EA044713B1 - METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY Download PDF

Info

Publication number
EA044713B1
EA044713B1 EA202191945 EA044713B1 EA 044713 B1 EA044713 B1 EA 044713B1 EA 202191945 EA202191945 EA 202191945 EA 044713 B1 EA044713 B1 EA 044713B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reactor
hydrocarbons
smr
syngas
cpo
Prior art date
Application number
EA202191945
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Файсал Алахмади
Марван Аламро
Аспи Колах
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 EA044713B1 publication Critical patent/EA044713B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к системам и способам получения синтез-газа посредством каталитического неполного окисления (CPO), и получения метанола из него; более конкретно, настоящее изобретение относится к системам и способам для производства метанола, в которых используется паровой риформинг метана (SMR) и каталитическое неполное окисление (CPO) для получения синтез-газа для производства метанола; еще более конкретно, настоящее изобретение относится к системам и способам для получения метанола, которые обеспечивают подачу синтез-газа, имеющего желаемый состав, в контур синтеза метанола посредством комбинации CPO и SMR без использования дополнительного обогащения водородом, например, посредством WGS, и/или удаления диоксида углерода (CO2).The invention relates to systems and methods for producing synthesis gas through catalytic partial oxidation (CPO), and producing methanol from it; More specifically, the present invention relates to systems and methods for methanol production that utilize steam methane reforming (SMR) and catalytic partial oxidation (CPO) to produce synthesis gas for methanol production; Even more specifically, the present invention relates to systems and methods for producing methanol that provide synthesis gas having the desired composition to the methanol synthesis loop through a combination of CPO and SMR without the use of additional hydrogen enrichment, for example, through WGS, and/or removal carbon dioxide (CO2).

Уровень техникиState of the art

Синтез-газ (сингаз) представляет собой смесь, содержащую монооксид углерода (CO) и водород (H2), а также небольшие количества диоксида углерода (CO2), воды (H2O) и непрореагировавшего метана (CH4). Сингаз, как правило, используется в качестве промежуточного материала для получения метанола и аммиака, а также промежуточного материала для получения синтетической нефти для применения в качестве смазывающего вещества или топлива.Synthesis 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). Syngas is typically used as an intermediate in the production of methanol and ammonia, and as an intermediate in the production of synthetic petroleum for use as a lubricant or fuel.

Сингаз обычно получают путем парового риформинга природного газа (паровой риформинг метана или SMR), хотя для получения сингаза могут использоваться другие источники углеводородов, такие как отходящий газ нефтеперерабатывающих предприятий, лигроиновое сырье, тяжелые углеводороды, уголь, биомасса и т.д. SMR представляет собой эндотермический процесс, и он требует значительной подачи энергии для продвижения реакции в прямом направлении. Общепринятые эндотермические технологии, такие как SMR, продуцируют сингаз с содержанием водорода, превышающим требуемое содержание для синтеза метанола. Как правило, SMR продуцирует сингаз с соотношением M в диапазоне от 2,6 до 2,98, где соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2CO2)/(CO+CO2).Syngas is typically produced by steam reforming natural gas (steam methane reforming or SMR), although other hydrocarbon sources such as refinery offgas, naphtha feedstocks, heavy hydrocarbons, coal, biomass, etc. can be used to produce syngas. SMR is an endothermic process and requires a significant supply of energy to propel the reaction forward. Conventional endothermic technologies such as SMR produce syngas with a hydrogen content higher than that required for methanol synthesis. Typically, SMR produces syngas with an M ratio ranging from 2.6 to 2.98, where the M ratio is a molar ratio defined as (H 2 CO2)/(CO+CO2).

В процессе автотермического риформинга (ATR) часть природного газа сжигается в качестве топлива для обеспечения конвертирования природного газа в сингаз, что приводит к относительно низкому содержанию водорода и высоким концентрациям CO2. В традиционных предприятиях по производству метанола используется комбинированная технология риформинга (CR), которая сочетает SMR с автотермическим риформингом (ATR), уменьшая количество водорода, присутствующего в сингазе. В ходе ATR образуется сингаз с меньшим содержанием водорода, чем требуется для синтеза метанола. Как правило, в ходе ATR получают сингаз с соотношением M в диапазоне от 1,7 до 1,84. В технологии CR объемная скорость потока для подачи природного газа в SMR и ATR может быть скорректирована для достижения общего соотношения M для сингаза от 2,0 до 2,06. Кроме того, сингаз, полученный посредством CR, имеет содержание водорода, которое превышает содержание водорода, требуемое для синтеза метанола. Более того, SMR является в высокой степени эндотермическим процессом, и эндотермичность технологии SMR требует сжигания топлива для обеспечения синтеза сингаза. Следовательно, технология SMR уменьшает энергетическую эффективность процесса синтеза метанола.In the autothermal reforming (ATR) process, a portion of the natural gas is burned as fuel to convert the natural gas into syngas, resulting in relatively low hydrogen content and high CO 2 concentrations. Traditional methanol plants use combined reforming (CR) technology, which combines SMR with autothermal reforming (ATR), reducing the amount of hydrogen present in the syngas. ATR produces syngas with less hydrogen than required for methanol synthesis. Typically, ATR produces syngas with an M ratio ranging from 1.7 to 1.84. In CR technology, the volumetric flow rate for supplying natural gas to the SMR and ATR can be adjusted to achieve an overall syngas M ratio of 2.0 to 2.06. In addition, the syngas produced by CR has a hydrogen content that is higher than the hydrogen content required for methanol synthesis. Moreover, SMR is a highly endothermic process, and the endothermic nature of SMR technology requires combustion of fuel to enable syngas synthesis. Consequently, SMR technology reduces the energy efficiency of the methanol synthesis process.

Сингаз также можно получать (некоммерчески) посредством каталитического неполного окисления (CPO или CPOx) природного газа. В процессах CPO используется неполное окисление углеводородного сырья в сингаз, содержащий CO и H2. Процесс CPO является экзотермическим, таким образом, устраняя необходимость во внешней подаче тепла. Однако состав полученного сингаза не является полностью пригодным для различных последующих процессов синтеза (например, синтеза метанола) вследствие сниженного содержания водорода. Таким образом, остается постоянная потребность в разработке систем и процессов, в которых используются процессы CPO для продуцирования синтез-газа, пригодного для последующего химического синтеза (например, синтеза метанола).Syngas can also be produced (non-commercially) through the catalytic partial oxidation (CPO or CPOx) of natural gas. CPO processes use the partial oxidation of hydrocarbon feedstocks into a syngas containing CO and H2. The CPO process is exothermic, thus eliminating the need for external heat. However, the composition of the resulting syngas is not fully suitable for various downstream synthesis processes (eg methanol synthesis) due to the reduced hydrogen content. Thus, there remains a continuing need to develop systems and processes that utilize CPO processes to produce synthesis gas suitable for downstream chemical synthesis (eg, methanol synthesis).

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Для подробного описания предпочтительных вариантов осуществления описанных процессов приводится отсылка к прилагаемому чертежу, где:For a detailed description of preferred embodiments of the described processes, reference is made to the accompanying drawing, where:

Фигура представляет собой схему системы для I для процесса синтеза синтез-газа и метанола в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.The figure is a system diagram for I for a synthesis gas and methanol synthesis process in accordance with embodiments of the present invention.

Подробное описаниеDetailed description

В настоящем описании описаны система и способ для получения сингаза и необязательно последующего синтеза метанола из него с использованием каталитического неполного окисления (CPO), например, природного газа в комбинации с SMR.Described herein is a system and method for producing syngas and optionally subsequently synthesizing methanol from it using catalytic partial oxidation (CPO), for example, natural gas in combination with SMR.

В традиционных способах получения сингаза для синтеза метанола используется независимая технология парового риформинга (SMR) или технология комбинированного риформинга (CR). В обоих из этих традиционных процессов используется эндотермический паровой риформинг (SMR) для получения сингаза с требуемым составом для синтеза метанола. Реакция SMR является высокоэндотермическим типовым процессом, который также имеет высокие капитальные затраты (CAPEX). В традиционных наилучших в своем классе предприятиях по производству метанола используется технология комбинированного риформинга (CR), которая состоит из реактора SMR иTraditional syngas production methods for methanol synthesis use independent steam reforming (SMR) technology or combined reforming (CR) technology. Both of these traditional processes use endothermic steam reforming (SMR) to produce syngas with the desired composition for methanol synthesis. The SMR reaction is a highly endothermic typical process that also has a high capital cost (CAPEX). Traditional best-in-class methanol plants use combined reformer (CR) technology, which consists of an SMR reactor and

- 1 044713 установки автотермического риформинга (ATR) для уменьшения энергопотребления при получении сингаза, и, таким образом, в процессе синтеза метанола в целом. Способ CR снижает расход топлива элементом SMR путем вовлечения ATR для риформинга части подаваемого природного газа. Подачу природного газа (например, объемная скорость потока) в SMR и ATR корректируют для достижения конечной композиции сингаза (например, сингаз с величиной M, как дополнительно описано в настоящем описании ниже, приблизительно от 2,0 до 2,06), обеспечиваемой посредством технологии CR.- 1 044713 autothermal reforming (ATR) units to reduce energy consumption in the production of syngas, and thus in the process of methanol synthesis in general. The CR method reduces the fuel consumption of the SMR element by engaging ATR to reform a portion of the natural gas feed. The natural gas feed (e.g., volumetric flow rate) to the SMR and ATR is adjusted to achieve the final syngas composition (e.g., syngas with an M value, as further described hereinbelow, of approximately 2.0 to 2.06) provided by the technology CR.

Эндотермичность технологии SMR требует сожжения топлива для обеспечения реакций. Следовательно, технология SMR уменьшает энергетическую эффективность процесса синтеза метанола с использованием SMR для обеспечения исходного синтез-газа для синтеза метанола.The endothermic nature of SMR technology requires combustion of fuel to power the reactions. Therefore, SMR technology reduces the energy efficiency of the methanol synthesis process using SMR to provide feedstock synthesis gas for methanol synthesis.

В описанных в настоящем описании системе и способе используется процесс CPO совместно с SMR для получения обогащенного водородом сингаза с требуемой композицией для последующего синтеза метанола без необходимости в дополнительном обогащении водородом, например, посредством конверсии водяного газа (WGS), и/или удалении диоксида углерода (CO2). В соответствии с настоящим изобретением реактор каталитического неполного окисления (CPO) может быть установлен параллельно установке для парового риформинга метана (SMR) с подачей углеводородов в процессе, разделенной так, чтобы от приблизительно 10 до приблизительно 70 мас.% или от приблизительно 20 до приблизительно 60 мас.% направлялись в реактор CPO, а остальное (от приблизительно 30 до приблизительно 90 мас.% или от приблизительно 40 до приблизительно 80 мас.%) направлялось в реактор SMR. Описанные в настоящем описании система и способ для синтеза метанола являются энергетически эффективными и могут использоваться, в некоторых вариантах осуществления, для модернизации существующего предприятия по производству метанола. С использованием CPO, вместе с SMR и/или тепловой интеграцией, описанные в настоящем описании система и способ позволяют снизить использование энергии при минимальных капиталовложениях.The system and method described herein uses the CPO process in conjunction with SMR to produce hydrogen-enriched syngas with the desired composition for subsequent methanol synthesis without the need for additional hydrogen enrichment, such as through water gas shifting (WGS), and/or carbon dioxide removal ( CO 2 ). In accordance with the present invention, a catalytic partial oxidation (CPO) reactor can be installed in parallel with a steam methane reformer (SMR) with the hydrocarbon feed to the process divided so that from about 10 to about 70 wt.% or from about 20 to about 60 wt.% was sent to the CPO reactor, and the remainder (from about 30 to about 90 wt.% or from about 40 to about 80 wt.%) was sent to the SMR reactor. The methanol synthesis system and method described herein are energy efficient and can be used, in some embodiments, to retrofit an existing methanol production facility. Using CPO, together with SMR and/or thermal integration, the system and method described herein can reduce energy use with minimal capital investment.

В некоторых вариантах осуществления энергопотребление существующей установки по производству метанола может быть снижено в соответствии с настоящим изобретением путем модернизации существующей установки. Альтернативно, в соответствии с настоящим изобретением может быть спроектирована новая установка для получения метанола, имеющая сниженное энергопотребление относительно аналогичной установки, в которой отсутствует CPO. Энергопотребление минимизируется в соответствии с настоящим изобретением посредством объединения каталитического неполного окисления с SMR, обеспечивая сходные или более высокие уровни производства метанола при сходном качестве продукта. В некоторых вариантах осуществления энергопотребление установки для получения метанола (например, новой или существующей установки, модернизированной в соответствии с настоящим изобретением) снижается от индексной величины 90100 MMBTU/тонна произведенного метанола, до индексной величины менее чем приблизительно 55-85 MMBTU/тонна произведенного метанола, что отражает снижение более чем на приблизительно 15-45%. В некоторых вариантах осуществления энергопотребление установки для получения метанола снижается посредством системы и способа по изобретению по меньшей мере на 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 или 45% относительно традиционного получения метанола посредством SMR без CPO. В некоторых вариантах осуществления энергопотребление установки получения метанола (например, новой или существующей установки, модернизированной в соответствии с настоящим изобретением) снижается до индексной величины, меньшей или равной приблизительно 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60 или 55 MMBTU/тонна метанола, произведенного посредством системы и способа по настоящему изобретению.In some embodiments, the energy consumption of an existing methanol production plant can be reduced in accordance with the present invention by upgrading the existing plant. Alternatively, in accordance with the present invention, a new methanol plant can be designed that has reduced energy consumption relative to a similar plant that does not have CPO. Energy consumption is minimized in accordance with the present invention by combining catalytic partial oxidation with SMR, providing similar or higher levels of methanol production with similar product quality. In some embodiments, the energy consumption of a methanol production plant (e.g., a new or existing plant retrofitted in accordance with the present invention) is reduced from an index value of 90,100 MMBTU/ton of methanol produced, to an index value of less than about 55-85 MMBTU/ton of methanol produced, which represents a decline of more than approximately 15-45%. In some embodiments, the energy consumption of a methanol production unit is reduced by the system and method of the invention by at least 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 or 45% relative to conventional methanol production by SMR without CPO. In some embodiments, the energy consumption of a methanol production plant (e.g., a new or existing plant retrofitted in accordance with the present invention) is reduced to an index value of less than or equal to about 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, or 55 MMBTU/ton methanol produced by the system and method of the present invention.

Кроме рабочих примеров или случаев, когда указано иное, подразумевается, что все числа или выражения, касающиеся количеств ингредиентов, условий реакции и т.п., используемые в настоящем описании и формуле изобретения, модифицированы во всех случаях термином приблизительно. В настоящем описании раскрыты различные числовые диапазоны. Поскольку эти диапазоны являются непрерывными, они включают каждую величину между минимальной и максимальной величинами. Конечные точки всех диапазонов, указывающих на одну и ту же характеристику или компонент, являются независимо комбинируемыми и включающими указанные конечные точки. Если явно не указано иное, различные числовые диапазоны, указанные в настоящем описании, являются приближениями. Конечные точки всех диапазонов, относящиеся к одному и тому же компоненту или свойству, включают конечные точки и независимо могут комбинироваться. Термин от более 0 до некоторого количества означает, что названный компонент присутствует в некотором количестве, превышающем 0, и вплоть до и включая более высокое названное количество.Except in working examples or where otherwise indicated, all numbers or expressions regarding amounts of ingredients, reaction conditions, and the like used in the present specification and claims are intended to be modified in all cases by the term approximately. Various numerical ranges are disclosed herein. Because these ranges are continuous, they include every value between the minimum and maximum values. The endpoints of all ranges indicating the same characteristic or component are independently combinable and include the specified endpoints. Unless otherwise expressly stated, the various numerical ranges stated herein are approximations. The endpoints of all ranges that refer to the same component or property include endpoints and can be combined independently. The term greater than 0 to some amount means that the named component is present in some amount greater than 0, up to and including the higher named amount.

Форма единственного числа предназначена не для указания на ограничение количества, а скорее для указания на присутствие по меньшей мере одного из упоминаемых объектов. Как используют в рамках изобретения форма единственного числа включает множественное число упоминаемых объектов.The singular form is not intended to indicate a limitation in quantity, but rather to indicate the presence of at least one of the entities referred to. As used within the scope of the invention, the singular form includes the plural of the entities referred to.

Как используют в рамках изобретения выражение их комбинации включает один или несколько из указанных элементов, необязательно вместе с элементом, который не указан, например, включая комбинацию одного или нескольких названных компонентов, необязательно с одним или несколькими другими компонентами, конкретно не названными, которые имеют по существу ту же функцию. КакAs used within the scope of the invention, the expression combination thereof includes one or more of the specified elements, optionally together with an element that is not specified, for example, including a combination of one or more named components, optionally with one or more other components not specifically named, which have essentially the same function. How

- 2 044713 используют в рамках изобретения, термин комбинация включает сочетания, смеси, сплавы, продукты реакции и т.п.- 2 044713 is used within the scope of the invention, the term combination includes combinations, mixtures, alloys, reaction products, etc.

Указание в настоящем описании на вариант осуществления, другой вариант осуществления, другие варианты осуществления, некоторые варианты осуществления и т.д. означает, что конкретный элемент (например, признак, структура, свойство и/или характеристика), описанный применительно к варианту осуществления, включен по меньшей мере в один вариант осуществления, описанный в настоящем описании, и может присутствовать или может не присутствовать в других вариантах осуществления. Кроме того, следует понимать, что описанный элемент(ы) может быть скомбинирован любым подходящим образом в различных вариантах осуществления.Reference in the present description to an embodiment, another embodiment, other embodiments, some embodiments, etc. means that a particular element (e.g., feature, structure, property and/or characteristic) described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment described herein and may or may not be present in other embodiments . In addition, it should be understood that the described element(s) may be combined in any suitable manner in various embodiments.

Как используют в рамках изобретения, термины ингибирование, или уменьшение, или предупреждение, или избегание или любой вариант этих терминов включают любое поддающееся измерению снижение или полное ингибирование для достижения желаемого результата.As used herein, the terms inhibition or reduction or prevention or avoidance or any variant of these terms include any measurable reduction or complete inhibition to achieve a desired result.

Как используют в рамках изобретения, термин эффективный означает достаточный для достижения желаемого, ожидаемого или предполагаемого результата.As used herein, the term effective means sufficient to achieve the desired, expected or intended result.

Как используют в рамках изобретения, термины содержащий (и любая форм термина содержащий, такая как содержать и содержит), имеющий (и любая форма термина имеющий, такая как иметь и имеет), включающий (и любая форма термина включающий, такая как включать и включает) или содержащий (и любая форма термина содержащий, такая как содержать и содержит) являются инклюзивными или открытыми и не исключают дополнительных не указанных элементов или стадий процесса.As used herein, the terms containing (and any form of the term containing, such as contain and contains), having (and any form of the term having, such as have and has), including (and any form of the term including, such as include and include ) or containing (and any form of containing, such as contain and contains) are inclusive or open-ended and do not exclude additional unspecified elements or process steps.

Если не определено иначе, технические и научные термины, используемые в настоящем описании, имеют то же значение, которое обычно подразумевает специалист в данной области.Unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one skilled in the art.

Соединения описаны в настоящем описании с использованием стандартной номенклатуры. Например, подразумевают, что любое положение, не замещенное ни в одной из указанных групп, имеет его валентность, занятую связью, как указано, или атомом водорода. Черта (-), которая не находится между двумя буквами или символами, используется для указания на точку присоединения заместителя. Например, -CHO связан через атом углерода карбонильной группы.The compounds are described herein using standard nomenclature. For example, any position not substituted in any of these groups is meant to have its valency occupied by a bond as indicated or by a hydrogen atom. A bar (-) that is not between two letters or symbols is used to indicate the point of attachment of a substituent. For example, -CHO is bonded through the carbon atom of the carbonyl group.

Как используют в рамках изобретения, термины Cx углеводороды и Cxs являются взаимозаменяемыми и относятся к любому углеводороду, имеющему число x атомов углерода (C). Например, оба из терминов C4-углеводороды и C4s 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 к их комбинациям.As used herein, the terms C x hydrocarbons and C x s 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 s refer to any hydrocarbons having exactly 4 carbon atoms, such as n-butane, isobutane, cyclobutane, 1-butene, 2-butene, isobutylene, butadiene, and the like. , or their combinations.

Как используют в рамках изобретения, термин Cx+углеводороды относится к любому углеводороду, имеющему более чем или ровно x атомов углерода (C). Например, термин C2+углеводороды относится к любым углеводородам, имеющим 2 или более атомов углерода, таким как этан, этилен, C3, C4, C5 и т.д.As used herein, the term Cx+ hydrocarbons refers to any hydrocarbon having more than or exactly x 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.

Как используют в настоящем описании, контур синтеза метанола или контур метанола относится к части предприятия, в которой осуществляется синтез метанола, включающей реактор(ы) для синтеза метанола).As used herein, a methanol synthesis loop or methanol loop refers to the portion of the plant in which methanol synthesis occurs, including the methanol synthesis reactor(s).

Как используют в настоящем описании, соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2).As used herein, the ratio M is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ).

Ссылаясь на фигуру, раскрыта система I для производства сингаза и метанола. Система I для производства сингаза и метанола, как правило, включает реактор 10 каталитического неполного окисления (CPO или CPOx); реактор 20 парового риформинга метана (SMR); компрессор 30; реактор 40 синтеза метанола; газожидкостный сепаратор 50 и перегонную установку 60. В некоторых вариантах осуществления система I для синтеза сингаза и метанола I, кроме того, может включать элемент 6 десульфуризации, и один или несколько теплообменников, в качестве первого теплообменника HE1, второго теплообменника HE2 и третьего теплообменника HE3. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, компоненты системы для производства сингаза и метанола, представленные на фигуре, могут быть гидравлически соединены друг с другом (как указано соединительными линиями, указывающими на направление потока жидкости) посредством любых подходящих каналов (например, трубы, потоки и т.д.).Referring to the figure, a system I for producing syngas and methanol is disclosed. System I for producing syngas and methanol typically includes a catalytic partial oxidation (CPO or CPOx) reactor 10; steam methane reforming (SMR) reactor 20; compressor 30; methanol synthesis reactor 40; a gas-liquid separator 50 and a distillation unit 60. In some embodiments, the system I for synthesizing syngas and methanol I may further include a desulfurization element 6, and one or more heat exchangers, as a first heat exchanger HE1, a second heat exchanger HE2, and a third heat exchanger HE3. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present description, the components of the syngas and methanol production system illustrated in the figure may be hydraulically coupled to each other (as indicated by connecting lines indicating the direction of fluid flow) through any suitable passages (eg , pipes, streams, etc.).

В некоторых вариантах осуществления способ, описанный в настоящем описании, может включать стадию (a) подачи смеси реагентов для каталитического неполного окисления (CPO) в реакторе 10 CPO; где смесь реагентов для CPO включает кислород, первую часть 8A углеводородов и необязательно пар; где по меньшей мере часть смеси реагентов для CPO реагирует посредством реакции CPO в реакторе 10 CPO с образованием выходящего потока 15A из реактора CPO; где реактор 10 CPO содержит катализатор CPO; где выходящий поток 15A из реактора CPO содержит водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток 15A из реактора CPO характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (H2/CO) выходящего потока 15A из реактора CPO, и где выходящий поток 15A из реактора CPO характеризуется соотношением M выходящего потока 15A из реактора CPO, где соотношение MIn some embodiments, the method described herein may include the step of (a) feeding a mixture of catalytic partial oxidation (CPO) reactants into the CPO reactor 10; wherein the CPO reactant mixture includes oxygen, the first hydrocarbon portion 8A, and optionally steam; wherein at least a portion of the CPO reactant mixture is reacted by a CPO reaction in the CPO reactor 10 to form a CPO reactor effluent stream 15A; wherein the CPO reactor 10 contains a CPO catalyst; wherein the CPO reactor effluent stream 15A contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the CPO reactor effluent stream 15A is characterized by a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide ( H2 /CO) of the CPO reactor effluent stream 15A, and wherein the CPO reactor effluent stream 15A is characterized by the ratio M of the CPO reactor effluent stream 15A, wherein the ratio M

- 3 044713 представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2). Как дополнительно описано ниже, смесь реагентов для CPO может включать кислород на линии 12 и/или пар на линии 11A в комбинации с первой углеводородной частью 8A.- 3 044713 is a molar ratio defined as (H2-CO 2 )/(CO+CO2). As further described below, the CPO reactant mixture may include oxygen in line 12 and/or steam in line 11A in combination with the first hydrocarbon portion 8A.

Кроме того, способ включает (b) подачу смеси реагентов для парового риформинга метана (SMR) в реактор 20 SMR, где смесь реагентов для SMR включает пар и вторую часть 8B углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR реагирует посредством реакции SMR в реакторе 20 SMR с образованием выходящего потока 15B из реактора SMR; где выходящий поток 15B из реактора SMR включает водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток 15B из реактора SMR характеризуется молярным соотношением H2/CO выходящего потока 15B из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение H2/CO выходящего потока 15A из реактора CPO; и где выходящий поток 15B из реактора SMR характеризуется соотношением M выходящего потока 15B из реактора SMR, которое превышает соотношение M выходящего потока 15A из реактора CPO. Как дополнительно описано в настоящем описании ниже, смесь реагентов для SMR может включать пар на линии 11A и/или 11C в комбинации с второй частью 8B углеводородов.In addition, the method includes (b) supplying a steam methane reforming (SMR) reactant mixture to the SMR reactor 20, where the SMR reactant mixture includes steam and a second hydrocarbon portion 8B; wherein at least a portion of the SMR reactant mixture is reacted by an SMR reaction in the SMR reactor 20 to form an SMR reactor effluent stream 15B; wherein the SMR reactor effluent stream 15B includes hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent stream 15B has an H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent stream 15B that is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent stream 15A; and wherein the SMR reactor effluent stream 15B has a ratio M of the SMR reactor effluent stream 15B that is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent stream 15A. As further described herein below, the SMR reactant mixture may include steam in line 11A and/or 11C in combination with a second hydrocarbon portion 8B.

