EA045925B1 - MICROSCALE PLANT FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUELS FROM GASEOUS HYDROCARBON RESOURCES - Google Patents

MICROSCALE PLANT FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUELS FROM GASEOUS HYDROCARBON RESOURCES Download PDF

Info

Publication number
EA045925B1
EA045925B1 EA202390787 EA045925B1 EA 045925 B1 EA045925 B1 EA 045925B1 EA 202390787 EA202390787 EA 202390787 EA 045925 B1 EA045925 B1 EA 045925B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
synthesis gas
catalyst
gas
microscale
reactors
Prior art date
Application number
EA202390787
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Шюцле
Деннис Шюцле
Original Assignee
Грейрок Текнолоджи
Ллс
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 Грейрок Текнолоджи, Ллс filed Critical Грейрок Текнолоджи
Publication of EA045925B1 publication Critical patent/EA045925B1/en

Links

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к транспортируемому микромасштабному способу прямого экономичного получения высококачественных жидких топлив из малообъемных газофазных углеводородных ресурсов.The present invention relates to a transportable, microscale method for the direct, cost-effective production of high-quality liquid fuels from low-volume gas-phase hydrocarbon resources.

Уровень техникиState of the art

Технологии превращения газа в жидкость (GTL) для превращения природного газа в жидкие топлива существуют уже несколько десятилетий. Возрождение в последнее время интереса к превращению факельного газа, биогаза, природного газа и других малообъемных газофазных углеводородных ресурсов в жидкие топлива обеспечивает значительные успехи в быстрорастущей области GTL. Такие достижения подстегиваются необходимостью исключения и упрощения дорогостоящих типовых процессов, обычно применяемых на существующих среднемасштабных и крупномасштабных GTL установках (установках, работающих по технологии газ в жидкость).Gas-to-liquids (GTL) technologies for converting natural gas into liquid fuels have been around for decades. The recent resurgence of interest in converting flare gas, biogas, natural gas and other low-volume gas-phase hydrocarbon resources into liquid fuels is providing significant advances in the rapidly growing field of GTL. Such advances are driven by the need to eliminate and simplify costly conventional processes typically used in existing medium- and large-scale GTL (gas-to-liquid) plants.

На среднемасштабных и крупномасштабных установках обычно превращают в топливо и другие продукты приблизительно от 25 (примерно 707900 куб.м) до 250 млн стандартных куб. футов (примерно 7079000 куб.м) в сутки и более 250 млн стандартных куб. футов (примерно 7079000 куб.м) в сутки газофазных углеводородов, соответственно. На всех таких средних и крупных установках используют четыре основных процесса (A. de Klerk, 2012). Указанные процессы включают: 1) получение синтез-газа; 2) очистку синтез-газа; 3) каталитическое превращение синтез-газа в углеводородные продукты, при этом основным продуктом является воск; и 4) превращение воска в топлива путем применения сложных и дорогостоящих процессов очистки.Medium- and large-scale plants typically convert approximately 25 (approximately 707,900 cubic meters) to 250 million standard cubic meters into fuel and other products. feet (approximately 7,079,000 cubic meters) per day and more than 250 million standard cubic meters. feet (approximately 7,079,000 cubic meters) per day of gaseous hydrocarbons, respectively. All such medium and large installations use four main processes (A. de Klerk, 2012). These processes include: 1) production of synthesis gas; 2) purification of synthesis gas; 3) catalytic conversion of synthesis gas into hydrocarbon products, with the main product being wax; and 4) converting wax into fuels through complex and expensive refining processes.

Помимо воска, на указанных установках получают побочные продукты, состоящие из хвостового газа, жидких углеводородов и катализаторной реакционной воды. Состав и концентрация таких побочных продуктов зависят от состава и чистоты синтез-газа; конструкции каталитического реактора; состава катализатора и условий работы катализатора.In addition to wax, these plants produce by-products consisting of tail gas, liquid hydrocarbons and catalyst reaction water. The composition and concentration of such by-products depend on the composition and purity of the synthesis gas; catalytic reactor designs; catalyst composition and catalyst operating conditions.

Синтез-газ можно получать из многих видов углеродсодержащих ресурсов, в том числе природного газа, угля, биомассы или практически любого углеродсодержащего сырья, используя способы термохимического превращения. Такие способы термохимического превращения обычно подразделяют на способы, в которых 1) используют кислород или воздух, или 2) способы, в которых не используют кислород или воздух.Synthesis gas can be produced from many types of carbon-containing resources, including natural gas, coal, biomass, or virtually any carbon-containing feedstock, using thermochemical conversion methods. Such thermochemical conversion processes are generally classified into processes that 1) use oxygen or air, or 2) processes that do not use oxygen or air.

Способы получения синтез-газа, в которых используют кислород или воздух, обычно называют способами прямого превращения, частичного окисления (РОХ) или автотермического риформинга (ATR). РОХ осуществляют с применением субстехиометрических смесей газообразного углеводорода/кислорода в установках риформинга при температурах в диапазоне от 1500 до 2700°F (примерно от 815 до 1480°С). Praxair, Shell, ConocoPhillips и другие компании разработали системы для превращения газообразных углеводородных ресурсов в синтез-газ с помощью РОХ. В каждой из указанных систем применяют подачу кислорода, что требует доставку сжатого кислорода к установке, в которой используют один из способов, описанных выше. Например, в способе, предложенном компанией Praxair, используют горелку с горячим кислородом, которая является некаталитической и превращает природный газ (или другие углеводороды) и кислород в синтез-газ, как описано в патенте США 8727767 (5/2014).Synthesis gas production processes that use oxygen or air are generally referred to as direct conversion, partial oxidation (POC) or autothermal reforming (ATR) processes. ROC is carried out using substoichiometric hydrocarbon/oxygen gas mixtures in reformers at temperatures ranging from 1500 to 2700°F (about 815 to 1480°C). Praxair, Shell, ConocoPhillips and other companies have developed systems to convert gaseous hydrocarbon resources into synthesis gas using OOX. Each of these systems uses an oxygen supply, which requires the delivery of compressed oxygen to a plant that uses one of the methods described above. For example, the method proposed by Praxair uses a hot oxygen burner, which is non-catalytic and converts natural gas (or other hydrocarbons) and oxygen into synthesis gas, as described in US patent 8,727,767 (5/2014).

Превращение твердофазных и жидкофазных углеродсодержащих сырьевых материалов с применением пара в отсутствие кислорода или воздуха обычно называют косвенным термохимическим превращением. Паровой риформинг метана (SMR) представляет собой хорошо разработанный способ превращения газофазных углеводородов в синтез-газ. Поскольку метан сложно эффективно подвернуть паровому риформингу с получением синтез-газа при температурах ниже примерно 2200°F (примерно 1200 °С), для снижения температуры риформинга до примерно от 1600 до 1700°F (примерно от 870 до 930°С) обычно используют катализаторы. Такой способ называется каталитическим паровым риформингом и является очень эффективным при риформинге других газофазных углеводородов, таких как С2-С16 углеводороды и C1-C16 гидроксиалканы и С3-С16 кетоны (Sa et al., 2010).The conversion of solid and liquid phase carbon-containing raw materials using steam in the absence of oxygen or air is usually called indirect thermochemical conversion. Steam methane reforming (SMR) is a well-developed process for converting gas-phase hydrocarbons into synthesis gas. Because methane is difficult to steam reform effectively into synthesis gas at temperatures below about 2200°F (about 1200°C), catalysts are typically used to reduce the reforming temperature to about 1600 to 1700°F (about 870 to 930°C). . This process is called catalytic steam reforming and is very effective in reforming other gas-phase hydrocarbons such as C2-C16 hydrocarbons and C1- C16 hydroxyalkanes and C3 - C16 ketones (Sa et al., 2010).

В табл. 1 приведены некоторые потенциальные загрязнители катализатора, содержащиеся в синтезгазе, и максимальные рекомендуемые уровни таких загрязнителей. В современной области техники существуют многочисленные способы удаления сероводорода, диоксида серы, аммиака, цианистого водорода, оксидов азота, хлористого водорода и твердых частиц, содержащихся в синтез-газе.In table Table 1 lists some potential catalyst contaminants found in synthesis gas and the maximum recommended levels for such contaminants. There are numerous methods in the art today for removing hydrogen sulfide, sulfur dioxide, ammonia, hydrogen cyanide, nitrogen oxides, hydrogen chloride and particulates contained in synthesis gas.

- 1 045925- 1 045925

Вредные карбоновые кислоты могут образоваться при реакции кислорода со свободными радикальными молекулами во время каталитического превращения синтез-газа с применением СО и H2. При образовании карбоновых кислот они будут приблизительно распределяться между жидким топливом, катализаторной реакционной водой и воском, как указано в табл. 2. Когда в топливах присутствуют такие карбоновые кислоты, топливо может разъедать металлические поверхности и срок хранения топлива значительно снижается. Поэтому указанные кислоты необходимо удалять (в случае присутствия) из топлива перед дистрибуцией, хранением и применением, при этом указанный процесс является сложным и дорогостоящим.Harmful carboxylic acids can be formed when oxygen reacts with free radical molecules during the catalytic conversion of synthesis gas using CO and H2. When carboxylic acids are formed, they will be approximately distributed between the liquid fuel, catalyst reaction water and wax, as indicated in the table. 2. When such carboxylic acids are present in fuels, the fuel can corrode metal surfaces and the shelf life of the fuel is significantly reduced. Therefore, these acids must be removed (if present) from the fuel before distribution, storage and use, a process that is complex and expensive.

Одновременно с этим, когда указанные карбоновые кислоты присутствуют в катализаторной реакционной воде, их необходимо удалить до того, как вода может быть рециркулирована и использована для производственных процессов. Наряду с проблемой коррозии металлической поверхности такие кислоты могут повреждать катализаторы, обычно применяемые в процессах каталитического парового рифор минга.At the same time, when these carboxylic acids are present in the catalyst reaction water, they must be removed before the water can be recycled and used for production processes. In addition to the problem of metal surface corrosion, such acids can damage the catalysts typically used in catalytic steam reforming processes.

Т аблица 2Table 2

Относительное распределение карбоновых кислот (если они образовались) в катализаторной реакционной воде, жидких топливах и воскеRelative distribution of carboxylic acids (if formed) in catalyst reaction water, liquid fuels and wax

Карбоновая кислота Carboxylic acid Температура кипения (°C) Boiling point (°C) Относительное распределение (мольные проценты) Relative distribution (mole percent) Вода Water Жидкие топлива Liquid fuels Воск Wax Метановая (муравьиная) Methane (ant) 101 101 100 100 0 0 0 0 Этановая (уксусная) Ethanic (acetic) 118 118 100 100 0 0 0 0 Пропановая Propane 141 141 75 75 25 25 0 0 Бутановая Butane 164 164 30 thirty 70 70 0 0 Пентановая Pentanic 187 187 10 10 85 85 5 5 Г ексановая Hexane 205 205 5 5 80 80 15 15 Октановая Octane 239 239 <1 <1 75 75 25 25

В современной области техники существует много способов очистки синтез-газа перед каталитическим превращением синтез-газа в углеводородные продукты. Термохимическое превращение газофазных углеводородов обеспечивает гораздо меньшие концентрации загрязнителей в синтез-газе, чем превращение твердых углеродсодержащих материалов, таких как биомасса, уголь, твердые бытовые отходы и другие твердые вещества. Соединения серы являются наиболее распространенными загрязнителями во многих газофазных углеводородных ресурсах. Такие загрязнители могут быть легко удалены с применением разнообразных твердофазных связующих веществ, таких как оксид железа или оксид цинка.In the current art, there are many methods for purifying synthesis gas before catalytically converting the synthesis gas into hydrocarbon products. Thermochemical conversion of gas-phase hydrocarbons produces much lower concentrations of pollutants in the synthesis gas than the conversion of solid carbon-containing materials such as biomass, coal, municipal solid waste and other solids. Sulfur compounds are the most common contaminants in many gas-phase hydrocarbon resources. Such contaminants can be easily removed using a variety of solid phase binders such as iron oxide or zinc oxide.

Существуют два основных подхода для каталитического превращения синтез-газа в топлива: 1) каталитическое превращение синтез-газа в промежуточные продукты (главным образом, в воск), с последующими дорогостоящими процессами обогащения и рафинирования воска, такими как гидрокрекинг и; 2) прямое каталитическое превращение синтез-газа в топлива, при котором образуется минимальное количество воска [патенты США 8394862 (8/2013) и 9090831 (7/2015)].There are two main approaches for the catalytic conversion of synthesis gas into fuels: 1) catalytic conversion of synthesis gas into intermediate products (mainly wax), followed by expensive wax enrichment and refining processes such as hydrocracking; 2) direct catalytic conversion of synthesis gas into fuels, which produces a minimal amount of wax [US patents 8394862 (8/2013) and 9090831 (7/2015)].

На всех современных среднемасштабных и крупномасштабных GTL установках синтез-газ превращают в воск в качестве основного продукта. Затем для получения из воска топлив и других продуктовIn all modern medium and large scale GTL plants, synthesis gas is converted to wax as the main product. Then to obtain fuels and other products from wax

- 2 045925 используют способы рафинирования/обогащения. Поскольку такие способы рафинирования являются сложными и дорогостоящими, затраты на производство топлива могут увеличиваться на примерно 40% или более относительно способов прямого получения. Конструкции средних и больших установок, в которые включены традиционные процессы Фишера-Тропша и в которых используют гидрокрекинг воска и другие дорогостоящие способы обогащения, являются экономически нецелесообразными для распределенных установок, в которых обрабатывают относительно небольшие объемы газофазных углеводородов.- 2 045925 use refining/enrichment methods. Because such refining processes are complex and expensive, fuel production costs can increase by approximately 40% or more relative to direct production methods. Medium- and large-scale plant designs that incorporate traditional Fischer-Tropsch processes and utilize wax hydrocracking and other expensive upgrading processes are not economically feasible for distributed plants that process relatively small volumes of gas-phase hydrocarbons.

Микро-GTL установки включают процессы, позволяющие превращать примерно от 0,05 до 2,5 млн стандартных куб. футов/сутки (от примерно 1415 до примерно 70800 куб.м/сутки) газофазных углеводородов в примерно от 5 до 250 баррель/сутки (от примерно 0,79 до примерно 40 куб.м/сутки) жидких топлив. GTL установки, в которых превращают примерно от 2,5 до 50 млн стандартных куб. футов/сутки (от примерно 70800 до примерно 1415800 куб.м/сутки) газофазных углеводородов в примерно от 250 до 5000 баррель/сутки (от примерно 40 до примерно 800 куб.м/сутки) топлива, обычно называют малыми GTL установками.Micro-GTL plants include processes capable of converting approximately 0.05 to 2.5 million standard cubic meters. ft/d (about 1,415 to about 70,800 cu m/d) of gaseous hydrocarbons in about 5 to 250 bbl/d (about 0.79 to about 40 cu m/d) liquid fuels. GTL plants, which convert approximately 2.5 to 50 million standard cubic meters. ft/d (about 70,800 to about 1,415,800 cu m/d) of gas-phase hydrocarbons in about 250 to 5,000 bbl/d (about 40 to about 800 cu m/d) fuel, commonly referred to as small GTL units.

Существуют несколько типов каталитических реакторов, которые были внедрены в промышленных масштабах для каталитического превращения синтез-газа в углеводородные продукты. Многотрубчатые каталитические реакторы с неподвижным слоем состоят из множества трубок маленького диаметра, которые используют для размещения катализатора. Указанные трубки помещены внутрь корпуса реактора, в котором циркулирует вода для отвода экзотермического тепла, выделяющегося при превращении синтез-газа в углеводородные продукты. Применение катализаторов, образующих тяжелые воски, может привести к покрытию катализатора, что приводит к снижению активности катализатора. Такие реакторы работают в многоходовом режиме с удалением продуктов после каждого прохода и рециркуляцией непрореагировавшего синтез-газа обратно в каталитические реакторы. Как правило, от двух до трех проходов через указанные реакторы позволяют превратить в углеводородные продукты примерно 90 об.% СО.There are several types of catalytic reactors that have been introduced on an industrial scale to catalytically convert synthesis gas into hydrocarbon products. Multitubular fixed bed catalytic reactors consist of many small diameter tubes that are used to house the catalyst. These tubes are placed inside the reactor vessel, in which water circulates to remove the exothermic heat generated when the synthesis gas is converted into hydrocarbon products. The use of catalysts that form heavy waxes can result in coating of the catalyst, resulting in reduced catalyst activity. Such reactors operate in a multi-pass mode, removing products after each pass and recycling unreacted synthesis gas back to the catalytic reactors. Typically, two to three passes through these reactors convert approximately 90 vol.% CO into hydrocarbon products.

В суспензионных реакторах используют тонкоизмельченные катализаторы, суспендированные в жидкой среде. Отвод тепла осуществляют с помощью внутренних охлаждающих змеевиков. Синтетический газ барботируют через жидкую среду, что также обеспечивает перемешивание содержимого реактора. Небольшой размер частиц катализатора улучшает массоперенос тепла к жидкой среде. Воскообразные продукты необходимо отделять от частиц катализатора.Slurry reactors use finely divided catalysts suspended in a liquid medium. Heat is removed using internal cooling coils. Synthetic gas is bubbled through a liquid medium, which also ensures mixing of the reactor contents. The small size of the catalyst particles improves heat mass transfer to the liquid medium. Waxy products must be separated from the catalyst particles.

