 (en) PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS AND METHANOL
EA044713B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY
WO2020142487A1 (en) Methanol production process
EA041955B1 (en) METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR SYNTHESIS PROCESSES
CN113614025A (en) Process for producing hydrogen-depleted synthesis gas for acetic acid synthesis and dimethyl ether synthesis