Как правило, реакция CPO основана на частичном сгорании топлива, такого как различные углеводороды, и, в случае метана, CPO может соответствовать уравнению (1):Typically, the CPO reaction is based on the partial combustion of fuels such as various hydrocarbons, and, in the case of methane, CPO may correspond to equation (1):

CHI 2O2>CO,2H2 (1)CHI 2O2 > CO , 2H2 (1)

Не ограничиваясь теорией, в ходе реакции CPO, представленной в уравнении (1) могут происходить побочные реакции; и в таких реакциях могут образовываться диоксид углерода (CO2) и вода (H2O), например, в результате сгорания углеводородов, которое является экзотермической реакцией. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, и не ограничиваясь теорией, реакция CPO, соответствующая уравнению (1), может приводить к сингазу с молярным соотношением водорода и монооксида углерода (H2/CO), имеющему теоретический стехиометрический предел 2,0. Не ограничиваясь теорией, теоретический стехиометрический предел 2,0 для молярного соотношения H2/CO означает, что реакция CPO, соответствующая уравнению (1), обеспечивает 2 моль H2 на каждый 1 моль CO, т.е. молярное соотношение H2/CO (2 моль H2/1 моль CO) = 2. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, теоретический стехиометрический предел 2,0 для молярного соотношения H2/CO в реакции CPO не может быть достигнут практически, поскольку реагенты (например, углеводороды, кислород), а также продукты (например, H2, CO) претерпевают побочные реакции в условиях, используемых для реакции CPO. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, и не ограничиваясь теорией, в присутствии кислорода CO и H2 могут окисляться до CO2 и H2O, соответственно. Относительные количества (например, композиция) CO, H2, CO2 и H2O могут быть далее изменены посредством равновесия реакции конверсии водяного газа (WGS), которая более подробно рассмотрена в настоящем описании ниже. Побочные реакции, которые могут происходить в реакторе 10 CPO, могут оказывать прямое влияние на соотношение M полученного сингаза (например, сингаз в выходящем потоке 15A из реактора CPO), где соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2). В отсутствии какой-либо побочной реакции (теоретический), реакция CPO, соответствующая уравнению (1), обеспечивает сингаз с соотношением M 2,0. Однако присутствие побочных реакций (практически) уменьшает содержание H2 и повышает содержание CO2, тем самым обеспечивая сингаз в выходящем потоке 15A из реактора CPO с соотношением M менее 2,0.Without being limited by theory, side reactions may occur during the CPO reaction shown in equation (1); and such reactions can produce carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O), for example from the combustion of hydrocarbons, which is an exothermic reaction. As will be appreciated by one skilled in the art both by the present description and without being limited by theory, the CPO reaction corresponding to equation (1) can result in a syngas with a hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) molar ratio having a theoretical stoichiometric limit of 2. 0. Without being limited by theory, the theoretical stoichiometric limit of 2.0 for the H2/CO molar ratio means that the CPO reaction corresponding to equation (1) provides 2 mol H 2 for every 1 mol CO, i.e. H2/CO molar ratio (2 mol H2/1 mol CO) = 2. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of this disclosure, the theoretical stoichiometric limit of 2.0 for the H2 /CO molar ratio in the CPO reaction cannot be achieved practically, since reactants (eg hydrocarbons, oxygen) as well as products (eg H 2 , CO) undergo side reactions under the conditions used for the CPO reaction. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, both by use of the present disclosure and without being limited by theory, in the presence of oxygen, CO and H2 can be oxidized to CO2 and H2O, respectively. The relative amounts (eg, composition) of CO, H2, CO2 and H2O can be further changed through the equilibrium of the water gas shift (WGS) reaction, which is discussed in more detail below herein. Side reactions that may occur in the CPO reactor 10 may have a direct effect on the M ratio of the resulting syngas (e.g., syngas in the CPO reactor effluent stream 15A), where the M ratio is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 ) /(CO+CO 2 ). In the absence of any side reaction (theoretical), the CPO reaction corresponding to equation (1) provides syngas with an M ratio of 2.0. However, the presence of side reactions (virtually) reduces the H 2 content and increases the CO 2 content, thereby providing syngas in the CPO reactor effluent stream 15A with an M ratio of less than 2.0.

Кроме того, не ограничиваясь теорией, реакция CPO, как представлено в уравнении (1), представляет собой экзотермическую гетерогенную каталитическую реакцию (т.е. слабоэкзотермическую реакцию), она происходит в одной реакторной установке, такой как реактор 10 CPO (в противоположность более чем одной реакторной установке, как в случае общепринятых способов производства сингаза, таких как комбинации паровой риформинг метана (SMR) - автотермический риформинг (ATR)). В то время как является возможным проведение неполного окисления углеводородов в качестве гомогенной реакции в отсутствии катализатора, процесс гомогенного неполного окисления углеводородов вовлекает чрезмерные температуры, длительное время нахождения, а также чрезмерное коксообразование, что существенно снижает контролируемость реакции неполного окисления, и не может обеспечивать сингаз желаемого качества в одной реакторной установке.Moreover, without being limited by theory, the CPO reaction as presented in equation (1) is an exothermic heterogeneous catalytic reaction (i.e., a weakly exothermic reaction) and occurs in a single reactor unit such as a 10 CPO reactor (as opposed to more than one reactor plant, as is the case with conventional syngas production processes such as steam methane reforming (SMR) - autothermal reforming (ATR) combinations). While it is possible to carry out the partial oxidation of hydrocarbons as a homogeneous reaction in the absence of a catalyst, the process of homogeneous partial oxidation of hydrocarbons involves excessive temperatures, long residence times, as well as excessive coke formation, which significantly reduces the controllability of the partial oxidation reaction, and cannot provide the desired syngas quality in one reactor plant.

Более того, не ограничиваясь теорией, реакция CPO довольно устойчива к химическому отравлению и по существу позволяет использовать широкое множество углеводородного сырья, включая некоторое серосодержащее углеводородное сырье; что в некоторых случаях может увеличить время жизни и производительность катализатора. Напротив, общепринятые процессы ATR имеют более ограничивающие требования к сырью, например, с точки зрения содержания примесей в сырье (например, сырье для ATR является десульфурированным), а также с точки зрения углеводородной композиции (например, в ATR в основном используется СН4-богатое сырье).Moreover, without being limited by theory, the CPO reaction is quite resistant to chemical poisoning and as such allows the use of a wide variety of hydrocarbon feedstocks, including some sulfur-containing hydrocarbon feedstocks; which in some cases can increase the lifetime and performance of the catalyst. In contrast, conventional ATR processes have more restrictive feedstock requirements, for example in terms of feed impurity content (e.g. ATR feedstock is desulfurized) and also in terms of hydrocarbon composition (e.g. ATR primarily uses CH4 -rich raw materials).

Пар может реагировать с метаном, например, как показано в уравнении (2):Steam can react with methane, for example, as shown in equation (2):

CH4+H2O^ CO+3H2 (2)CH 4 +H 2 O^ CO+3H2 (2)

- 4 044713- 4 044713

Выходящий поток 15B из реактора SMR может быть получен путем реагирования, посредством реакции SMR (например, реакция, соответствующая уравнению (2)), смеси реагентов для SMR, содержащей вторую часть 8B углеводородов и пар 11B и/или 11C в реакторе 20 SMR с получением выходящего потока 15B из реактора SMR; где смесь реагентов для SMR, таким образом, включает метан и пар; и где выходящий поток 15B из реактора SMR включает водород, монооксид углерода, диоксид углерода, воду и не вступивший в реакцию метан.The SMR reactor effluent stream 15B may be produced by reacting, via an SMR reaction (eg, the reaction corresponding to equation (2)), a mixture of SMR reactants containing a second hydrocarbon portion 8B and steam 11B and/or 11C in the SMR reactor 20 to produce effluent stream 15B from the SMR reactor; wherein the SMR reactant mixture thus includes methane and steam; and wherein the effluent stream 15B from the SMR reactor includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water and unreacted methane.

Как правило, SMR относится к каталитической реакции метана и пара с образованием монооксида углерода и водорода в соответствии с реакцией, соответствующей уравнению (2). Катализаторы парового риформинга, используемые в реакторе 20 SMR, могут включать любой подходящий коммерчески доступный катализатор парового риформинга; никель (Ni) и/или родий (Rh) в качестве активного металла(ов) на оксиде алюминия; или их комбинации. В SMR используется значительно повышенные молярные соотношения S/C по сравнению с молярными соотношениями S/C, используемыми в CPO. Например, реактор 20 SMR может характеризоваться молярным соотношением S/C в смеси реагентов для SMR, превышающим или равным приблизительно 1,5:1, альтернативно превышающим или равным приблизительно 2:1, альтернативно превышающим или равным приблизительно 2,5:1, альтернативно превышающим или равным приблизительно 2,7:1, альтернативно превышающим или равным приблизительно 3,0:1, или в диапазоне приблизительно от 1,5:1 до 3,5:1, приблизительно от 1,5:1 до 3:1, или от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 2,5:1. Кроме того, выходящий поток 15B из реактора SMR может характеризоваться молярным соотношением H2/CO, превышающим или равным приблизительно 2,5, альтернативно превышающим или равным приблизительно 2,7, или альтернативно превышающим или равным приблизительно 2,9. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, и не ограничиваясь теорией, реакция SMR, соответствующая уравнению (2), может обеспечивать сингаз с молярным соотношением H2/CO, имеющим теоретический стехиометрический предел 3,0 (т.е. реакция SMR, соответствующая уравнению (2), обеспечивает 3 моль H2 на каждый 1 моль CO). Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, теоретический стехиометрический предел 3,0 для молярного соотношения H2/CO в реакции SMR не может быть достигнут, поскольку реагенты претерпевают побочные реакции в условиях, используемых для реакции SMR. Соотношение M выходящего потока 15B из реактора SMR превышает соотношение M выходящего потока 15A из реактора CPO.Generally, SMR refers to the catalytic reaction of methane and steam to produce carbon monoxide and hydrogen according to the reaction corresponding to equation (2). The steam reforming catalysts used in the SMR reactor 20 may include any suitable commercially available steam reforming catalyst; nickel (Ni) and/or rhodium (Rh) as active metal(s) on alumina; or combinations thereof. SMR uses significantly increased S/C molar ratios compared to the S/C molar ratios used in CPO. For example, SMR reactor 20 may have an S/C molar ratio of the SMR reactant mixture greater than or equal to about 1.5:1, alternatively greater than or equal to about 2:1, alternatively greater than or equal to about 2.5:1, alternatively greater than or equal to about 2.7:1, alternatively greater than or equal to about 3.0:1, or in the range of about 1.5:1 to 3.5:1, about 1.5:1 to 3:1, or from about 1.5:1 to about 2.5:1. Additionally, the SMR reactor effluent stream 15B may have an H 2 /CO molar ratio greater than or equal to about 2.5, alternatively greater than or equal to about 2.7, or alternatively greater than or equal to about 2.9. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, both from the present description and without being limited by theory, the SMR reaction corresponding to equation (2) can provide syngas with a H2/CO molar ratio having a theoretical stoichiometric limit of 3.0 (i.e., the reaction The SMR corresponding to equation (2) provides 3 mol H2 for every 1 mol CO). As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, the theoretical stoichiometric limit of 3.0 for the H2/CO molar ratio in the SMR reaction cannot be achieved because the reactants undergo side reactions under the conditions used for the SMR reaction. The M ratio of the SMR reactor effluent stream 15B is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent stream 15A.

В некоторых вариантах осуществления, углеводородное сырье 5, кроме того, включает одно или несколько серосодержащих соединений, и по меньшей мере часть серосодержащих соединений удаляется из технологической части 5A углеводородного сырья 5 перед подачей углеводородов в реактор 10 CPO в качестве компонента смеси реагентов для CPO или в реактор 20 SMR в качестве компонента смеси реагентов для SMR. В таких вариантах осуществления технологическая часть 5A (необязательно после теплообмена с ней выходящего потока 15A из реактора CPO, 15B из реактора SMR, или комбинированного потока сингаза, включающего по меньшей мере часть выходящего потока 15A из реактора CPO и по меньшей мере часть выходящего потока 15B из реактора SMR, обеспечивающего подвергнутую теплообмену технологическую часть 5A' углеводородов, которая описана в настоящем описании ниже) углеводородного сырья 5 может подаваться в элемент 6 десульфуризации для удаления из нее одного или нескольких серосодержащих соединений. Можно использовать любой подходящий элемент 6 десульфуризации, известный специалистам в данной области. Например, в некоторых вариантах осуществления элемент 6 десульфуризации включает элемент 6 гидродесульфуризации (HDS), и водород подается в элемент 6 десульфуризации через линию 7 водорода. Десульфурированный поток 8 углеводородов может удаляться из элемента 6 десульфуризации. Десульфурированный поток 8 углеводородов может разделяться на первую часть 8A углеводородов, которая подается в реактор 10 CPO в качестве компонента смеси реагентов для CPO (необязательно после его теплообмена с ней для обеспечения подвергнутой теплообмену десульфурированной первой части 8A' углеводородов, которая дополнительно описана в настоящем описании ниже), и второй части 8B углеводородов, которая подается в реактор 20 SMR в качестве компонента смеси реагентов для SMR.In some embodiments, the hydrocarbon feedstock 5 further includes one or more sulfur-containing compounds, and at least a portion of the sulfur-containing compounds is removed from the processing portion 5A of the hydrocarbon feedstock 5 before feeding the hydrocarbons into the CPO reactor 10 as a component of the CPO reactant mixture or in SMR reactor 20 as a component of the SMR reagent mixture. In such embodiments, the process portion 5A (optionally after heat exchange therewith of a CPO reactor effluent stream 15A, an SMR reactor effluent stream 15B, or a combined syngas stream comprising at least a portion of the CPO reactor effluent stream 15A and at least a portion of the CPO reactor effluent stream 15B SMR reactor providing a heat-exchanged hydrocarbon processing portion 5A', which is described herein below), the hydrocarbon feedstock 5 may be supplied to the desulfurization element 6 to remove one or more sulfur-containing compounds therefrom. Any suitable desulfurization element 6 known to those skilled in the art may be used. For example, in some embodiments, the desulfurization element 6 includes a hydrodesulfurization (HDS) element 6, and hydrogen is supplied to the desulfurization element 6 via a hydrogen line 7. The desulfurized hydrocarbon stream 8 may be removed from the desulfurization element 6. The desulfurized hydrocarbon stream 8 may be separated into a first hydrocarbon portion 8A which is supplied to the CPO reactor 10 as a component of the CPO reactant mixture (optionally after being heat exchanged therewith to provide a heat exchanged desulfurized first hydrocarbon portion 8A' which is further described herein below). ), and a second hydrocarbon portion 8B which is supplied to the SMR reactor 20 as a component of the SMR reactant mixture.

В вариантах осуществления соотношение масс первой части 8A углеводородов и второй части 8B составляет от приблизительно 1:9 до приблизительно 9:1, от приблизительно 1:9 до приблизительно 8:1, или от приблизительно 2:9 до приблизительно 9:1. В некоторых вариантах осуществления первая часть 8A углеводородов составляет больше чем или ровно приблизительно 10, 20, 30, 40, 50 или 60 мас.% всех углеводородов 8 (например, все углеводороды, представляющие собой сумму первой части 8A и второй части 8B углеводородов). В некоторых вариантах осуществления вторая часть 8B углеводородов составляет меньше чем или ровно приблизительно 90, 80, 70, 60, 50, или 40 мас.% всех углеводородов 8 (например, все углеводороды представляют собой сумму первой части 8A и второй части 8B углеводородов).In embodiments, the weight ratio of the first hydrocarbon portion 8A to the second hydrocarbon portion 8B is from about 1:9 to about 9:1, from about 1:9 to about 8:1, or from about 2:9 to about 9:1. In some embodiments, the first hydrocarbon portion 8A constitutes more than or exactly about 10, 20, 30, 40, 50, or 60 weight percent of the total hydrocarbons 8 (e.g., all hydrocarbons being the sum of the first hydrocarbon portion 8A and the second hydrocarbon portion 8B). In some embodiments, the second hydrocarbon portion 8B represents less than or exactly about 90, 80, 70, 60, 50, or 40 weight percent of the total hydrocarbons 8 (eg, all hydrocarbons are the sum of the first hydrocarbon portion 8A and the second hydrocarbon portion 8B).

В некоторых вариантах осуществления углеводороды (например, в углеводородном сырье 5), пригодные для применения в реакции CPO и SMR, как описано в настоящем описании, могут включать метан (CH4), природный газ, газоконденсатные жидкости, сжиженный нефтяной газ (LPG), попутный газ, газ газовой шапки, обогащенный газ, парафиновые углеводороды, сланцевый газ, сланцевые жидкости,In some embodiments, hydrocarbons (e.g., in hydrocarbon feed 5) suitable for use in the CPO and SMR reaction as described herein may include methane (CH 4 ), natural gas, natural gas liquids, liquefied petroleum gas (LPG), associated gas, gas cap gas, enriched gas, paraffinic hydrocarbons, shale gas, shale liquids,

- 5 044713 отходящий газ крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC), технологический газ переработки нефти, отходящий газ переработки нефти, дымовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа, и т.п., или их комбинации. Углеводороды могут включать любой подходящий источник углеводородов и могут включать C1-C6 углеводороды, а также некоторые более тяжелые углеводороды.- 5 044713 fluid catalytic cracking (FCC) off-gas, oil refining process gas, oil refining off-gas, flue gases, fuel gas from a fuel gas header, etc., or combinations thereof. Hydrocarbons may include any suitable source of hydrocarbons and may include C 1 -C 6 hydrocarbons as well as some heavier hydrocarbons.

В некоторых вариантах осуществления смесь реагентов CPO в реакторе 10 CPO и смесь реагентов для SMR в реакторе 20 SMR может содержать углеводороды из углеводородного сырья 5, которое может содержать, по существу состоять из или состоять из природного газа. Технологическая часть 5A углеводородного сырья 5 может использоваться в качестве технологического газа (например, технологический природный газ PNG)), и может направляться в реактор 10 CPO или реактор 20 SMR, в то время как топливная часть 5B углеводородного сырья 5 может использоваться в качестве топливного газа (например, топливный природный газ (FNG)), и направляться в другие части системы 1 для использования в качестве топлива (например, для сжигания для получения пара, например, для получения пара высокого давления (HP) для запуска турбины, например, для запуска турбины парового компрессора 30 и/или для генерирования тепла для нагревания реактора 20 SMR). В некоторых вариантах осуществления углеводороды топливной части 5B углеводородного сырья 5, используемые в качестве топлива, составляют от приблизительно 5 до приблизительно 20, от приблизительно 5 до приблизительно 15, от приблизительно 6 до приблизительно 12 мас.%, или менее чем приблизительно 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1 мас.% от всех углеводородов углеводородного сырья 5 в расчете на общую массу углеводородов в углеводородном сырье 5, где общие углеводороды состоят из суммы углеводородов, поданных в реактор 10 CPO или реактор 20 SMR процесса через технологическую часть 5A, и углеводородов, направленных в качестве топлива через топливную часть 5B.In some embodiments, the CPO reactant mixture in the CPO reactor 10 and the SMR reactant mixture in the SMR reactor 20 may contain hydrocarbons from hydrocarbon feedstock 5, which may contain, consist essentially of, or consist of natural gas. The process portion 5A of the hydrocarbon feedstock 5 may be used as a process gas (for example, PNG process natural gas)) and may be sent to the CPO reactor 10 or the SMR reactor 20, while the fuel portion 5B of the hydrocarbon feedstock 5 may be used as the fuel gas. (e.g., fuel natural gas (FNG)), and sent to other parts of the system 1 for use as a fuel (e.g., to burn to produce steam, e.g., to produce high pressure (HP) steam to run a turbine, e.g. to start steam compressor turbine 30 and/or to generate heat for heating the SMR reactor 20). In some embodiments, the hydrocarbons of the fuel portion 5B of the hydrocarbon feedstock 5 used as fuel are from about 5 to about 20, from about 5 to about 15, from about 6 to about 12 weight percent, or less than about 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 or 1 wt.% of all hydrocarbons of hydrocarbon feedstock 5 based on the total mass of hydrocarbons in the hydrocarbon feed 5, where the total hydrocarbons consist of the sum of the hydrocarbons fed to the CPO reactor 10 or the SMR process reactor 20 through the process portion 5A and the hydrocarbons sent as fuel through the fuel portion 5B.

Как правило, природный газ состоит в основном из метана, но также может содержать этан, пропан и более тяжелые углеводороды (например, изобутан, н-бутан, изопентан, н-пентан, гексан и т.д.), а также очень небольшие количества азота, кислорода, диоксида углерода, соединений серы и/или воды. Природный газ может быть предоставлен из различных источников, включая, но не ограничиваясь ими, газовые месторождения, нефтяные месторождения, угольные месторождения, гидроразрыв месторождений сланцевого газа, биомассу, свалочный газ и т.п., или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления смесь реагентов для CPO и смесь реагентов для SMR может включать CH4 и O2.Typically, natural gas consists primarily of methane, but may also contain ethane, propane and heavier hydrocarbons (e.g. isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane, hexane, etc.), as well as very small amounts nitrogen, oxygen, carbon dioxide, sulfur compounds and/or water. Natural gas can be provided from a variety of sources, including, but not limited to, gas fields, oil fields, coal fields, fracking shale gas fields, biomass, landfill gas, and the like, or combinations thereof. In some embodiments, the CPO reactant mixture and the SMR reactant mixture may include CH 4 and O2.

Природный газ может содержать любое подходящее количество метана. В некоторых вариантах осуществления природный газ может содержать биогаз. Например, природный газ может содержать от приблизительно 45 моль.% до приблизительно 80 моль.% метана, от приблизительно 20 моль.% до приблизительно 55 моль.% диоксида углерода, и менее чем приблизительно 15 моль.% азота.Natural gas may contain any suitable amount of methane. In some embodiments, the natural gas may comprise biogas. For example, natural gas may contain from about 45 mol% to about 80 mol% methane, from about 20 mol% to about 55 mol% carbon dioxide, and less than about 15 mol% nitrogen.

В некоторых вариантах осуществления природный газ (или углеводородный поток 5) может включать CH4 в количестве, превышающем или равном приблизительно 45 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 50 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 55 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 60 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 65 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 70 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 75 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 80 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 82 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 84 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 86 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 88 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 90 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 91 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 92 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 93 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 94 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 95 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 96 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 97 моль.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 98 моль.%, или альтернативно превышающем или равном приблизительно 99 моль.%.In some embodiments, the natural gas (or hydrocarbon stream 5) may include CH4 in an amount greater than or equal to about 45 mol%, alternatively greater than or equal to about 50 mol%, alternatively greater than or equal to about 55 mol%, alternatively greater than or equal to about 60 mol.%, alternatively greater than or equal to about 65 mol.%, alternatively greater than or equal to about 70 mol.%, alternatively greater than or equal to about 75 mol.%, alternatively greater than or equal to about 80 mol.%, alternatively greater than or equal to about 82 mol.%, alternatively greater than or equal to about 84 mol.%, alternatively greater than or equal to about 86 mol.%, alternatively greater than or equal to about 88 mol.%, alternatively greater than or equal to about 90 mol.%, alternatively greater than or equal to about 91 mol.%, alternatively greater than or equal to about 92 mol.%, alternatively greater than or equal to about 93 mol.%, alternatively greater than or equal to about 94 mol.%, alternatively greater than or equal to about 95 mol.%, alternatively greater than or equal to about 96 mol.%, alternatively greater than or equal to about 97 mol.%, alternatively greater than or equal to about 98 mol.%, or alternatively greater than or equal to about 99 mol.%.

В некоторых вариантах осуществления углеводородное сырье 5, пригодное для применения в реакции CPO и SMR, как описано в настоящем описании, может содержать C1-C6 углеводороды, азот (например, от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 15 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,5 моль.% до приблизительно 11 моль.%, альтернативно от приблизительно 1 моль.% до приблизительно 7,5 моль.%, или альтернативно от приблизительно 1,3 моль.% до приблизительно 5,5 моль.%) и диоксид углерода (например, от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 2 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,2 моль.% до приблизительно 1 моль.%, или альтернативно от приблизительно 0,3 моль.% до приблизительно 0,6 моль.%). Например, углеводороды, пригодные для применения в реакции CPO, как описано в настоящем описании, могут содержать C1-углеводород (от приблизительно 89 моль.% до приблизительно 92 моль.%); C2-углеводороды (от приблизительно 2,5 моль.% до приблизительно 4 моль.%); ^-углеводороды (от приблизительно 0,5 моль.% доIn some embodiments, the hydrocarbon feedstock 5 suitable for use in the CPO and SMR reaction as described herein may contain C 1 -C 6 hydrocarbons, nitrogen (for example, from about 0.1 mol.% to about 15 mol.% , alternatively from about 0.5 mol.% to about 11 mol.%, alternatively from about 1 mol.% to about 7.5 mol.%, or alternatively from about 1.3 mol.% to about 5.5 mol.%. %) and carbon dioxide (for example, from about 0.1 mol.% to about 2 mol.%, alternatively from about 0.2 mol.% to about 1 mol.%, or alternatively from about 0.3 mol.% to approximately 0.6 mol.%). For example, hydrocarbons suitable for use in the CPO reaction as described herein may comprise C 1 hydrocarbon (from about 89 mol.% to about 92 mol.%); C2 hydrocarbons (from about 2.5 mol.% to about 4 mol.%); ^-hydrocarbons (from approximately 0.5 mol.% to

- 6 044713 приблизительно 1,4 моль.%); С4-углеводороды (от приблизительно 0,5 моль.% до приблизительно 0,2 моль.%); ^-углеводороды (приблизительно 0,06 моль.%); и C6-углеводороды (приблизительно 0,02 моль.%); и необязательно азот (от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 15 моль.%), диоксид углерода (от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 2 моль.%), или как азот (приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 15 моль.%), так и диоксид углерода (от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 2 моль.%). Таким образом, смесь реагентов для CPO и смесь реагентов для SMR может содержать такие углеводороды, которые могут быть поданы в реактор 10 CPO и реактор 20 SMR посредством технологической части 5A углеводородного сырья 5, и первой части 8A или второй части 8B углеводородов, соответственно, или по отдельности.- 6 044713 approximately 1.4 mol.%); C 4 -hydrocarbons (from about 0.5 mol.% to about 0.2 mol.%); ^-hydrocarbons (approximately 0.06 mol.%); and C 6 hydrocarbons (approximately 0.02 mol%); and optionally nitrogen (from about 0.1 mol.% to about 15 mol.%), carbon dioxide (from about 0.1 mol.% to about 2 mol.%), or as nitrogen (about 0.1 mol.% to about 15 mol.%), and carbon dioxide (from about 0.1 mol.% to about 2 mol.%). Thus, the CPO reactant mixture and the SMR reactant mixture may contain such hydrocarbons that can be supplied to the CPO reactor 10 and the SMR reactor 20 by the hydrocarbon feedstock process portion 5A 5, and the first hydrocarbon portion 8A or the second hydrocarbon portion 8B, respectively, or separately.