Микроканальные реакторы состоят из активных зон реактора, содержащих тысячи тонких технологических каналов, заполненных катализаторами с очень маленьким размером частиц. Такие активные зоны реактора чередуются с каналами размером от 0,1 до 10 мм, содержащими водный охладитель. Поскольку частицы катализатора и каналы являются маленькими, тепло может рассеиваться более быстро, чем в случае традиционных трубчатых реакторов размером от 25 до 40 мм.Microchannel reactors consist of reactor cores containing thousands of thin process channels filled with very small particle size catalysts. Such reactor cores alternate with channels ranging in size from 0.1 to 10 mm containing a water coolant. Because the catalyst particles and channels are small, heat can be dissipated more quickly than with traditional 25 to 40 mm tubular reactors.

Для превращения синтез-газа в воск были разработаны и внедрены многие катализаторы и каталитические процессы. Такие катализаторы обычно называют катализаторами Фишера-Тропша (F-T) (Jahangiri et al., 2014). В предложенных способах описаны катализаторы, позволяющие получать высокомолекулярные углеводородные продукты реакции (например, воск), которые требуют дальнейшей обработки, в том числе гидроочистку и другие способы обогащения, для получения дизельного топлива или компонента смешивания дизельного топлива.Many catalysts and catalytic processes have been developed and implemented to convert synthesis gas into wax. Such catalysts are usually called Fischer-Tropsch (F-T) catalysts (Jahangiri et al., 2014). The proposed methods describe catalysts that produce high molecular weight hydrocarbon reaction products (eg, waxes) that require further processing, including hydrotreating and other enrichment processes, to produce diesel fuel or a diesel fuel blending component.

В общем случае, используя двух- или трехфазовый сепаратор, поток продуктов из каталитических реакторов разделяют на следующие фракции: хвостовой газ; конденсированные жидкие углеводороды, катализаторную реакционную воду и воски. Фракция хвостового газа обычно состоит из Н2, СО, CO2 и С1-С5 углеводородов и оксигенированных органических соединений; конденсированная фракция содержит С524 углеводороды и оксигенированные органические соединения; восковая фракция содержит С23-С100+ углеводороды; и фракция катализаторной реакционной воды состоит из воды, содержащей до примерно 5,0 об.% растворенных оксигенированных органических соединений.In general, using a two- or three-phase separator, the product stream from the catalytic reactors is separated into the following fractions: tail gas; condensed liquid hydrocarbons, catalyst reaction water and waxes. The tail gas fraction typically consists of H2 , CO, CO2 and C1-C5 hydrocarbons and oxygenated organic compounds; the condensed fraction contains C 5 -C 24 hydrocarbons and oxygenated organic compounds; the wax fraction contains C 2 3-C1 00+ hydrocarbons; and the catalyst reaction water fraction consists of water containing up to about 5.0 vol.% dissolved oxygenated organic compounds.

Поскольку при применении трубчатых реакторов с рециркуляцией хвостового газа эффективность каталитического превращения синтез-газа обычно составляет примерно 90% или выше, в хвостовом газе будет оставаться некоторое количество H2 и СО. Кроме того, хвостовой газ содержит некоторое количество CH4, который образуется в результате каталитической реакции. Состав хвостового газа зависит от типа термохимического процесса, применяемого катализатора и рабочих условий. Такой хвостовой газ можно рециркулировать обратно в систему термохимического превращения с получением дополнительного количества синтез-газа и/или его можно использовать в качестве топлива для горелок. Практически все описанные каталитические процессы использовались для превращения синтез-газа, главным образом, в воск.Since the synthesis gas catalytic conversion efficiency is typically approximately 90% or higher when using tail gas recirculation tubular reactors, some H2 and CO will remain in the tail gas. In addition, the tail gas contains some CH4, which is formed as a result of the catalytic reaction. The composition of the tail gas depends on the type of thermochemical process, the catalyst used and the operating conditions. Such tail gas can be recycled back to the thermochemical conversion system to produce additional synthesis gas and/or it can be used as burner fuel. Almost all of the described catalytic processes have been used to convert synthesis gas, mainly into wax.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Преимущества такого микромасштабного GTL способа обобщены ниже. Необходимыми являются только три основных модульных процесса, в том числе: 1) блок очистки синтез-газа и блок генератора синтез-газа; 2) каталитические реакторы и блок отделения/сбора продуктов; и 3) блок хозяйственного обеспечения, включающий насосы для рециркуляции, системы управления технологическим процессом и сети инженерного-технического обеспечения. Такая микромасштабная GTL установка может эконоThe advantages of such a microscale GTL method are summarized below. Only three main modular processes are necessary, including: 1) synthesis gas purification unit and synthesis gas generator unit; 2) catalytic reactors and product separation/collection unit; and 3) a utility package, including recirculation pumps, process control systems, and utility networks. Such a microscale GTL plant can be economically

- 3 045925 мично и эффективно превращать газофазные углеводороды в количестве примерно от 0,05 до 2,5 млн стандартных куб. футов (от примерно 1415 до примерно 70800 куб.м/сутки) в сутки и даже меньшие объемы газа, составляющие от 0,00 до 0,05 млн стандартных куб. футов (от 0,00 до примерно 1415 куб.м) в сутки, и более высокие объемы газа, составляющие от примерно 2,5 млн стандартных куб. футов (примерно 70800 куб.м) в сутки до 10 млн стандартных куб. футов (примерно 283200 куб.м) в сутки, непосредственно в высококачественные жидкие топлива.- 3 045925 quickly and efficiently convert gas-phase hydrocarbons in quantities of approximately 0.05 to 2.5 million standard cubic meters. feet (from about 1,415 to about 70,800 cubic meters/day) per day and even smaller volumes of gas ranging from 0.00 to 0.05 million standard cubic meters. feet (0.00 to approximately 1415 cubic meters) per day, and higher gas volumes ranging from approximately 2.5 million standard cubic meters. feet (approximately 70,800 cubic meters) per day up to 10 million standard cubic meters. feet (approximately 283,200 cubic meters) per day, directly into high-quality liquid fuels.

Каталитический реактор работает при умеренных температурах от 350 до 450°F (от примерно 177 до примерно 232°С), предпочтительно от 400 до 425°F (от примерно 204 до примерно 218°С) и часовых объемных скоростях газа от 100 до 10000, предпочтительно от 1000 до 2500. Поскольку в таком реакторе для быстрого отвода тепла от экзотермической каталитической реакции используют высокоэффективное охлаждение паром, за один проход через несколько каталитических последовательно соединенных реакторов можно обеспечить эффективность превращения H2 и СО в продукты, составляющую более примерно 70 мол.%, предпочтительно более примерно 80 мол.% или более предпочтительно более 90 мол.%. Это позволяет уменьшить или исключить дорогостоящее повторное сжатие и рециркуляцию катализаторного хвостового газа обратно в каталитические реакторы. Катализаторный хвостовой газ рециркулируют обратно на стадию генерирования синтез-газа для получения дополнительного количества синтезгаза, используют в качестве топлива для горелок, используют для выработки энергии или применяют различные комбинации перечисленных способов рециркуляции.The catalytic reactor operates at moderate temperatures from 350 to 450°F (about 177 to about 232°C), preferably from 400 to 425°F (from about 204 to about 218°C) and hourly gas space velocities from 100 to 10,000, preferably from 1000 to 2500. Since such a reactor uses highly efficient steam cooling to quickly remove heat from the exothermic catalytic reaction, conversion efficiency of H2 and CO into products of greater than about 70 mol% can be achieved in a single pass through multiple catalytic reactors in series. preferably greater than about 80 mol%, or more preferably greater than 90 mol%. This reduces or eliminates costly recompression and recycling of catalyst tail gas back to the catalytic reactors. The catalyst tail gas is recycled back to the synthesis gas generation step to produce additional synthesis gas, used as burner fuel, used for power generation, or various combinations of these recycling methods.

Такой катализатор приводит к образованию очень небольшого количества воска (<25 об.%, предпочтительно <5 об.% и более предпочтительно <2 об.% при среднем отношении Н2/СО 2,06), при этом полученный воск остается в каталитическом реакторе в виде жидкости при рабочих температурах в диапазоне от 400 до 425°F (от примерно 204 до примерно 218°С), поскольку он представляет собой легкий парафин, состоящий преимущественно из С2235 углеводородов. Такой сжиженный воск проходит через каталитические реакторы и его либо удаляют из нижней части реакторов, либо отделяют в барабане, что не мешает потоку синтез-газа. Поскольку получают очень мало воска, для превращения воска в топлива не требуются сложные и дорогостоящие способы рафинирования.Such a catalyst produces a very small amount of wax (<25 vol.%, preferably <5 vol.% and more preferably <2 vol.% with an average H 2 /CO ratio of 2.06), with the resulting wax remaining in the catalytic reactor as a liquid at operating temperatures ranging from 400 to 425°F (about 204 to about 218°C) because it is a light wax consisting primarily of C 22 -C 35 hydrocarbons. This liquefied wax passes through the catalytic reactors and is either removed from the bottom of the reactors or separated in a drum without interfering with the flow of synthesis gas. Because very little wax is produced, complex and expensive refining processes are not required to convert wax into fuels.

В одном из случаев рабочие условия каталитического реактора могут быть изменены (что может включать изменение отношения Н2:СО, часовой объемной скорости газа, давления или температуры), и в зависимости от конкретных рабочих условий полученное распределение углеводородов в топливном продукте изменяется таким образом, чтобы оптимизировать топливные продукты для продажи на конкретных рынках. Например, при уменьшении отношения Н2:СО ниже 2,0:1,0 выпуск продукции сместит распределение углеводородов в сторону более высокой молекулярной массы, что может быть желательно в некоторых секторах рынка и в некоторых областях применения. И наоборот, отношение Н2:СО можно увеличить до более 2,0:1,0 для смещения распределения углеводородов в сторону более низкой молекулярной массы.In one case, the operating conditions of the catalytic reactor may be changed (which may include changing the H 2 :CO ratio, gas hourly space velocity, pressure or temperature), and depending on the specific operating conditions, the resulting distribution of hydrocarbons in the fuel product is changed so that optimize fuel products for sale in specific markets. For example, reducing the H 2 :CO ratio below 2.0:1.0 will shift the hydrocarbon distribution toward higher molecular weights, which may be desirable in some market sectors and applications. Conversely, the H 2 :CO ratio can be increased to greater than 2.0:1.0 to shift the hydrocarbon distribution toward lower molecular weights.

Поскольку катализаторная реакционная вода содержит необнаруживаемые уровни агрессивных и вредных карбоновых кислот, составляющие менее примерно 100 ppm, или предпочтительно менее 25 ppm, или более предпочтительно менее 15 ppm, такую катализаторную воду, как правило, можно непосредственно рециркулировать и использовать в установке парового риформинга. В результате для работы установки требуется небольшое количество воды от внешних источников или такая вода вообще не требуется. Высококачественное топливо состоит из С524 углеводородов, которые можно непосредственно использовать во внедорожных дизельных двигателях, смешивать при содержании примерно 20 об.% с традиционным нефтяным дизельным топливом или подвергать легкой перегонке с получением различных топливных продуктов, в зависимости от требований местного рынка.Since the catalyst reaction water contains undetectable levels of corrosive and harmful carboxylic acids of less than about 100 ppm, or preferably less than 25 ppm, or more preferably less than 15 ppm, such catalyst water can generally be directly recycled and used in the steam reformer. As a result, the unit requires little or no water from external sources to operate. The high-quality fuel consists of C5 - C24 hydrocarbons that can be used directly in off-highway diesel engines, blended at approximately 20 vol.% with conventional petroleum diesel fuel, or lightly distilled into a variety of fuel products, depending on local market requirements.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фиг. 1 проиллюстрированы основные процессы для микромасштабной GTL системы.In fig. Figure 1 illustrates the basic processes for a microscale GTL system.

На фиг. 2 показаны детали каталитического реактора 1, содержащего катализатор прямого получения топлива.In fig. 2 shows details of a catalytic reactor 1 containing a direct fuel production catalyst.

На фиг. 3 проиллюстрированы типы топливных продуктов, полученных в результате перегонки жидких топлив, полученных непосредственно из микромасштабной GTL системы.In fig. Figure 3 illustrates the types of fuel products obtained from the distillation of liquid fuels obtained directly from a microscale GTL system.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Первый аспект микромасштабного способа согласно настоящему изобретению представляет собой введение катализатора 109b прямого получения топлива, разработанного для прямого производства высококачественных жидких топлив и катализаторной реакционной воды, содержащей необнаруживаемые или едва обнаруживаемые вредные карбоновые кислоты. В этом контексте необнаруживаемый определяют как значения, которые находятся на уровне предела обнаружения или ниже его, при этом указанный предел обнаружения представляет собой самую низкую концентрацию, которую можно надежно распознать, но которая лежит ниже уровня, количественно определяемого с приемлемой точностью. Предел количественного определения представляет собой самую низкую концентрацию, которую можно не только обнаружить, но и количественно определить с определенной степенью точности. Предел количественного определения всегда превышает предел обнаружения, обычно в три или четыре раза. НаприThe first aspect of the microscale process of the present invention is the introduction of a direct fuel production catalyst 109b designed to directly produce high quality liquid fuels and catalyst reaction water containing undetectable or barely detectable harmful carboxylic acids. In this context, undetectable is defined as values that are at or below the detection limit, with the stated detection limit being the lowest concentration that can be reliably detected but that lies below a level that is quantifiable with acceptable accuracy. The limit of quantitation is the lowest concentration that can not only be detected, but also quantified with a certain degree of accuracy. The limit of quantitation is always higher than the detection limit, usually by a factor of three or four. For example

- 4 045925 мер, предел обнаружения метода ГХ/МС (газовой хроматографии/массовой спектрометрии), применяемого для количественного определения оксигенированных углеводородов, перечисленных в табл. 4, составлял 25 ppm, а предел количественного определения составлял от 75 до 100 ppm. Едва обнаруживаемый определяют как значения между пределом обнаружения и пределом количественного определения. Поэтому необнаруживаемый или едва обнаруживаемый определяют как <25-100 ppm.- 4 045925 measures, the detection limit of the GC/MS (gas chromatography/mass spectrometry) method used for the quantitative determination of oxygenated hydrocarbons listed in table. 4 was 25 ppm, and the limit of quantitation was from 75 to 100 ppm. Barely detectable is defined as values between the limit of detection and the limit of quantitation. Therefore, undetectable or barely detectable is defined as <25-100 ppm.

Когда катализатор прямого получения топлива, описанный в патентах США 8394862 (8/2013) и 9090831 (7/2015), получают с применением носителя, рН поверхности которого близок к нейтральному (например, рН примерно 7,0), и когда концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 5000 ppm, предпочтительно менее 1000 ppm и более предпочтительно менее 500 ppm, специфические карбоновые кислоты не обнаруживают в катализаторной реакционной воде и фракциях жидкого топлива при уровне выше примерно 100 ppm, предпочтительно не выше примерно 25 ppm и более предпочтительно не выше примерно 15 ppm.When the direct fuel catalyst described in US Pat. Nos. 8,394,862 (8/2013) and 9,090,831 (7/2015) is produced using a support whose surface pH is close to neutral (e.g., pH about 7.0), and when the oxygen concentration in synthesis gas is less than 5000 ppm, preferably less than 1000 ppm and more preferably less than 500 ppm, specific carboxylic acids are not detected in the catalyst reaction water and liquid fuel fractions at levels above about 100 ppm, preferably not above about 25 ppm and more preferably not above approximately 15 ppm.

Характеристики катализатора включают следующее.Catalyst characteristics include the following.

Форма катализатора в идеале представляет собой экструдат с лепестковым, гофрированным или лопастным поперечным сечением, но также может представлять собой сферу, гранулу, порошок или другую форму носителя, обеспечивающую эффективную работу. Например, применение лепестковой конструкции позволяет значительно увеличить отношение площади к объему в каталитическом реакторе, что, тем самым, улучшает объемную эффективность каталитической реакторной системы. Лепестковые конструкции также обеспечивают улучшенный перепад давления, что приводит к меньшей разности давлений перед слоем катализатора и после него, особенно при применении их в реакторах с неподвижным слоем.The catalyst form is ideally an extrudate with a petal, corrugated, or paddle cross-section, but may also be a sphere, granule, powder, or other carrier form that provides effective performance. For example, the use of a petal design can significantly increase the area to volume ratio of the catalytic reactor, thereby improving the volumetric efficiency of the catalytic reactor system. Lobe designs also provide improved pressure drop, resulting in lower pressure differences upstream and downstream of the catalyst bed, especially when used in fixed-bed reactors.