Кислород, используемый в смеси 10 реагентов для CPO, может включать 100% кислород (по существу чистый O2), газообразный кислород (который может быть получен посредством мембранной сепарации), технический кислород (который может содержать некоторое количество воздуха), воздух, обогащенный кислородом воздух, кислородсодержащие газообразные соединения (например, NO), кислородсодержащие смеси (например, O2/CO2, O2/H2O, O2/H2O2/H2O), генераторы оксирадикалов (например, CH3OH, CH2O), генераторы гидроксильных радикалов и т.п., или их комбинации. Кислород может подаваться в реактор 10 CPO через кислородную линию 12, в некоторых вариантах осуществления, или другим путем (например, вместе с первой частью углеводородов 8A или подвергнутой теплообмену первой частью 8A').Oxygen used in the 10-reagent mixture for CPO may include 100% oxygen (substantially pure O 2 ), gaseous oxygen (which can be obtained through membrane separation), industrial oxygen (which may contain some air), oxygen-enriched air air, oxygen-containing gaseous compounds (for example, NO), oxygen-containing mixtures (for example, O2/CO2, O2/H2O, O2/H2O2/H2O), hydroxy radical generators (for example, CH 3 OH, CH2O), hydroxyl radical generators, etc. ., or combinations thereof. Oxygen may be supplied to the CPO reactor 10 through the oxygen line 12, in some embodiments, or in another way (eg, along with the first hydrocarbon portion 8A or the heat-exchanged first portion 8A').

В некоторых вариантах осуществления смесь реагентов для CPO в реакторе 10 CPO может характеризоваться молярным соотношением углерода и кислорода (C/O), меньшим или равным приблизительно 5:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 4:1; альтернативно меньшим или равным приблизительно 3:1; альтернативно меньшим или равным приблизительно 2,6:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 2,4:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 2,2:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 2:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 1,9:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 1,8:1, альтернативно меньшим или равным приблизительно 1,75:1, альтернативно превышающем или равном приблизительно 1,4:1; альтернативно превышающем или равном приблизительно 2:1, альтернативно превышающем или равном приблизительно 2,2:1, альтернативно превышающем или равном приблизительно 2,4:1, альтернативно превышающем или равном приблизительно 2,6:1, альтернативно от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 5:1; альтернативно от приблизительно 1,4:1 до приблизительно 5:1; альтернативно от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 0,7:1 до приблизительно 2,5:1, альтернативно от приблизительно 0,9:1 до приблизительно 2,2:1, альтернативно от приблизительно 1:1 до приблизительно 2:1, альтернативно от приблизительно 1,1:1 до приблизительно 1,9:1, альтернативно от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 2,5:1, альтернативно от приблизительно 1,6:1 до приблизительно 2,5:1, альтернативно от приблизительно 2:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 2,2:1 до приблизительно 3:1, альтернативно от приблизительно 2,4:1 до приблизительно 3:1, или альтернативно от приблизительно 2,6:1 до приблизительно 3:1, где молярное соотношение C/O относится к общему количеству моль углерода (C) в углеводородах в смеси реагентов, деленному на общее количество моль кислорода (O2) в смеси реагентов.In some embodiments, the CPO reactant mixture in CPO reactor 10 may have a carbon to oxygen (C/O) molar ratio of less than or equal to about 5:1, alternatively less than or equal to about 4:1; alternatively less than or equal to about 3:1; alternatively less than or equal to about 2.6:1, alternatively less than or equal to about 2.4:1, alternatively less than or equal to about 2.2:1, alternatively less than or equal to about 2:1, alternatively less than or equal to about 1.9 :1, alternatively less than or equal to about 1.8:1, alternatively less than or equal to about 1.75:1, alternatively greater than or equal to about 1.4:1; alternatively greater than or equal to about 2:1, alternatively greater than or equal to about 2.2:1, alternatively greater than or equal to about 2.4:1, alternatively greater than or equal to about 2.6:1, alternatively from about 0.5:1 up to approximately 5:1; alternatively from about 1.4:1 to about 5:1; alternatively from about 0.5:1 to about 3:1, alternatively from about 0.7:1 to about 2.5:1, alternatively from about 0.9:1 to about 2.2:1, alternatively from about 1 :1 to about 2:1, alternatively from about 1.1:1 to about 1.9:1, alternatively from about 1.5:1 to about 2.5:1, alternatively from about 1.6:1 to about 2.5:1, alternatively from about 2:1 to about 3:1, alternatively from about 2.2:1 to about 3:1, alternatively from about 2.4:1 to about 3:1, or alternatively from about 2.6:1 to about 3:1, where the C/O molar ratio refers to the total moles of carbon (C) in the hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total moles of oxygen (O 2 ) in the reactant mixture.

Например, когда единственным источником углерода в смеси реагентов для CPO в реакторе 10 CPO является CH4 (например, подаваемый через первую углеводородную часть 8A углеводородов в технологической части 5A), молярное соотношение CH4/O2 является таким же, как и молярное соотношение C/O. В качестве другого примера, когда смесь реагентов для CPO содержит, помимо CH4, другие источники углерода, такие как этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10), и т.д., молярное соотношение C/O учитывает количество моль углерода в каждом соединении (например, 2 моль C в 1 моль C2H6, 3 моль C в 1 моль C3H8, 4 моль C в 1 моль C4H10, и т.д.). Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO может быть скорректировано, также как и другие технологические параметры реактора (например, температура, давление, скорость потока и т.д.) для обеспечения сингаза с желаемым составом (например, сингаз с желаемым молярным соотношением H2/CO; сингаз с желаемым содержанием CO2; и т.д.). Молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO может быть скорректировано для обеспечения желаемого количества неконвертированных углеводородов в сингазе. Молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO может быть скорректировано на основе выходной температуры CPO для снижения (например, минимизации) содержания неконвертированных углеводородов в сингазе в выходящем потоке 15A из реактора CPO. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, когда сингаз далее используется в процессе производства метанола, неконвертированные углеводороды, присутствующие в сингазе, могут нежелательным образом накапливаться в реакционном контуре для синтеза метанола, тем самым снижая эффективность процесса производства метанола.For example, when the only source of carbon in the CPO reactant mixture in the CPO reactor 10 is CH 4 (for example, supplied through the first hydrocarbon portion 8A of hydrocarbons in the process portion 5A), the molar ratio of CH 4 /O 2 is the same as the molar ratio of C /O. As another example, when the CPO reactant mixture contains, in addition to CH4, other carbon sources such as ethane (C2H6), propane ( C3H8 ), butane ( C4H10 ), etc., the molar ratio C/O takes into account the number of moles of carbon in each compound (for example, 2 mol C in 1 mol C2H6, 3 mol C in 1 mol C3H8 , 4 mol C in 1 mol C4H10 , etc.). As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of this disclosure, the C/O molar ratio of the CPO reactant mixture can be adjusted, as well as other reactor process parameters (e.g., temperature, pressure, flow rate, etc.) to providing syngas with the desired composition (eg, syngas with the desired H2/CO molar ratio; syngas with the desired CO2 content; etc.). The C/O molar ratio of the CPO reactant mixture can be adjusted to provide the desired amount of unconverted hydrocarbons in the syngas. The C/O molar ratio of the CPO reactant mixture can be adjusted based on the CPO outlet temperature to reduce (eg, minimize) the unconverted hydrocarbon content of the syngas in the CPO reactor effluent stream 15A. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, when syngas is further used in a methanol production process, unconverted hydrocarbons present in the syngas may undesirably accumulate in the methanol synthesis reaction loop, thereby reducing the efficiency of the methanol production process.

В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO, пригодный для применения в рамках настоящего изобретения (например, реактор 10 CPO) может включать трубчатый реактор, реактор непрерывного потока, реактор с неподвижным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, реактор сIn some embodiments, a CPO reactor 10 suitable for use with the present invention (e.g., a CPO reactor 10) may include a tubular reactor, a continuous flow reactor, a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, a

- 7 044713 подвижным слоем, реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем (например, реактор по типу лифт-реактора), реактор с пенным слоем, реактор с кипящим слоем, реактор с ротационной сушильной печью и т.п., или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может включать реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, такой как реактор по типу лифтреактора.- 7 044713 moving bed, circulating fluidized bed reactor (eg riser type reactor), foam bed reactor, fluidized bed reactor, rotary drying oven reactor, etc., or combinations thereof. In some embodiments, the CPO reactor 10 may include a circulating fluidized bed reactor, such as an elevator reactor.

В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может характеризоваться по меньшей мере одним эксплуатационным параметром CPO, выбранным из группы, состоящей из температуры реактора CPO (например, температура слоя катализатора CPO); температуры сырья для CPO (например, температура смеси реагентов для CPO); целевой температуры выходящего потока из CPO; давления в CPO (например, давление в реакторе для CPO); времени контакта при CPO (например, время контакта в реакторе для CPO); молярного соотношения C/O в смеси реагентов для CPO; молярного соотношения пара и углерода (S/C) в смеси реагентов для CPO, где молярное соотношение S/C относится к общему количеству моль воды (H2O) в смеси реагентов, деленному на общее количество моль углерода (C) в углеводородах в реакционной смеси; и их комбинации. Для целей настоящего изобретения температура выходящего потока из CPO представляет собой температуру сингаза (например, выходящего потока сингаза; первого сингаза 15A), измеренную в точке, где сингаз выходит из реактора CPO (реактор 10 CPO), например, температуру сингаза, измеренную на выпускном отверстии реактора CPO, температуру выходящего потока сингаза, температуру выходящего потока сингаза на выходе. Для целей настоящего изобретения температура выходящего потока из CPO (например, целевая температура выходящего потока из CPO) считается эксплуатационным параметром. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, выбор технологических параметров для реактора CPO, таких как температура сырья для CPO; давление в CPO; время контакта при CPO; молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO; молярное соотношение S/C в смеси реагентов для CPO и т.д. определяет температуру выходящего потока сингаза (например, выходящего потока сингаза 15A из реактора CPO), а также состав выходящего потока сингаза (например, сингаза в выходящем потоке 15A из реактора CPO). Кроме того, и как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, мониторинг температуры выходящего потока из CPO может обеспечивать обратную связь для изменения других эксплуатационных параметров (например, температура сырья для CPO; давление в CPO; время контакта при CPO; молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO; молярное соотношение S/C в смеси реагентов для CPO и т.д.) при необходимости для соответствия температуры выходящего потока из CPO целевой температуре выходящего потока из CPO. Более того, и как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, целевая температура выходящего потока из CPO представляет собой желаемую температуру выходящего потока из CPO, и температура выходящего потока из CPO (например, измеренная температура выходящего потока из CPO, фактическая температура выходящего потока из CPO) может совпадать или может не совпадать с целевой температурой выходящего потока из CPO. В вариантах осуществления, где температура выходящего потока из CPO отличается от целевой температуры выходящего потока из CPO, один или несколько эксплуатационных параметров CPO (например, температура сырья для CPO; давление в CPO; время контакта при CPO; молярное соотношение C/O в смеси реагентов для CPO; молярное соотношение S/C в смеси реагентов для CPO; и т.д.) можно корректировать (например, модифицировать), чтобы температура выходящего потока из CPO соответствовала (например, была такой же как, совпадала с) целевой температуре выходящего потока из CPO. Реактор 10 CPO может работать при любых подходящих эксплуатационных параметрах, которые могут обеспечивать сингаз с желаемым составом (например, сингаз с желаемым молярным соотношением H2/CO; сингаз с желаемым содержанием CO2; и т.д.).In some embodiments, the CPO reactor 10 may be characterized by at least one CPO operating parameter selected from the group consisting of CPO reactor temperature (eg, CPO catalyst bed temperature); temperature of the CPO feedstock (for example, temperature of the CPO reagent mixture); target CPO effluent temperature; CPO pressure (eg CPO reactor pressure); CPO contact time (eg reactor contact time for CPO); C/O molar ratio in the reagent mixture for CPO; the molar ratio of steam to carbon (S/C) in the reactant mixture for CPO, where the molar ratio S/C refers to the total moles of water (H2O) in the reactant mixture divided by the total moles of carbon (C) in the hydrocarbons in the reaction mixture; and their combinations. For purposes of the present invention, the temperature of the CPO effluent stream is the temperature of the syngas (e.g., the effluent syngas stream; first syngas 15A) measured at the point where the syngas exits the CPO reactor (CPO reactor 10), e.g., the temperature of the syngas measured at the outlet CPO reactor, temperature of the effluent syngas stream, temperature of the effluent syngas stream at the outlet. For purposes of the present invention, the CPO effluent temperature (eg, the target CPO effluent temperature) is considered an operating parameter. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, the selection of process parameters for the CPO reactor, such as CPO feed temperature; CPO pressure; CPO contact time; C/O molar ratio in the reagent mixture for CPO; molar ratio of S/C in a mixture of reagents for CPO, etc. determines the temperature of the syngas effluent stream (eg, the syngas effluent stream 15A from the CPO reactor), as well as the composition of the syngas effluent stream (eg, the syngas in the CPO reactor effluent stream 15A). Additionally, and as will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of this disclosure, monitoring the CPO effluent temperature can provide feedback to change other operating parameters (e.g., CPO feed temperature; CPO pressure; CPO contact time; molar C/O ratio of the CPO reactant mixture, S/C molar ratio of the CPO reactant mixture, etc.) as necessary to match the CPO effluent temperature to the target CPO effluent temperature. Moreover, and as will be appreciated by one skilled in the art and with the aid of the present disclosure, the target CPO effluent temperature is the desired CPO effluent temperature, and the CPO effluent temperature (e.g., measured CPO effluent temperature, actual temperature CPO effluent) may or may not be the same as the target CPO effluent temperature. In embodiments where the CPO effluent temperature differs from the target CPO effluent temperature, one or more CPO operating parameters (e.g., CPO feed temperature; CPO pressure; CPO contact time; C/O molar ratio of reactant mixture for CPO; the S/C molar ratio of the CPO reactant mixture; etc.) can be adjusted (e.g., modified) so that the CPO effluent temperature matches (e.g., is the same as, the same as) the target effluent temperature from CPO. The CPO reactor 10 may be operated at any suitable operating parameters that can provide syngas with a desired composition (eg, syngas with a desired H2/CO molar ratio; syngas with a desired CO2 content; etc.).

Реактор 10 CPO может характеризоваться температурой сырья для CPO от приблизительно 25°C до приблизительно 600°C, альтернативно от приблизительно 25°C до приблизительно 500°C, альтернативно от приблизительно 25°C до приблизительно 400°C, альтернативно от приблизительно 50°C до приблизительно 400°C, альтернативно от приблизительно 100°C до приблизительно 400°C, или альтернативно менее чем или ровно приблизительно 550, 540 или 535°C.The CPO reactor 10 may have a CPO feed temperature of from about 25°C to about 600°C, alternatively from about 25°C to about 500°C, alternatively from about 25°C to about 400°C, alternatively from about 50°C up to about 400°C, alternatively from about 100°C to about 400°C, or alternatively less than or exactly about 550, 540 or 535°C.

Реактор 10 CPO может характеризоваться температурой выходящего потока из CPO (например, целевая температура выходящего потока из CPO), превышающей или равной приблизительно 300°C, превышающей или равной приблизительно 600°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 700°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 750°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 800°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 850°C, альтернативно от приблизительно 300°C до приблизительно 1600°C, альтернативно от приблизительно 600°C до приблизительно 1400°C, альтернативно от приблизительно 600°C до приблизительно 1300°C, альтернативно от приблизительно 700°C до приблизительно 1200°C, альтернативно от приблизительно 750°C до приблизительно 1150°C, альтернативно от приблизительно 800°C до приблизительно 1125°C, или альтернативно от приблизительно 850°C до приблизительно 1100°C.The CPO reactor 10 may have a CPO effluent temperature (e.g., a target CPO effluent temperature) greater than or equal to about 300°C, greater than or equal to about 600°C, alternatively greater than or equal to about 700°C, alternatively greater than or equal to about 750°C, alternatively greater than or equal to about 800°C, alternatively greater than or equal to about 850°C, alternatively from about 300°C to about 1600°C, alternatively from about 600°C to about 1400°C, alternatively from about 600°C to about 1300°C, alternatively from about 700°C to about 1200°C, alternatively from about 750°C to about 1150°C, alternatively from about 800°C to about 1125°C, or alternatively from about 850 °C to approximately 1100°C.

- 8 044713- 8 044713

В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может характеризоваться любой подходящей температурой реактора и/или температурой слоя катализатора. Например, реактор 10 CPO может характеризоваться температурой реактора и/или температурой слоя катализатора, превышающей или равной приблизительно 300°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 600°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 700°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 750°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 800°C, альтернативно превышающей или равной приблизительно 850°C, альтернативно от приблизительно 300°C до приблизительно 1600°C, альтернативно от приблизительно 600°C до приблизительно 1400°C, альтернативно от приблизительно 600°C до приблизительно 1300°C, альтернативно от приблизительно 700°C до приблизительно 1200°C, альтернативно от приблизительно 750°C до приблизительно 1150°C, альтернативно от приблизительно 800°C до приблизительно 1125°C, или альтернативно от приблизительно 850°C до приблизительно 1100°C.In some embodiments, the CPO reactor 10 may be characterized by any suitable reactor temperature and/or catalyst bed temperature. For example, CPO reactor 10 may have a reactor temperature and/or catalyst bed temperature greater than or equal to about 300°C, alternatively greater than or equal to about 600°C, alternatively greater than or equal to about 700°C, alternatively greater than or equal to about 750°C , alternatively greater than or equal to about 800°C, alternatively greater than or equal to about 850°C, alternatively from about 300°C to about 1600°C, alternatively from about 600°C to about 1400°C, alternatively from about 600°C to about about 1300°C, alternatively from about 700°C to about 1200°C, alternatively from about 750°C to about 1150°C, alternatively from about 800°C to about 1125°C, or alternatively from about 850°C to about 1100°C.

Реактор 10 CPO может работать при любом подходящем температурном профиле, который может обеспечивать сингаз с желаемым составом (например, сингаз с желаемым молярным соотношением H2/CO; сингаз с желаемым содержанием CO2; и т.д.). Реактор 10 CPO может работать в адиабатических условиях, неадиабатических условиях, изотермических условиях, близких к изотермическим условиях и т.д. Для целей настоящего изобретения термин неадиабатические условия относится к технологическим условиям, где реактор подвергается внешнему теплообмену или теплопереносу (например, реактор нагревается; или реактор охлаждается), который может представлять собой прямой теплоообмен и/или непрямой теплообмен. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, термины прямой теплообмен и непрямой теплообмен известны специалисту в данной области. Напротив, термин адиабатические условия относится к условиям процесса, где реактор не подвергается внешнему теплообмену (например, реактор не нагревается; или реактор не охлаждается). Главным образом, внешний теплообмен подразумевает систему внешнего теплообмена (например, система охлаждения; система нагревания), которая требует подвода и/или отведения энергии. Внешний перенос тепла также может быть результатом потери тепла из слоя катализатора (или реактора) вследствие радиационного излучения, проводимости или конвекции. Например, этот теплообмен из слоя катализатора может осуществляться во внешнюю среду или в зоны реактора до и после слоя катализатора.The CPO reactor 10 can be operated at any suitable temperature profile that can provide syngas with a desired composition (eg, syngas with a desired H2/CO molar ratio; syngas with a desired CO2 content; etc.). The CPO reactor 10 can be operated under adiabatic conditions, non-adiabatic conditions, isothermal conditions, near-isothermal conditions, etc. For purposes of the present invention, the term non-adiabatic conditions refers to process conditions where the reactor is subject 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 transfer. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present 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 where the reactor is not subject to external heat exchange (eg, the reactor is not heated; or the reactor is not cooled). Generally, external heat exchange refers to an external heat exchange system (eg, cooling system; heating system) that requires the input and/or removal of energy. External heat transfer can also result from heat loss from the catalyst bed (or reactor) due to radiation, conduction, or convection. For example, this heat exchange from the catalyst bed can be carried out to the external environment or to the reactor zones before and after the catalyst bed.

Для целей настоящего изобретения, термин изотермические условия относится к условиям процесса (например, технологическим параметрам CPO), которые обеспечивают по существу постоянную температуру реактора и/или слоя катализатора (например, изотермическую температуру), которая может быть определена как температура, которая варьируется менее чем приблизительно на +10°C, альтернативно менее чем приблизительно +9°C, альтернативно менее чем приблизительно на +8°C, альтернативно менее чем приблизительно на +7°C, альтернативно менее чем приблизительно на +6°C, альтернативно менее чем приблизительно на +5°C, альтернативно менее чем приблизительно на +4°C, альтернативно менее чем приблизительно на +3°C, альтернативно менее чем приблизительно на +2°C, или альтернативно менее чем приблизительно на +1°C в реакторе и/или слое катализатора, соответственно.For purposes of the present invention, the term isothermal conditions refers to process conditions (eg, CPO process parameters) that provide a substantially constant temperature of the reactor and/or catalyst bed (eg, isothermal temperature), which can be defined as a temperature that varies less than by about +10°C, alternatively by less than about +9°C, alternatively by less than about +8°C, alternatively by less than about +7°C, alternatively by less than about +6°C, alternatively by less than about at +5°C, alternatively less than about +4°C, alternatively less than about +3°C, alternatively less than about +2°C, or alternatively less than about +1°C in the reactor and/ or a catalyst layer, respectively.

Кроме того, для целей настоящего изобретения термин изотермические условия относится к условиям процесса (например, технологические параметры CPO), эффективным для обеспечения сингаза с желаемым составом (например, желаемое молярное соотношение H2/CO; желаемое содержание CO2; и т.д.), где изотермические условия включают варьирование температуры менее чем приблизительно на +10°C в реакторе и/или слое катализатора. В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может работать при любых подходящих технологических параметрах, которые могут обеспечить изотермические условия.Additionally, for purposes of the present invention, the term isothermal conditions refers to process conditions (e.g., CPO process parameters) effective to provide syngas with the desired composition (e.g., desired H2/CO molar ratio; desired CO2 content; etc.) where isothermal conditions include a temperature variation of less than about +10°C in the reactor and/or catalyst bed. In some embodiments, the CPO reactor 10 may be operated at any suitable process parameters that can provide isothermal conditions.

Для целей настоящего изобретения, термин практически изотермические условия относится к условиям процесса (например, технологические параметры CPO), которые обеспечивают довольно постоянную температуру реактора и/или слоя катализатора (например, практически изотермическая температура), которая может быть определена как температура, которая варьируется менее чем приблизительно на +100°C, альтернативно менее чем приблизительно на +90°C, альтернативно менее чем приблизительно на +80°C, альтернативно менее чем приблизительно на +70°C, альтернативно менее чем приблизительно на +60°C, альтернативно менее чем приблизительно на +50°C, альтернативно менее чем приблизительно на +40°C, альтернативно менее чем приблизительно на +30°C, альтернативно менее чем приблизительно на +20°C, альтернативно менее чем приблизительно на +10°C, альтернативно менее чем приблизительно на +9°C, альтернативно менее чем приблизительно на +8°C, альтернативно менее чем приблизительно на +7°C, альтернативно менее чем приблизительно на +6°C, альтернативно менее чем приблизительно на +5°C, альтернативно менее чем приблизительно на +4°C, альтернативно менее чем приблизительно на +3°C, альтернативно менее чем приблизительно на +2°C, или альтернативно менее чем приблизительно на +1°C в реакторе и/или слое катализатора, соответственно. В некоторых вариантах осуществления практически изотермические условия обеспечивают варьирование температуры менее чем приблизительно на +50°C, альтернативно менее чем приблизительно на +25°C,For purposes of the present invention, the term substantially isothermal conditions refers to process conditions (eg, CPO process parameters) that provide a fairly constant temperature of the reactor and/or catalyst bed (eg, substantially isothermal temperature), which can be defined as a temperature that varies less than alternatively less than about +100°C, alternatively less than about +90°C, alternatively less than about +80°C, alternatively less than about +70°C, alternatively less than about +60°C, alternatively less alternatively less than about +50°C, alternatively less than about +40°C, alternatively less than about +30°C, alternatively less than about +20°C, alternatively less than about +10°C, alternatively less alternatively less than about +9°C, alternatively less than about +8°C, alternatively less than about +7°C, alternatively less than about +6°C, alternatively less than about +5°C, alternatively less alternatively less than about +4°C, alternatively less than about +3°C, alternatively less than about +2°C, or alternatively less than about +1°C in the reactor and/or catalyst bed, respectively. In some embodiments, substantially isothermal conditions provide a temperature variation of less than about +50°C, alternatively less than about +25°C,

- 9 044713 или альтернативно менее чем приблизительно на +10°C в реакторе и/или слое катализатора. Кроме того, для целей настоящего изобретения подразумевается, что термин практически изотермические условия включает изотермические условия.- 9 044713 or alternatively less than approximately +10°C in the reactor and/or catalyst bed. Additionally, for purposes of the present invention, the term substantially isothermal conditions is intended to include isothermal conditions.

Более того, для целей настоящего изобретения, термин близкие к изотермическим условия относится к условиям процесса (например, эксплуатационные параметры для CPO), эффективным для обеспечения сингаза с желаемой композицией (например, желаемое молярное соотношение H2/CO; желаемое содержание CO2; и т.д.), где близкие к изотермическим условия включат варьирование температуры менее чем приблизительно на +100°C в реакторе и/или слое катализатора.Moreover, for purposes of the present invention, the term near-isothermal conditions refers to process conditions (e.g., operating parameters for CPO) effective to provide syngas with the desired composition (e.g., desired H2/CO molar ratio; desired CO2 content; etc.) where near isothermal conditions include a temperature variation of less than about +100°C in the reactor and/or catalyst bed.

В некоторых вариантах осуществления способ, как описано в настоящем описании, может включать проведение реакции CPO в близких к изотермическим условиях для получения сингаза, где близкие к изотермическим условия включают варьирование температуры менее чем приблизительно на +100°C в реакторе и/или слое катализатора. В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может работать при любых подходящих параметрах, которые могут обеспечивать близкие к изотермическим условия.In some embodiments, the method as described herein may include conducting the CPO reaction under near-isothermal conditions to produce syngas, wherein the near-isothermal conditions include varying the temperature by less than about +100°C in the reactor and/or catalyst bed. In some embodiments, the CPO reactor 10 may be operated at any suitable parameters that can provide near isothermal conditions.

Близкие к изотермическим условия могут обеспечиваться различными переменными процесса и катализатора, такими как температура (например, теплообмен или теплоперенос), давление, скорость потока газа, конфигурация реактора, конфигурация слоя катализатора, композиция слоя катализатора, площадь поперечного сечения реактора, ступенчатая подача подаваемого газа, нагнетание подаваемого газа, композиция подаваемого газа и т.п., или их комбинации. Как правило, и не ограничиваясь теорией, термины теплоперенос или теплообмен относятся к термической энергии, обмениваемой или переносимой между двумя системами (например, два реактора, таких как реактор для CPO и крекингреактор), и термины теплоперенос или теплообмен используются взаимозаменяемо для целей настоящего описания.Near-isothermal conditions can be achieved by various process and catalyst variables, such as temperature (e.g., heat exchange or heat transfer), pressure, gas flow rate, reactor configuration, catalyst bed configuration, catalyst bed composition, reactor cross-sectional area, feed gas staging, supply gas injection, supply gas composition, etc., or combinations thereof. Generally, and without being limited by theory, the terms heat transfer or heat exchange refer to thermal energy exchanged or transferred between two systems (eg, two reactors, such as a CPO reactor and a cracker), and the terms heat transfer or heat exchange are used interchangeably for purposes of this description.

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий может быть обеспечено посредством теплообмена или теплопереноса. Теплообмен может включать нагрев реактора или охлаждение реактора. В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий может быть обеспечено посредством охлаждения реактора. В другом варианте осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близкие к изотермическим условия могут быть обеспечены посредством нагрева реактора.In some embodiments, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions may be achieved through heat exchange or heat transfer. Heat exchange may include heating the reactor or cooling the reactor. In some embodiments, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved by cooling the reactor. In another embodiment, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved by heating the reactor.

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий может быть обеспечено посредством прямого теплообмена и/или непрямого теплообмена. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, термины прямой теплообмен и непрямой теплообмен известны специалисту в данной области.In some embodiments, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions may be achieved through direct heat exchange and/or indirect heat exchange. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present description, the terms direct heat transfer and indirect heat transfer are known to one skilled in the art.

Теплообмен может включать внешний теплообмен, внешнее охлаждение охлаждающей жидкостью, реактивное охлаждение, охлаждение жидким азотом, криогенное охлаждение, электрическое нагревание, нагревание посредством электрической дуги, микроволновое нагревание, радиационное нагревание, сжигание природного газа, нагревание с использованием солнечной энергии, нагревание инфракрасными лучами, использование разбавителя в смеси реагентов для CPO, и т.п., или их комбинации. Например, реактивное охлаждение может быть достигнуто посредством проведения эндотермической реакции в холодильном змеевике/кожухе, ассоциированных с (например, находящихся в) реактором.Heat exchange may include external heat exchange, external coolant cooling, jet cooling, liquid nitrogen cooling, cryogenic cooling, electrical heating, electric arc heating, microwave heating, radiation heating, natural gas combustion, solar heating, infrared heating, use diluent in a mixture of CPO reagents, etc., or a combination thereof. For example, reactive cooling can be achieved by conducting an endothermic reaction in a refrigeration coil/shell associated with (eg, located in) the reactor.

В некоторых вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий может быть обеспечено посредством технологического тепла из реактора CPO. В других вариантах осуществления достижение целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий может быть обеспечено путем подачи тепла к реактору CPO. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, реактор для CPO может быть необходимо нагревать и охлаждать для достижения целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий.In some embodiments, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved through process heat from the CPO reactor. In other embodiments, achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions can be achieved by applying heat to the CPO reactor. As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of this disclosure, the CPO reactor may need to be heated and cooled to achieve a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions.

В некоторых вариантах осуществления теплообмен или теплоперенос могут включать подачу охлаждающего агента, такого как разбавитель, в реактор (например, реактор 10 CPO), для снижения температуры реактора и/или температуры слоя катализатора, при повышении температуры охлаждающего агента и/или изменении фазы охлаждающего агента. Охлаждающий агент может быть реактивным или нереактивным. Охлаждающий агент может находиться в жидком состоянии и/или в парообразном состоянии. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, охлаждающий агент может выступать в качестве ингибитора воспламеняемости; например, путем снижения температуры внутри реактора, путем изменения композиции газовой смеси, путем уменьшения сгорания углеводородов до диоксида углерода и т.д.In some embodiments, the heat exchange or heat transfer may include introducing a cooling agent, such as a diluent, into a reactor (e.g., CPO reactor 10) to reduce the reactor temperature and/or catalyst bed temperature while increasing the temperature of the cooling agent and/or changing the phase of the cooling agent . The coolant may be reactive or non-reactive. The coolant may be in a liquid and/or vapor state. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, the coolant can act as a flammability inhibitor; for example, by reducing the temperature inside the reactor, by changing the composition of the gas mixture, by reducing the combustion of hydrocarbons to carbon dioxide, etc.

В некоторых вариантах осуществления смесь реагентов CPO в реакторе 10 CPO может дополнительно содержать разбавитель, где разбавитель участвует в достижении целевой температуры выходящего потока из CPO и/или близких к изотермическим условий посредством теплообмена, как описано в настоящем описании. Разбавитель может включать воду, пар, инертные газы (например,In some embodiments, the CPO reactant mixture in CPO reactor 10 may further comprise a diluent, wherein the diluent is involved in achieving a target CPO effluent temperature and/or near isothermal conditions through heat exchange, as described herein. The diluent may include water, steam, inert gases (for example,

- 10 044713 аргон), азот, диоксид углерода и т.п., или их комбинации. Как правило, разбавитель является инертным в отношении реакции CPO, например, разбавитель не участвует в реакции CPO. Однако, и как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, некоторые разбавители (например, вода, пар, диоксид углерода и т.д.) могут претерпевать химические реакции, отличные от реакции CPO в реакторе, и могут изменять состав конечного сингаза, как более подробно описано ниже в настоящем описании; в то время как другие разбавители (например, азот (N2), аргон (Ar)) могут не участвовать в реакциях, которые изменяют композицию конечного сингаза. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, разбавитель может использоваться для варьирования состава конечного сингаза (например, сингаза в выходящем потоке 15A из CPO). Разбавитель может присутствовать в смеси реагентов для CPO в любом подходящем количестве.- 10 044713 argon), nitrogen, carbon dioxide, etc., or combinations thereof. Typically, the diluent is inert to the CPO reaction, eg, the diluent does not participate in the CPO reaction. However, and as will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of this disclosure, some diluents (e.g., water, steam, carbon dioxide, etc.) may undergo different chemical reactions than the CPO reaction in the reactor and may change the composition of the final product. syngas, as described in more detail below herein; while other diluents (eg nitrogen (N2), argon (Ar)) may not participate in reactions that change the composition of the final syngas. As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of this disclosure, a diluent can be used to vary the composition of the final syngas (eg, the syngas in CPO effluent stream 15A). The diluent may be present in the CPO reagent mixture in any suitable amount.

Реактор 10 CPO может характеризоваться давлением CPO (например, давление реактора, измеренное на выходе из реактора CPO или в его выпускном отверстии), превышающим или равным приблизительно 1 бар и.д. (избыточного давления), альтернативно превышающим или равным приблизительно 10 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 20 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 25 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 30 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 35 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 40 бар и.д., альтернативно превышающим или равным приблизительно 50 бар и.д., альтернативно менее чем приблизительно 30 бар и.д., альтернативно менее чем приблизительно 25 бар и.д., альтернативно менее чем приблизительно 20 бар и.д., альтернативно менее чем приблизительно 10 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 90 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 70 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 40 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 30 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 25 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 20 бар и.д., альтернативно от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 10 бар и.д., альтернативно от приблизительно 20 бар и.д. до приблизительно 90 бар и.д., альтернативно от приблизительно 25 бар и.д. до приблизительно 85 бар и.д., или альтернативно от приблизительно 30 бар и.д. до приблизительно 80 бар и.д.The CPO reactor 10 may have a CPO pressure (eg, reactor pressure measured at the outlet of the CPO reactor or at its outlet) greater than or equal to approximately 1 bar i.d. (gauge pressure), alternatively greater than or equal to about 10 barg, alternatively greater than or equal to about 20 barg, alternatively greater than or equal to about 25 barg, alternatively greater than or equal to about 30 barg. alternatively greater than or equal to about 35 barg, alternatively greater than or equal to about 40 barg, alternatively greater than or equal to about 50 barg, alternatively less than about 30 barg, alternatively less than about 25 bar i.d., alternatively less than about 20 bar i.d., alternatively less than about 10 bar i.d., alternatively from about 1 bar i.d. up to approximately 90 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 70 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 40 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 30 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 25 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 20 bar i.d., alternatively from approximately 1 bar i.d. up to approximately 10 bar i.d., alternatively from approximately 20 bar i.d. up to approximately 90 bar i.d., alternatively from approximately 25 bar i.d. to approximately 85 bar i.d., or alternatively from approximately 30 bar i.d. up to approximately 80 bar i.d.

Реактор 10 CPO может характеризоваться временем контакта в CPO от приблизительно 0,001 миллисекунды (мс) до приблизительно 5 секунд (с), альтернативно от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 1 с, альтернативно от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 100 мс, альтернативно от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 10 мс, альтернативно от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 5 мс, или альтернативно от приблизительно 0,01 мс до приблизительно 1,2 мс. Как правило, время контакта реактора, содержащего катализатор, относится к средней величине времени, которое соединение (например, молекула этого соединения) проводит в контакте с катализатором (например, в слое катализатора), например, к среднему количеству времени, которое занимает прохождение соединения (например, молекулы этого соединения) через слой катализатора. В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO может характеризоваться временем контакта от приблизительно 0,001 мс до приблизительно 5 мс, или альтернативно от приблизительно 0,01 мс до приблизительно 1,2 мс.The CPO reactor 10 may have a CPO contact time of from about 0.001 milliseconds (ms) to about 5 seconds (s), alternatively from about 0.001 ms to about 1 s, alternatively from about 0.001 ms to about 100 ms, alternatively from about 0.001 ms to about 100 ms. about 10 ms, alternatively from about 0.001 ms to about 5 ms, or alternatively from about 0.01 ms to about 1.2 ms. Typically, the contact time of 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., in a catalyst bed), e.g., the average amount of time it takes for the compound to pass through ( for example, molecules of this compound) through a catalyst layer. In some embodiments, the CPO reactor 10 may have a contact time of from about 0.001 ms to about 5 ms, or alternatively from about 0.01 ms to about 1.2 ms.

Все эксплуатационные параметры CPO, описанные в настоящем описании, являются применимыми для всех из вариантов осуществления, описанных в настоящем описании, если нет иных указаний. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, каждый эксплуатационный параметр CPO может быть скорректирован для обеспечения желаемого качества сингаза (например, выходящий поток 15A из реактора CPO), такого как сингаз с желаемым составом (например, сингаз с желаемым молярным соотношением H/CO; сингаз с желаемым содержанием CO; и т.д.). Например, эксплуатационные параметры CPO можно корректировать для обеспечения повышенного содержания H2 в сингазе. В качестве другого примера, эксплуатационные параметры CPO можно корректировать для обеспечения сниженного содержания CO2 в сингазе. В качестве другого примера, эксплуатационные параметры CPO могут быть скорректированы для обеспечения снижения содержания непрореагировавших углеводородов (например, непрореагировавшего CH4) сингаза.All CPO performance parameters described herein are applicable to all of the embodiments described herein unless otherwise noted. As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of the present disclosure, each CPO operating parameter can be adjusted to provide a desired quality of syngas (e.g., CPO reactor effluent stream 15A), such as a syngas of a desired composition (e.g., syngas with a desired molar ratio H/CO; syngas with desired CO content; etc.). For example, CPO operating parameters can be adjusted to provide increased H2 content in the syngas. As another example, CPO operating parameters can be adjusted to provide reduced CO 2 content in the syngas. As another example, CPO operating parameters may be adjusted to ensure a reduction in unreacted hydrocarbons (eg, unreacted CH 4 ) in the syngas.

В некоторых вариантах осуществления реактор 10 CPO характеризуется по меньшей мере одним эксплуатационным параметром CPO, выбранным из группы, состоящей из входной температуры CPO от приблизительно 200°C до приблизительно 550°C; температуры на выходе из CPO от приблизительно 600°C до приблизительно 1400°C; давления в CPO от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 90 бар и.д.; времени контакта в CPO от приблизительно 0,001 миллисекунды (мс) до приблизительно 5 секунд (c); молярного соотношения углерода и кислорода (C/O) в смеси реагентов для CPO от приблизительно 1,4:1 до приблизительно 5:1, где молярное соотношение C/O относится к общему количеству моль углерода (C) углеводородов в смеси реагентов, деленному на общее количество моль кислорода (O2) в смеси реагентов; молярного соотношения пара и углерода (S/C) в смеси реагентов для CPO от приблизительно 0 до приблизительно 2:1, где молярное соотношение S/C относится к общему количеству моль воды (H2O) в смеси реагентов, деленному на общее количеств моль углерода (C)In some embodiments, the CPO reactor 10 is characterized by at least one CPO operating parameter selected from the group consisting of a CPO inlet temperature of about 200°C to about 550°C; CPO outlet temperatures from approximately 600°C to approximately 1400°C; pressure in CPO from approximately 1 bar i.d. up to approximately 90 bar i.d.; contact time in CPO from approximately 0.001 milliseconds (ms) to approximately 5 seconds (s); molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the reactant mixture for CPO from about 1.4:1 to about 5:1, where the molar ratio C/O refers to the total moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total number of moles of oxygen (O2) in the mixture of reagents; molar ratio of steam to carbon (S/C) in the reactant mixture for CPO from about 0 to about 2:1, where the molar ratio S/C refers to the total moles of water (H 2 O) in the reactant mixture divided by the total moles carbon (C)

- 11 044713 углеводородов в смеси реагентов; и их комбинаций. В некоторых вариантах осуществления реактор 10- 11 044713 hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations. In some embodiments, reactor 10

CPO характеризуется молярным соотношением пара и углерода (S/C) в смеси реагентов для CPO от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 1:1, от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 2:1, от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 2:1, или равным приблизительно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7,CPO is characterized by a steam to carbon (S/C) molar ratio in the CPO reactant mixture of about 0.05:1 to about 1:1, about 0.1:1 to about 2:1, about 0.1:1 up to approximately 2:1, or equal to approximately 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7,

0,8, 0,9 или 1,0.0.8, 0.9 or 1.0.

Реакция CPO является экзотермической реакцией (например, гетерогенная каталитическая реакция; экзотермическая гетерогенная каталитическая реакция), которую обычно проводят в присутствии катализатора CPO, содержащего каталитически активный металл, т.е. металл, активный для катализа реакции CPO. Каталитически активный металл может включать благородный металл (например, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag и т.п., или их комбинации); неблагородный металл (например, Ni, Co, V, Mo, P, 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 и с помощью настоящего описания, компоненты катализатора CPO (например, металлы, такие как благородные металлы, неблагородные металлы, редкоземельные металлы) могут быть либо разделены на фазы, либо комбинированы в одной 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, i.e. a metal active in catalyzing the CPO reaction. The catalytically active metal may include a noble metal (eg, Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ag, etc., or combinations thereof); base metal (eg Ni, 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 benefit of the present disclosure, the components of a CPO catalyst (eg, metals such as noble metals, base metals, rare earth metals) can either be separated into phases or combined in a single phase.

В некоторых вариантах осуществления катализаторы CPO, пригодные для применения в рамках настоящего изобретения, могут представлять собой катализаторы на подложке и/или катализаторы без подложки. В некоторых вариантах осуществления катализаторы на подложке могут включать подложку, где подложка может быть каталитически активной (например, подложка может катализировать реакцию CPO). Например, каталитически активная подложка может включать металлическую сетку или проволочное сито (например, сетку или проволочное сито из Pt); монолитный катализатор на основе каталитически активного металла и т.д. В других вариантах осуществления катализаторы на подложке могут содержать подложку, где подложка может представлять собой каталитически неактивную подложку (например, подложка не может катализировать реакцию CPO), такую как из SiO2; карбида кремния (SiC); оксида алюминия; каталитически неактивную монолитную подложку и т.д. В других вариантах осуществления катализаторы на подложке могут включать каталитически активную подложку и каталитически неактивную подложку.In some embodiments, CPO catalysts suitable for use in the present invention may be supported catalysts and/or unsupported catalysts. In some embodiments, supported catalysts may include 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 a metal mesh or wire screen (eg, Pt mesh or wire screen); monolithic catalyst based on a catalytically active metal, etc. In other embodiments, supported catalysts may comprise a support, where the support may be a catalytically inactive support (eg, the support cannot catalyze a CPO reaction), such as SiO 2 ; silicon carbide (SiC); aluminum oxide; catalytically inactive monolithic substrate, etc. In other embodiments, supported catalysts may include a catalytically active support and a catalytically inactive support.

В некоторых вариантах осуществления катализатор CPO может быть нанесен в виде тонкого покрытия на подложку, где подложка может быть каталитически активной или неактивной, и где подложка может представлять собой монолит, пену, частицу катализатора со сложной конфигурацией и т.д.In some embodiments, the CPO catalyst may be applied as a thin coating to a support, where the support may be catalytically active or inactive, and where the support may be a monolith, a foam, a complex catalyst particle, etc.

В некоторых вариантах осуществления катализатор CPO может представлять собой монолит, пену, порошок, частицу и т.д. Неограничивающие примеры форм частиц катализатора CPO, пригодных для применения в рамках настоящего изобретения, включают цилиндрическую, дисковидную, сферическую, листообразную, эллипсоидную, изометрическую, неправильную, кубическую, игольчатую и т.п., или их комбинации.In some embodiments, the CPO catalyst may be a monolith, foam, powder, particle, etc. Non-limiting examples of CPO catalyst particle shapes suitable for use with the present invention include cylindrical, disk-shaped, spherical, sheet-shaped, ellipsoidal, isometric, irregular, cubic, acicular, and the like, or combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления подложка включает неорганический оксид, альфа-, бетаили тета-оксид алюминия (Al2O3), активированный Al2O, 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 оксиды, и т.п., или их комбинации.In some embodiments, the support includes inorganic oxide, alpha, beta, or theta aluminum oxide (Al 2 O 3 ), activated Al 2 O, silicon dioxide (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), magnesium oxide (MgO), oxide zirconium (ZrO 2 ), lanthanum (III) oxide (La 2 O 3 ), yttrium (III) oxide (Y 2 O 3 ), cerium (IV) oxide (CeO 2 ), zeolites, ZSM-5, perovskite oxides, oxides hydrotalcite oxides, etc., or combinations thereof.

Не ограничиваясь этим, процессы CPO, реакторы CPO, катализаторы CPO и конфигурации слоев катализаторов CPO, пригодные для применения в рамках настоящего изобретения, более подробно описаны в предварительной патентной заявке США № 62/522910, поданной 21 июня 2017 года (международная заявка № PCT/IB2018/054475, поданная 18 июня 2018 года) и имеющей название Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions; и предварительной патентной заявке № 62/521831, поданной 19 июня 2017 года (международная заявка № PCT/IB2018/054470, поданная 18 июня 2018 года) и имеющей название An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications; каждая из которых включена в настоящее описание в качестве ссылки в полном объеме для целей, не противоречащих настоящему описанию.Without limitation, CPO processes, CPO reactors, CPO catalysts, and CPO catalyst bed configurations suitable for use with the present invention are described in more detail in U.S. Provisional Patent Application No. 62/522,910, filed June 21, 2017 (International Application No. PCT/ IB2018/054475, filed June 18, 2018) and entitled Improved Reactor Designs for Heterogeneous Catalytic Reactions; and Provisional Patent Application No. 62/521831, filed June 19, 2017 (International Application No. PCT/IB2018/054470, filed June 18, 2018) entitled An Improved Process for Syngas Production for Petrochemical Applications; each of which is incorporated herein by reference in its entirety for purposes not inconsistent with this specification.

В соответствии с настоящим изобретением, выходящий поток 15A из реактора CPO может быть извлечен из реактора 10 CPO, выходящий поток 15A из реактора CPO включает водород, монооксид углерода, воду, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды (например, метан). В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15A из реактора CPO может характеризоваться соотношением M, превышающим или равным приблизительно 1,5, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,6, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,7, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,8, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,84, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,95, альтернативно от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3, альтернативно от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,2, или альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,2.In accordance with the present invention, the CPO reactor effluent stream 15A can be recovered from the CPO reactor 10, the CPO reactor effluent stream 15A including hydrogen, carbon monoxide, water, carbon dioxide and unreacted hydrocarbons (eg, methane). In some embodiments, the CPO reactor effluent stream 15A may have an M ratio greater than or equal to about 1.5, alternatively greater than or equal to about 1.6, alternatively greater than or equal to about 1.7, alternatively greater than or equal to about 1.8, alternatively greater than or equal to about 1.84, alternatively greater than or equal to about 1.9, alternatively from about 1.5 to about 1.95, alternatively from about 1.7 to about 2.3, alternatively from about 1.8 to about 2.2, or alternatively from about 1.9 to about 2.2.

- 12 044713- 12 044713

Выходящий поток 15A из реактора CPO, как описано в настоящем описании, может характеризоваться молярным соотношением H/CO более чем приблизительно 1,7, альтернативно более чем приблизительно 1,8, альтернативно более чем приблизительно 1,9, альтернативно более чем приблизительно 2,0, или альтернативно более чем приблизительно 2,1. В некоторых вариантах осуществления выходящий сингаз 15A из реактора CPO, как описано в настоящем описании, может характеризоваться молярным соотношением H2/CO от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3, альтернативно от приблизительно 1,75 до приблизительно 1,81, альтернативно от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,2, или альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,1.The CPO reactor effluent stream 15A as described herein may have an H/CO molar ratio of greater than about 1.7, alternatively greater than about 1.8, alternatively greater than about 1.9, alternatively greater than about 2.0 , or alternatively more than about 2.1. In some embodiments, the effluent syngas 15A from a CPO reactor as described herein may have an H 2 /CO molar ratio of from about 1.7 to about 2.3, alternatively from about 1.75 to about 1.81, alternatively from from about 1.8 to about 2.2, or alternatively from about 1.9 to about 2.1.

В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15A из реактора CPO может иметь содержание CO менее чем приблизительно 10 моль.%, менее чем приблизительно 9 моль.%, менее чем приблизительно 8 моль.%, менее чем приблизительно 7 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 6 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 5 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 4 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 3 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 2 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 1 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,1 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,25 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,5 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 7 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,25 моль.% до приблизительно 6 моль.%, или альтернативно от приблизительно 0,5 моль.% до приблизительно 5 моль.%.In some embodiments, the CPO reactor effluent stream 15A may have a CO content of less than about 10 mol%, less than about 9 mol%, less than about 8 mol%, less than about 7 mol%, alternatively less than about 6 mol.%, alternatively less than about 5 mol.%, alternatively less than about 4 mol.%, alternatively less than about 3 mol.%, alternatively less than about 2 mol.%, alternatively less than about 1 mol.%, alternatively more than about 0.1 mol.%, alternatively more than about 0.25 mol.%, alternatively more than about 0.5 mol.%, alternatively from about 0.1 mol.% to about 7 mol.%, alternatively from about 0.25 mol% to about 6 mol%, or alternatively from about 0.5 mol% to about 5 mol%.