Эффективный радиус таблетки катализатора или носителя относится к максимальному радиусу, который представляет собой расстояние от средней точки носителя до поверхности носители. Для лепестковых носителей эффективный радиус таблетки относится к минимальному расстоянию между средней точкой и наружной поверхностью таблетки. В некоторых случаях эффективный радиус таблетки составляет примерно 600 мкм или менее. В других случаях эффективный радиус таблетки составляет примерно 300 мкм или менее.The effective radius of a catalyst or support pellet refers to the maximum radius, which is the distance from the midpoint of the support to the surface of the support. For petal media, the effective tablet radius refers to the minimum distance between the midpoint and the outer surface of the tablet. In some cases, the effective tablet radius is approximately 600 microns or less. In other cases, the effective tablet radius is about 300 microns or less.

Материал таблетки катализатора или носителя может быть пористыми. В некоторых случаях средний диаметр поверхностных пор материала носителя составляет более примерно 100 ангстрем. В других случаях указанный диаметр составляет более 80 ангстрем.The catalyst tablet or carrier material may be porous. In some cases, the average diameter of the surface pores of the support material is greater than about 100 angstroms. In other cases, the specified diameter is more than 80 angstroms.

Любой подходящий материал, который может иметь нейтральную поверхность (например, рН примерно 7,0), можно использовать в качестве материала носителя для катализатора в процессе ФишераТропша. Неограничивающие примеры носителей включают оксиды металлов, такие как оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, оксид магния или комбинации перечисленных оксидов металлов. В качестве носителя часто используют оксид алюминия.Any suitable material that can have a neutral surface (eg, pH about 7.0) can be used as a catalyst support material in the Fischer-Tropsch process. Non-limiting examples of supports include metal oxides such as alumina, silica, zirconia, magnesium oxide, or combinations of these metal oxides. Aluminum oxide is often used as a carrier.

Каталитически активные металлы, которые включены в материал носителя или диспергированы в нем, включают вещества, способствующие получению дизельного топлива в каталитической реакции. Например, такие металлы включают кобальт, железо, никель или любые их комбинации. К материалу носителя также могут быть добавлены различные промоторы. Примеры промоторов включают церий, рутений, лантан, платину, рений, золото, никель и родий.Catalytically active metals that are included in or dispersed in the support material include substances that promote the production of diesel fuel in the catalytic reaction. For example, such metals include cobalt, iron, nickel, or any combination thereof. Various promoters can also be added to the support material. Examples of promoters include cerium, ruthenium, lanthanum, platinum, rhenium, gold, nickel and rhodium.

В некоторых случаях носитель катализатора имеет прочность на раздавливание от примерно 1 фунт/мм (примерно 0,45 кг/мм) до примерно 10 фунт/мм (примерно 4,5 кг/мм) и удельную поверхность по методу БЭТ более примерно 75 м2/г. В других случаях катализатор имеет прочность на раздавливание от примерно 2 фунт/мм (примерно 0,91 кг/мм) до примерно 5 фунт/мм (примерно 2,3 кг/мм) и удельную поверхность по методу БЭТ более примерно 100 м2/г. В еще других случаях катализатор имеет прочность на раздавливание примерно от 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до 4 фунт/мм (примерно 1,8 кг/мм). В еще других случаях катализатор имеет удельную поверхность по методу БЭТ более примерно 125 м2/г или 150 м2/г.In some cases, the catalyst support has a crush strength of from about 1 lb/mm (about 0.45 kg/mm) to about 10 lb/mm (about 4.5 kg/mm) and a BET specific surface area greater than about 75 m 2 /G. In other cases, the catalyst has a crush strength of from about 2 lb/mm (about 0.91 kg/mm) to about 5 lb/mm (about 2.3 kg/mm) and a BET specific surface area of greater than about 100 m 2 / G. In still other cases, the catalyst has a crush strength of from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to 4 lb/mm (about 1.8 kg/mm). In still other cases, the catalyst has a BET specific surface area greater than about 125 m 2 /g or 150 m 2 /g.

Распределение активного металла на носителе обычно составляет от примерно 2% до примерно 10%. Часто распределение активного металла составляет от примерно 3% до примерно 5% (например, примерно 4%). Распределение активного металла представляет собой долю атомов на поверхности катализатора, которые подвергаются воздействию, что выражается следующим образом: D=NS/NT, где D представляет собой диспергирование, NS представляет собой количество поверхностных атомов, и NT представляет собой общее количество атомов материал. Диспергирование увеличивается с уменьшением размера кристаллитов.The distribution of active metal on the support is typically from about 2% to about 10%. Often the active metal distribution is from about 3% to about 5% (eg, about 4%). The active metal distribution represents the fraction of atoms on the surface of the catalyst that are exposed, which is expressed as follows: D=NS/NT, where D represents the dispersion, NS represents the number of surface atoms, and NT represents the total number of atoms of the material. Dispersion increases with decreasing crystallite size.

В некоторых случаях катализатор на носителе содержит кобальт, железо, никель или их комбинации, нанесенные в количестве примерно от 5 мас.%, до 30 мас.%, на гамма-оксид алюминия, имеющий нейтральную поверхность, более типично нанесенные в количестве примерно 20 мас.%, на гамма-оксид алюминия, имеющий нейтральную поверхность, в расчете на общую массу катализатора на носителе. Кроме того, в указанных случаях состав катализатора на носителе включает выбранные комбинации одного или более промоторов, состоящих из рутения, палладия, платины, золота, никеля, рения и их комбинаций, в количестве примерно от 0,01 до 20,0 мас.%, более типично примерно от 0,1 до 0,5 мас.%, наIn some cases, the supported catalyst contains cobalt, iron, nickel, or combinations thereof, supported in an amount of from about 5 wt.% to 30 wt.%, on gamma alumina having a neutral surface, more typically supported in an amount of about 20 wt. .%, per gamma-alumina having a neutral surface, based on the total weight of the supported catalyst. In addition, in these cases, the supported catalyst composition includes selected combinations of one or more promoters consisting of ruthenium, palladium, platinum, gold, nickel, rhenium, and combinations thereof, in an amount of from about 0.01 to 20.0 wt.%, more typically from about 0.1 to 0.5 wt.%, at

- 5 045925 промотор. Способы получения катализатора включают пропитывание и другие способы получения, обычно применяемые в промышленности и описанные в данной области техники.- 5 045925 promoter. Methods for preparing the catalyst include impregnation and other preparation methods commonly used in industry and described in the art.

Жидкие топлива, полученные непосредственно путем применения катализатора согласно настоящему изобретению, обладают очень незначительными или вообще не обладают коррозионными свойствами и очень мало подвергаются или вообще не подвергаются окислению или разложению во время хранения и могут храниться годами без изменения. Кроме того, катализаторную реакционную воду, как правило, можно непосредственно рециркулировать 112 в генератор 103 синтез-газа.Liquid fuels produced directly by use of the catalyst of the present invention have very little or no corrosive properties and undergo little or no oxidation or degradation during storage and can be stored for years without change. In addition, the catalyst reaction water can typically be directly recycled 112 to the synthesis gas generator 103.

При применении катализатора согласно настоящему изобретению для превращения синтез-газа непосредственно в топлива катализаторная реакционная вода содержит очень мало карбоновых кислот или содержит необнаруживаемые уровни карбоновых кислот. В табл. 4 суммированы данные о содержании гидроксиалканов (например, спиртов) и карбоновых кислот в катализаторной реакционной воде, полученной в результате катализа синтез-газа, который был произведен путем парового риформинга природного газа, газоконденсатных жидкостей и глицерина с применением катализатора согласно настоящему изобретению.When using the catalyst of the present invention to convert synthesis gas directly into fuels, the catalyst reaction water contains very little or undetectable levels of carboxylic acids. In table 4 summarizes the content of hydroxyalkanes (eg, alcohols) and carboxylic acids in the catalyst reaction water obtained from the catalysis of synthesis gas that was produced by steam reforming of natural gas, natural gas liquids and glycerol using the catalyst of the present invention.

Хотя, как было установлено, общая концентрация гидроксиалканов составила 12831 ppm, 16560 ppm и 18877 ppm, соответственно, в случае синтез-газа, полученного из перечисленных трех видов сырья, уксусная кислота, пропионовая кислота и малоновая кислота в образцах катализаторной реакционной воды не обнаруживались (содержание каждой составляло менее примерно 25 ppm).Although the total concentration of hydroxyalkanes was found to be 12831 ppm, 16560 ppm and 18877 ppm, respectively, in the case of synthesis gas obtained from these three feedstocks, acetic acid, propionic acid and malonic acid were not detected in the catalyst reaction water samples ( each content was less than about 25 ppm).

Поскольку гидроксиалканы и карбоновые кислоты будут распределяться между катализаторной реакционной водой и топливом, возможное присутствие карбоновых кислот в жидких топливах можно легко оценить с помощью испытания на коррозию медной полосы согласно ASTM D130. При наличии карбоновых кислот поверхность медной полосы изменяет цвет, изменение которого характеризуют показателями от 1а до 4с, при этом обозначение 1а указывает на очень небольшую коррозию или ее отсутствие, тогда как при 4с топливо вызывает коррозию медной полосы с появлением темно-коричневого/черного цвета, что свидетельствует о том, что указанное топливо содержит неприемлемые уровни карбоновых кислот (ASTM International, 2012). Было установлено, что топлива, полученные непосредственно из указанных видов сырья, обеспечивают результат испытания, соответствующий 1а, что подтвердило, что карбоновые кислоты являются необнаруживаемыми.Since hydroxyalkanes and carboxylic acids will partition between the catalyst reaction water and the fuel, the possible presence of carboxylic acids in liquid fuels can be easily assessed using the ASTM D130 copper strip corrosion test. In the presence of carboxylic acids, the surface of the copper strip changes color, the change of which is characterized by indicators from 1a to 4c, with the designation 1a indicating very little or no corrosion, while at 4c the fuel causes corrosion of the copper strip with the appearance of a dark brown/black color, indicating that the fuel in question contains unacceptable levels of carboxylic acids (ASTM International, 2012). Fuels produced directly from these feedstocks were found to provide a test result consistent with 1a, which confirmed that carboxylic acids were undetectable.

Таблица 4Table 4

Концентрация оксигенированных органических соединений в катализаторной реакционной воде, полученной из синтез-газа, полученного из различных газофазных углеводородов путем применения катализатора прямого получения топливаConcentration of oxygenated organic compounds in catalyst reaction water obtained from synthesis gas obtained from various gas-phase hydrocarbons by using a direct fuel catalyst

Оксигенированное органическое соединение Oxygenated organic compound Газофазный углеводородный ресурс Gas-phase hydrocarbon resource Природный газ Natural gas Испаренные газоконденсатные жидкости Evaporated gas condensate liquids Испаренный глицерин Evaporated glycerin Концентрация (ppm) в катализаторной реакционной воде1 Concentration (ppm) in catalyst reaction water 1 Метанол Methanol 4470 4470 4980 4980 6177 6177 Этанол Ethanol 4890 4890 5040 5040 6529 6529 1-Пропанол 1-Propanol 1970 1970 1930 1930 2209 2209 1 -Бутанол 1 -Butanol 1980 1980 2530 2530 1888 1888 1 -Пентанол 1-Pentanol 1080 1080 1380 1380 1342 1342 1-Гексанол 1-Hexanol 310 310 290 290 333 333 1 -Г ептанол 1-Geptanol 111 111 60 60 67 67 1 -Октанол 1-Octanol <25 <25 <25 <25 122 122 1 -Нонанол 1 -Nonanol <25 <25 <25 <25 <25 <25 Уксусная кислота Acetic acid <25 <25 <25 <25 <25 <25 Пропионовая кислота Propionic acid <25 <25 <25 <25 <25 <25 Малоновая кислота Malonic acid <25 <25 <25 <25 <25 <25 Всего Total 12,831 12,831 16,560 16,560 18,877 18,877

1пНеобнаруживаемый определяют как значения, которые находятся на уровне или ниже предела обнаружения, составляющего 25 ppm, при этом предел обнаружения представляет собой самую низкую концентрацию, которую можно надежно распознать, но которая лежит ниже уровня, количественно определяемого с приемлемой точностью. 1n Non-detectable is defined as values that are at or below the detection limit of 25 ppm, with the detection limit being the lowest concentration that can be reliably detected but which is below a level that can be quantified with acceptable accuracy.

Второй аспект микромасштабного способа согласно настоящему изобретению представляет собойThe second aspect of the microscale method according to the present invention is

- 6 045925 прямую рециркуляцию катализаторной реакционной воды, поскольку такая вода содержит необнаруживаемые или едва обнаруживаемые вредные карбоновые кислоты. Если в процессах производства синтезгаза не требуется много пара, например, для установки риформинга синтез-газа с поршневым двигателем, такую катализаторную реакционную воду можно использовать для извлечения дополнительного количества нефти из расположенной рядом нефтяной скважины.- 6 045925 direct recycling of catalyst reaction water, since such water contains undetectable or barely detectable harmful carboxylic acids. If the syngas production processes do not require much steam, such as a reciprocating engine syngas reformer, such catalyst reaction water can be used to recover additional oil from a nearby oil well.

При наличии нефти в подземных горных породах, таких как песчаник, карбонат или сланец, такую нефть в общем случае можно разрабатывать путем бурения ствола скважины в нефтеносном пласте, позволяя существующим градиентам давления вытеснять нефть вверх по стволу скважины. Такой способ известен как первичный метод извлечения нефти. Если и когда градиенты давления недостаточны для добычи нефти с требуемой скоростью, обычно используют усовершенствованный способ добычи для извлечения дополнительного количества нефти. Такой способ известен как вторичный метод извлечения нефти.When oil is present in underground rock formations such as sandstone, carbonate or shale, such oil can generally be developed by drilling a wellbore into the oil-bearing formation, allowing existing pressure gradients to force the oil up the wellbore. This method is known as the primary oil recovery method. If and when pressure gradients are not sufficient to produce oil at the required rate, an enhanced recovery method is typically used to recover additional oil. This method is known as the secondary oil recovery method.

Даже после вторичного извлечения нефти с применением закачивания воды в пласте могут оставаться большие количества исходной нефти. Доля неизвлекаемого углеводорода обычно является максимальной в случае тяжелых нефтей, сланцевой нефти и сложных геологических формаций. На некоторых крупных нефтяных месторождениях после обычного нагнетания воды может оставаться более миллиарда баррелей (примерно 0,16 миллиарда куб.м) нефти.Even after secondary oil recovery using water injection, large quantities of the original oil may remain in the reservoir. The proportion of unrecoverable hydrocarbon is usually highest in heavy oils, shale oils and complex geological formations. In some large oil fields, more than a billion barrels (approximately 0.16 billion cubic meters) of oil can remain after normal water injection.

Тогда в центре внимания оказываются третичные методы извлечения нефти. По оценкам современные третичные методы извлечения нефти позволяют удалять дополнительные от 5 до 20 процентов нефти, оставшейся в коллекторе. Разработка эффективных стратегий третичного извлечения нефти для более эффективного извлечения нефти обещает оказать значительное экономическое воздействие. Современные методы третичного извлечения нефти являются эффективными, но дорогостоящими, поскольку многие нефтедобывающие районы имеют ограниченные запасы воды.Tertiary oil recovery methods then come into focus. It is estimated that modern tertiary oil recovery techniques can remove an additional 5 to 20 percent of the oil remaining in the reservoir. Developing effective tertiary oil recovery strategies to more efficiently recover oil promises to have a significant economic impact. Current tertiary oil recovery methods are effective but expensive because many oil-producing areas have limited water supplies.

Было обнаружено, что гидроксиалканы (спирты), состоящие из от одного до четырех атомов углерода, растворенные в воде, являются идеальными с точки зрения третичного извлечения нефти [патент США 7559372 (7/2009)]. Однако добавление смешанных спиртов в воду для третичного извлечения нефти представляет собой очень дорогостоящую процедуру. Поскольку такая катализаторная реакционная вода, полученная из катализатора, описанного в настоящем документе, содержит до примерно 2,0 об.% С15 спиртов, она идеально подходит для прямого применения при третичном извлечении нефти.Hydroxyalkanes (alcohols) consisting of one to four carbon atoms dissolved in water have been found to be ideal for tertiary oil recovery [US Patent 7,559,372 (7/2009)]. However, adding mixed alcohols to water for tertiary oil recovery is a very expensive procedure. Because such catalyst reaction water obtained from the catalyst described herein contains up to about 2.0 vol.% C 1 -C 5 alcohols, it is ideal for direct use in tertiary oil recovery.

Под микромасштабными GTL системами обычно подразумевают установки, на которых превращают менее примерно 2,5 млн стандартных куб. футов (примерно 70800 куб.м) в сутки (MMScf/сутки) газофазных углеводородов в жидкие углеводородные продукты. Среднемасштабные и крупномасштабные GTL системы невозможно экономически масштабировать для переработки менее примерно 2,5 млн стандартных куб. футов (примерно 70800 куб.м) в сутки газофазных углеводородов без исключения основных типовых процессов и упрощения других процессов.Microscale GTL systems typically refer to plants that convert less than approximately 2.5 million standard cubic meters. feet (approximately 70,800 cubic meters) per day (MMScf/day) of gaseous hydrocarbons into liquid hydrocarbon products. Medium and large scale GTL systems cannot be economically scaled to process less than approximately 2.5 million standard cubic meters. feet (approximately 70,800 cubic meters) per day of gas-phase hydrocarbons without eliminating the main typical processes and simplifying other processes.