В соответствии с настоящим изобретением, выходящий поток 15B из реактора SMR может быть извлечен из реактора 20 SMR, где выходящий поток 15B из реактора SMR включает водород, монооксид углерода, воду, диоксид углерода и непрореагировавшие углеводороды (например, метан). Выходящий поток 15B из реактора SMR характеризуется молярным соотношением H2/CO выходящего потока 15B из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение H2/CO выходящего потока 15A из реактора CPO; и выходящий поток 15B из реактора SMR характеризуется соотношением M выходящего потока 15B из реактора SMR, которое превышает соотношение M выходящего потока 15A из реактора CPO. В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15B из реактора SMR может характеризоваться соотношением M, превышающим или равным приблизительно 1,5, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,6, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,7, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,8, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,84, альтернативно превышающим или равным приблизительно 1,9, альтернативно от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,95, альтернативно от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3, альтернативно от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,2, или альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,2.In accordance with the present invention, the SMR reactor effluent stream 15B can be recovered from the SMR reactor 20, where the SMR reactor effluent stream 15B includes hydrogen, carbon monoxide, water, carbon dioxide, and unreacted hydrocarbons (eg, methane). The SMR reactor effluent stream 15B has a H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent stream 15B that is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent stream 15A; and the SMR reactor effluent stream 15B has an M ratio of the SMR reactor effluent stream 15B that is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent stream 15A. In some embodiments, the SMR reactor effluent stream 15B may have an M ratio greater than or equal to about 1.5, alternatively greater than or equal to about 1.6, alternatively greater than or equal to about 1.7, alternatively greater than or equal to about 1.8, alternatively greater than or equal to about 1.84, alternatively greater than or equal to about 1.9, alternatively from about 1.5 to about 1.95, alternatively from about 1.7 to about 2.3, alternatively from about 1.8 to about 2.2, or alternatively from about 1.9 to about 2.2.

Выходящий поток 15B из реактора SMR, как описано в настоящем описании, может характеризоваться молярным соотношением H2/CO более чем приблизительно 1,7, альтернативно более чем приблизительно 1,8, альтернативно более чем приблизительно 1,9, альтернативно более чем приблизительно 2,0, или альтернативно более чем приблизительно 2,1. В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15B из реактора SMR, как описано в настоящем описании, может характеризоваться молярным соотношением H2/CO от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3, альтернативно от приблизительно 1,75 до приблизительно 1,81, альтернативно от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,2, или альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,1.The effluent stream 15B from the SMR reactor as described herein may have a H2/CO molar ratio of greater than about 1.7, alternatively greater than about 1.8, alternatively greater than about 1.9, alternatively greater than about 2.0 , or alternatively more than about 2.1. In some embodiments, the SMR reactor effluent stream 15B as described herein may have an H 2 /CO molar ratio of from about 1.7 to about 2.3, alternatively from about 1.75 to about 1.81, alternatively from from about 1.8 to about 2.2, or alternatively from about 1.9 to about 2.1.

В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15B из реактора SMR может иметь содержание CO2 менее чем приблизительно 10 моль.%, менее чем приблизительно 9 моль.%, менее чем приблизительно 8 моль.%, менее чем приблизительно 7 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 6 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 5 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 4 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 3 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 2 моль.%, альтернативно менее чем приблизительно 1 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,1 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,25 моль.%, альтернативно более чем приблизительно 0,5 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,1 моль.% до приблизительно 7 моль.%, альтернативно от приблизительно 0,25 моль.% до приблизительно 6 моль.%, или альтернативно от приблизительно 0,5 моль.% до приблизительно 5 моль.%.In some embodiments, the SMR reactor effluent stream 15B may have a CO2 content of less than about 10 mol%, less than about 9 mol%, less than about 8 mol%, less than about 7 mol%, alternatively less than about 6 mol.%, alternatively less than about 5 mol.%, alternatively less than about 4 mol.%, alternatively less than about 3 mol.%, alternatively less than about 2 mol.%, alternatively less than about 1 mol.%, alternatively more than about 0.1 mol.%, alternatively more than about 0.25 mol.%, alternatively more than about 0.5 mol.%, alternatively from about 0.1 mol.% to about 7 mol.%, alternatively from about 0.25 mol% to about 6 mol%, or alternatively from about 0.5 mol% to about 5 mol%.

Способ по настоящему изобретению может включать (c) приведение в контакт по меньшей мере части выходящего потока 15A из реактора CPO по меньшей мере с частью выходящего потока 15B из реактора SMR с получением комбинированного сингаза 15C (необязательно либо выше, либо ниже первого теплообменника HE1 и/или третьего теплообменника HE3), где комбинированный сингаз комбинированных выходящих потоков 15A и 15B из реакторов для CPO и SMR, соответственно, характеризуется молярным соотношением H2/CO комбинированного сингаза, и где комбинированный сингаз характеризуется соотношением M сингаза. Молярное соотношение H2/CO комбинированного сингаза 15C превышает молярное соотношение H2/CO выходящего потока 15A из реактора CPO и является меньшим, чем молярное соотношение H2/CO выходящего потока 15B из реактора SMR. Соотношение M комбинированного сингаза 15C превышает соотношение M выходящего потока 15A из реактора CPO и является меньшим, чем соотношение M выходящего потока 15B из реактора SMR.The method of the present invention may include (c) contacting at least a portion of the CPO reactor effluent stream 15A with at least a portion of the SMR reactor effluent stream 15B to produce a combined syngas 15C (optionally either upstream or downstream of the first heat exchanger HE1 and/or or a third heat exchanger HE3), wherein the combined syngas of the combined effluent streams 15A and 15B from the CPO and SMR reactors, respectively, is characterized by the H2/CO molar ratio of the combined syngas, and where the combined syngas is characterized by the M ratio of the syngas. The H2/CO molar ratio of the combined syngas 15C is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent 15A and is less than the H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent 15B. The M ratio of the combined syngas 15C is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent 15A and is less than the M ratio of the SMR reactor effluent 15B.

- 13 044713- 13 044713

Таким образом, система может содержать одну или несколько поточных линии, организованных для комбинирования по меньшей мере части выходящего потока 15A из реактора CPO по меньшей мере с частью выходящего потока 15B из реактора SMR для получения комбинированного потока сингазаThus, the system may comprise one or more flow lines arranged to combine at least a portion of the CPO reactor effluent stream 15A with at least a portion of the SMR reactor effluent stream 15B to produce a combined syngas stream

15C. В некоторых вариантах осуществления одна или несколько проточных линий могут находиться выше или ниже первого теплообменника HE1 и/или третьего теплообменника HE3.15C. In some embodiments, one or more flow lines may be located above or below the first heat exchanger HE1 and/or the third heat exchanger HE3.

В некоторых вариантах осуществления комбинированный сингаз 15C (и сингаз 15D, 15E и 15E, дополнительно описанный в настоящем описании ниже) может характеризоваться соотношением M, превышающим или равным приблизительно 1,9, 1,95, или 2,0, от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,5, альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2,2, альтернативно от приблизительно 1,95 до приблизительно 2,1, или альтернативно от приблизительно 2 до приблизительно 2,1. В некоторых вариантах осуществления комбинированный сингаз 15C/15D/15E/15E' может характеризоваться молярным соотношением H2/CO, превышающим или равным приблизительно 1,8, 1,9 или 2, или от приблизительно 1,8 до приблизительно 2, альтернативно от приблизительно 1,9 до приблизительно 2, или альтернативно от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,5.In some embodiments, the combination syngas 15C (and syngas 15D, 15E, and 15E, further described herein below) may have an M ratio greater than or equal to about 1.9, 1.95, or 2.0, from about 1.9 to about 2.5, alternatively from about 1.9 to about 2.2, alternatively from about 1.95 to about 2.1, or alternatively from about 2 to about 2.1. In some embodiments, the 15C/15D/15E/15E' combination syngas may have an H 2 /CO molar ratio greater than or equal to about 1.8, 1.9, or 2, or from about 1.8 to about 2, alternatively from about 1.9 to about 2, or alternatively from about 1.8 to about 2.5.

В некоторых вариантах осуществления вода может конденсироваться и отделяться от по меньшей мере части выходящего потока 15A из реактора CPO, по меньшей мере части выходящего потока 15B из реактора SMR, или их комбинации (например, комбинированный поток сингаза 15C, содержащий по меньшей мере часть выходящего потока 15A из реактора CPO и по меньшей мере часть выходящего потока 15B из реактора SMR), например, в конденсаторе. В некоторых вариантах осуществления выходящий поток 15A из реактора CPO и/или выходящий поток 15B из реактора SMR можно подвергать переработке, такой как извлечение непрореагировавших углеводородов, разбавителя, воды и т.д. В некоторых вариантах осуществления способ, как описано в настоящем описании, кроме того, может включать: (i) извлечение по меньшей мере части непрореагировавших углеводородов из выходящего потока 15A из реактора CPO и/или выходящего потока 15B из реактора SMR с получением извлеченных углеводородов, и (ii) рециклирование по меньшей мере части извлеченных углеводородов в реактор 10 CPO и/или реактор 20 SMR. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, хотя в процессах CPO и SMR может быть достигнуто довольно высокое конвертирование (например, конвертирование CPO, превышающее или равное приблизительно 90%), в некоторых вариантах осуществления неконвертированные углеводороды могут извлекаться и рециклировать обратно в реактор 10 CPO и/или реактор 20 SMR.In some embodiments, water may be condensed and separated from at least a portion of the CPO reactor effluent stream 15A, at least a portion of the SMR reactor effluent stream 15B, or a combination thereof (e.g., a combined syngas stream 15C comprising at least a portion of the SMR reactor effluent stream 15C). 15A from the CPO reactor and at least a portion of the effluent stream 15B from the SMR reactor), for example, in a condenser. In some embodiments, the CPO reactor effluent stream 15A and/or the SMR reactor effluent stream 15B may be subjected to processing, such as recovery of unreacted hydrocarbons, diluent, water, etc. In some embodiments, the method as described herein may further include: (i) recovering at least a portion of the unreacted hydrocarbons from the CPO reactor effluent stream 15A and/or the SMR reactor effluent stream 15B to produce recovered hydrocarbons, and (ii) recycling at least a portion of the recovered hydrocarbons to the CPO reactor 10 and/or the SMR reactor 20. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, although fairly high conversions can be achieved in the CPO and SMR processes (e.g., CPO conversion greater than or equal to approximately 90%), in some embodiments, unconverted hydrocarbons can be recovered and recycled back to a 10 CPO reactor and/or a 20 SMR reactor.

В некоторых вариантах осуществления способ по изобретению, кроме того, включает охлаждение выходящего потока 15A из реактора CPO, выходящего потока 15B из реактора SMR, или комбинированного потока сингаза 15C посредством нагрев углеводородов первой углеводородной части 8A, углеводородов второй углеводородной части 8B, или потока 8 углеводородов, содержащего первую углеводородную часть 8A и вторую углеводородную часть 8B перед их разделением для подачи в реактор 10 CPO и реактор 20 SMR, при охлаждении выходящего потока 15A из реактора CPO, выходящего потока 15B из реактора SMR, или комбинированного потока сингаза 15C, соответственно, посредством теплообмена в первом теплообменнике HE1 с получением нагретых углеводородов и первого охлажденного выходящего потока 15D из реактора. В некоторых вариантах осуществления нагретые углеводороды (например, нагретая первая углеводородная часть 8A, нагретая вторая углеводородная часть 8B) подаются непосредственно в реактор 10 CPO и/или реактор 20 SMR, соответственно. В некоторых вариантах осуществления комбинированный поток углеводородов 5A нагревается для получения нагретого потока 5A' углеводородов, который разделяется с получением первой углеводородной части 8A и второй углеводородной части 8B, которые подаются непосредственно в реактор 10 CPO и реактор 20 SMR, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления углеводороды технологических углеводородов 5A нагреваются с получением нагретых технологических углеводородов 5A' перед их десульфуризацией. В некоторых вариантах осуществления нагретые технологические углеводороды 5A' содержат одно или несколько серосодержащих соединений, и процесс включает удаление по меньшей мере части серосодержащих соединений из нагретых технологических углеводородов 5A' с получением десульфурированного технологического потока 8 углеводородов, который может быть разделен с получением первой углеводородной части 8A и второй углеводородной части 8B. В некоторых вариантах осуществления первая углеводородная часть 8 подается непосредственно в реактор 10 CPO, в то время как в альтернативных вариантах осуществления первая углеводородная часть 8A подается в реактор 10 CPO после теплообмена во втором теплообменнике HE2, как дополнительно описано ниже. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления нагревание воды при охлаждении выходящего потока 15A из реактора CPO и/или выходящего потока 15B из реактора SMR (например, комбинированный сингаз 15C) посредством теплообмена в первом теплообменнике HE1 обеспечивает (первый) охлажденный выходящий поток 15D из реактора.In some embodiments, the method of the invention further includes cooling the CPO reactor effluent stream 15A, the SMR reactor effluent stream 15B, or the combined syngas stream 15C by heating the hydrocarbons of the first hydrocarbon portion 8A, the hydrocarbons of the second hydrocarbon portion 8B, or the hydrocarbon stream 8 containing a first hydrocarbon portion 8A and a second hydrocarbon portion 8B before separating them for supply to the CPO reactor 10 and the SMR reactor 20, while cooling the CPO reactor effluent stream 15A, the SMR reactor effluent stream 15B, or the combined syngas stream 15C, respectively, by heat exchange in the first heat exchanger HE1 to produce heated hydrocarbons and a first cooled reactor effluent stream 15D. In some embodiments, heated hydrocarbons (eg, heated first hydrocarbon portion 8A, heated second hydrocarbon portion 8B) are fed directly to CPO reactor 10 and/or SMR reactor 20, respectively. In some embodiments, the combined hydrocarbon stream 5A is heated to produce a heated hydrocarbon stream 5A', which is separated to produce a first hydrocarbon portion 8A and a second hydrocarbon portion 8B, which are fed directly to the CPO reactor 10 and the SMR reactor 20, respectively. In alternative embodiments, process hydrocarbons 5A are heated to produce heated process hydrocarbons 5A' before desulfurizing them. In some embodiments, the heated process hydrocarbons 5A' contain one or more sulfur-containing compounds, and the process includes removing at least a portion of the sulfur-containing compounds from the heated process hydrocarbons 5A' to produce a desulphurized hydrocarbon process stream 8, which can be separated to produce a first hydrocarbon portion 8A and a second hydrocarbon portion 8B. In some embodiments, the first hydrocarbon portion 8 is supplied directly to the CPO reactor 10, while in alternative embodiments, the first hydrocarbon portion 8A is supplied to the CPO reactor 10 after heat exchange in the second heat exchanger HE2, as further described below. Thus, in some embodiments, heating water while cooling the CPO reactor effluent stream 15A and/or the SMR reactor effluent stream 15B (eg, combined syngas 15C) through heat exchange in the first heat exchanger HE1 provides a (first) cooled reactor effluent stream 15D.

В некоторых вариантах осуществления описанный в настоящем описании процесс, кроме того, включает охлаждение по меньшей мере части (например, первой углеводородной части 8A) десульфурированных углеводородов 8. Например, в некоторых вариантах осуществления по меньшейIn some embodiments, the process described herein further includes cooling at least a portion (e.g., the first hydrocarbon portion 8A) of the desulfurized hydrocarbons 8. For example, in some embodiments, at least

- 14 044713 мере часть десульфурированных углеводородов 8 охлаждается посредством нагревания воды 9 при охлаждении десульфурированных углеводородов 8 (например, первая углеводородная часть 8A) посредством теплообмена во втором теплообменнике HE2 с получением пара 11 и охлажденной десульфурированной первой углеводородной части 8A'. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть охлажденной десульфурированной углеводородной части 8A' и необязательно по меньшей мере часть 11A потока 11 подаются в реактор 10 CPO на стадии (a). В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть 11B потока 11 подается в реактор 20 SMR на стадии (b).At least a portion of the desulfurized hydrocarbons 8 is cooled by heating water 9 while cooling the desulfurized hydrocarbons 8 (eg, the first hydrocarbon portion 8A) by heat exchange in a second heat exchanger HE2 to produce steam 11 and a cooled desulfurized first hydrocarbon portion 8A'. In some embodiments, at least a portion of the cooled desulfurized hydrocarbon portion 8A' and optionally at least a portion 11A of stream 11 is supplied to CPO reactor 10 in step (a). In some embodiments, at least a portion 11B of stream 11 is supplied to SMR reactor 20 in step (b).

В некоторых вариантах осуществления охлаждение выходящего потока 15A из реактора CPO, выходящего потока 15B из реактора SMR, или комбинированного сингаза 15C, кроме того, включает нагревание воды 16 при охлаждении первого охлажденного выходящего потока 15D из реактора посредством теплообмена в третьем теплообменнике HE3 с получением пара 17 и второго охлажденного выходящего потока 15E из реактора. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть второго охлажденного выходящего потока 15E из реактора подается в нижеследующий реактор 40 для синтеза метанола, как дополнительно описано в настоящем описании ниже. Пар 17 может представлять собой пар высокого давления. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть 17A пара 17 используется для приведения в действие парового компрессора, такого как компрессор 30, дополнительно описанный в настоящем описании ниже.In some embodiments, cooling the CPO reactor effluent stream 15A, the SMR reactor effluent stream 15B, or the combined syngas 15C further includes heating water 16 while cooling the first cooled reactor effluent stream 15D through heat exchange in a third heat exchanger HE3 to produce steam 17 and a second cooled reactor effluent stream 15E. In some embodiments, at least a portion of the second cooled reactor effluent stream 15E is supplied to a downstream methanol synthesis reactor 40, as further described herein below. Steam 17 may be high pressure steam. In some embodiments, at least a portion 17A of steam 17 is used to drive a steam compressor, such as compressor 30, further described herein below.

В некоторых вариантах осуществления способ получения метанола, как описано в настоящем описании, может включать стадию подачи по меньшей мере части сингаза 15E в реактор для синтеза метанола или реактор метанола 40 с получением выходящего потока 45 из реактора для метанола. Выходящий поток 45 из реактора для метанола содержит метанол, воду, H2, CO, CO2 и углеводороды. Реактор для синтеза метанола 40 может включать любой реактор, пригодный для реакции синтеза метанола из CO и H2, например, такой как реактор с орошаемым слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, суспензионный реактор, петлевой реактор, охлажденный многотрубчатый реактор и т.п., или их комбинации.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may include the step of feeding at least a portion of the syngas 15E to a methanol synthesis reactor or methanol reactor 40 to produce a methanol reactor effluent stream 45. The methanol reactor effluent stream 45 contains methanol, water, H 2 , CO, CO 2 and hydrocarbons. The methanol synthesis reactor 40 may include any reactor suitable for the reaction of methanol synthesis from CO and H2, for example, such as a trickle bed reactor, a fluidized bed reactor, a slurry reactor, a loop reactor, a cooled multi-tubular reactor, and the like, or their combinations.

Как правило, CO и H2 могут конвертироваться в метанол (CH3OH), например, как указано в уравнении (3):Typically, CO and H2 can be converted to methanol (CH3OH), for example as given in equation (3):

CO+H2-CH3OH (3)CO+H2-CH3OH (3)

CO2 и H2 также могут конвертироваться в метанол, например, как указано в уравнении (4): CO2+3H2-CH3OH+H2O (4)CO 2 and H 2 can also be converted to methanol, for example as given in equation (4): CO 2 +3H 2 -CH 3 OH+H 2 O (4)

Не ограничиваясь теорией, чем более низким является содержание CO2 в сингазе 15E, тем более низким является количество воды, образовавшейся в реакторе 40 для синтеза метанола. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, сингаз, полученный посредством SMR, имеет довольно высокое содержание водорода (по сравнению с содержанием водорода в сингазе, полученном посредством CPO), и сингаз с повышенным содержанием водорода может способствовать конвертированию CO2 в метанол, например, как указано в уравнении (4), что в свою очередь может приводить к повышенному содержанию воды в потоке неочищенного метанола (например, неочищенный поток метанола 55, описанный в настоящем описании ниже).Without being limited by theory, the lower the CO2 content of the syngas 15E, the lower the amount of water produced in the methanol synthesis reactor 40. As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present description, syngas produced by SMR has a fairly high hydrogen content (compared to the hydrogen content of syngas produced by CPO), and syngas with increased hydrogen content can facilitate the conversion of CO2 to methanol , for example, as indicated in equation (4), which in turn can lead to increased water content in the crude methanol stream (for example, crude methanol stream 55 described herein below).

Синтез метанола из CO, CO2 и H2 является каталитическим процессом, и наиболее часто его проводят в присутствии катализаторов на основе меди. Реактор 40 для синтеза метанола может включать катализатор для получения метанола, такой как любой подходящий коммерческий катализатор, используемый для синтеза метанола. Неограничивающие примеры катализаторов для получения метанола, пригодных для применения в реакторе 40 для синтеза метанола в рамках настоящего изобретения, включают Cu, Cu/ZnO, Cu/ThO2, Cu/Zn/Al2O, Cu/ZnO/Al2O, Cu/Zr, и т.п., или их комбинации.The synthesis of methanol from CO, CO2 and H2 is a catalytic process and is most often carried out in the presence of copper-based catalysts. Methanol synthesis reactor 40 may include a methanol production catalyst, such as any suitable commercial catalyst used for methanol synthesis. Non-limiting examples of methanol catalysts suitable for use in the methanol synthesis reactor 40 of the present invention include Cu, Cu/ZnO, Cu/ThO 2 , Cu/Zn/Al 2 O, Cu/ZnO/Al 2 O, Cu /Zr, etc., or combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления способ производства метанола, как описано в настоящем описании, может включать стадию сжатия по меньшей мере части сингаза 15E в компрессоре 30 сингаза с получением сжатого сингаза 15E', и подачу по меньшей мере части сжатого сингаза 15E' в реактор 40 для синтеза метанола. В некоторых вариантах осуществления компрессор 30 представляет собой паровой компрессор, и по меньшей мере часть 17A (например, HP) пара 17 используется в турбине парового компрессора. В некоторых вариантах осуществления компрессор 30 представляет собой паровой компрессор, и по меньшей мере часть топливной части 5B углеводородного сырья 5 используется для обеспечения пара для приведения в действие парового компрессора. В некоторых вариантах осуществления пар (например, дополнительный или альтернативный пар) генерируется посредством сжигания альтернативных углеводородов, и пар далее используется для приведения в действие парового компрессора. Как отмечалось выше, в некоторых вариантах осуществления сингаз 15E и/или сжатый сингаз 15E', подаваемый в реактор 40 для синтеза метанола, характеризуется молярным соотношением H2/CO, превышающим или равным приблизительно 1,8, и/или соотношением M, превышающим или равным приблизительно 1,9, 1,95 или 2,0.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may include the step of compressing at least a portion of the syngas 15E in a syngas compressor 30 to produce compressed syngas 15E', and supplying at least a portion of the compressed syngas 15E' to a synthesis reactor 40 methanol. In some embodiments, compressor 30 is a steam compressor, and at least a portion 17A (eg, HP) of steam 17 is used in a turbine of the steam compressor. In some embodiments, the compressor 30 is a steam compressor, and at least a portion of the fuel portion 5B of the hydrocarbon feedstock 5 is used to provide steam to drive the steam compressor. In some embodiments, steam (eg, supplemental or alternative steam) is generated by burning alternative hydrocarbons, and the steam is further used to drive a steam compressor. As noted above, in some embodiments, the syngas 15E and/or the compressed syngas 15E' fed to the methanol synthesis reactor 40 has a H2/CO molar ratio greater than or equal to about 1.8 and/or an M ratio greater than or equal to approximately 1.9, 1.95 or 2.0.

В некоторых вариантах осуществления в реакторе 40 метанола используется серия (например, 3, 4 или 5) реакторов с охлаждаемым слоем, и холодное сырье смешивается с выходящим газом из каждого слоя для снижения температуры газа перед подачей сырья на следующий слой. Вследствие повышеннойIn some embodiments, methanol reactor 40 uses a series (eg, 3, 4, or 5) cooled bed reactors and cold feed is mixed with the effluent gas from each bed to reduce the gas temperature before feeding the feed to the next bed. Due to increased

- 15 044713 концентрации монооксида углерода в контуре реактора метанола в соответствии с настоящим изобретением, температура выходящего газа из каждого слоя может быть более высокой, чем на предприятиях синтеза метанола с использованием только SMR. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления температура холодных потоков сырья, впрыскиваемых между слоями, может снижаться до достижения адиабатической работы в реакторе 40 для синтеза метанола.- 15 044713 concentration of carbon monoxide in the methanol reactor loop in accordance with the present invention, the temperature of the exit gas from each layer can be higher than in methanol synthesis plants using only SMR. Thus, in some embodiments, the temperature of the cold feed streams injected between the beds may be reduced until adiabatic operation is achieved in the methanol synthesis reactor 40.

В некоторых вариантах осуществления способ получения метанола, как описано в настоящем описании, может включать стадию подачи по меньшей мере части выходящего потока 45 из реактора для метанола в сепаратор 50 для получения потока 55 неочищенного метанола и потока 56 пара, где поток 55 неочищенного метанола содержит метанол и воду, и где поток 56 пара содержит H2, CO, CO2 и углеводороды. Выходящий поток 45 из реактора для метанола может разделяться на неочищенный поток 55 метанола и поток 56 пара в газожидкостном сепараторе 50, таком как парожидкостной сепаратор, испарительный барабан, дренажный барабан, дренажная емкость, вакуумный барабан компрессора, и т.д.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may include the step of feeding at least a portion of the methanol reactor effluent stream 45 to a separator 50 to produce a crude methanol stream 55 and a steam stream 56, wherein the crude methanol stream 55 contains methanol. and water, and wherein the steam stream 56 contains H2, CO, CO2 and hydrocarbons. The methanol reactor effluent stream 45 may be separated into a crude methanol stream 55 and a vapor stream 56 in a gas-liquid separator 50, such as a vapor-liquid separator, a flash drum, a drain drum, a drain tank, a compressor vacuum drum, etc.

В некоторых вариантах осуществления способ получения метанола, как описано в настоящем описании, может включать стадию разделения по меньшей мере части потока 55 неочищенного метанола в дистилляционной установке 60 на поток 65 метанола и поток 66 воды. Дистилляционная установка 60 может содержать одну или несколько дистилляционных колонн. Поток 66 воды включает воду и остаточный метанол. Как правило, одна или несколько дистилляционных колонн могут разделять компоненты потока 55 неочищенного метанола на основе их температуры кипения. Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, чем более высоким является содержание воды в потоке 55 неочищенного метанола, тем больше необходимо дистилляционных колонн для очистки метанола.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may include the step of separating at least a portion of the crude methanol stream 55 in the distillation unit 60 into a methanol stream 65 and a water stream 66. Distillation unit 60 may include one or more distillation columns. Water stream 66 includes water and residual methanol. Typically, one or more distillation columns may separate components of the crude methanol stream 55 based on their boiling points. As one skilled in the art will appreciate and with the benefit of the present disclosure, the higher the water content of the crude methanol stream 55, the more distillation columns are needed to purify the methanol.

В некоторых вариантах осуществления поток 65 метанола может содержать метанол в количестве, превышающем или равном приблизительно 95 мас.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 97,5 мас.%, альтернативно превышающем или равном приблизительно 99 мас.%, или альтернативно превышающем или равном приблизительно 99,9 мас.%, в расчете на общую массу потока 65 метанола.In some embodiments, methanol stream 65 may contain methanol in an amount greater than or equal to about 95 weight percent, alternatively greater than or equal to about 97.5 weight percent, alternatively greater than or equal to about 99 weight percent, or alternatively greater than or equal to about 99.9 wt.%, based on the total mass of the methanol stream 65.

В некоторых вариантах осуществления способ получения метанола, как описано в настоящем описании, может включать стадию продувки и/или использования в качестве топлива первой части 56' потока 56 пара, и рециклирования второй части 56 потока 56 пара в реактор 40 для синтеза метанола. В некоторых вариантах осуществления вторая часть 56 потока 56 пара составляет от приблизительно 90 процентов по массе (мас.%) до приблизительно 99 мас.%, от приблизительно 94 мас.% до приблизительно 97 мас.%, или от приблизительно 91 мас.% до приблизительно 98 мас.% потока 56 пара, в расчете на общую массу потока 56 пара. В некоторых вариантах осуществления первая часть 56' потока 56 пара, которой осуществляют продувку (или которую направляют для применения в качестве топлива) составляет от приблизительно 1 процента по массе (мас.%) до приблизительно 10 мас.%, от приблизительно 2 мас.% до приблизительно 9 мас.%, или от приблизительно 3 мас.% до приблизительно 6 мас.% потока 56 пара.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may include the step of purging and/or fueling a first portion 56' of steam stream 56, and recycling a second portion 56 of steam stream 56 to a methanol synthesis reactor 40. In some embodiments, the second portion 56 of steam stream 56 is from about 90 weight percent (wt%) to about 99 wt%, from about 94 wt% to about 97 wt%, or from about 91 wt% to approximately 98 wt.% of the steam stream 56, based on the total weight of the steam stream 56. In some embodiments, the first portion 56' of the steam stream 56 that is purged (or directed for use as a fuel) is from about 1 weight percent (wt.%) to about 10 wt.%, from about 2 wt.% to about 9 wt.%, or from about 3 wt.% to about 6 wt.% of the steam stream 56.

Первая часть 56' потока 56 пара может быть разделена на первую первую часть 56'A и вторую первую часть 56'B. По меньшей мере часть первой первой части 56'A может рециклировать в реактор 10 CPO, например через технологическую часть 5A углеводородного сырья 5 и/или первую часть 8A углеводородов. По меньшей мере часть второй первой части 56'B может использоваться в качестве топлива для нагрева реактора 20 SMR и/или генерирования пара. Первая первая часть 56'A может составлять от 0 до 100% потока первой части 56'; вторая первая часть 56'B может составлять от 0 до 100% потока первой части 56'. Например, в некоторых вариантах осуществления поток первой первой части 56'A составляет 0, 25, 60 или 100% от потока первой части 56', и поток второй первой части 56'B составляет остальные 100, 75, 40 или 0% от потока первой части 56'.The first portion 56' of the vapor stream 56 may be divided into a first first portion 56'A and a second first portion 56'B. At least a portion of the first first portion 56'A may be recycled to the CPO reactor 10, for example through the hydrocarbon feedstock process portion 5A 5 and/or the first hydrocarbon portion 8A. At least a portion of the second first portion 56'B may be used as fuel to heat the SMR reactor 20 and/or generate steam. The first first portion 56'A may be from 0 to 100% of the flow of the first portion 56'; the second first portion 56'B may be from 0 to 100% of the flow of the first portion 56'. For example, in some embodiments, the flow of the first first part 56'A is 0, 25, 60, or 100% of the flow of the first part 56', and the flow of the second first part 56'B is the remaining 100, 75, 40, or 0% of the flow of the first parts 56'.

В некоторых вариантах осуществления система и способ синтеза сингаза и/или метанола не включают дополнительную стадию или устройство для обогащения водородом (например, WGS) и/или удаления CO2 перед последующим химическим синтезом (например, метанола). В некоторых вариантах осуществления реактор 40 для синтеза метанола характеризуется объемом реактора, который является уменьшенным (например, для того же выхода метанола) по сравнению с объемом реактора для синтеза метанола, используемым для в остальном сходного процесса, в котором продуцируется метанол из сингаза, полученного посредством реактора SMR без реактора CPO; где сингаз, образованный посредством реактора SMR без реактора CPO характеризуется молярным соотношением H2/CO, которое превышает молярное соотношение H2/CO сингаза на стадии (c) (например, комбинированного сингаза 15C).In some embodiments, the syngas and/or methanol synthesis system and method does not include an additional step or apparatus for hydrogen enrichment (eg, WGS) and/or CO 2 removal prior to subsequent chemical synthesis (eg, methanol). In some embodiments, methanol synthesis reactor 40 has a reactor volume that is reduced (e.g., for the same methanol yield) compared to the volume of a methanol synthesis reactor used for an otherwise similar process that produces methanol from syngas produced by SMR reactor without CPO reactor; wherein the syngas produced by the SMR reactor without the CPO reactor has an H 2 /CO molar ratio that is greater than the H 2 /CO molar ratio of the syngas in step (c) (eg, 15C combination syngas).

В некоторых вариантах осуществления реактор 40 для синтеза метанола характеризуется объемом реактора для синтеза метанола, который является таким же, как и объем реактора для синтеза метанола, используемого для в остальном сходного процесса, в котором продуцируется метанол из сингаза, полученного посредством реактора SMR без реактора CPO; где сингаз, полученный посредством реактора SMR без реактора CPO характеризуется молярным соотношением H2/CO, которое превышает молярное соотношение H2/CO сингаза на стадии (c) (например, комбинированного сингаза 15C), и вIn some embodiments, methanol synthesis reactor 40 has a methanol synthesis reactor volume that is the same as the volume of a methanol synthesis reactor used for an otherwise similar process that produces methanol from syngas produced by an SMR reactor without a CPO reactor ; wherein the syngas produced by the SMR reactor without the CPO reactor has an H 2 /CO molar ratio that is greater than the H 2 /CO molar ratio of the syngas in step (c) (eg, 15C combination syngas), and in

- 16 044713 описанном в настоящем описании процессе продуцируется большее количество метанола на данное количество углеводородного сырья 5.- 16 044713 the process described in the present description produces a larger amount of methanol for a given amount of hydrocarbon feedstock 5.

В некоторых вариантах осуществления способ производства метанола, как описано в настоящем описании, может преимущественно демонстрировать усовершенствование одной или нескольких характеристик процесса по сравнению с общепринятыми процессами. В некоторых вариантах осуществления способ синтеза метанола по настоящему изобретению обеспечивает увеличенную эффективность по углероду, уменьшенный размер реактора для синтеза метанола вследствие более низкого потока сингаза (или увеличенный выход метанола при том же размере реактора для синтеза метанола), сниженное энергопотребление, более высокую общую эффективность, более высокую химическую эффективность по углероду, уменьшение нагрузки на компрессор сингаза, более высокую эффективность контура синтеза метанола, снижение использования пара или их комбинацию относительно в остальном сходного процесса, в котором используется только SMR для получения сингаза для синтеза метанола.In some embodiments, a method for producing methanol as described herein may advantageously demonstrate an improvement in one or more process characteristics over conventional processes. In some embodiments, the methanol synthesis method of the present invention provides increased carbon efficiency, reduced methanol synthesis reactor size due to lower syngas flow (or increased methanol yield for the same methanol synthesis reactor size), reduced energy consumption, higher overall efficiency, higher chemical carbon efficiency, reduced syngas compressor load, higher methanol synthesis loop efficiency, reduced steam use, or a combination thereof relative to an otherwise similar process that uses only SMR to produce methanol synthesis syngas.

Посредством использования CPO вместе с SMR, а не SMR отдельно (вместе с тепловой интеграцией (например, посредством теплообменников HE1, HE2 и/или HE3)) для получения синтезгаза, пригодного для последующего синтеза метанола, описанные в настоящем описании система и способ позволяют снижение энергопотребления при минимальных капиталовложениях для нового или усовершенствованного применения. В некоторых вариантах осуществления предприятие синтеза метанола по настоящему изобретению обеспечивает снижение энергопотребления от индексной величины приблизительно 90-100 MMBTU/тонна произведенного метанола, до индексной величины менее чем приблизительно 55-85 MMBTU/тонна произведенного метанола, что отражает снижение более чем на приблизительно 15-45%. В некоторых вариантах осуществления CPO и SMR используются совместно для обеспечения сингаза, пригодного для последующего синтеза метанола (или синтеза другого химического соединения, для которого является желательным сниженное молярное соотношение H2/CO) без использования механизма обогащения водородом (например, без конверсии водяного газа (WGS)) и/или без использования механизма отведения CO2 (например, без CO2-сепаратора, например, после реактора WGS).By using CPO together with SMR, rather than SMR alone (together with thermal integration (e.g., via heat exchangers HE1, HE2 and/or HE3)) to produce synthesis gas suitable for subsequent methanol synthesis, the system and method described herein allows for reduction in energy consumption with minimal capital investment for new or improved applications. In some embodiments, the methanol synthesis plant of the present invention provides a reduction in energy consumption from an index value of about 90-100 MMBTU/ton of methanol produced, to an index value of less than about 55-85 MMBTU/ton of methanol produced, representing a reduction of more than about 15- 45%. In some embodiments, CPO and SMR are used together to provide syngas suitable for subsequent methanol synthesis (or synthesis of other chemical compound for which a reduced H 2 /CO molar ratio is desired) without the use of a hydrogen enrichment mechanism (for example, without water gas shifting). WGS)) and/or without the use of a CO2 removal mechanism (for example, without a CO 2 separator, for example, after a WGS reactor).

Способ по настоящему изобретению может генерировать более высокое тепло из реактора 40 для синтеза метанола, которое может использоваться в способе (например, для обеспечения реактора с водяным теплоносителем с кипящим сырьем и/или для нагрева технологической части 5A углеводородного сырья 5 перед десульфуризацией в элементе 6 десульфуризации).The method of the present invention can generate higher heat from the methanol synthesis reactor 40, which can be used in the process (for example, to provide a boiling-feed water reactor and/or to heat the process portion 5A of the hydrocarbon feed 5 before desulfurization in the desulfurization element 6 ).

Как будет понятно специалисту в данной области и с помощью настоящего описания, поскольку реакция CPO является экзотермической, требуется очень мало подачи тепла в форме сжигания топлива (например, для предварительного нагрева реагентов в реакционной смеси, которая подается в отделение для образования сингаза), по сравнению с общепринятым паровым риформингом. По существу, в способе получения метанола с использованием сингаза CPO, как описано в настоящем описании, может преимущественно образовываться меньше CO2 вследствие сжигания топлива по сравнению с использованием только парового риформинга.As will be appreciated by one skilled in the art and with the benefit of the present disclosure, since the CPO reaction is exothermic, very little heat input in the form of fuel combustion is required (eg, to preheat the reactants in the reaction mixture that is fed to the syngas generation compartment) compared to with conventional steam reforming. As such, a process for producing methanol using CPO syngas as described herein can advantageously produce less CO2 due to fuel combustion compared to using steam reforming alone.

Дополнительные преимущества способов продуцирования метанола, как описано в настоящем описании, могут стать понятными специалисту в данной области при рассмотрении настоящего описания.Additional advantages of the methods for producing methanol as described herein may become apparent to one skilled in the art upon consideration of the present disclosure.

ПримерыExamples

После описания в целом вариантов осуществления, следующие примеры приводятся в качестве конкретных вариантов осуществления изобретения и для демонстрации его применения на практике и преимуществ. Понятно, что примеры приводятся в качестве иллюстрации и не предназначены для ограничения описания или формулы изобретения каким-либо образом.Having described the embodiments generally, the following examples are provided as specific embodiments of the invention and to demonstrate its practical application and advantages. It is understood that the examples are provided by way of illustration and are not intended to limit the description or claims in any way.

Пример 1: в таблице представлены результаты существующего способа синтеза метанола, включающего SMR (сравнительный пример), и способов синтеза метанола по настоящему изобретению (способы A, B и C по изобретению), где 20, 40 или 60 мас.%, соответственно, технологического углеводородного сырья (5A) конвертируется в сигназ посредством реактора 10 CPO, в то время как остальные 80, 60 или 40 мас.%, соответственно, конвертируются в сингаз в реакторе 20 SMR. В способах по изобретению, индексное отделение топливного природного газа (например, топливная часть 5B углеводородного сырья 5 (например, природного газа), использованная в качестве топлива) составляло 79,72, 70,86 и 53,14 мас.% от общего углеводородного сырья 5, для процессов по изобретению A, B и C, соответственно. Отделение газа для продувки составляло 102,4, 101,87 и 101,87 для процессов по изобретению A, B, и C, соответственно. Индекс энергопотребления (El) в качестве MMBTU на тонну произведенного метанола снижался от 100 MMBTU/тонна произведенного метанола до 83,47, 75,58 и 67,11 MMBTU/тонна произведенного метанола для способов по изобретению A, B и C, соответственно. Индекс эффективности контура оставался по существу неизменным для способов по изобретению A, B и C, относительно сравнительного способа. Как видно из таблицы, общий индекс эффективности, индекс химической эффективности по углероду, индекс производства неочищенного метанола (например, потока 55 неочищенного метанола 55 на фигуре), образование побочного продукта диметилового эфираExample 1: The table shows the results of the existing methanol synthesis method including SMR (comparative example) and the methanol synthesis methods of the present invention (methods A, B and C of the invention), where 20, 40 or 60 wt.%, respectively, of the process hydrocarbon feedstock (5A) is converted to syngas through the CPO reactor 10, while the remaining 80, 60 or 40 wt.%, respectively, is converted to syngas in the SMR reactor 20. In the methods of the invention, the index separation of fuel natural gas (eg, fuel portion 5B of hydrocarbon feedstock 5 (eg, natural gas) used as fuel) was 79.72, 70.86 and 53.14 wt.% of the total hydrocarbon feedstock 5, for inventive processes A, B and C, respectively. Purge gas recovery was 102.4, 101.87, and 101.87 for Invention Processes A, B, and C, respectively. The energy consumption index (El) as MMBTU per ton of methanol produced decreased from 100 MMBTU/ton of methanol produced to 83.47, 75.58 and 67.11 MMBTU/ton of methanol produced for inventive processes A, B and C, respectively. The loop efficiency index remained essentially unchanged for inventive methods A, B and C, relative to the comparative method. As can be seen from the table, overall efficiency index, carbon chemical efficiency index, crude methanol production index (e.g. crude methanol stream 55 in the figure), dimethyl ether by-product formation

- 17 044713 (DME), индекс работы малогабаритного котла, работа установки разделения воздуха (ASU), и индекс концентрации инертного газа в контуре синтеза метанола, возрастали для способов по изобретению A, B и C относительно сравнительного способа. Как видно в таблице, индекс работы реактора 40 для синтеза метанола, индекс общего используемого пара, и индекс общей нагрузки компрессора 30 сингаза снижались для способов по изобретению A, B и C, относительно сравнительного способа.- 17 044713 (DME), the small boiler performance index, the air separation unit (ASU) performance, and the inert gas concentration index in the methanol synthesis loop increased for inventive methods A, B and C relative to the comparative method. As can be seen in the table, the operating index of the methanol synthesis reactor 40, the total steam utilization index, and the total load index of the syngas compressor 30 were reduced for inventive methods A, B, and C, relative to the comparative method.

Данные примера 1Example 1 data

Положение Position Существующий способ (сравнительный пример) Existing method (comparative example) Подача 20 мас.% в CPOX (способ A по изобретению) Feed 20 wt.% in CPOX (method A according to the invention) Подача 40 мас.% в CPOX (способ A по изобретению) Feed 40 wt.% in CPOX (method A according to the invention) Подача 60 мас.% в CPOX (способ A по изобретению) Feed 60 wt.% into CPOX (method A according to invention) Отделение топливного природного газа (индекс) Fuel natural gas department (index) 100 100 79,72 79.72 70,86 70.86 53,14 53.14 Отделение газа для продувки (индекс) Purge gas separation (index) 100 100 102,40 102.40 101,87 101.87 101,87 101.87 EI (MMBTU/ тонна MeOH) (индекс) EI (MMBTU/ton MeOH) (index) 100 100 83,47 83.47 75,58 75.58 67,11 67.11 Эффективность контура (индекс) Circuit efficiency (index) 100 100 102,20 102.20 100,82 100.82 99,03 99.03 Общая эффективность (индекс) Overall efficiency (index) 100 100 107,00 107.00 109,52 109.52 113,21 113.21 Химическая эффективность по углероду (индекс) Chemical efficiency according to carbon (index) 100 100 104,82 104.82 105,88 105.88 106,54 106.54 Величина M сырья (56 + 15E') Value M of raw materials (56 + 15E') 12,52 12.52 14,42 14.42 8,76 8.76 5,30 5.30 M, свежее (15A) M, fresh (15A) 3,01 3.01 2,71 2.71 2,46 2.46 2,21 2.21 Выход неочищенного вещества (тонн MeOH/сутки) (индекс) Yield of crude substance (tons) MeOH/day) (index) 100 100 106,96 106.96 109,47 109.47 113,19 113.19 Нагрузка реактора для синтеза MeOH (MMBTU/ч) (индекс) MeOH synthesis reactor load (MMBTU/h) (index) -100 -100 -103 -103 -125,4 -125.4 -143,8 -143.8 Нагрузка малогабаритного котла (MMBTU/ч) (индекс) Small Boiler Load (MMBTU/h) (index) 100 100 206,01 206.01 296,46 296.46 400,89 400.89 Нагрузка ASU (MMBTU/тонна MeOH) (индекс) ASU load (MMBTU/ton MeOH) (index) 100 100 135,36 135.36 170,01 170.01 204,37 204.37 Концентрация инертного вещества в контуре, моль% (индекс) Concentration of inert substance in the circuit, mol% (index) 100 100 117,43 117.43 119,28 119.28 122,6 122.6 Образование DME (кмоль/ч) DME production (kmol/h) 100 100 124 124 140,3 140.3 172,5 172.5 Общее количество используемого пара (тонн/ч) (индекс) Total amount of steam used (ton/h) (index) 100 100 97,61 97.61 96,41 96.41 95,22 95.22 Общая нагрузка компрессора сингаза (MMBTU/ч) (индекс) Total load syngas compressor (MMBTU/h) (index) 100 100 96,31 96.31 91,80 91.80 89,16 89.16 Общая нагрузка циркулятора (MMBTU/ч) (индекс) Total load circulator (MMBTU/h) (index) 100 100 124,93 124.93 85,11 85.11 62,03 62.03

В то время как были показаны и описаны различные варианты осуществления, их модификации могут быть осуществлены специалистом в данной области без отклонения от сущности и идей изобретения. Варианты осуществления, описанные в настоящем описании, являются толькоWhile various embodiments have been shown and described, modifications thereof may be made by one skilled in the art without departing from the spirit and teachings of the invention. The embodiments described herein are only

- 18 044713 иллюстративными и не предназначены для ограничения. Многие варианты и модификации объекта, описанного в настоящем описании, являются возможными и входят в объем изобретения. Когда прямо указаны числовые диапазоны и пределы, следует понимать, что такие прямые диапазоны или ограничения включают итерационные диапазоны или пределы подобной величины, входящие в пределы прямо указанных диапазонов или пределов (например, от приблизительно 1 до приблизительно 10 включает 2, 3, 4 и т.д.; более 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Например, когда приведен числовой диапазон с верхней границей, RL, и верхней границей, R, любое число, входящее в данный диапазон, конкретно раскрыто. В частности, следующие числа в диапазоне конкретно раскрыты: R=RL+k*(Ru-RL), где k представляет собой переменную в диапазоне от 1 процента до 100 процентов с шагом 1 процент, т.е., k представляет собой 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов,... 50 процентов, 51 процент, 52 процента,..., 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Более того, любой числовой диапазон, определяемый двумя числами R, как определено выше, также конкретно раскрыт. Подразумевается, что использование термина необязательно в отношении любого элемента пункта формулы изобретения означает, что рассматриваемый элемент требуется или альтернативно не требуется. Подразумевается, что обе альтернативны входят в объем данного пункта формулы изобретения. Должно быть понятно, что использование более широких терминов, таких как содержит, включает, имеющий и т.д. обосновывает более узкие термины, такие как состоящий из, по существу состоящий из, по существу содержащий и т.д.- 18 044713 are illustrative and not intended to be limiting. Many variations and modifications to the subject matter described herein are possible and are within the scope of the invention. When numerical ranges and limits are expressly stated, such express ranges or limits are to be understood to include iterative ranges or limits of similar magnitude within the expressly stated ranges or limits (e.g., from about 1 to about 10 includes 2, 3, 4, etc. .d.; more than 0.10 includes 0.11, 0.12, 0.13, etc.). For example, when given a numeric range with an upper limit, R L , and an upper limit, R , any number included in the range is specifically disclosed. In particular, the following numbers in the range are specifically disclosed: R=R L +k*(Ru-R L ), where k represents a variable ranging from 1 percent to 100 percent in 1 percent increments, i.e., k represents 1 percent, 2 percent, 3 percent, 4 percent, 5 percent,... 50 percent, 51 percent, 52 percent,..., 95 percent, 96 percent, 97 percent, 98 percent, 99 percent or 100 percent. Moreover, any numerical range defined by two R numbers, as defined above, is also specifically disclosed. It is intended that the use of the term optional in relation to any element of a claim means that the element in question is required or alternatively not required. Both alternatives are intended to be within the scope of this claim. It should be understood that the use of broader terms such as contains, includes, having, etc. justifies narrower terms such as consisting of, essentially consisting of, essentially containing, etc.

Таким образом, объем защиты не ограничивается описанием, приведенным выше, а ограничивается только формулой изобретения, которая приведена ниже, причем этот объем включает все эквиваленты объекта формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения включен в описание в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения представляет собой дополнительное описание, и она дополняет варианты осуществления настоящего изобретения. Обсуждение источника литературы не является допущением того, что он является уровнем техники настоящего изобретения, особенно любого источника литературы, который может иметь дату публикации после даты установления приоритета настоящей заявки. Содержание всех патентов, патентных заявок и публикаций, цитированных в настоящем описании, приведено в настоящем описании в качестве ссылки в той степени, в которой они обеспечивают иллюстративные, методические или другие детали, дополняющие детали, указанные в настоящем описании.Thus, the scope of protection is not limited to the description above, but is limited only by the claims that follow, 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 provide further description and complement the embodiments of the present invention. A discussion of a source of literature is not an admission that it is prior art of the present invention, especially any source of literature that may have a publication date after the priority date of this application. The contents of all patents, patent applications and publications cited herein are incorporated herein by reference to the extent that they provide illustrative, methodological or other details in addition to those set forth herein.

Дополнительное описаниеAdditional Description

Конкретные варианты осуществления, описанные выше, являются только иллюстративными, поскольку настоящее изобретение может быть модифицировано и применяться на практики отличающимся, но эквивалентным способом, известным специалистам в данной области, с учетом идей, описанных в настоящем описании. Более того, не предусматривается ограничений деталей конструкции или модели, представленных в настоящем описании, отличных от того, что описано в формуле изобретения ниже. Таким образом, очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, описанные выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие варианты считаются входящими в объем и сущность настоящего изобретения. Также в объем настоящего изобретения входят альтернативные варианты осуществления, которые являются результатом комбинирования, объединения и/или исключения признаков варианта(ов) осуществления. В то время как композиции и процессы описаны в более широких терминах как имеющие, содержащие, вмещающие или включающие различные компоненты или стадии, композиции и способы также могут по существу состоять из или состоять из различных компонентов и стадий. Использование термина необязательно в отношении любого элемента пункта формулы изобретения, означает, что элемент требуется, или альтернативно что элемент не требуется, причем обе альтернативы входят в объем пункта формулы изобретения.The specific embodiments described above are illustrative only, as the present invention may be modified and practiced in a different but equivalent manner known to those skilled in the art, taking into account the teachings described herein. Moreover, no limitation is intended on the details of the design or model presented herein other than as described in the claims below. Thus, it will be appreciated that the specific illustrative embodiments described above may be changed or modified, and all such variations are considered to be within the scope and spirit of the present invention. Also included within the scope of the present invention are alternative embodiments that result from combining, combining, and/or eliminating features of the embodiment(s). While compositions and processes are described in broader terms as having, containing, containing, or including various components or steps, compositions and methods may also essentially consist of or consist of various components and steps. The use of the term optional in relation to any element of a claim means that the element is required, or alternatively that the element is not required, both alternatives being within the scope of the claim.