На фиг. 1 проиллюстрированы аспекты типовых процессов для микромасштабного GTL способа согласно настоящему изобретению. Указанный способ включает: ряд каталитических реакторов 108 (фиг. 2), которые устраняют или уменьшают потребность в повторном сжатии и рециркуляции хвостового газа; катализатор 109 прямого получения топлива, обеспечивающий в жидком топливе и катализаторной реакционной воде необнаруживаемые уровни отдельных карбоновых кислот, составляющие менее или равно примерно 100 ppm, или предпочтительно менее 25 ppm, или более предпочтительно менее 15 ppm; процесс прямой рециркуляции катализаторной реакционной воды 112 для применения в качестве пара в генераторе 103 синтез-газа и/или для применения при третичном извлечении 119 нефти; введение жидкого топлива непосредственно в трубопровод 117 для сырой нефти; прямое использование топлива на месте для внедорожных дизельных двигателей, применяемых в генераторах, компрессорах, насосах, тракторах и т.д. 118; или транспортировку жидких топлив в другое место для получения высококачественных жидких топливных продуктов 116 (фиг. 3), соответствующих или превышающих стандарты ASTM и/или другие эквивалентные топливные стандарты.In fig. 1 illustrates aspects of typical processes for a microscale GTL process in accordance with the present invention. The method includes: a series of catalytic reactors 108 (FIG. 2) that eliminate or reduce the need for tail gas recompression and recirculation; a direct fuel catalyst 109 providing undetectable levels of individual carboxylic acids in the liquid fuel and catalyst reaction water of less than or equal to about 100 ppm, or preferably less than 25 ppm, or more preferably less than 15 ppm; a process for directly recycling catalyst reaction water 112 for use as steam in the synthesis gas generator 103 and/or for use in tertiary oil recovery 119; introducing liquid fuel directly into crude oil pipeline 117; direct on-site fuel use for off-road diesel engines used in generators, compressors, pumps, tractors, etc. 118; or transporting liquid fuels to another location to produce high quality liquid fuel products 116 (FIG. 3) that meet or exceed ASTM and/or other equivalent fuel standards.

На фиг. 3 приведены детали каталитического реактора, применяемого в типовом процессе 108 (фиг. 2), который содержит ряд последовательно соединенных четырех реакторов 202-205, предназначенных для эффективного однопроходного прямого превращения очищенного и сжатого синтез-газа 201 в высококачественное топливо 207.In fig. 3 shows details of the catalytic reactor used in the typical process 108 (FIG. 2), which contains a series of four reactors 202-205 designed to efficiently convert purified and compressed synthesis gas 201 into high-quality fuel 207 in a single-pass manner.

Способ согласно настоящему изобретению приводит к исключению нескольких необязательных типовых процессов и упрощению других процессов, что обеспечивает значительное снижение капитальных, эксплуатационных затрат, мобильность системы и простоту эксплуатации при микромасштабном прямом получении жидких топлив из газофазных углеводородных ресурсов.The method of the present invention results in the elimination of several unnecessary typical processes and the simplification of other processes, which provides significant reductions in capital, operating costs, system portability and ease of operation for micro-scale direct production of liquid fuels from gas-phase hydrocarbon resources.

Следующее описание приведено с целью обеспечения любого специалиста в данной области техники возможностью реализовать и использовать настоящее изобретение, при этом указанное описание представлено в контексте конкретного применения и его требований. Различные модификации описанных вариантов реализации будут очевидны специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариантам реализации и примеThe following description is provided to enable any person skilled in the art to make and use the present invention, while the description is presented in the context of the particular application and its requirements. Various modifications to the described embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments and applications.

- 7 045925 нениям без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено показанным вариантом реализации, но должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и особенностями, описанными в настоящем документе.- 7 045925 without deviating from the essence and scope of the present invention. Thus, the present invention is not limited to the embodiment shown, but is intended to be within the broadest scope consistent with the principles and features described herein.

Термин содержит и его грамматические эквиваленты используют в настоящем документе для обозначения необязательного присутствия и других компонентов, ингредиентов, стадий и т.д. Например, полученный продукт, содержащий компоненты А, В и С, может содержать только компоненты А, В и С или может содержать не только компоненты А, В и С, но также один или более других компонентов.The term contains and its grammatical equivalents are used herein to denote the optional presence of other components, ingredients, steps, etc. For example, the resulting product containing components A, B and C may contain only components A, B and C, or may contain not only components A, B and C, but also one or more other components.

На фиг. 1 приведены основные типовые процессы для одного из вариантов реализации настоящего изобретения. Газофазные углеводородные ресурсы и/или ресурсы в виде испаренных жидких углеводородов вводят в систему 101. Указанные ресурсы могут представлять собой природный газ; биогаз; попутный газ; газофазные углеводороды (например, С24); смесь широкой фракции углеводородов или смесь газоконденсатных жидкостей (NGL); отдельные компоненты, извлеченные из потоков природного газа, такие как этан, пропан, бутан или другие компоненты, конденсаты природного газа (C5+); или другие аналогичные газы или жидкости (такие как нафта или конденсат), которые могут легко испаряться с образованием газа. Перед подачей в генератор 103 синтез-газа из газофазных углеводородов удаляют 102 любые вредные загрязняющие вещества, такие как соединения серы.In fig. 1 shows the main typical processes for one of the embodiments of the present invention. Gas-phase hydrocarbon resources and/or vaporized liquid hydrocarbon resources are introduced into system 101. These resources may be natural gas; biogas; associated gas; gas-phase hydrocarbons (for example, C 2 -C 4 ); a mixture of a wide fraction of hydrocarbons or a mixture of gas condensate liquids (NGL); individual components extracted from natural gas streams, such as ethane, propane, butane or other components, natural gas condensates (C 5+ ); or other similar gases or liquids (such as naphtha or condensate) that can readily evaporate to form gas. Any harmful contaminants, such as sulfur compounds, are removed 102 from the gas-phase hydrocarbons before being fed into the synthesis gas generator 103.

В первом генераторе 103 синтез-газа для облегчения превращения углеводородов в синтез-газ используют пар. Такой пар получают главным образом в результате прямой рециркуляции и применения катализаторной реакционной воды 112, при этом для исключения образования элементарного углерода в некоторых случаях может потребоваться подпиточная вода для регулирования отношения водяного пара к углероду. В генераторе 103 синтез-газа используют катализатор, который эффективно превращает метан и другие углеводороды в синтез-газ при рабочих температурах ниже примерно 1700°F (примерно 930°С). Для удаления любых загрязняющих веществ, которые могут все еще присутствовать в синтезгазе, можно использовать блок 105 доочистки синтез-газа. Поскольку в процессе каталитического парового риформинга отношение Н2/СО может стать слишком высоким, для доведения такого отношения примерно до 2,2 используют мембранную систему 106. Для увеличения давления синтез-газа примерно до 350 psi (примерно 2413 кПА) может потребоваться сжатие 107.The first synthesis gas generator 103 uses steam to facilitate the conversion of hydrocarbons into synthesis gas. This steam is produced primarily through direct recirculation and the use of catalyst reaction water 112, and in some cases make-up water may be required to control the steam to carbon ratio to eliminate the formation of elemental carbon. Synthesis gas generator 103 utilizes a catalyst that efficiently converts methane and other hydrocarbons into synthesis gas at operating temperatures below about 1700°F (about 930°C). Syngas post-treatment unit 105 may be used to remove any contaminants that may still be present in the synthesis gas. Since the H 2 /CO ratio may become too high during the catalytic steam reforming process, membrane system 106 is used to bring the ratio to about 2.2. Compression 107 may be required to increase the synthesis gas pressure to about 350 psi (about 2413 kPa).

Можно использовать альтернативный генератор 103 синтез-газа, в котором для получения синтезгаза применяют модифицированный поршневой двигатель [Публикация заявки на патент США 2014/0144397 (5/2014)]. Мембранный сепаратор (Lin et al., 2013) или систему 104 короткоцикловой адсорбции при переменном давлении пара (VPS A) [Praxair, 2016] используют для обогащения воздуха O2 примерно от 30% до 93%, соответственно, для введения с газофазными углеводородами в генератор 103 синтез-газа с поршневым двигателем.An alternative synthesis gas generator 103 may be used that uses a modified piston engine to produce synthesis gas [US Patent Application Publication 2014/0144397 (5/2014)]. A membrane separator (Lin et al., 2013) or a vapor pressure swing adsorption (VPS A) system 104 [Praxair, 2016] is used to enrich the air with O2 from approximately 30% to 93%, respectively, for introduction with gas-phase hydrocarbons into the generator 103 synthesis gas with piston engine.

Загрязняющие вещества, содержащиеся в синтез-газе, которые могут быть образованы генератором 103 синтез-газа, представляющим собой установку риформинга с поршневым двигателем, такие как аммиак, HCN и твердые частицы, удаляют путем применения способов, обычно используемых в данной области техники 105. Поскольку отношение Н2/СО находится в почти идеальном диапазоне от 1,6 до 2,0, регулировка указанного отношения 106 не требуется. Для увеличения давления синтез-газа примерно до 350 psi (примерно 2413 кПА) может потребоваться сжатие 107.Contaminants contained in the synthesis gas that may be generated by the reciprocating engine reformer synthesis gas generator 103, such as ammonia, HCN, and particulate matter, are removed by methods commonly used in the art 105. Because the H 2 /CO ratio is in an almost ideal range of 1.6 to 2.0, no adjustment of this ratio 106 is required. Compression 107 may be required to increase the synthesis gas pressure to approximately 350 psi (approximately 2413 kPa).

На фиг. 2 приведены детали конструкции каталитического реактора 200, содержащего ряд нескольких последовательно соединенных реакторов 202-205, предназначенных для эффективного однопроходного прямого превращения синтез-газа в высококачественное топливо (на фиг. 2 показаны 4 последовательно соединенных реактора). Такая конфигурация исключает необходимость повторного сжатия и рециркуляции хвостового газа, которые обычно используют в существующей области техники. Ряд нескольких горизонтальных или вертикальных каталитических реакторов или реакторов, расположенных под углом относительно горизонтальной и вертикальной ориентации 200, предназначен для эффективного превращения в продукты примерно 70 мол.%, предпочтительно 80 мол.% или более предпочтительно 90 мол.% H2 и СО, содержащихся в синтез-газе, без повторного сжатия и рециркуляции синтез-газа. Согласно предпочтительным вариантам реализации для достижения требуемых результатов используют от двух до пяти реакторов (например, 2 реактора, 3 реактора, 4 реактора или 5 реакторов) или используют от шести до десяти реакторов (например, 6 реакторов, 7 реакторов, 8 реакторов, 9 реакторов или десять реакторов).In fig. 2 shows design details of a catalytic reactor 200 containing a series of multiple reactors 202-205 for efficient, single-pass direct conversion of synthesis gas into high quality fuel (4 reactors in series are shown in FIG. 2). This configuration eliminates the need for recompression and tail gas recirculation, which are typically used in the current art. A series of multiple horizontal or vertical catalytic reactors or reactors positioned at an angle of 200 relative to a horizontal and vertical orientation are designed to efficiently convert into products about 70 mol%, preferably 80 mol%, or more preferably 90 mol% of H2 and CO contained in synthesis gas, without re-compression and recirculation of synthesis gas. In preferred embodiments, two to five reactors (e.g., 2 reactors, 3 reactors, 4 reactors, or 5 reactors) are used, or six to ten reactors are used (e.g., 6 reactors, 7 reactors, 8 reactors, 9 reactors) to achieve the desired results. or ten reactors).

Такие многотрубчатые каталитические реакторы 202-205 эффективно отводят тепло от экзотермической каталитической реакции. Они работают при температуре от примерно 350°F до 450°F (от примерно 177°С до примерно 232°С), но предпочтительно от 400 до 430°F (от примерно 204°С до примерно 221°С); при давлении от примерно 250 до 450 psig (от примерно 1724 до примерно 3103 кПА изб.); и объемных скоростях газа от примерно 100 до 10000 ч-1, но предпочтительно от 500 до 3 000 ч-1.Such multi-tubular catalytic reactors 202-205 effectively remove heat from the exothermic catalytic reaction. They operate at temperatures from about 350°F to 450°F (about 177°C to about 232°C), but preferably from 400 to 430°F (about 204°C to about 221°C); at a pressure of from about 250 to 450 psig (from about 1724 to about 3103 kPag); and gas space velocities from about 100 to 10,000 h -1 , but preferably from 500 to 3,000 h -1 .

Очищенный синтез-газ 201 (фиг. 2) вводят в каталитический реактор 1 202, работающий при температурах, давлениях и объемных скоростях, необходимых для превращения примерно 35% СО и H2, подлежащих превращению в продукты. Оставшиеся СО и H2 и продукты из каталитического реактора 1 202 вводят в удлиненный каталитический реактор 2203, работающий при температурах, давлениях и объемPurified synthesis gas 201 (FIG. 2) is introduced into a catalytic reactor 1 202 operating at temperatures, pressures and space velocities necessary to convert approximately 35% of the CO and H2 to be converted into products. The remaining CO and H 2 and products from the catalytic reactor 1 202 are introduced into an elongated catalytic reactor 2203 operating at temperatures, pressures and volume

- 8 045925 ных скоростях, необходимых для превращения примерно 50% оставшихся СО и H2 в дополнительные продукты.- 8 045925 speeds required to convert approximately 50% of the remaining CO and H2 into additional products.

Оставшиеся СО и H2 и продукты из каталитического реактора 2203 вводят в еще более длинный каталитический реактор 3204, работающий при требуемых температурах, давлениях и объемных скоростях для превращения примерно 65% оставшихся СО и H2 в дополнительные продукты.The remaining CO and H2 and products from catalytic reactor 2203 are introduced into an even longer catalytic reactor 3204, which is operated at the required temperatures, pressures and space velocities to convert approximately 65% of the remaining CO and H2 into additional products.

Однако согласно некоторым вариантам реализации указанные реакторы могут иметь разное количество трубок, или согласно другим вариантам реализации они имеют одинаковый размер и/или имеют одинаковое количество трубок. Уникальное расположение и конструкция таких каталитических реакторов обеспечивает эффективность превращения СО и H2 в жидкие топлива, составляющую примерно 90% или более, без необходимости отделения жидких топлив и катализаторной реакционной воды от катализаторного хвостового газа, а также повторного сжатия и рециркуляции продуктов, что обычно используют в современной области техники.However, in some embodiments, these reactors may have different numbers of tubes, or in other embodiments, they are the same size and/or have the same number of tubes. The unique arrangement and design of these catalytic reactors provide conversion efficiencies of approximately 90% or greater for converting CO and H2 into liquid fuels, without the need to separate liquid fuels and catalyst reaction water from the catalyst tail gas, and to recompress and recycle the products typically used in modern field of technology.

Катализатор 109 прямого получения топлива получают, как описано Schuetzle в патенте США 9090831 (7/2015), за исключением того, что используют носитель катализатора, имеющий почти нейтральные поверхностные свойства (определяемые как поверхность, которая не является ни кислой, ни основной).Direct fuel catalyst 109 is prepared as described by Schuetzle in US Pat. No. 9,090,831 (7/2015), except that a catalyst support having nearly neutral surface properties (defined as a surface that is neither acidic nor basic) is used.

При применении носителя катализатора, поверхность которого не является ни кислой, ни основной, в топливе и катализаторной реакционной воде образуются необнаруживаемые вредные карбоновые кислоты.When using a catalyst support whose surface is neither acidic nor basic, undetectable harmful carboxylic acids are formed in the fuel and catalyst reaction water.

В результате непосредственно порученные жидкие топлива не вызывают коррозию или обладают очень незначительными или вообще не обладают коррозионными свойствами, очень мало подвергаются или вообще не подвергаются окислению или разложению во время хранения и могут храниться годами без изменения. Кроме того, в общем случае катализаторную реакционную воду можно без каких-либо проблем непосредственно рециркулировать 112 в генератор синтез-газа, такой как установка парового риформинга 103.As a result, directly charged liquid fuels are non-corrosive or have very little or no corrosive properties, undergo very little or no oxidation or degradation during storage, and can be stored for years without change. In addition, in general, the catalyst reaction water can be directly recycled 112 to a synthesis gas generator such as a steam reformer 103 without any problem.

В некоторых случаях, когда генератор синтез-газа требует мало пара или не требует пар, такой как генератор синтез-газа с поршневым двигателем, катализаторную реакционную воду можно закачивать в нефтяные скважины для вторичного или третичного извлечения нефти 119.In some cases where the synthesis gas generator requires little or no steam, such as a reciprocating engine synthesis gas generator, catalyst reaction water can be injected into oil wells for secondary or tertiary oil recovery 119.