Числа и диапазоны, описанные выше, могут варьироваться на некоторую величину. Когда раскрыт числовой диапазон с более низкой границей и более верхней границей, конкретно раскрыто любое число и любой включенный диапазон, входящие в этот диапазон. В частности, подразумевается, что каждый диапазон величин (в форме от приблизительно a до приблизительно b, или, эквивалентно, приблизительно от a до b или, эквивалентно, приблизительно a-b), раскрытый в настоящем описании, указывает каждое число и диапазон, охватываемые более широким диапазоном величин. Также термины в формуле изобретения имеют их прямое обычное значение, если заявителем прямо и явно не определено иное. Более того, форма единственного числа, используемая в формуле изобретения, определяется в настоящем описании как означающая один или несколько элементов, к которому она относится. Если существует какое-либо противоречие в использовании слова или термина в настоящем описании и в одном или нескольких патентных или других документах, следует использовать определения, которые соответствуют описанию.The numbers and ranges described above may vary by some amount. When a numeric range with a lower limit and an upper limit is disclosed, any number and any included range included within that range are specifically disclosed. In particular, each range of values (in the form of about a to about b, or equivalently about a to b or equivalently about a-b) disclosed herein is intended to indicate each number and range covered by the broader range of values. Also, the terms in the claims have their direct ordinary meaning, unless the applicant expressly and explicitly defines otherwise. Moreover, the singular form used in the claims is defined herein to mean one or more of the elements to which it refers. If there is any conflict in the use of a word or term in this specification and in one or more patent or other documents, the definitions that are consistent with the specification should be used.

Варианты осуществления, описанные в настоящем описании, включают:Embodiments described herein include:

A: Способ получения сингаза, включающий: (a) подачу смеси реагентов для каталитического неполного окисления (CPO) в реактор CPO; где смесь реагентов для CPO содержит кислород, первую часть углеводородов, и необязательно пар; где по меньшей мере часть смеси реагентов для CPO реагирует, посредством реакции CPO, в реакторе CPO с образованием выходящего потока из реактораA: A method for producing syngas, comprising: (a) feeding a mixture of catalytic partial oxidation (CPO) reactants into a CPO reactor; wherein the CPO reactant mixture contains oxygen, a first portion of hydrocarbons, and optionally steam; wherein at least a portion of the CPO reactant mixture reacts, via a CPO reaction, in a CPO reactor to form a reactor effluent

- 19 044713- 19 044713

CPO; где реактор CPO содержит катализатор CPO; где выходящий поток из реактора CPO включает водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора CPO характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (H2/CO) выходящего потока из реактора CPO, и где выходящий поток из реактора CPO характеризуется соотношением M выходящего потока из реактора CPO, где соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2); (b) подачу смеси реагентов для парового риформинга метана (SMR) в реактор SMR, где смесь реагентов для SMR включает пар и вторую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR реагирует посредством реакции SMR в реакторе SMR с образованием выходящего потока из реактора SMR; где выходящий поток из реактора SMR включает водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением H2/CO выходящего потока из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение H2/CO в выходящем потоке из реактора CPO; и где выходящий поток из реактора SMR характеризуется соотношением M выходящего потока из реактора SMR, которое превышает соотношение M выходящего потока из реактора CPO; (c) приведение в контакт по меньшей мере части выходящего потока из реактора CPO по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с получением сингаза, где сингаз характеризуется молярным соотношением H2/CO сингаза, и где сингаз характеризуется соотношением M сингаза; и (d) охлаждение сингаза; где охлаждение сингаза включает нагрев первой части углеводородов и/или второй части углеводородов при охлаждении сингаза посредством теплообмена в первом теплообменнике с получением нагретой первой части углеводородов и/или нагретой второй части углеводородов, соответственно, и первого охлажденного сингаза; и где нагретая первая часть углеводородов подается в реактор CPO на стадии (a) и/или нагретая вторая часть углеводородов подается в реактор SMR на стадии (b), соответственно.CPO; wherein the CPO reactor contains a CPO catalyst; wherein the CPO reactor effluent includes hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the CPO reactor effluent is characterized by the hydrogen to carbon monoxide molar ratio (H2/CO) of the CPO reactor effluent a CPO reactor, and wherein the CPO reactor effluent is characterized by the ratio M of the CPO reactor effluent, wherein the ratio M is a molar ratio defined as (H2- CO2 )/(CO+CO2); (b) supplying a steam methane reforming (SMR) reactant mixture to the SMR reactor, wherein the SMR reactant mixture includes steam and a second portion of hydrocarbons; wherein at least a portion of the SMR reactant mixture is reacted by an SMR reaction in an SMR reactor to form an SMR reactor effluent; wherein the effluent from the SMR reactor includes hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has a H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent that is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent; and wherein the SMR reactor effluent has a ratio M of the SMR reactor effluent that is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent; (c) contacting at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to produce syngas, where the syngas is characterized by a syngas H 2 /CO molar ratio, and where the syngas is characterized by a syngas M ratio; and (d) cooling the syngas; wherein cooling the syngas includes heating a first portion of hydrocarbons and/or a second portion of hydrocarbons while cooling the syngas by heat exchange in a first heat exchanger to produce a heated first portion of hydrocarbons and/or a heated second portion of hydrocarbons, respectively, and a first cooled syngas; and wherein the heated first portion of hydrocarbons is supplied to the CPO reactor in step (a) and/or the heated second portion of hydrocarbons is supplied to the SMR reactor in step (b), respectively.

B: Способ получения метанола, включающий: (a) нагрев потока сырья, включающего углеводороды, с получением нагретых углеводородов; (b) необязательно удаление одного или нескольких серосодержащих соединений из нагретых углеводородов, когда они присутствуют; (c) разделение нагретых углеводородов на первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов; (d) подачу смеси реагентов для каталитического неполного окисления (CPO) в реактор CPO; где смесь реагентов для CPO содержит кислород, первую часть углеводородов и необязательно пар; где по меньшей мере часть смеси реагентов для CPO реагирует, посредством реакции CPO, в реакторе CPO с образованием выходящего потока из реактора CPO; где реактор CPO содержит катализатор CPO; где выходящий поток из реактора CPO включает водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора CPO характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (H2/CO) выходящего потока из реактора CPO, и где выходящий поток из реактора CPO характеризуется соотношением M выходящего потока из реактора CPO, где соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2); (e) подачу смеси реагентов для парового риформинга метана (SMR) в реактор SMR, где смесь реагентов для SMR содержит пар и вторую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR реагирует посредством реакции SMR в реакторе SMR с образованием выходящего потока из реактора SMR; где выходящий поток из реактора SMR включает водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением H2/CO выходящего потока из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение H2/CO выходящего потока из реактора CPO; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется соотношением M выходящего потока из реактора SMR, которое превышает соотношение M выходящего потока из реактора CPO; и где соотношение масс первой части углеводородов и второй части углеводородов составляет от приблизительно 1:4 до приблизительно 3:1; (f) приведение в контакт по меньшей мере части выходящего потока из реактора CPO по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с образованием сингаза; (g) нагрев воды при охлаждении сингаза посредством теплообмена в теплообменнике с образованием пара и охлажденного сингаза; (h) приведение в действие парового компрессора по меньшей мере частью пара; (i) сжатие по меньшей мере части охлажденного сингаза в паровом компрессоре с получением сжатого сингаза; (j) подачу по меньшей мере части сжатого сингаза в реактор для синтеза метанола с получением выходящего потока из реактора для синтеза метанола; где выходящий поток из реактора для синтеза метанола содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; (k) разделение по меньшей мере части выходящего потока из реактора для синтеза метанола на поток неочищенного метанола и поток пара; где поток неочищенного метанола содержит метанол и воду; и где поток пара включает водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; и (l) рециклирование от приблизительно 90 мас.% до приблизительно 99 мас.% парового потока в расчете на общую массу потока пара в реактор для синтеза метанола.B: A process for producing methanol, comprising: (a) heating a feed stream comprising hydrocarbons to produce heated hydrocarbons; (b) optionally removing one or more sulfur-containing compounds from the heated hydrocarbons when present; (c) separating the heated hydrocarbons into a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion; (d) supplying a mixture of catalytic partial oxidation (CPO) reactants to the CPO reactor; wherein the CPO reactant mixture contains oxygen, a first portion of hydrocarbons, and optionally steam; wherein at least a portion of the CPO reactant mixture is reacted, through a CPO reaction, in a CPO reactor to form a CPO reactor effluent; wherein the CPO reactor contains a CPO catalyst; wherein the CPO reactor effluent includes hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the CPO reactor effluent is characterized by the hydrogen to carbon monoxide molar ratio (H2/CO) of the CPO reactor effluent a CPO reactor, and wherein the CPO reactor effluent is characterized by the ratio M of the CPO reactor effluent, wherein the ratio M is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ); (e) supplying a steam methane reforming (SMR) reactant mixture to the SMR reactor, wherein the SMR reactant mixture contains steam and a second portion of hydrocarbons; wherein at least a portion of the SMR reactant mixture is reacted by an SMR reaction in an SMR reactor to form an SMR reactor effluent; wherein the effluent from the SMR reactor includes hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has an H2 /CO molar ratio of the SMR reactor effluent that is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent; wherein the SMR reactor effluent has a ratio M of the SMR reactor effluent that is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent; and wherein the weight ratio of the first hydrocarbon portion to the second hydrocarbon portion is from about 1:4 to about 3:1; (f) contacting at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to form syngas; (g) heating water while cooling the syngas by heat exchange in a heat exchanger to produce steam and cooled syngas; (h) driving the steam compressor with at least a portion of the steam; (i) compressing at least a portion of the cooled syngas in a steam compressor to produce compressed syngas; (j) supplying at least a portion of the compressed syngas to the methanol synthesis reactor to obtain an effluent stream from the methanol synthesis reactor; wherein the effluent from the methanol synthesis reactor contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; (k) separating at least a portion of the methanol synthesis reactor effluent into a crude methanol stream and a steam stream; wherein the crude methanol stream contains methanol and water; and wherein the vapor stream includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; and (l) recycling from about 90 wt.% to about 99 wt.% of the steam stream based on the total weight of the steam stream to the methanol synthesis reactor.

C: Система, включающая: (a) реактор каталитического неполного окисления (CPO), действующий путем конвертирования по меньшей мере часть смеси реагентов для CPO, содержащей кислород, первуюC: A system comprising: (a) a catalytic partial oxidation (CPO) reactor operating by converting at least a portion of a CPO reactant mixture containing oxygen, a first

- 20 044713 часть углеводородов и необязательно пар, посредством реакции CPO, в выходящий поток из реактора CPO, содержащий водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора CPO характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (H2/CO) и соотношением M, где соотношение M представляет собой молярное соотношение, определяемое как (H2-CO2)/(CO+CO2); (b) реактор парового риформинга метана (SMR), действующий путем конвертирования по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR, содержащей пар и вторую часть углеводородов, посредством реакции SMR, в выходящий поток из реактора SMR, содержащий водород (H2), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением H2/CO, которое превышает молярное соотношение H2/CO выходящего потока из реактора CPO, и соотношением M, которое превышает соотношение M выходящего потока из реактора CPO; (c) одну или несколько проточных линий, организованных для комбинирования по меньшей мере части выходящего потока из реактора CPO по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с получением комбинированного потока сингаза выше или ниже теплообменника; и (d) теплообменник, действующий посредством переноса тепло из по меньшей мере части выходящего потока из реактора CPO, по меньшей мере части выходящего потока из реактора SMR, или комбинированного потока сингаза на первую часть углеводородов, вторую часть углеводородов, или комбинированный поток углеводородов, содержащий первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов, с получением нагретой первой части углеводородов, нагретой второй части углеводородов или нагретого комбинированного потока углеводородов, соответственно, где комбинированный поток сингаза характеризуется соотношением M, превышающим или равным приблизительно 1,7, и/или молярным соотношением H2/CO, превышающим или равным приблизительно 1,8.- 20 044713 a portion of hydrocarbons and optionally steam, through a CPO reaction, into a CPO reactor effluent containing hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the CPO reactor effluent is characterized the molar ratio of hydrogen and carbon monoxide (H2/CO) and the ratio M, where the ratio M is a molar ratio defined as (H2- CO2 )/(CO+CO2); (b) a steam methane reforming (SMR) reactor operating by converting at least a portion of the SMR reactant mixture containing steam and a second portion of hydrocarbons, through an SMR reaction, into an SMR reactor effluent containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has an H2/CO molar ratio that is greater than the H2/CO molar ratio of the CPO reactor effluent and an M ratio that is greater than the M ratio of the CPO reactor effluent; (c) one or more flow lines arranged to combine at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to produce a combined syngas stream above or below the heat exchanger; and (d) a heat exchanger operating by transferring heat from at least a portion of the CPO reactor effluent, at least a portion of the SMR reactor effluent, or a combined syngas stream to a first hydrocarbon portion, a second hydrocarbon portion, or a combined hydrocarbon stream, comprising a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion to produce a heated first hydrocarbon portion, a heated second hydrocarbon portion, or a heated combined hydrocarbon stream, respectively, wherein the combined syngas stream has an M ratio greater than or equal to about 1.7 and/or an H2/molar ratio CO greater than or equal to approximately 1.8.

Каждый из вариантов осуществления A, B и C может иметь один или несколько из следующих дополнительных элементов: Элемент 1: где стадия (d) охлаждения сингаза дополнительно включает нагрев воды при охлаждении первого охлажденного сингаза посредством теплообмена в третьем теплообменнике с получением пара и второго охлажденного сингаза, где по меньшей мере часть пара используется для приведения в действие парового компрессора. Элемент 2: где по меньшей мере часть первого охлажденного сингаза и/или по меньшей мере часть второго охлажденного сингаза подается в паровой компрессор с образованием сжатого сингаза. Элемент 3: дополнительно включающий (i) подачу по меньшей мере часть сжатого газа в реактор для синтеза метанола с получением выходящего потока из реактора для синтеза метанола; где выходящий поток из реактора для синтеза метанола содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; и (ii) разделение по меньшей мере части выходящего потока из реактора для синтеза метанола на поток неочищенного метанола и поток пара; где поток неочищенного метанола содержит метанол и воду; и где поток пара включает водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды. Элемент 4: где первая часть потока пара рециклирует в реактор для синтеза метанола; и где вторая часть потока пара используется для продувания, рециклирует в реактор CPO в качестве компонента смеси реагентов CPO, и/или используется в качестве топлива. Элемент 5: где от 0 до 100% второй части потока пара рециклирует в реактор CPO в качестве компонента смеси реагентов для CPO и остальная часть второй части потока пара используется в качестве топлива для нагрева реактора SMR и/или для генерирования пара. Элемент 6: где реактор для синтеза метанола характеризуется объемом реактора для синтеза метанола, который уменьшен по сравнению с объемом реактора для синтеза метанола, используемого для в остальном сходного способа, в котором продуцируется метанол из сингаза, полученного посредством реактора SMR без реактора CPO; где сингаз, полученный посредством реактора SMR без реактора CPO, характеризуется молярным соотношением H2/CO, которое превышает молярное соотношение H2/CO сингаза на стадии (c). Элемент 7: где углеводороды содержат метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, попутный газ, газ газовой шапки, обогащенный газ, парафиновые углеводороды, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC), технологический газ переработки нефти, дымовые газы или их комбинации. Элемент 8: где углеводороды дополнительно содержат одно или несколько серосодержащих соединений. Элемент 9: где по меньшей мере часть серосодержащих соединений удаляется из нагретой второй части углеводородов с образованием десульфурированной второй части углеводородов, и где десульфурированная вторая часть углеводородов подается в реактор SMR на стадии (b). Элемент 10: где по меньшей мере часть серосодержащих соединений удаляется из нагретой первой части углеводородов с образованием десульфурированной первой части углеводородов, и где десульфурированная первая часть углеводородов подается в реактор CPO на стадии (a). Элемент 11: дополнительно включающий охлаждение десульфурированной первой части углеводородов. Элемент 12: где охлаждение десульфурированной первой части углеводородов включает нагрев воды при охлаждении десульфурированной первой части углеводородов посредством теплообмена во втором теплообменнике с получением пара и охлажденной десульфурированной первой части углеводородов, и где по меньшей мере часть охлажденной десульфурированной первой части углеводородов подается в реактор CPO наEach of embodiments A, B and C may have one or more of the following additional elements: Element 1: wherein step (d) of cooling the syngas further includes heating water while cooling the first cooled syngas by heat exchange in a third heat exchanger to produce steam and a second cooled syngas wherein at least a portion of the steam is used to drive a steam compressor. Element 2: wherein at least a portion of the first cooled syngas and/or at least a portion of the second cooled syngas is supplied to a steam compressor to form compressed syngas. Element 3: further comprising (i) supplying at least a portion of the compressed gas to the methanol synthesis reactor to obtain an effluent stream from the methanol synthesis reactor; wherein the effluent from the methanol synthesis reactor contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; and (ii) separating at least a portion of the methanol synthesis reactor effluent into a crude methanol stream and a steam stream; wherein the crude methanol stream contains methanol and water; and wherein the vapor stream includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. Element 4: where the first part of the steam stream is recycled to the methanol synthesis reactor; and wherein the second portion of the steam stream is used for purge, recycled to the CPO reactor as a component of the CPO reactant mixture, and/or used as fuel. Element 5: wherein 0 to 100% of the second portion of the steam stream is recycled to the CPO reactor as a component of the CPO reactant mixture and the remainder of the second portion of the steam stream is used as fuel to heat the SMR reactor and/or to generate steam. Element 6: wherein the methanol synthesis reactor is characterized by a volume of the methanol synthesis reactor that is reduced compared to the volume of the methanol synthesis reactor used for an otherwise similar process in which methanol is produced from syngas produced by an SMR reactor without a CPO reactor; wherein the syngas produced by the SMR reactor without the CPO reactor has an H2/CO molar ratio that is greater than the H2/CO molar ratio of the syngas in step (c). Element 7: Where hydrocarbons include methane, natural gas, natural gas liquids, associated gas, cap gas, enriched gas, paraffinic hydrocarbons, shale gas, shale liquids, fluid catalytic cracking (FCC) offgas, petroleum refining process gas, flue gases or combinations thereof. Element 8: wherein the hydrocarbons additionally contain one or more sulfur-containing compounds. Element 9: wherein at least a portion of the sulfur-containing compounds is removed from the heated second hydrocarbon portion to form a desulfurized second hydrocarbon portion, and wherein the desulfurized second hydrocarbon portion is supplied to the SMR reactor in step (b). Element 10: wherein at least a portion of the sulfur-containing compounds is removed from the heated first hydrocarbon portion to form a desulfurized first hydrocarbon portion, and wherein the desulfurized first hydrocarbon portion is supplied to the CPO reactor in step (a). Element 11: further comprising cooling the desulphurized first portion of the hydrocarbons. Element 12: wherein cooling the desulfurized first hydrocarbon portion includes heating water while cooling the desulfurized first hydrocarbon portion by heat exchange in a second heat exchanger to produce steam and a cooled desulfurized first hydrocarbon portion, and wherein at least a portion of the cooled desulfurized first hydrocarbon portion is supplied to a CPO reactor at

- 21 044713 стадии (a). Элемент 13: где по меньшей мере часть пара, произведенного вторым теплообменником, подается в реактор CPO на стадии (a) и/или в реактор SMR на стадии (b). Элемент 14: дополнительно включающий (1) нагрев потока сырья, содержащего углеводороды, с получением нагретых углеводородов; (2) необязательно удаление одного или нескольких серосодержащих соединений из нагретых углеводородов, когда они присутствуют; и (3) разделение нагретых углеводородов на первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов. Элемент 15: где соотношение масс первой части углеводородов и второй части углеводородов составляет от приблизительно 1:9 до приблизительно 9:1. Элемент 16: где реактор CPO характеризуется по меньшей мере одним эксплуатационным параметром CPO, выбранным из группы, состоящей из входной температуры CPO от приблизительно 200°C до приблизительно 550°C; выходной температуры CPO от приблизительно 600°C до приблизительно 1400°C; давления в CPO от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 90 бар и.д.; времени контакта при CPO от приблизительно 0,001 миллисекунды (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярного соотношения углерода и кислорода (C/O) в смеси реагентов для CPO от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 2,5:1, где молярное соотношение C/O относится к общему количеству моль углерода (C) углеводородов в смеси реагентов, деленному на общее количество моль кислорода (O2) в смеси реагентов; молярного соотношения пара и углерода (S/C) в смеси реагентов для CPO от приблизительно 0 до приблизительно 2:1, где молярное соотношение S/C относится к общему количеству моль воды (H2O) в смеси реагентов. деленному на общее количество моль углерода (C) углеводородов в смеси реагентов; и их комбинаций. Элемент 17: где (1) соотношение M сингаза равно или превышает приблизительно 1,7; и/или (2) молярное соотношение H2/CO сингаза равно или превышает приблизительно 1,8. Элемент 18: где реактор SMR характеризуется молярным соотношением S/C в смеси реагентов для SMR, равным или превышающим приблизительно 1,5:1. Элемент 19: дополнительно включающий (1) отведение третьей части углеводородов из потока сырья перед стадией (a), где третья часть углеводородов составляет от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 15 мас.% от всех углеводородов потока сырья в расчете на общую массу общих углеводородов, и где общие углеводороды состоят из суммы первой части углеводородов, второй части углеводородов и третьей части углеводородов; и (2) сжигание третьей части углеводородов для генерирования тепла для нагрева реактора SMR и/или генерирования дополнительного пара, и где по меньшей мере часть дополнительного пара используется для приведения в действие парового компрессора. Элемент 20: дополнительно включающий реактор для синтеза метанола, действующий для продуцирования выходящего потока из реактора для синтеза метанола, содержащего метанол из по меньшей мере часть объединенного потока сингаза. Элемент 21: дополнительно включающий другой теплообменник ниже указанного теплообменника, действующий для генерирования пара посредством теплообмена с объединенным потоком сингаза. Элемент 22: дополнительно включающий паровой компрессор выше реактора для синтеза метанола и действующий, осуществляя сжатие по меньшей мере части комбинированного потока сингаза, где по меньшей мере часть пара для приведения в действие турбины парового компрессора включает пар, произведенный посредством теплообмена с комбинированным потоком сингаза.- 21 044713 stages (a). Element 13: wherein at least a portion of the steam produced by the second heat exchanger is supplied to the CPO reactor in step (a) and/or the SMR reactor in step (b). Element 14: further comprising (1) heating the hydrocarbon-containing feed stream to produce heated hydrocarbons; (2) optionally removing one or more sulfur-containing compounds from the heated hydrocarbons when present; and (3) separating the heated hydrocarbons into a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion. Element 15: wherein the weight ratio of the first hydrocarbon portion to the second hydrocarbon portion is from about 1:9 to about 9:1. Element 16: wherein the CPO reactor is characterized by at least one CPO operating parameter selected from the group consisting of a CPO inlet temperature of from about 200°C to about 550°C; CPO outlet temperature from approximately 600°C to approximately 1400°C; pressure in CPO from approximately 1 bar i.d. up to approximately 90 bar i.d.; contact time at CPO from approximately 0.001 milliseconds (ms) to approximately 5 seconds (s); a molar ratio of carbon to oxygen (C/O) in the CPO reactant mixture of from about 1.5:1 to about 2.5:1, where the molar ratio C/O refers to the total moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture, divided by the total number of moles of oxygen (O2) in the mixture of reagents; The steam to carbon (S/C) molar ratio in the CPO reactant mixture is from about 0 to about 2:1, where the S/C molar ratio refers to the total 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. Element 17: where (1) the syngas ratio M is equal to or greater than about 1.7; and/or (2) the H2/CO molar ratio of the syngas is equal to or greater than about 1.8. Element 18: wherein the SMR reactor has an S/C molar ratio of the SMR reactant mixture equal to or greater than about 1.5:1. Element 19: further comprising (1) withdrawing a third portion of hydrocarbons from the feed stream prior to step (a), wherein the third portion of hydrocarbons constitutes from about 5 wt.% to about 15 wt.% of the total hydrocarbons of the feed stream based on the total weight of total hydrocarbons , and where the total hydrocarbons consist of the sum of the first part of hydrocarbons, the second part of hydrocarbons and the third part of hydrocarbons; and (2) burning a third of the hydrocarbons to generate heat to heat the SMR reactor and/or generate additional steam, and wherein at least a portion of the additional steam is used to drive a steam compressor. Element 20: further comprising a methanol synthesis reactor operable to produce an effluent stream from the methanol synthesis reactor containing methanol from at least a portion of the combined syngas stream. Element 21: further including another heat exchanger downstream of said heat exchanger, operable to generate steam by heat exchange with the combined syngas stream. Element 22: further including a steam compressor upstream of the methanol synthesis reactor and operating to compress at least a portion of the combined syngas stream, wherein at least a portion of the steam for driving the steam compressor turbine includes steam produced by heat exchange with the combined syngas stream.

В то время как предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны и описаны, их модификации могут быть осуществлены специалистом в данной области без отклонения от идей настоящего изобретения. Варианты осуществления, описанные в настоящем описании, являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения. Многие изменения и модификации изобретения, описанные в настоящем описании, являются возможными и входят в объем изобретения.While preferred embodiments of the invention are shown and described, modifications thereof may be made by one skilled in the art without departing from the teachings of the present invention. The embodiments described herein are illustrative only and are not intended to be limiting. Many changes and modifications of the invention described in the present description are possible and are within the scope of the invention.

Многочисленные другие модификации, эквиваленты и альтернативы станут понятными специалистам в данной области после полного изучения приведенного выше описания. Подразумевается, что приведенную ниже формулу изобретения следует интерпретировать как охватывающую все такие модификации, эквиваленты и альтернативы, когда это применимо. Таким образом, объем защиты не ограничивается описанием, приведенным выше, а ограничивается только формулой изобретения, которая следует далее, причем этот объем включает все эквиваленты объекта формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения включен в описание в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения является дальнейшим описанием и дополнением подробного описания настоящего изобретения. Содержание всех патентов, патентных заявок и публикаций, цитированных в настоящем описании, включено в настоящее описание в качестве ссылок.Numerous other modifications, equivalents and alternatives will become apparent to those skilled in the art upon full consideration of the above description. The following claims are intended to be interpreted as covering all such modifications, equivalents and alternatives, where applicable. Thus, the scope of protection is not limited to the description given above, but is limited only by the claims that follow, 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 further describe and supplement the detailed description of the present invention. The contents of all patents, patent applications and publications cited herein are incorporated herein by reference.