Жидкие топлива разделяют путем применения трехфазового сепаратора 110 на хвостовой газ 111 (C1-C4 углеводороды, оксигенированные углеводороды, СО2 и не прореагировавшие H2 и СО), катализаторную реакционную воду 112 и жидкие топлива 113 (в основном состоящие из С524 углеводородов и оксигенированных органических соединений). Кроме того, образуется небольшое количество воска (в основном состоящего из С2440 углеводородов). Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения образуется менее 25 мас.%, воска по массе относительно всего выпуска продукции и; согласно предпочтительному варианту образуется менее 5 мас.%, воска, и согласно более предпочтительному варианту образуется менее 2 мас.%, воска.Liquid fuels are separated using a three-phase separator 110 into tail gas 111 (C1- C4 hydrocarbons, oxygenated hydrocarbons, CO2 and unreacted H2 and CO), catalyst reaction water 112 and liquid fuels 113 (mainly consisting of C5 - C24 hydrocarbons and oxygenated organic compounds). In addition, a small amount of wax (mainly consisting of C 24 -C 40 hydrocarbons) is formed. According to one embodiment of the present invention, less than 25 wt.% of wax by weight is formed relative to the total production output and; in a preferred embodiment, less than 5 wt.% wax is formed, and in a more preferred embodiment, less than 2 wt.% wax is formed.

Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения для оптимизации экономических параметров для применения на конкретном рынке рабочие условия каталитического реактора можно изменять для изменения конечной линейки продукции. Рабочие условия в каталитическом реакторе, влияющие на линейку выпускаемой продукции, включают отношение Н2:СО, часовую объемную скорость газа, давление и/или температуру. Например, при уменьшении отношения Н2:СО ниже 2,0:1 выпуск продукции сместится в сторону распределения более тяжелых углеводородов, что может быть желательно в некоторых секторах рынка и в некоторых областях применения. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения хвостовой газ 111 можно рециркулировать в термохимический генератор 103 синтез-газа, где указанный хвостовой газ может быть превращен в дополнительное количество синтез-газа или использован в качестве топлива для горелок.In some embodiments of the present invention, to optimize economics for application in a particular market, the operating conditions of the catalytic reactor may be varied to change the final product line. Operating conditions in the catalytic reactor that affect the product line include the H 2 :CO ratio, gas hourly space velocity, pressure and/or temperature. For example, decreasing the H 2 :CO ratio below 2.0:1 will shift output toward heavier hydrocarbon distribution, which may be desirable in some market sectors and applications. In some embodiments of the present invention, tail gas 111 may be recycled to thermochemical synthesis gas generator 103, where said tail gas may be converted into additional synthesis gas or used as burner fuel.

Необязательным аспектом настоящего изобретения является прямая рециркуляция катализаторной реакционной воды 112 в установку парового риформинга или, при применении генератора синтез-газа, требующего небольшого количества пара или не требующего пара, катализаторную реакционную воду можно использовать непосредственно для третичного извлечения нефти. Такая инновация стала возможной, поскольку катализаторная реакционная вода содержит необнаруживаемые или едва обнаруживаемые уровни вредных карбоновых кислот.An optional aspect of the present invention is to directly recycle the catalyst reaction water 112 to the steam reformer or, when using a synthesis gas generator requiring little or no steam, the catalyst reaction water can be used directly for tertiary oil recovery. This innovation is made possible because the catalyst reaction water contains undetectable or barely detectable levels of harmful carboxylic acids.

Жидкое топливо 113 можно использовать непосредственно и на местном уровне во внедорожных двигателях, применяемых в дизельных генераторах, тракторах, компрессорах, водных насосах, сельскохозяйственной технике, строительном оборудовании и т.п.Fuel oil 113 can be used directly and locally in non-road engines used in diesel generators, tractors, compressors, water pumps, agricultural machinery, construction equipment, etc.

Жидкое топливо 113 можно собирать и транспортировать автомобильным и/или железнодорожным транспортом в централизованное место, где его подвергают перегонке 115 с получением высококачественных топливных продуктов 116, показанных на фиг. 3, для дистрибуции на местных рынках топлива.Liquid fuel 113 may be collected and transported by road and/or rail to a centralized location where it is distilled 115 to produce the high quality fuel products 116 shown in FIG. 3, for distribution in local fuel markets.

Возможные продукты, получаемые при перегонке жидкого топлива согласно фиг. 3 включают: компоненты смешения реформулированных бензинов (приблизительно C5-C8 углеводороды и оксигенированные органические соединения) 303; дизельное топливо № 1 (керосин) (приблизительно C5-Ci6 углеводороды и оксигенированные органические соединения) 304; дизельное топливо № 2 305 (приблизиPossible products obtained by distillation of liquid fuel according to FIG. 3 include: reformulated gasoline blending components (approximately C5-C8 hydrocarbons and oxygenated organic compounds) 303; diesel fuel No. 1 (kerosene) (approximately C 5 -Ci 6 hydrocarbons and oxygenated organic compounds) 304; diesel fuel No. 2 305 (approx.

- 9 045925 тельно С920 углеводороды и оксигенированные органические соединения); дизельное топливо № 3 306 (приблизительно С16-С2з углеводороды и оксигенированные органические соединения); и небольшую фракцию 307 воска (С22+ углеводороды и оксигенированные органические соединения). Получают небольшое количество газов (С25) 302, а также небольшой остаток (в основном окисленные углеводороды) 308.- 9 045925 specifically C 9 -C 20 hydrocarbons and oxygenated organic compounds); diesel fuel No. 3 306 (approximately C16 -C23 hydrocarbons and oxygenated organic compounds); and a small fraction of 307 wax (C22+ hydrocarbons and oxygenated organic compounds). A small amount of gases (C 2 -C 5 ) 302 is obtained, as well as a small residue (mainly oxidized hydrocarbons) 308.

Для дальнейшей перегонки жидких углеводородов для отделения высокоценных альфа-олефинов и гидроксиалканов от жидких топлив можно использовать альтернативные или дополнительные способы. Альтернативный вариант реализации включает прямое введение жидких топлив в совмещенный трубопровод 117 для сырой нефти на устье нефтяной скважины, при этом указанные топлива смешивают с сырой нефтью для транспортировки на нефтеперерабатывающий завод и/или завод по химической переработке. Поскольку жидкие топлива имеют гораздо более низкую плотность и вязкость, чем сырая нефть, они служат для улучшения протекания нефти по трубопроводам.Alternative or complementary processes can be used to further distill liquid hydrocarbons to separate high-value alpha-olefins and hydroxyalkanes from liquid fuels. An alternative embodiment involves directly introducing liquid fuels into the combined crude oil pipeline 117 at the wellhead, wherein the fuels are mixed with the crude oil for transportation to a refinery and/or chemical processing plant. Because liquid fuels have a much lower density and viscosity than crude oil, they serve to improve the flow of oil through pipelines.

Катализаторы для получения метанола можно использовать в каталитическом реакторе совместно с каталитическим реактором 108 с получением промежуточного метанольного сырья, которое можно транспортировать на рафинировочную и/или химическую установку для дальнейшей переработки с получением топлив и/или химических соединений. Такая установка также может быть интегрирована с установкой для получения аммиака, при этом избыточное количество водорода из GTL установки используют в качестве сырья в установке для получения аммиака, оптимизируя, тем самым, экономические параметры производства указанного продукта.The methanol catalysts can be used in the catalytic reactor in conjunction with the catalytic reactor 108 to produce intermediate methanol feedstocks that can be transported to a refinery and/or chemical plant for further processing into fuels and/or chemical compounds. Such a plant can also be integrated with an ammonia plant, whereby excess hydrogen from the GTL plant is used as feedstock in the ammonia plant, thereby optimizing the economics of production of said product.

В некоторых случаях для предотвращения коксования и других нежелательных реакций в некоторых генераторах 103 синтез-газа отношение воды к углероду в сырье регулируют в диапазоне 1,5-3,0/1,0 и предпочтительно 2,0-3,0/1,0 для предотвращения коксования и других нежелательных реакций риформинга. Хотя некоторое количество подпиточной воды может быть необходимо при запуске интегрированного процесса, описанного на фиг. 1, как правило, для поддержания эффективного процесса каталитического парового риформинга после запуска будет достаточно катализаторной реакционной воды без необходимости применения подпиточной воды.In some cases, to prevent coking and other undesirable reactions in some synthesis gas generators 103, the water to carbon ratio of the feedstock is adjusted in the range of 1.5-3.0/1.0 and preferably 2.0-3.0/1.0 to prevent coking and other undesirable reforming reactions. Although some make-up water may be necessary when running the integrated process described in FIG. 1, typically, catalyst reaction water will be sufficient to maintain an efficient catalytic steam reforming process after startup without the need for makeup water.

В некоторых случаях способы согласно настоящему изобретению включают следующие процессы.In some cases, the methods of the present invention include the following processes.

Подходящий углеводородный ресурс и/или ресурс в виде испаренных жидких углеводородов вводят в генератор синтез-газа, содержащий катализатор. В некоторых случаях подаваемый материал представляет собой поток природного газа или его отдельный компонент. Перед введением в генератор синтез-газа из газофазных углеводородов удаляют нежелательные загрязняющие вещества. В одном из типов генераторов синтез-газа для облегчения превращения углеводородов в синтез-газ используют пар. В другом типе генератора синтез-газа для получения синтез-газа используют модифицированный поршневой двигатель.A suitable hydrocarbon resource and/or vaporized liquid hydrocarbon resource is introduced into a synthesis gas generator containing a catalyst. In some cases, the feed material is a natural gas stream or a separate component thereof. Undesirable contaminants are removed from the gas-phase hydrocarbons before introducing the synthesis gas into the generator. One type of synthesis gas generator uses steam to facilitate the conversion of hydrocarbons into synthesis gas. Another type of synthesis gas generator uses a modified piston engine to produce synthesis gas.

В тех случаях, когда пар способствует превращению углеводородов, его в основном получают в результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе прямого получения согласно настоящему изобретению. Как правило, в результате прямой рециркуляции получают более 50 массовых процентов пара. Часто в результате прямой рециркуляции получают по меньшей мере 60 массовых процентов, по меньшей мере 70 массовых процентов, по меньшей мере 80 массовых процентов или по меньшей мере 90 массовых процентов пара.Where steam assists in the conversion of hydrocarbons, it is generally produced by direct recycling of water produced in the direct production process of the present invention. Typically, direct recirculation results in more than 50 weight percent steam. Often, direct recirculation results in at least 60 weight percent, at least 70 weight percent, at least 80 weight percent, or at least 90 weight percent steam.

Катализатор, применяемый в генераторе синтез-газа, превращает углеводороды в синтез-газ при температурах ниже примерно 1700°F (примерно 930°С). Для удаления любых загрязняющих веществ, которые могут присутствовать в синтез-газе, используют необязательный блок доочистки. Если отношение Н2/СО в синтез-газе слишком велико, для регулирования указанного отношения можно использовать систему мембранного разделения. В некоторых случаях для увеличения давления синтез-газа используют сжатие, например, давление в диапазоне от примерно 300 psi (примерно 2068 кПа) до примерно 500 psi (примерно 3447 кПА), от примерно 300 psi (примерно 2068 кПа) до примерно 450 psi (примерно 3103 кПА), от примерно 300 psi (примерно 2068 кПа) до примерно 400 psi (примерно 2758 кПа), от примерно 325 psi (примерно 2241 кПа) до примерно 475 psi (примерно 3275). Концентрация кислорода в синтез-газе обычно составляет менее 1000 ppm. Часто концентрация кислорода составляет менее 750, 500 или 250 ppm.The catalyst used in the synthesis gas generator converts hydrocarbons into synthesis gas at temperatures below about 1700°F (about 930°C). An optional post-treatment unit is used to remove any contaminants that may be present in the synthesis gas. If the H2/CO ratio in the synthesis gas is too high, a membrane separation system can be used to control the ratio. In some cases, compression is used to increase the pressure of the synthesis gas, such as pressures ranging from about 300 psi (about 2068 kPa) to about 500 psi (about 3447 kPa), from about 300 psi (about 2068 kPa) to about 450 psi ( about 3103 kPa), from about 300 psi (about 2068 kPa) to about 400 psi (about 2758 kPa), from about 325 psi (about 2241 kPa) to about 475 psi (about 3275). The oxygen concentration in the synthesis gas is typically less than 1000 ppm. Often the oxygen concentration is less than 750, 500 or 250 ppm.

Полученный синтез-газ вводят в многотрубчатые каталитические реакторы, обычно в 2, 3, 4 или 5 соединенных последовательно реакторов, расположенных либо в горизонтальном, либо в вертикальном положении, либо под углом относительно горизонтальной и вертикальной ориентации. Каталитические реакторы обычно работают при следующих условиях температуры, давления и объемной скорости газа: от примерно 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221°С), например, от примерно 400 до примерно 415°F (от примерно 204°С до примерно 213°С) или от примерно 415 до примерно 430°F (от примерно 204°С до примерно 221°С); от примерно 250 до примерно 450 psig (от примерно 1724 до примерно 3103 кПА изб.), например, от примерно 250 до примерно 300 psig (от примерно 1724 до примерно 2068 кПА изб.), от примерно 300 psig до примерно 350 psig (от примерно 2068 до примерно 2413 кПа изб.), от примерно 350 psig до примерно 400 psig (от примерно 2413 до примерно 2758 кПа изб.), от приThe resulting synthesis gas is introduced into multi-tubular catalytic reactors, typically 2, 3, 4 or 5 reactors connected in series, arranged either horizontally, vertically, or at an angle between horizontal and vertical orientations. Catalytic reactors typically operate under the following gas temperature, pressure, and space velocity conditions: from about 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C), for example, from about 400 to about 415°F (from about 204°C to about 213°C) or from about 415 to about 430°F (from about 204°C to about 221°C); from about 250 to about 450 psig (from about 1724 to about 3103 kPag), for example from about 250 to about 300 psig (from about 1724 to about 2068 kPag), from about 300 psig to about 350 psig (from from about 2068 to about 2413 kPag), from about 350 psig to about 400 psig (from about 2413 to about 2758 kPag), from at

- 10 045925 мерно 400 psig до примерно 450 psig (от примерно 2758 до примерно 3103 кПА изб.); при часовой объемной скорости от примерно 500 до примерно 3000, например, от примерно 500 до примерно 750, от примерно 750 до примерно 1000, от примерно 1250 до примерно 1500, от примерно 1500 до примерно 1750, от примерно 1750 до примерно 2000, от примерно 2000 до примерно 2250, от примерно 2250 до примерно 2500, от примерно 2500 до примерно 2750, от примерно 2750 до примерно 3000.- 10 045925 approximately 400 psig to approximately 450 psig (from approximately 2758 to approximately 3103 kPa g); at an hourly space velocity of from about 500 to about 3000, for example from about 500 to about 750, from about 750 to about 1000, from about 1250 to about 1500, from about 1500 to about 1750, from about 1750 to about 2000, from about 2000 to about 2250, from about 2250 to about 2500, from about 2500 to about 2750, from about 2750 to about 3000.

Каждый каталитический реактор содержит катализатор, обычно катализатор на носителе. Носитель катализатора имеет ряд физических и химических свойств, таких как тип материала, форма, радиус таблетки, средний диаметр пор, прочность на раздавливание, объем пор и площадь поверхности. Перечисленные свойства обычно находятся в определенном диапазоне по величине или отличительному признаку, как указано ниже: материалы, в том числе оксиды металлов (например, оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, магний или их комбинации), цеолиты и углеродные нанотрубки, имеющие приблизительно нейтральный поверхностный рН (например, рН в диапазоне от 6,5 до 7,5, рН в диапазоне от 6,75 до 7,25, и предпочтительно рН приблизительно 7,0); формы, в том числе лепестковые (например, три, четыре или пять лепестков равной или неравной длины), гофрированные или лопастные поперечные сечения, сферическая форма, гранула и порошок; радиус таблетки менее примерно 600 мкм, менее 500 мкм, менее 400 мкм или менее 300 мкм; средний диаметр пор более примерно 75 ангстрем, более примерно 100 ангстрем, более 110 ангстрем или более 120 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 1 фунт/мм (примерно 0,45 кг/мм) до примерно 10 фунт/дюйм (примерно 4,5 кг/мм), например, от примерно 1 фунт/мм (примерно 0,45 кг/мм) до примерно 7,5 фунт/мм (примерно 3,4 кг/мм), от примерно 1,5 фунт/мм (примерно 0,68 кг/мм) до примерно 6,0 фунт/мм (примерно 2,7 кг/мм), от примерно 2,0 фунт/мм (примерно 0,91 кг/мм) до примерно 5,5 фунт/мм (примерно 2,5 кг/мм), от примерно 2,5 фунт/мм (примерно 1,1 кг/мм) до примерно 5,0 фунт/мм (примерно 2,3 кг/мм) или от примерно 3,0 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более примерно 75 м2/г, более примерно 100 м2/г, более 125 м2/г или более 150 м2/г.Each catalytic reactor contains a catalyst, typically a supported catalyst. The catalyst support has a number of physical and chemical properties, such as material type, shape, pellet radius, average pore diameter, crush strength, pore volume, and surface area. The listed properties typically fall within a certain range of magnitude or distinctiveness as follows: materials including metal oxides (e.g., alumina, silica, zirconia, magnesium, or combinations thereof), zeolites, and carbon nanotubes having approximately neutral surface pH (eg, a pH in the range of 6.5 to 7.5, a pH in the range of 6.75 to 7.25, and preferably a pH of about 7.0); shapes, including petal (for example, three, four or five petals of equal or unequal length), corrugated or lobed cross-sections, spherical shape, granule and powder; tablet radius less than about 600 μm, less than 500 μm, less than 400 μm, or less than 300 μm; an average pore diameter greater than about 75 angstroms, greater than about 100 angstroms, greater than 110 angstroms, or greater than 120 angstroms; crushing strength from about 1 lb/mm (about 0.45 kg/mm) to about 10 lb/in (about 4.5 kg/mm), for example, from about 1 lb/mm (about 0.45 kg/mm ) to about 7.5 lb/mm (about 3.4 kg/mm), from about 1.5 lb/mm (about 0.68 kg/mm) to about 6.0 lb/mm (about 2.7 kg) /mm), from about 2.0 lb/mm (about 0.91 kg/mm) to about 5.5 lb/mm (about 2.5 kg/mm), from about 2.5 lb/mm (about 1 .1 kg/mm) to about 5.0 lb/mm (about 2.3 kg/mm) or about 3.0 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm ( approximately 2.0 kg/mm); BET specific surface area greater than about 75 m 2 /g, greater than about 100 m 2 /g, greater than 125 m 2 /g, or greater than 150 m 2 /g.