--

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения сингаза, включающий:1. A method for producing syngas, including: (а) подачу смеси реагентов для каталитического неполного окисления (СРО) в реактор СРО; где смесь реагентов для СРО содержит кислород, первую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для СРО реагирует, посредством реакции СРО, в реакторе СРО с образованием выходящего потока из реактора СРО; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где выходящий поток из реактора СРО включает водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора СРО характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (Н2/СО) выходящего потока из реактора СРО, и где выходящий поток из реактора СРО характеризуется соотношением М выходящего потока из реактора СРО, где соотношение М представляет собой молярное соотношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО+СО2);(a) feeding a mixture of reagents for catalytic partial oxidation (CPO) into the CPO reactor; where the mixture of reagents for SRO contains oxygen, the first part of hydrocarbons; wherein at least a portion of the mixture of SRO reactants is reacted, through an SRO reaction, in an SRO reactor to form an effluent stream from the SRO reactor; where the SRO reactor contains an SRO catalyst; wherein the effluent from the SRO reactor includes hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the effluent from the SRO reactor is characterized by the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of the effluent from an SRO reactor, and wherein the effluent stream from the SRO reactor is characterized by the ratio M of the effluent stream from the SRO reactor, where the ratio M is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ); (b) подачу смеси реагентов для парового риформинга метана (SMR) в реактор SMR, где смесь реагентов для SMR включает пар и вторую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR реагирует посредством реакции SMR в реакторе SMR с образованием выходящего потока из реактора SMR; где выходящий поток из реактора SMR включает водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением Н2/СО выходящего потока из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение Н2/СО в выходящем потоке из реактора СРО; и где выходящий поток из реактора SMR характеризуется соотношением М выходящего потока из реактора SMR, которое превышает соотношение М выходящего потока из реактора СРО;(b) supplying a steam methane reforming (SMR) reactant mixture to the SMR reactor, wherein the SMR reactant mixture includes steam and a second portion of hydrocarbons; wherein at least a portion of the SMR reactant mixture is reacted by an SMR reaction in an SMR reactor to form an SMR reactor effluent; wherein the effluent from the SMR reactor includes hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has a H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent that is greater than the H2/CO molar ratio of the SRO reactor effluent; and wherein the SMR reactor effluent has a ratio M of the SMR reactor effluent that is greater than the M ratio of the SRO reactor effluent; (c) приведение в контакт по меньшей мере части выходящего потока из реактора СРО по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с получением сингаза, где сингаз характеризуется молярным соотношением Н2/СО сингаза, и где сингаз характеризуется соотношением М сингаза; и (d) охлаждение сингаза; где охлаждение сингаза включает нагрев первой части углеводородов и/или второй части углеводородов при охлаждении сингаза посредством теплообмена в первом теплообменнике с получением нагретой первой части углеводородов и/или нагретой второй части углеводородов, соответственно, и первого охлажденного сингаза; и где нагретая первая часть углеводородов подается в реактор СРО на стадии (а) и/или нагретая вторая часть углеводородов подается в реактор SMR на стадии (b), соответственно, где стадия (d) охлаждения сингаза дополнительно включает нагрев воды при охлаждении первого охлажденного сингаза посредством теплообмена в третьем теплообменнике с получением пара и второго охлажденного сингаза, где по меньшей мере часть пара используется для приведения в действие парового компрессора, где по меньшей мере часть первого охлажденного сингаза и/или по меньшей мере часть второго охлажденного сингаза подается в паровой компрессор с образованием сжатого сингаза.(c) contacting at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to produce syngas, wherein the syngas is characterized by a syngas H2/CO molar ratio, and wherein the syngas is characterized by a syngas M ratio; and (d) cooling the syngas; wherein cooling the syngas includes heating a first portion of hydrocarbons and/or a second portion of hydrocarbons while cooling the syngas by heat exchange in a first heat exchanger to produce a heated first portion of hydrocarbons and/or a heated second portion of hydrocarbons, respectively, and a first cooled syngas; and wherein the heated first portion of hydrocarbons is fed to the SMR reactor in step (a) and/or the heated second portion of hydrocarbons is fed to the SMR reactor in step (b), respectively, wherein step (d) of cooling the syngas further includes heating water while cooling the first cooled syngas by heat exchange in a third heat exchanger to produce steam and a second cooled syngas, wherein at least a portion of the steam is used to drive a steam compressor, wherein at least a portion of the first cooled syngas and/or at least a portion of the second cooled syngas is supplied to the steam compressor with formation of compressed syngas. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий (i) подачу по меньшей мере части сжатого сингаза в реактор для синтеза метанола с получением выходящего потока из реактора для синтеза метанола; где выходящий поток из реактора для синтеза метанола содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; и (ii) разделение по меньшей мере части выходящего потока из реактора для синтеза метанола на поток неочищенного метанола и поток пара; где поток неочищенного метанола включает метанол и воду; и где поток пара включает водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды.2. The method of claim 1, further comprising (i) supplying at least a portion of the compressed syngas to a methanol synthesis reactor to obtain an effluent stream from the methanol synthesis reactor; wherein the effluent from the methanol synthesis reactor contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; and (ii) separating at least a portion of the methanol synthesis reactor effluent into a crude methanol stream and a steam stream; wherein the crude methanol stream includes methanol and water; and wherein the vapor stream includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons. 3. Способ по п.2, где первая часть парового потока рециклирует в реактор для синтеза метанола; и где вторая часть потока пара используется для продувания и/или в качестве топлива.3. The method according to claim 2, where the first part of the steam stream is recycled into a reactor for methanol synthesis; and where the second part of the steam stream is used for purging and/or as fuel. 4. Способ по п.2, где реактор для синтеза метанола характеризуется объемом реактора для синтеза метанола, который уменьшен по сравнению с объемом реактора для синтеза метанола, используемого для в остальном сходного процесса, в котором метанол получают из сингаза, полученного посредством реактора SMR без реактора СРО; где сингаз, полученный в реакторе SMR без реактора СРО, характеризуется молярным соотношением Н2/СО, которое превышает молярное соотношение Н2/СО сингаза на стадии (с).4. The method of claim 2, wherein the methanol synthesis reactor has a methanol synthesis reactor volume that is reduced compared to the volume of a methanol synthesis reactor used for an otherwise similar process in which methanol is produced from syngas produced by an SMR reactor without SRO reactor; wherein the syngas produced in the SMR reactor without the SRO reactor has an H 2 /CO molar ratio that is greater than the H 2 /CO molar ratio of the syngas in step (c). 5. Способ по любому из пп.1-4, где углеводороды включают метан, природный газ, газоконденсатные жидкости, попутный газ, газ газовой шапки, обогащенный газ, парафиновые углеводороды, сланцевый газ, сланцевые жидкости, отходящий газ крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC), технологический газ переработки нефти, дымовые газы, топливный газ из коллектора топливного газа или их комбинации.5. The method according to any one of claims 1 to 4, where the hydrocarbons include methane, natural gas, gas condensate liquids, associated gas, gas cap gas, rich gas, paraffinic hydrocarbons, shale gas, shale liquids, fluid catalytic cracking offgas (FCC) ), oil refining process gas, flue gases, fuel gas from a fuel gas header, or combinations thereof. 6. Способ по п.5, где углеводороды дополнительно включают одно или несколько серосодержащих соединений, и где способ дополнительно включает удаление по меньшей мере части серосодержащих соединений из нагретой первой части углеводородов с получением десульфурированной первой части углеводородов, и где десульфурированная первая часть углеводородов подается в реактор СРО на стадии (а); и/или6. The method of claim 5, wherein the hydrocarbons further include one or more sulfur-containing compounds, and where the method further includes removing at least a portion of the sulfur-containing compounds from the heated first hydrocarbon portion to produce a desulfurized first hydrocarbon portion, and wherein the desulfurized first hydrocarbon portion is fed to SRO reactor at stage (a); and/or - 23 044713 где способ, кроме того, включает удаление по меньшей мере части серосодержащих соединений из нагретой второй части углеводородов с получением десульфурированной второй части углеводородов, и где десульфурированная вторая часть углеводородов подается в реактор SMR на стадии (b).- 23 044713 wherein the method further includes removing at least a portion of the sulfur-containing compounds from the heated second hydrocarbon portion to produce a desulfurized second hydrocarbon portion, and wherein the desulfurized second hydrocarbon portion is fed to the SMR reactor in step (b). 7. Способ по п.6, где способ включает удаление по меньшей мере части серосодержащих соединений из нагретой первой части углеводородов с получением десульфурированной первой части углеводородов, и где десульфурированная первая часть углеводородов подается в реактор СРО на стадии (а), и где способ дополнительно включает охлаждение десульфурированной первой части углеводородов.7. The method of claim 6, where the method includes removing at least a portion of the sulfur-containing compounds from the heated first hydrocarbon portion to produce a desulfurized first hydrocarbon portion, and wherein the desulfurized first hydrocarbon portion is fed to the SRO reactor in step (a), and where the method further includes cooling of the desulphurized first part of the hydrocarbons. 8. Способ по п.7, где охлаждение десульфурированной первой части углеводородов включает нагрев воды при охлаждении десульфурированной первой части углеводородов посредством теплообмена во втором теплообменнике с образованием пара и охлажденной десульфурированной первой части углеводородов, и где по меньшей мере часть охлажденной десульфурированной первой части углеводородов подается в реактор СРО на стадии (а); и где по меньшей мере часть пара, образованного во втором теплообменнике, необязательно подается в реактор СРО на стадии (а) и/или в реактор SMR на стадии (b).8. The method of claim 7, wherein cooling the desulfurized first portion of hydrocarbons includes heating water while cooling the desulfurized first portion of hydrocarbons by heat exchange in a second heat exchanger to form steam and the cooled desulfurized first portion of hydrocarbons, and wherein at least a portion of the cooled desulfurized first portion of hydrocarbons is supplied into the SRO reactor at stage (a); and wherein at least a portion of the steam generated in the second heat exchanger is optionally supplied to the SRO reactor in step (a) and/or to the SMR reactor in step (b). 9. Способ по п.1, дополнительно включающий (1) нагрев потока сырья, содержащего углеводороды, с получением нагретых углеводородов; (2) необязательно удаление одного или нескольких серосодержащих соединений из нагретых углеводородов, когда они присутствуют; и (3) разделение нагретых углеводородов на первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов.9. The method of claim 1, further comprising (1) heating a feed stream containing hydrocarbons to produce heated hydrocarbons; (2) optionally removing one or more sulfur-containing compounds from the heated hydrocarbons when present; and (3) separating the heated hydrocarbons into a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion. 10. Способ по любому из пп.1-9, где соотношение масс первой части углеводородов и второй части углеводородов составляет от приблизительно 1:9 до приблизительно 9:1.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the weight ratio of the first hydrocarbon portion to the second hydrocarbon portion is from about 1:9 to about 9:1. 11. Способ по любому из пп.1-10, где реактор СРО характеризуется по меньшей мере одним эксплуатационным параметром СРО, выбранным из группы, состоящей из входной температуры СРО от приблизительно 200°С до приблизительно 550°С; выходной температуры СРО от приблизительно 600°С до приблизительно 1400°С; давлением в СРО от приблизительно 1 бар и.д. до приблизительно 90 бар и.д.; временем контакта СРО от приблизительно 0,001 миллисекунды (мс) до приблизительно 5 секунд (с); молярным соотношением углерода и кислорода (С/О) в смеси реагентов для СРО от приблизительно 1,4:1 до приблизительно 5:1, где молярное соотношение С/О относится к общему количеству моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов, деленному на общее количество моль кислорода (О2) в смеси реагентов; молярным соотношением пара и углерода (S/C) в смеси реагентов для СРО от приблизительно 0 до приблизительно 2:1, где молярное соотношение S/C относится к общему количеству моль воды (Н2О) в смеси реагентов, деленному на общее количество моль углерода (С) углеводородов в смеси реагентов; и их комбинаций.11. The method according to any one of claims 1-10, where the SRO reactor is characterized by at least one SRO operational parameter selected from the group consisting of an SRO inlet temperature from about 200°C to about 550°C; SRO outlet temperature from approximately 600°C to approximately 1400°C; pressure in the SRO from approximately 1 bar i.d. up to approximately 90 bar i.d.; SRO contact time from approximately 0.001 milliseconds (ms) to approximately 5 seconds (s); a carbon to oxygen (C/O) molar ratio in the FRO reactant mixture of from about 1.4:1 to about 5:1, where the C/O molar ratio refers to the total moles of carbon (C) hydrocarbons in the reactant mixture divided by the total number of moles of oxygen (O 2 ) in the mixture of reagents; the molar ratio of steam to carbon (S/C) in the CPO reactant mixture is from about 0 to about 2:1, where the molar ratio S/C refers to the total moles of water (H 2 O) in the reactant mixture divided by the total moles carbon (C) hydrocarbons in a mixture of reagents; and their combinations. 12. Способ по любому из пп.1-11, где (1) соотношение М для сингаза превышает или равно приблизительно 1,7; (2) молярное соотношение Н2/СО для сингаза превышает или равно приблизительно 1,8; и/или (3) реактор SMR характеризуется молярным соотношением S/C в смеси реагентов для SMR, превышающим или равным приблизительно 1,5:1.12. The method according to any one of claims 1 to 11, where (1) the M ratio for syngas is greater than or equal to approximately 1.7; (2) the H2/CO molar ratio for the syngas is greater than or equal to approximately 1.8; and/or (3) the SMR reactor has an S/C molar ratio of the SMR reactant mixture greater than or equal to about 1.5:1. 13. Способ получения метанола, включающий:13. A method for producing methanol, including: (a) нагрев потока сырья, включающего углеводороды, с получением нагретых углеводородов;(a) heating the feed stream comprising hydrocarbons to produce heated hydrocarbons; (b) удаление одного или нескольких серосодержащих соединений из нагретых углеводородов, когда они присутствуют;(b) removing one or more sulfur-containing compounds from the heated hydrocarbons when present; (c) разделение нагретых углеводородов на первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов;(c) separating the heated hydrocarbons into a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion; (d) подачу смеси реагентов для каталитического неполного окисления (СРО) в реактор СРО; где смесь реагентов для СРО содержит кислород, первую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для СРО реагирует, посредством реакции СРО, в реакторе СРО с образованием выходящего потока из реактора СРО; где реактор СРО содержит катализатор СРО; где выходящий поток из реактора СРО включает водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора СРО характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (Н2/СО) выходящего потока из реактора СРО, и где выходящий поток из реактора СРО характеризуется соотношением М выходящего потока из реактора СРО, где соотношение М представляет собой молярное соотношение, определяемое как (Н2-СО2)/(СО+СО2);(d) supplying a mixture of catalytic partial oxidation (CPO) reactants to the CPO reactor; where the mixture of reagents for SRO contains oxygen, the first part of hydrocarbons; wherein at least a portion of the mixture of SRO reactants is reacted, through an SRO reaction, in an SRO reactor to form an effluent stream from the SRO reactor; where the SRO reactor contains an SRO catalyst; wherein the effluent from the SRO reactor includes hydrogen ( H2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, wherein the effluent from the SRO reactor is characterized by the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H2/CO) of the effluent from the SRO reactor, and wherein the effluent stream from the SRO reactor is characterized by the ratio M of the effluent stream from the SRO reactor, where the ratio M is a molar ratio defined as (H 2 -CO 2 )/(CO+CO 2 ); (e) подачу смеси реагентов для парового риформинга метана (SMR) в реактор SMR, где смесь реагентов для SMR содержит пар и вторую часть углеводородов; где по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR реагирует посредством реакции SMR в реакторе SMR с образованием выходящего потока из реактора SMR; где выходящий поток из реактора SMR включает водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением Н2/СО выходящего потока из реактора SMR, которое превышает молярное соотношение Н2/СО выходящего потока из реактора СРО; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется соотношением М выходящего потока из реактора SMR, которое превышает соотношение М выходящего потока из реактора СРО; и где соотношение масс первой части углеводородов и второй части углеводородов составляет от 1:4 до 3:1;(e) supplying a steam methane reforming (SMR) reactant mixture to the SMR reactor, wherein the SMR reactant mixture contains steam and a second portion of hydrocarbons; wherein at least a portion of the SMR reactant mixture is reacted by an SMR reaction in an SMR reactor to form an SMR reactor effluent; wherein the effluent from the SMR reactor includes hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has a H2/CO molar ratio of the SMR reactor effluent that is greater than the H2/CO molar ratio of the SRO reactor effluent; wherein the SMR reactor effluent has a ratio M of the SMR reactor effluent that is greater than the M ratio of the SRO reactor effluent; and where the mass ratio of the first part of hydrocarbons and the second part of hydrocarbons is from 1:4 to 3:1; (f) приведение в контакт по меньшей мере части выходящего потока из реактора СРО по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с образованием сингаза;(f) contacting at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to form syngas; - 24 044713 (g) нагрев воды при охлаждении сингаза посредством теплообмена в теплообменнике с образованием пара и охлажденного сингаза;- 24 044713 (g) heating water while cooling syngas by means of heat exchange in a heat exchanger to form steam and cooled syngas; (h) приведение в действие парового компрессора по меньшей мере частью пара;(h) driving the steam compressor with at least a portion of the steam; (i) сжатие по меньшей мере части охлажденного сингаза в паровом компрессоре с получением сжатого сингаза;(i) compressing at least a portion of the cooled syngas in a steam compressor to produce compressed syngas; (j) подачу по меньшей мере части сжатого сингаза в реактор для синтеза метанола с получением выходящего потока из реактора для синтеза метанола; где выходящий поток из реактора для синтеза метанола содержит метанол, воду, водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды;(j) supplying at least a portion of the compressed syngas to the methanol synthesis reactor to obtain an effluent stream from the methanol synthesis reactor; wherein the effluent from the methanol synthesis reactor contains methanol, water, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; (k) разделение по меньшей мере части выходящего потока из реактора для синтеза метанола на поток неочищенного метанола и поток пара; где поток неочищенного метанола содержит метанол и воду; и где поток пара включает водород, монооксид углерода, диоксид углерода и углеводороды; и (l) рециклирование от 90 мас.% до 99 мас.% парового потока в расчете на общую массу потока пара в реактор для синтеза метанола.(k) separating at least a portion of the methanol synthesis reactor effluent into a crude methanol stream and a steam stream; wherein the crude methanol stream contains methanol and water; and wherein the vapor stream includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons; and (l) recycling from 90 wt.% to 99 wt.% of the steam stream based on the total mass of the steam stream to the methanol synthesis reactor. 14. Способ по п.13, дополнительно включающий (1) отведение третьей части углеводородов из потока сырья перед стадией (а), где третья часть углеводородов составляет от 5 мас.% до 15 мас.% от всех углеводородов потока сырья в расчете на общую массу общих углеводородов, и где общие углеводороды состоят из суммы первой части углеводородов, второй части углеводородов и третьей части углеводородов; и (2) сжигание третьей части углеводородов для генерирования тепла для нагрева реактора SMR и/или генерирования дополнительного пара, и где по меньшей мере часть дополнительного пара используется для приведения в действие парового компрессора.14. The method of claim 13, further comprising (1) removing a third portion of the hydrocarbons from the feed stream prior to step (a), wherein the third portion of the hydrocarbons constitutes from 5 wt.% to 15 wt.% of all hydrocarbons in the feed stream based on the total the mass of total hydrocarbons, and where the total hydrocarbons consist of the sum of the first part of hydrocarbons, the second part of hydrocarbons and the third part of hydrocarbons; and (2) burning a third of the hydrocarbons to generate heat to heat the SMR reactor and/or generate additional steam, and wherein at least a portion of the additional steam is used to drive a steam compressor. 15. Система для получения синтез-газа посредством неполного каталитического окисления и получения из него метанола, включающая:15. A system for producing synthesis gas through incomplete catalytic oxidation and producing methanol from it, including: (a) реактор каталитического неполного окисления (СРО), действующий путем конвертирования по меньшей мере части смеси реагентов для СРО, содержащей кислород, первую часть углеводородов, посредством реакции СРО, в выходящий поток из реактора СРО, содержащий водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды, где выходящий поток из реактора СРО характеризуется молярным соотношением водорода и монооксида углерода (Н2/СО) и соотношением М, где соотношение М представляет собой молярное соотношение, определяемое как (Н2СО2ИСО+СО2);(a) a catalytic partial oxidation (CPO) reactor operating by converting at least a portion of the CPO reactant mixture containing oxygen, a first portion of hydrocarbons, through a CPO reaction, into a CPO reactor effluent containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons, where the effluent from the SRO reactor is characterized by the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 /CO) and the ratio M, where the ratio M is the molar ratio defined as (H 2 CO2ISO+CO2); (b) реактор парового риформинга метана (SMR), действующий, конвертируя по меньшей мере часть смеси реагентов для SMR, содержащей пар и вторую часть углеводородов, посредством реакции SMR, в выходящий поток из реактора SMR, содержащий водород (Н2), монооксид углерода (СО), диоксид углерода (CO2), воду и непрореагировавшие углеводороды; где выходящий поток из реактора SMR характеризуется молярным соотношением Н2/СО, которое превышает молярное соотношение Н2/СО выходящего потока из реактора СРО, и соотношением М, которое превышает соотношение М выходящего потока из реактора СРО;(b) a steam methane reforming (SMR) reactor operable to convert at least a portion of the SMR reactant mixture comprising steam and a second portion of hydrocarbons, through an SMR reaction, into an SMR reactor effluent containing hydrogen (H2), carbon monoxide ( CO), carbon dioxide (CO2), water and unreacted hydrocarbons; wherein the SMR reactor effluent has a H2/CO molar ratio that is greater than the H2/CO molar ratio of the SRO reactor effluent and an M ratio that is greater than the M ratio of the SRO reactor effluent; (c) одну или несколько проточных линий, организованных для комбинирования по меньшей мере части выходящего потока из реактора СРО по меньшей мере с частью выходящего потока из реактора SMR с получением комбинированного потока сингаза выше или ниже теплообменника; и (d) теплообменник, действующий посредством переноса тепла из по меньшей мере части выходящего потока из реактора СРО, по меньшей мере части выходящего потока из реактора SMR, или комбинированного потока сингаза на первую часть углеводородов, вторую часть углеводородов, или комбинированный поток углеводородов, содержащий первую часть углеводородов и вторую часть углеводородов, с получением нагретой первой части углеводородов, нагретой второй части углеводородов, или нагретого комбинированного потока углеводородов, соответственно, где комбинированный поток сингаза характеризуется соотношением М, превышающим или равным 1,7, и/или молярным соотношением Н2/СО, превышающим или равным 1,8, система дополнительно включает реактор для синтеза метанола, действующий, продуцируя выходящий поток из реактора для синтеза метанола из по меньшей мере части комбинированного потока сингаза;(c) one or more flow lines arranged to combine at least a portion of the CPO reactor effluent with at least a portion of the SMR reactor effluent to produce a combined syngas stream above or below the heat exchanger; and (d) a heat exchanger operating by transferring heat from at least a portion of the CPO reactor effluent, at least a portion of the SMR reactor effluent, or a combined syngas stream to a first hydrocarbon portion, a second hydrocarbon portion, or a combined hydrocarbon stream, comprising a first hydrocarbon portion and a second hydrocarbon portion, to produce a heated first hydrocarbon portion, a heated second hydrocarbon portion, or a heated combined hydrocarbon stream, respectively, wherein the combined syngas stream has an M ratio greater than or equal to 1.7 and/or an H2/molar ratio CO greater than or equal to 1.8, the system further includes a methanol synthesis reactor operable to produce a methanol synthesis reactor effluent stream from at least a portion of the combined syngas stream; другой теплообменник ниже указанного теплообменника, генерирующий пар посредством теплообмена с комбинированным потоком сингаза;another heat exchanger below said heat exchanger generating steam by heat exchange with the combined syngas stream; паровой компрессор выше реактора для синтеза метанола, и действующий, осуществляя сжатие по меньшей мере части комбинированного потока сингаза, где по меньшей мере часть пара для приведения в действия турбины парового компрессора включает пар, произведенный посредством теплообмена с комбинированным потоком сингаза.a steam compressor upstream of the methanol synthesis reactor, and operating to compress at least a portion of the combined syngas stream, wherein at least a portion of the steam for driving the steam compressor turbine includes steam produced by heat exchange with the combined syngas stream. --
EA202191945 2019-02-06 2020-02-06 METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY EA044713B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/801,998 2019-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044713B1 true EA044713B1 (en) 2023-09-26

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524720C2 (en) Complex installation for gas processing
CN105820036B (en) Method and system for producing methanol using partial oxidation
EP3230238A1 (en) Method for converting methane to ethylene and in situ transfer of exothermic heat
US20220081380A1 (en) Methanol production process from syngas produced by catalytic partial oxidation integrated 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
CN113597422A (en) By CO2Recycled methanol production process with higher carbon utilization
US11834394B2 (en) Methanol production process with increased energy efficiency
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
EA044713B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH INCREASED ENERGY EFFICIENCY
EA044653B1 (en) PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS AND METHANOL
US20220135506A1 (en) Methanol production process
EA044090B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL WITH HIGHER CARBON RECYCLING DUE TO CO2 RECYCLING
EA043578B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHANOL FROM SYNTHESIS GAS PRODUCED BY CATALYTIC PARTIAL OXIDATION INTEGRATED WITH CRACKING
EA042919B1 (en) METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN-DEFERENT SYNTHESIS GAS FOR ACETIC ACID SYNTHESIS AND DIMETHYL ETHER SYNTHESIS
WO2020142487A1 (en) Methanol production process
CN113614025A (en) Process for producing hydrogen-depleted synthesis gas for acetic acid synthesis and dimethyl ether synthesis
EA044126B1 (en) METHOD OF METHANOL PRODUCTION
CN113614024A (en) Method for producing hydrogen-depleted synthesis gas for use in synthesis process