Катализатор на носителе имеет ряд физических и химических свойств, таких как тип активного металла, диспергирование активного металла, массовый процент катализатора на носителе, тип промотора и массовый процент промотора. Такие свойства обычно находятся в определенном диапазоне по величине или отличительному признаку, как указано ниже: активный металл, в том числе кобальт, железо, никель или их комбинации; диспергирование от примерно 2 процентов до примерно 10 процентов, например, от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов, от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов, от примерно 6 процентов до примерно 8 процентов, от примерно 8 процентов до примерно 10 процентов; массовый процент катализатора на носителе от примерно 5 массовых процентов до примерно 30 массовых процентов, от 10 массовых процентов до примерно 25 массовых процентов, от 15 массовых процентов до примерно 25 массовых процентов или от 17,5 массовых процентов до примерно 22,5 массовых процентов; промотор, в том числе рутений, палладий, платина, золото, никель, рений, иридий, серебро, осмий или их комбинации; массовый процент промотора от примерно 0,01 массового процента до примерно 2,0 массовых процентов, например, от примерно 0,05 массового процента до примерно 1,75 массовых процентов, от примерно 0,075 массового процента до примерно 1,50 массовых процентов, от примерно 0,1 массового процента до примерно 1,25 массовых процентов, от примерно 0,1 массового процента до примерно 1,0 массового процента, от 0,1 массового процента до примерно 0,75 массового процента или от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента.The supported catalyst has a number of physical and chemical properties, such as active metal type, active metal dispersion, weight percent of supported catalyst, promoter type, and promoter weight percent. Such properties typically fall within a certain range of magnitude or signature as follows: active metal, including cobalt, iron, nickel, or combinations thereof; dispersion from about 2 percent to about 10 percent, for example, from about 2 percent to about 4 percent, from about 4 percent to about 6 percent, from about 6 percent to about 8 percent, from about 8 percent to about 10 percent; a weight percent of supported catalyst from about 5 weight percent to about 30 weight percent, from 10 weight percent to about 25 weight percent, from 15 weight percent to about 25 weight percent, or from 17.5 weight percent to about 22.5 weight percent; a promoter, including ruthenium, palladium, platinum, gold, nickel, rhenium, iridium, silver, osmium, or combinations thereof; promoter weight percent from about 0.01 weight percent to about 2.0 weight percent, for example from about 0.05 weight percent to about 1.75 weight percent, from about 0.075 weight percent to about 1.50 weight percent, from about 0.1 weight percent to about 1.25 weight percent, about 0.1 weight percent to about 1.0 weight percent, 0.1 weight percent to about 0.75 weight percent, or about 0.1 weight percent to approximately 0.5 mass percent.

При наличии трех последовательно соединенных многотрубчатых каталитических реакторов очищенный синтез-газ вводят в первый каталитический реактор. Он работает при таких температурах, давлениях и объемных скоростях, при которых более 25% СО и H2 превращаются в продукты. В некоторых случаях превращается более 30%; в других случаях превращается примерно 35%. Оставшиеся СО и H2 и продукты из реактора 1 вводят в реактор 2, работающий в таких условиях, при которых более 35% подаваемого материала превращается в продукты. В некоторых случаях превращается более 40%, более 45% или примерно 50%. Оставшиеся СО, H2 и продукты вводят в реактор 3, работающий в таких условиях, при которых превращается более 50% подаваемого материала. В некоторых случаях превращается более 55%, более 60% или примерно 65%. Последовательно соединенные многотрубчатые каталитические реакторы обеспечивают по меньшей мере 80% эффективность превращения СО и Н2 в жидкие топлива (например, N-алканы С524). В некоторых случаях такие реакторы обеспечивают по меньшей мере 85% эффективность превращения, по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения.In the presence of three multi-tubular catalytic reactors connected in series, purified synthesis gas is introduced into the first catalytic reactor. It operates at temperatures, pressures and volumetric velocities at which more than 25% of CO and H 2 are converted into products. In some cases, more than 30% is converted; in other cases, approximately 35% is converted. The remaining CO and H 2 and products from reactor 1 are introduced into reactor 2, which is operated under conditions such that more than 35% of the feed material is converted into products. In some cases, more than 40%, more than 45%, or approximately 50% are converted. The remaining CO, H 2 and products are introduced into reactor 3, operating under conditions under which more than 50% of the supplied material is converted. In some cases, more than 55%, more than 60%, or approximately 65% are converted. Series-connected multi-tubular catalytic reactors provide at least 80% efficiency in converting CO and H 2 into liquid fuels (eg, C 5 -C 24 N-alkanes). In some cases, such reactors provide at least 85% conversion efficiency, at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency.

Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа.This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas.

Произведенная продукция (продукт) последовательно соединенных многотрубчатых каталитических реакторов, как правило, включает жидкое топливо и воду. Жидкое топливо и вода обычно содержат каждое менее 500 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты (объединенные кислоты). В некоторых случаях жидкое топливо и вода каждое содержат менее 250 ppm объединенных кислот, менее 200 ppm объединенных кислот, менее 150 ppm объединенных кислот, менее 100 ppm объединенных кислот, менее 50 ppm объединенных кислот или менее 25 ppm объединенныхThe output (product) of series-connected multi-tubular catalytic reactors typically includes liquid fuel and water. Liquid fuels and water typically each contain less than 500 ppm of the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid (combined acids). In some cases, the liquid fuel and water each contain less than 250 ppm combined acids, less than 200 ppm combined acids, less than 150 ppm combined acids, less than 100 ppm combined acids, less than 50 ppm combined acids, or less than 25 ppm combined acids

- 11 045925 кислот.- 11 045925 acids.

В других случаях способы согласно настоящему изобретению включают следующие процессы.In other cases, the methods of the present invention include the following processes.

1) Для облегчения превращения углеводородов в газ в генераторе синтез-газа используют пар. В результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более 60 массовых процентов, или 70 массовых процентов, или 80 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm или менее 500 ppm. Три многотрубчатых каталитических реактора соединены последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221°С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.); объемная скорость от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой кобальт; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала; третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа.1) To facilitate the conversion of hydrocarbons into gas, a synthesis gas generator uses steam. Direct recycling of the water produced by the production process of the present invention results in greater than 60 weight percent, or 70 weight percent, or 80 weight percent steam. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm or less than 500 ppm. Three multi-tubular catalytic reactors are connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g); space velocity from about 500 to about 1750 or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is cobalt; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% of CO and H2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products; the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas.

Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, менее 50 ppm в сумме и предпочтительно менее 25 ppm в сумме. Конечную воду непосредственно рециркулируют для обеспечения пара для генератора синтезгаза.The resulting liquid fuel and water each contain less than 100 ppm in the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid, less than 50 ppm in the sum, and preferably less than 25 ppm in the sum. The final water is directly recycled to provide steam for the synthesis gas generator.

2) Для облегчения превращения углеводородов в синтез-газ в генераторе синтез-газа используют пар. В результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более 60 массовых процентов, или 70 массовых процентов, или 80 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm, менее 500 ppm или предпочтительно менее 250 ppm. Три многотрубчатых каталитических реактора, соединенных последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221 °С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.); часовая объемная скорость газа от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой железо; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала;2) To facilitate the conversion of hydrocarbons into synthesis gas, steam is used in the synthesis gas generator. Direct recycling of the water produced by the production process of the present invention results in greater than 60 weight percent, or 70 weight percent, or 80 weight percent steam. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm, less than 500 ppm, or preferably less than 250 ppm. Three multi-tubular catalytic reactors connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g); hourly gas space velocity from about 500 to about 1750 or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is iron; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% CO and H 2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products;

третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа. Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты. Конечную воду непосредственно рециркулируют для обеспечения пара для генератора синтез-газа.the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas. The resulting liquid fuel and water each contain less than 100 ppm of the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid. The final water is directly recycled to provide steam for the synthesis gas generator.

3) Для облегчения превращения углеводородов в газ в генераторе синтез-газа используют пар. В ре3) To facilitate the conversion of hydrocarbons into gas, the synthesis gas generator uses steam. In re

- 12 045925 зультате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более 60 массовых процентов, или 70 массовых процентов, или 80 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm или менее 500 ppm. Три многотрубчатых каталитических реактора, соединенных последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221°С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.), объемная скорость от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой никель; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала; третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа. Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, менее 50 ppm в сумме и предпочтительно менее 25 ppm в сумме. Конечную воду непосредственно рециркулируют для обеспечения пара для генератора синтез-газа.- 12 045925 As a result of direct recycling of water obtained in the production process according to the present invention, more than 60 mass percent, or 70 mass percent, or 80 mass percent steam is obtained. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm or less than 500 ppm. Three multi-tubular catalytic reactors connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g), space velocity from about 500 to about 1750, or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is nickel; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% of CO and H2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products; the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas. The resulting liquid fuel and water each contain less than 100 ppm in the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid, less than 50 ppm in the sum, and preferably less than 25 ppm in the sum. The final water is directly recycled to provide steam for the synthesis gas generator.

4) Генератор синтез-газа, в котором используют модифицированный поршневой двигатель. В результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более примерно 70 массовых процентов, предпочтительно примерно 80 массовых процентов или более предпочтительно 90 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm, менее 500 ppm или предпочтительно менее 250 ppm. Три многотрубчатых каталитических реактора, соединенных последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221°С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.); объемная скорость (GHSV) от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой кобальт; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала; третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа. Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее примерно 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, менее 50 ppm в сумме и предпочтительно менее 25 ppm в сумме. Конечную воду используют в процессе третичного извлечения нефти.4) Synthesis gas generator, which uses a modified piston engine. Direct recycling of the water produced by the production process of the present invention results in greater than about 70 weight percent, preferably about 80 weight percent, or more preferably 90 weight percent steam. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm, less than 500 ppm, or preferably less than 250 ppm. Three multi-tubular catalytic reactors connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g); space velocity (GHSV) from about 500 to about 1750 or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is cobalt; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% CO and H 2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products; the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas. The resulting liquid fuel and water each contain less than about 100 ppm in the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid, less than 50 ppm in the sum, and preferably less than 25 ppm in the sum. The final water is used in the tertiary oil recovery process.

5) Генератор синтез-газа, в котором используют модифицированный поршневой двигатель. В результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более 60 массовых процентов или 70 массовых процентов, 80 массовых процентов пара или предпочтительно 90 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm, менее 500 ppm или предпочтительно менее 250 ppm. Три многотрубчатых каталитиче5) Synthesis gas generator, which uses a modified piston engine. Direct recycling of the water produced in the production process of the present invention results in greater than 60 weight percent, or 70 weight percent, 80 weight percent steam, or preferably 90 weight percent steam. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm, less than 500 ppm, or preferably less than 250 ppm. Three multi-tubular catalytic converters

- 13 045925 ских реактора, соединенных последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430°F (от примерно 204 до примерно 221°С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.); объемная скорость (GHSV) от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой железо; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала; третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа. Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, менее 50 ppm в сумме и предпочтительно менее 25 ppm в сумме. Конечную воду используют в процессе третичного извлечения нефти.- 13 045925 ski reactors connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g); space velocity (GHSV) from about 500 to about 1750 or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is iron; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% of CO and H2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products; the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas. The resulting liquid fuel and water each contain less than 100 ppm in the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid, less than 50 ppm in the sum, and preferably less than 25 ppm in the sum. The final water is used in the tertiary oil recovery process.

6) Генератор синтез-газа, в котором используют модифицированный поршневой двигатель. В результате прямой рециркуляции воды, полученной в процессе производства согласно настоящему изобретению, получают более 60 массовых процентов, или 70 массовых процентов, или 80 массовых процентов пара. Концентрация кислорода в синтез-газе составляет менее 1000 ppm, менее 500 ppm или предпочтительно менее 250 ppm. Три многотрубчатых каталитических реактора, соединенных последовательно по горизонтали. Рабочие условия: от 400 до примерно 430 °F (от примерно 204 до примерно 221°С); от примерно 250 psig (примерно 1724 кПа изб.) до примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) или от примерно 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) до примерно 450 psig (примерно 3103 кПА изб.); объемная скорость (GHSV) от примерно 500 до примерно 1750 или от примерно 1750 до примерно 3000. Катализатор на носителе, при этом указанный носитель имеет приблизительно нейтральный рН и при этом носитель обладает следующими физическими и химическими свойствами: оксид алюминия в качестве материала; лепестковая форма; радиус таблетки менее примерно 500 мкм; средний диаметр пор более 110 ангстрем; прочность на раздавливание от примерно 3 фунт/мм (примерно 1,4 кг/мм) до примерно 4,5 фунт/мм (примерно 2,0 кг/мм); удельная поверхность по методу БЭТ более 100 м2/г или более 125 м2/г. Катализатор обладает следующими физическими и химическими свойствами: активный металл представляет собой никель; распределение активного металла от примерно 2 процентов до примерно 4 процентов или от примерно 4 процентов до примерно 6 процентов; массовый процент активного металла на носителе от примерно 15 массовых процентов до 25 массовых процентов; промотор представляет собой рутений, рений, палладий или платину; массовый процент промотора от примерно 0,1 массового процента до примерно 0,5 массового процента. Первый последовательно соединенный реактор позволяет превратить в продукты более 30% СО и H2; второй реактор позволяет превратить в продукты более 45% подаваемого материала; третий реактор позволяет превратить в продукты более 60% подаваемого материала. Три последовательно соединенных реактора обеспечивают по меньшей мере 90% эффективность превращения, по меньшей мере 92,5% эффективность превращения или по меньшей мере 95% эффективность превращения. Указанная эффективность достигается без повторного сжатия и/или рециркуляции катализаторного хвостового газа. Полученное жидкое топливо и вода каждое содержат менее 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты. Конечную воду используют в процессе третичного извлечения нефти.6) Synthesis gas generator, which uses a modified piston engine. Direct recycling of the water produced by the production process of the present invention results in greater than 60 weight percent, or 70 weight percent, or 80 weight percent steam. The oxygen concentration in the synthesis gas is less than 1000 ppm, less than 500 ppm, or preferably less than 250 ppm. Three multi-tubular catalytic reactors connected in series horizontally. Operating conditions: 400 to about 430°F (about 204 to about 221°C); from about 250 psig (about 1724 kPa g) to about 350 psig (about 2413 kPa g) or from about 350 psig (about 2413 kPa g) to about 450 psig (about 3103 kPa g); space velocity (GHSV) from about 500 to about 1750 or from about 1750 to about 3000. A supported catalyst, wherein said support has an approximately neutral pH and wherein the support has the following physical and chemical properties: alumina as a material; petal shape; tablet radius less than about 500 microns; the average pore diameter is more than 110 angstroms; crush strength from about 3 lb/mm (about 1.4 kg/mm) to about 4.5 lb/mm (about 2.0 kg/mm); specific surface area according to the BET method is more than 100 m 2 /g or more than 125 m 2 /g. The catalyst has the following physical and chemical properties: the active metal is nickel; an active metal distribution of from about 2 percent to about 4 percent or from about 4 percent to about 6 percent; a weight percent of active metal on the support from about 15 weight percent to 25 weight percent; the promoter is ruthenium, rhenium, palladium or platinum; promoter weight percent from about 0.1 weight percent to about 0.5 weight percent. The first series-connected reactor makes it possible to convert more than 30% CO and H 2 into products; the second reactor makes it possible to convert more than 45% of the supplied material into products; the third reactor makes it possible to convert more than 60% of the supplied material into products. Three reactors connected in series provide at least 90% conversion efficiency, at least 92.5% conversion efficiency, or at least 95% conversion efficiency. This efficiency is achieved without recompression and/or recirculation of the catalyst tail gas. The resulting liquid fuel and water each contain less than 100 ppm of the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid. The final water is used in the tertiary oil recovery process.

При применении описанного выше способа 1, 2 или 3 в микро-GTL установке, позволяющей превращать примерно от 0,05 до 2,5 млн стандартных куб. футов/сутки (от примерно 1415 до примерно 70800 куб.м/сутки) газофазных углеводородов в примерно от 5 до 250 баррель/сутки (от примерно 0,79 до примерно 40 куб.м/сутки) жидких топлив, и при размещении указанной микро-GTL установки на таком участке, на который необходимо транспортировать воду (т.е. доставлять на указанный участок наземным, воздушным или водным транспортом от места на расстоянии по меньшей мере 2,5 мили (примерно 4 км)) для обеспечения пара для облегчения превращения углеводородов в газ, рециркуляция воды, содержащей менее примерно 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, позволяет уменьшить стоимость получения жидкого топлива на по меньшей мере 1 процент. ВWhen applying Method 1, 2 or 3 described above in a micro-GTL plant, allowing the conversion of approximately 0.05 to 2.5 million standard cubic meters. ft/d (about 1,415 to about 70,800 cu m/d) of gas phase hydrocarbons in about 5 to 250 bbl/d (about 0.79 to about 40 cu m/d) of liquid fuels, and when placing the specified micro -GTL installations at a site to which water is required to be transported (i.e., transported to the site by land, air or water from a location at least 2.5 miles (approximately 4 km)) to provide steam to facilitate conversion hydrocarbons into gas, recycling water containing less than about 100 ppm of the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid can reduce the cost of producing liquid fuels by at least 1 percent. IN

- 14 045925 некоторых случаях это снижает стоимость получения жидкого топлива на по меньшей мере 2 процента, на по меньшей мере 3 процента, на по меньшей мере 4 процента или на по меньшей мере 5 процентов.- 14 045925 in some cases, this reduces the cost of obtaining liquid fuels by at least 2 percent, by at least 3 percent, by at least 4 percent, or by at least 5 percent.

При применении описанного выше способа 1, 2 или 3 в микро-GTL установке, позволяющей превращать примерно от 0,05 до 2,5 млн стандартных куб. футов/сутки (от примерно 1415 до примерно 70800 куб.м/сутки) газофазных углеводородов в примерно от 5 до 250 баррель/сутки (от примерно 0,79 до примерно 40 куб.м/сутки) жидких топлив, и при размещении указанной микро-GTL установки на таком участке, на котором необходимо использовать обессоленную воду (например, воду из источника соленой воды, где указанная вода была обработана для удаления всей или значительного количества соли) для обеспечения пара для облегчения превращения углеводородов в газ, рециркуляция воды, содержащей менее примерно 100 ppm в сумме уксусной кислоты, пропионовой кислоты и малоновой кислоты, позволяет уменьшить стоимость получения жидкого топлива на по меньшей мере 1 процент. В некоторых случаях это снижает стоимость получения жидкого топлива на по меньшей мере 2 процента, на по меньшей мере 3 процента, на по меньшей мере 4 процента или на по меньшей мере 5 процентов.When applying Method 1, 2 or 3 described above in a micro-GTL plant, allowing the conversion of approximately 0.05 to 2.5 million standard cubic meters. ft/d (about 1,415 to about 70,800 cu m/d) of gas phase hydrocarbons in about 5 to 250 bbl/d (about 0.79 to about 40 cu m/d) of liquid fuels, and when placing the specified micro -GTL installations in such a site where it is necessary to use demineralized water (for example, water from a salt water source where said water has been treated to remove all or a significant amount of salt) to provide steam to facilitate the conversion of hydrocarbons to gas, recycling water containing less approximately 100 ppm in the sum of acetic acid, propionic acid and malonic acid, reduces the cost of obtaining liquid fuels by at least 1 percent. In some cases, this reduces the cost of obtaining liquid fuels by at least 2 percent, by at least 3 percent, by at least 4 percent, or by at least 5 percent.

При применении описанного выше способа 4, 5 или 6 в микро-GTL установке, позволяющей превращать примерно от 0,05 до 2,5 млн стандартных куб. футов/сутки (от примерно 1415 до примерно 70800 куб.м/сутки) газофазных углеводородов в примерно от 5 до 250 баррель/сутки (от примерно 0,79 до примерно 40 куб.м/сутки) жидких топлив, количество нефти, извлеченной посредством третичного метода добычи нефти с применением конечной воды, составляет в среднем по меньшей мере один баррель (примерно 0,16 куб.м) в сутки в течение периода времени, составляющего по меньшей мере 30 дней. В некоторых случаях такое количество составляет в среднем по меньшей мере два барреля (примерно 0,32 куб.м) в сутки, по меньшей мере пять баррелей (примерно 0,80 куб.м) в сутки или по меньшей мере 10 баррелей (примерно 1,6 куб.м) в сутки в течение по меньшей мере 30 дней.When applying Method 4, 5 or 6 described above in a micro-GTL plant, allowing the conversion of approximately 0.05 to 2.5 million standard cubic meters. ft/d (about 1,415 to about 70,800 cu m/d) of gas-phase hydrocarbons in about 5 to 250 bbl/d (about 0.79 to about 40 cu m/d) of liquid fuels, the amount of oil recovered by Tertiary method of oil recovery using final water, averages at least one barrel (approximately 0.16 cubic meters) per day over a period of time of at least 30 days. In some cases, this amount averages at least two barrels (about 0.32 cubic meters) per day, at least five barrels (about 0.80 cubic meters) per day, or at least 10 barrels (about 1 .6 cubic meters) per day for at least 30 days.

Жидкие топлива, полученные согласно настоящему изобретению, можно хранить в стальных, пластмассовых резервуарах или резервуарах других типов, обычно применяемых для хранения топлива, при средней температуре, превышающей или равной 60°F (примерно 16°С), в течение по меньшей мере шести месяцев без образования более 25 г отложений/куб, м топлива согласно стандарту EN 1575 I без добавления биоцида или обработки для повышения стабильности топлива. См. Czamock el al. Diesel Fuel Degradation During Storage Proces, CHEMIK 2015, 69, 11, 771-778. В некоторых случаях жидкое топливо можно хранить в тех же условиях без образования более 20 г отложений/куб, м, без образования более 15 г отложений/куб, м, без образования более 10 г отложений/куб, м или без образования более 5 г отложений/куб, м без добавления биоцида или обработки для повышения стабильности топлива.Liquid fuels produced according to the present invention can be stored in steel, plastic, or other types of tanks commonly used for storing fuels at an average temperature greater than or equal to 60°F (about 16°C) for at least six months without the formation of more than 25 g of deposits / cubic meter of fuel according to the EN 1575 I standard without the addition of a biocide or treatment to improve fuel stability. See Czamock el al. Diesel Fuel Degradation During Storage Proceedings, CHEMIK 2015, 69, 11, 771-778. In some cases, liquid fuel can be stored under the same conditions without the formation of more than 20 g of deposits/cube, m, without the formation of more than 15 g of deposits/cube, m, without the formation of more than 10 g of deposits/cube, m or without the formation of more than 5 g of deposits /cube, m without adding biocide or treatment to increase fuel stability.

Приведенное выше описание вариантов реализации настоящего изобретения было приведено только для целей иллюстрации и описания. Не предполагается, что указанное описание является исчерпывающим или ограничивает настоящее изобретение описанными формами. Соответственно, практикующим специалистам в данной области техники будут очевидны многие модификации и варианты. Кроме того, приведенное выше описание не предназначено для ограничения настоящего изобретения. Объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.The above description of embodiments of the present invention has been provided for purposes of illustration and description only. The foregoing description is not intended to be exhaustive or to limit the present invention to the forms described. Accordingly, many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Moreover, the above description is not intended to limit the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims.

ПримерыExamples

Приведены примеры процессов и описано, как такие процессы можно наилучшим образом интегрировать с вариантами реализации типовых процессов, применяемых в микромасштабном GTL способе согласно настоящему изобретению.Examples of processes are provided and a description is given of how such processes can best be integrated with embodiments of typical processes used in the microscale GTL method of the present invention.

Хотя существует много способов получения синтез-газа из газофазных углеводородных ресурсов, каталитический паровой риформинг представляет собой типичный способ получения синтез-газа, поскольку метан можно превратить в синтез-газ при температурах ниже примерно 1700°F (примерно 930°С) и обычно в диапазоне от 1600 до 1650 °F (от примерно 870 до примерно 900°С), при этом эффективность такого превращения метана составляет более 97%.Although there are many ways to produce synthesis gas from gas-phase hydrocarbon resources, catalytic steam reforming is a typical method for producing synthesis gas because methane can be converted to synthesis gas at temperatures below about 1700°F (about 930°C) and typically in the range from 1600 to 1650 °F (from about 870 to about 900 °C), with the efficiency of this methane conversion being more than 97%.

Средний состав газофазных углеводородных ресурсов из нефтяных скважин меняется в широких пределах в зависимости от местоположения скважины как показано в табл. 5. Однако в целях простоты для демонстрации двух предпочтительных способов риформинга будет использован средний состав газофазных углеводородов из Северной Дакоты.The average composition of gas-phase hydrocarbon resources from oil wells varies widely depending on the location of the well as shown in Table. 5. However, for the sake of simplicity, the average composition of gas-phase hydrocarbons from North Dakota will be used to demonstrate the two preferred reforming methods.

- 15 045925- 15 045925

Таблица 5Table 5

Средний состав газов, добываемых из нефтяных скважин в Северной Дакоте и Нью-МексикоAverage composition of gases produced from oil wells in North Dakota and New Mexico

Газофазные компоненты Gas phase components Концентрация (объемный процент) Concentration (volume percent) Северная Дакота (среднее значение) North Dakota (average) Нью-Мексико (диапазон) New Mexico (range) Метан Methane 59,3 59.3 74-95 74-95 Этан Ethane 17,7 17.7 0-10 0-10 Пропан Propane 9,4 9.4 0-5 0-5 Бутан Butane 2,7 2.7 0-3 0-3 Пентан+ Pentane+ 0,92 0.92 0-0,5 0-0.5 Диоксид углерода Carbon dioxide 0,51 0.51 0-10 0-10 Кислород Oxygen Не определено Undefined 0-0,2 0-0.2 Азот Nitrogen 7,1 7.1 0-3 0-3

Хотя каталитический паровой риформинг метана согласно реакции в уравнении 1 должен обеспечивать в идеале отношение Н2/СО, равное 3,0/1,0, согласно уравнению 2 из части метана, содержащегося в синтез-газе, образуется дополнительное количество H2, в результате чего стехиометрия реакции определяется уравнением. 3.Although catalytic steam reforming of methane according to the reaction in Equation 1 should ideally provide an H 2 /CO ratio of 3.0/1.0, according to Equation 2, additional H 2 is formed from a portion of the methane contained in the synthesis gas, resulting in of which the stoichiometry of the reaction is determined by the equation. 3.

СН4 + Н2О —► СО + ЗН2 Ур. 1 (основная реакция) |0,20СН4 + 0,ЗН2О —> 0,1 СО2 + 0,ICO + 0,7Н2 Ур. 2 (второстепенная реакция)CH 4 + H 2 O —► CO + ZH2 Lv. 1 (main reaction) |0.20CH 4 + 0.3N 2 O -> 0.1 CO 2 + 0.ICO + 0.7H2 Eq. 2 (minor reaction)

1,2СН4 + 1,ЗНгО —► 1,1СО + 0,1 СО2 + 3,7Нг Ур. 3 (объединенная реакция)1.2CH 4 + 1.3HgO -► 1.1CO + 0.1 CO2 + 3.7Ng Eq. 3 (combined reaction)

В результате отношение Н2/СО, полученное в установке каталитического парового риформинга метана, обычно составляет более 3,0 (Norbeck et al., 2008). Как показано в уравнении 3, отношение Н2/СО составляет 3,36. Согласно уравнению 3 требуемое молярное отношение H2O к углероду должно составлять по меньшей мере 1,08, но предпочтительно лежать в диапазоне от 1,5 до 3,0, чтобы исключить возможность образования элементарного углерода.As a result, the H 2 /CO ratio produced in a catalytic steam methane reformer is typically greater than 3.0 (Norbeck et al., 2008). As shown in Equation 3, the H 2 /CO ratio is 3.36. According to Equation 3, the required molar ratio of H2O to carbon should be at least 1.08, but preferably in the range of 1.5 to 3.0 to eliminate the possibility of formation of elemental carbon.

При каталитическом паровом риформинге этана, второго наиболее распространенного газофазного углеводорода, содержащегося в образце из Северной Дакоты, был получен синтез-газ с отношением Н2/СО 2,50/1,0, как определено уравнением 4.Catalytic steam reforming of ethane, the second most abundant gas-phase hydrocarbon contained in the North Dakota sample, produced synthesis gas with an H2 /CO ratio of 2.50/1.0 as defined by Equation 4.

С2Н6 + 2 Н2О 2СО + 5 Н2 Ур. 4C 2 H 6 + 2 H 2 O 2CO + 5 H 2 Eq. 4

При каталитическом паровом риформинге пропана, третьего наиболее распространенного газофазного углеводорода, содержащегося в образце из Северной Дакоты, был получен синтез-газ с отношением Н2/СО 2,33/1,0, как определено уравнением 5.Catalytic steam reforming of propane, the third most abundant gas-phase hydrocarbon contained in the North Dakota sample, produced synthesis gas with an H2 /CO ratio of 2.33/1.0 as defined by Equation 5.

С3Н8 + ЗН2О ЗСО + 7Н2 Ур. 5S 3 N 8 + ZN 2 O ZSO + 7N 2 Lv. 5

В табл. 6 приведен состав синтез-газа, полученного в генераторе синтез-газа при введении среднего состава газофазных углеводородов, добытых из нефтяных скважин в Северной Дакоте. Отношение Н2/СО в этом случае составляло 3,00.In table Figure 6 shows the composition of the synthesis gas obtained in the synthesis gas generator by introducing the average composition of gas-phase hydrocarbons extracted from oil wells in North Dakota. The H 2 /CO ratio in this case was 3.00.

Таблица 6Table 6

Средний состав синтез-газа, полученного при превращении факельного газа, добываемого в Северной Дакоте, при применении каталитического парового риформинга при температуре ~ 1625°F (885°С)Average composition of synthesis gas produced from North Dakota flare gas using catalytic steam reforming at ~1625°F (885°C)

Компоненты синтез-газа Synthesis gas components Н2 H 2 СО CO СН4 CH 4 С2+ C 2 + СО2 CO 2 n2 n 2 Всего Total Объемный процент Volume percentage 70,4 70.4 23,5 23.5 2,0 2.0 0,3 0.3 2,4 2.4 1,7 1.7 100,0 100.0

В табл. 7 приведен средний состав синтез-газа, полученного при превращении факельного газа, добываемого в Северной Дакоте, при применении каталитического парового риформинга при ~1625°F (885°С) после мембранного отделения Н2 для доведения отношения Н2/СО до примерно 2,20/1,00.In table 7 shows the average composition of synthesis gas obtained from flare gas produced in North Dakota using catalytic steam reforming at ~1625°F (885°C) after membrane H 2 separation to bring the H 2 /CO ratio to about 2.20 /1.00.

Таблица 7Table 7

Средний состав синтез-газа, полученного при превращении факельного газа, добываемого в Северной Дакоте, при применении каталитического парового риформинга при ~ 1625°F (885 °С) и мембранного отделения Н2 для доведения отношения Н2/СО до 2,20/1,00The average composition of synthesis gas obtained from flare gas produced in North Dakota using catalytic steam reforming at ~1625°F (885°C) and membrane H2 separation to bring the H2/CO ratio to 2.20/1, 00

Компоненты синтез-газа Synthesis gas components н2 n 2 СО CO СН4 CH 4 С2+ C 2 + СО2 CO 2 n2 n 2 Всего Total Объемный процент Volume percentage 63,4 63.4 28,8 28.8 2,5 2.5 0,3 0.3 2,9 2.9 2,1 2.1 100,0 100.0

- 16 045925- 16 045925

Во втором предпочтительном генераторе 103 синтез-газа используют поршневой дизельный двигатель, который был трансформирован для работы на газофазных углеводородах в двухтопливном режиме. При работе такого двигателя в условиях обогащения (например, при коэффициенте эквивалентности [топливо/воздух] более примерно 1,8) из газофазных углеводородов получают синтез-газ.The second preferred synthesis gas generator 103 uses a piston diesel engine that has been converted to operate on gas phase hydrocarbons in a dual-fuel mode. When such an engine is operated under enriched conditions (eg, a [fuel/air] equivalence ratio greater than about 1.8), synthesis gas is produced from gas-phase hydrocarbons.

В табл. 8 суммировано влияние коэффициента эквивалентности на превращение CH4, отношение Н2/СО и выбросы твердых частиц. Систему VPSA (вакуумной короткоцикловой адсорбции) использовали для увеличения концентрации кислорода в воздухе от 21% до примерно 93%. Такой уровень обогащения позволяет указанному двигателю работать при коэффициенте эквивалентности от 2,0 до 2,2 и значительно снижает концентрацию азота в синтез-газе. При указанном коэффициенте эквивалентности метан превращался с эффективностью примерно от 91 до 93% в синтез-газ, отношение Н2/СО в котором составляло от 1,62 до 1,85.In table Figure 8 summarizes the effect of equivalence ratio on CH4 conversion, H2 /CO ratio and particulate matter emissions. A VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) system was used to increase the oxygen concentration in the air from 21% to approximately 93%. This level of enrichment allows the said engine to operate at an equivalence ratio of 2.0 to 2.2 and significantly reduces the nitrogen concentration in the synthesis gas. At the specified equivalence ratio, methane was converted with an efficiency of approximately 91 to 93% into synthesis gas, the H 2 /CO ratio of which ranged from 1.62 to 1.85.

При добавлении к газофазным углеводородам небольшого количества H2 (примерно 5%) 107 отношение Н2/СО увеличивалось до 1,83 и 1,95 при коэффициенте эквивалентности 2,0 и 2,2 соответственно. Такое количество H2 можно получить путем рециркуляции хвостового газа 111 в генератор 103 синтезгаза.When a small amount of H2 (approximately 5%) 107 was added to gas-phase hydrocarbons, the H2 /CO ratio increased to 1.83 and 1.95 with an equivalence ratio of 2.0 and 2.2, respectively. Such an amount of H2 can be obtained by recycling the tail gas 111 to the synthesis gas generator 103.

Выбросы твердых частиц при коэффициентах эквивалентности от 2,0 до 2,2 составляли примерно от 0,09 до 0,13 мг/л (от 90000 до 130000 мкг/куб.м). Поскольку спецификация в отношении загрязнителей для катализаторов в каталитическом реакторе составляет 500 мкг/куб.м или менее, такие уровни выбросов твердых частиц должны быть значительно снижены.Particulate matter emissions at equivalence factors of 2.0 to 2.2 were approximately 0.09 to 0.13 mg/L (90,000 to 130,000 μg/m3). Since the pollutant specification for catalysts in a catalytic reactor is 500 µg/m3 or less, such particulate emission levels must be significantly reduced.

Поскольку сажеуловители дизельного двигателя представляют собой общепризнанные технологии, добавление сажеуловителей к установке риформинга с таким двигателем может уменьшить выбросы твердых частиц до уровня ниже 500 мкг/куб.м. Указанные сажеуловители могут работать в режиме опережения-запаздывания, так что поток синтез-газа не прерывается.Since diesel particulate eliminators are established technologies, adding soot eliminators to a reformer with such an engine can reduce particulate emissions to below 500 µg/m3. These soot eliminators can operate in a lead-lag mode, so that the flow of synthesis gas is not interrupted.

Таблица 8Table 8

Влияние коэффициента эквивалентности на превращение CH4, отношение Н2/СО и выбросы твердых частиц для установки риформинга с поршневым двигателемEffect of Equivalence Ratio on CH4 Conversion, H2 /CO Ratio and Particulate Emissions for a Reciprocating Engine Reformer

Коэффициент эквивалентности (СН42) Equivalence coefficient (CH 4 /O 2 ) % превращения СН4 % CH 4 conversion Отношения Н2/СО H 2 /CO ratio Выбросы твердых частиц (мг/м3) Particulate matter emissions (mg/ m3 ) Без добавления Н2 Without adding H2 Добавление 5% Н2 Adding 5% H 2 Без добавления Н2 Without adding H2 Добавление 5% Н2 Adding 5% H 2 2,0 2.0 91 91 1,62 1.62 1,83 1.83 0,14 0.14 0,09 0.09 2,2 2.2 93 93 1,85 1.85 1,95 1.95 0,18 0.18 0,13 0.13

В табл. 9 приведен средний состав синтез-газа, полученного при превращении факельного газа, добываемого в Северной Дакоте, при применении установки риформинга с поршневым двигателем, когда хвостовой газ из каталитического реактора рециркулируют обратно в установку риформинга с двигателем. Отношение Н2/СО в синтез-газе составляло примерно 1,95 при коэффициенте эквивалентности 2,2. Указанное отношение находится в приемлемом диапазоне для катализатора прямого получения топлива.In table 9 shows the average composition of synthesis gas produced by converting flare gas produced in North Dakota using a reciprocating engine reformer where the tail gas from the catalytic reactor is recycled back to the engine reformer. The H 2 /CO ratio in the synthesis gas was approximately 1.95 with an equivalence ratio of 2.2. This ratio is within the acceptable range for a direct fuel catalyst.

Таблица 9Table 9

Средний состав синтез-газа, полученного при превращении факельного газа, добываемого в Северной Дакоте, в синтез-газ при применении установки риформинга с поршневым двигателем (коэффициент эквивалентности 2,2) с рециркуляцией хвостового газа из каталитического реактораAverage composition of synthesis gas obtained from converting flare gas from North Dakota into synthesis gas using a reciprocating engine reformer (equivalence ratio 2.2) with tail gas recirculation from the catalytic reactor

н2 n 2 СО CO сн4 dn 4 СО2 CO 2 N2 N 2 Всего Total 45 45 23 23 19 19 4 4 9 9 100,0 100.0

Каталитический реактор 108 состоял из ряда нескольких последовательно соединенных реакторов, предназначенных для эффективного однопроходного прямого превращения синтез-газа в высококачественное топливо. Такая конфигурация исключала необходимость повторного сжатия и рециркуляции хвостового газа через каталитический реактор, что обычно используют в существующей области техники. Приведенный пример иллюстрирует, как указанные три реактора способны превращать в продукты примерно 90 мол.% H2 и СО, содержащихся в синтез-газе, без повторного сжатия и рециркуляции синтезгаза. Состав синтез-газа (табл. 10), полученного в генераторе 103 синтез-газа посредством каталитического парового риформинга, использовали в качестве материала, подаваемого в каталитический реактор 108, при применении катализатора 109 прямого получения топлива.Catalytic reactor 108 consisted of a number of reactors connected in series, designed to efficiently convert syngas directly into high quality fuels in a single pass. This configuration eliminated the need to recompress and recirculate the tail gas through the catalytic reactor, which is typically used in the current art. This example illustrates how these three reactors are capable of converting approximately 90 mol% of the H2 and CO contained in the synthesis gas into products without recompressing or recycling the synthesis gas. The composition of the synthesis gas (Table 10) obtained in the synthesis gas generator 103 by catalytic steam reforming was used as a material supplied to the catalytic reactor 108 when using the direct fuel production catalyst 109.

- 17 045925- 17 045925

Таблица 10Table 10

Превращение синтез-газа и получение продуктов в каталитическом реакторе при применении катализатора прямого получения топливаConversion of synthesis gas and production of products in a catalytic reactor using a direct fuel production catalyst

Компоненты Components Состав (объемный процент) Composition (volume percentage) Подаваемый материал из генератора синтез-газа1 Feed material from synthesis gas generator 1 Выпускаемая продукция из 1 реактора Output from 1 reactor Выпускаемая продукция из 2 реактора Manufactured products from 2 reactors Выпускаемая продукция из 3 реактора Manufactured products from reactor 3 Выпускаемая продукция из 4 реактора Manufactured products from 4 reactors Н2 H 2 63,4 63.4 55,8 55.8 36,3 36.3 22,1 22.1 5,7 5.7 СО CO 28,8 28.8 25,8 25.8 17,6 17.6 10,9 10.9 3,5 3.5 СН4 CH 4 2,5 2.5 2,9 2.9 3,5 3.5 6,2 6.2 13,1 13.1 н2/со n 2 /co 2,20 2.20 2,12 2.12 2,06 2.06 2,03 2.03 1,97 1.97 с24 углеводороды c 2 -c 4 hydrocarbons о,з o, s 1,1 1.1 1,8 1.8 2,9 2.9 3,9 3.9 со2 from 2 2,9 2.9 3,2 3.2 4,7 4.7 6,6 6.6 7,1 7.1 n2 n 2 2,1 2.1 2,3 2.3 3,4 3.4 4,5 4.5 5,9 5.9 Промежуточное количество Неконденсируемые продукты Intermediate quantity Non-condensable products 100,0 100.0 91,1 91.1 67,3 67.3 53,2 53.2 39,2 39.2 с524 углеводороды from 5 to 24 hydrocarbons - - 8,9 8.9 32,5 32.5 46,4 46.4 59,8 59.8 С24+ углеводороды C 24+ hydrocarbons - - - - 0,2 0.2 0,4 0.4 0,6 0.6 Промежуточное количество Конденсируемые продукты Intermediate quantity Condensable products 0,0 0.0 8,9 8.9 32,7 32.7 46,8 46.8 60,8 60.8 Всего Total 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0

В таком примере 10,4%, 38,9%, 62,2% и 88,9% СО в совокупности превращались в продукты в первом, втором, третьем и четвертом реакторах, соответственно. Общая степень превращения H2 и СО составляла 90,0% и 88,9% соответственно. Конденсирующиеся продукты (С524) и неконденсирующиеся хвостовые газы составляли 60,8 об.% и 39,2 об.% от общего объема газофазных компонентов. В табл. 11 приведен состав хвостового газа после удаления конденсирующихся продуктов.In this example, 10.4%, 38.9%, 62.2% and 88.9% of the CO were collectively converted to products in the first, second, third and fourth reactors, respectively. The overall conversion rates of H2 and CO were 90.0% and 88.9%, respectively. Condensable products (C 5 -C 24 ) and non-condensable tail gases accounted for 60.8 vol.% and 39.2 vol.% of the total volume of gas-phase components. In table Figure 11 shows the composition of the tail gas after removal of condensable products.

Таблица 11Table 11

Состав хвостового газа после превращения синтез-газа в каталитических реакторах с катализатором прямого получения топливаComposition of tail gas after conversion of synthesis gas in catalytic reactors with a direct fuel production catalyst

Н2 H 2 СО CO сн4 dn 4 с25 from 2 to 5 со2 from 2 n2 n 2 Всего Total 14,5 14.5 8,9 8.9 33,4 33.4 9,9 9.9 18,1 18.1 15,1 15.1 100,0 100.0

В заключение, такой ряд из четырех горизонтальных или вертикальных каталитических реакторов или реакторов, расположенных под углом относительно горизонтальной и вертикальной ориентации, позволил эффективно превратить в продукты примерно 90% H2 и СО, содержащихся в синтез-газе, при одновременном поддержании постоянными температуры и давления газов в каждом реакторе. Кроме того, отсутствовала необходимость удаления продуктов с каждой стадии и рециркуляции хвостового газа в реакторы.In conclusion, this series of four horizontal or vertical catalytic reactors, or reactors angled relative to horizontal and vertical orientations, effectively converted approximately 90% of the H2 and CO contained in the synthesis gas into products while maintaining constant temperature and pressure gases in each reactor. In addition, there was no need to remove products from each stage and recycle tail gas to the reactors.

Катализатор прямого получения топлива работал в условиях температуры, давления и объемной скорости, при которых примерно 90% H2 и СО, содержащихся в синтез-газе, превращалось в продукты. Жидкие топлива, состоящие из С524 углеводородов, составляли более примерно 60 об.%, примерно 70 об.% или предпочтительно 75 об.% газофазных компонентов, выходящих из каталитического реактора. Такие газофазные компоненты собирали в виде жидких топлив в блоке разделения и сбора продуктов (фиг. 1: 110). На фиг. 4 показано типичное распределение С524 углеводородов, когда отношение Н2/СОThe direct fuel catalyst was operated under conditions of temperature, pressure and space velocity at which approximately 90% of the H 2 and CO contained in the synthesis gas was converted to products. Liquid fuels consisting of C 5 -C 24 hydrocarbons comprised more than about 60 vol.%, about 70 vol.%, or preferably 75 vol.% of the gas phase components leaving the catalytic reactor. Such gas-phase components were collected as liquid fuels in a product separation and collection unit (Fig. 1: 110). In fig. Figure 4 shows the typical distribution of C 5 -C 24 hydrocarbons when the H 2 /CO ratio is

- 18 045925 в синтез-газе из установки каталитического парового риформинга составляло на входе примерно 2,20/1,0 при среднем отношении на входе и на выходе 2,08/1,0.- 18 045925 in the synthesis gas from the catalytic steam reformer was approximately 2.20/1.0 at the inlet, with an average inlet to outlet ratio of 2.08/1.0.

Распределение, показанное на фиг. 4, немного смещалось влево (распределение в сторону более легких углеводородов) при увеличении отношения Н2/СО выше 2,08, и немного смещалось вправо (распределение в сторону более тяжелых углеводородов) при уменьшении отношения Н2/СО ниже 2,08.The distribution shown in Fig. 4, shifted slightly to the left (distribution toward lighter hydrocarbons) as the H 2 /CO ratio increased above 2.08, and shifted slightly to the right (distribution toward heavier hydrocarbons) as the H 2 /CO ratio decreased below 2.08.

Состав топлива при среднем отношении Н2/СО 2,08 приведен в табл. 12. Нормальные алканы (Nалканы) в диапазоне от C8 до С24 являлись преобладающими углеводородами с концентрацией 65,4 об.%. Нормальные С5-С7 алканы составляли 17,5 об.% от общего объема. Примерно 1,0 объемный процент образца составляли парафиновые углеводороды (С24+). Оставшаяся часть образца жидкого топлива представляла собой нормальные 1-алкены, нормальные 1-гидроксиалканы и изоалканы.The composition of the fuel at an average H 2 /CO ratio of 2.08 is given in table. 12. Normal alkanes (Nalkanes) ranging from C8 to C24 were the predominant hydrocarbons with a concentration of 65.4 vol.%. Normal C5-C7 alkanes accounted for 17.5 vol.% of the total volume. Approximately 1.0 volume percent of the sample was paraffinic hydrocarbons (C24+). The remainder of the liquid fuel sample was normal 1-alkenes, normal 1-hydroxyalkanes, and isoalkanes.

В этой же системе и при применении того же катализатора при смещении отношения Н2:СО к отношению на входе 1,7 выпускаемая продукция смещалась в сторону минимизации количества С4-С7 фракции и максимизации количества дизельного топлива (в том числе тяжелой дизельной фракции или легкой парафиновой фракции).In the same system and when using the same catalyst, when the H 2 : CO ratio shifted from the input ratio to 1.7, the output products shifted towards minimizing the amount of C4-C7 fraction and maximizing the amount of diesel fuel (including heavy diesel fraction or light paraffin factions).

В этой же системе и при применении того же катализатора давление в реакторе можно изменить до уровня давления более 350 psig (примерно 2413 кПА изб.) для смещения продукции в сторону более тяжелых продуктов (например, в сторону распределения продуктов с более высокой молекулярной массой). В этой же системе и при применении того же катализатора температуру в реакторе можно изменить до уровня менее 410°F (210 °С) для смещения продукции в сторону более тяжелых продуктов. В этой же системе и при применении того же катализатора часовую объемную скорость газа (GHSV) в реакторе можно изменить до уровня менее 2000 час-1 для смещения продукции в сторону более тяжелых продуктов.In the same system and using the same catalyst, the reactor pressure can be adjusted to pressure levels greater than 350 psig (approximately 2413 kPag) to shift production toward heavier products (e.g., toward distribution of higher molecular weight products). In the same system and using the same catalyst, the reactor temperature can be adjusted to less than 410°F (210°C) to shift production toward heavier products. In the same system and using the same catalyst, the gas hourly space velocity (GHSV) in the reactor can be changed to less than 2000 h -1 to shift production towards heavier products.

На фиг. 5 показано влияние изменения отношения Н2/СО на концентрацию 1-алкенов в жидком топливе. Концентрация указанных алкенов менялась от примерно 3,5 об.% при отношении Н2/СО 2,2 до 15,0 об.% при отношении Н2/СО 1,5.In fig. Figure 5 shows the effect of changing the H 2 /CO ratio on the concentration of 1-alkenes in liquid fuel. The concentration of these alkenes varied from about 3.5 vol.% at an H 2 /CO ratio of 2.2 to 15.0 vol.% at an H 2 /CO ratio of 1.5.

Таблица 12Table 12

Состав жидкого топливаComposition of liquid fuel

Состав жидкого топлива Composition of liquid fuel Объемный процент Volume percentage н-Алканы (С5-С7) n-Alkanes (C5-C7) 17,5 17.5 н-Алканы (С8-С24) n-Alkanes (C8-C24) 65,4 65.4 н-Алканы (С24+) n-Alkanes (C24+) 1,0 1.0 Нормальные 1-алкены (альфа-олефины) (С5-С7) Normal 1-alkenes (alpha-olefins) (C5-C7) 1,39 1.39 Нормальные 1-алкены (альфа-олефины) (С8-С24) Normal 1-alkenes (alpha-olefins) (C8-C24) 1,78 1.78 Нормальные 1-гидроксиалканы (С5-С7) Normal 1-hydroxyalkanes (C5-C7) 0,76 0.76 Нормальные 1-гидроксиалканы (С8-С24) Normal 1-hydroxyalkanes (C8-C24) 3,91 3.91 Изоалканы (С5-С7) Isoalkanes (C5-C7) 2,60 2.60 Изоалканы (С8-С24) Isoalkanes (C8-C24) 5,70 5.70 Всего Total 100,0 100.0

При работе установки сбора и разделения продуктов при температуре от 50 до 55 °F (от 10 до примерно 13°С) состав хвостовых газов аналогичен составу, приведенному в табл. 11. Хвостовой газ содержал CH4 (33,4%), который в основном образовался в результате каталитической реакции синтез-газа. В результате каталитической реакции образовались небольшие количества С2-С5 углеводородов и, поскольку они имеют высокое давление пара, они не конденсировались в виде жидких топлив. Также присутствовало некоторое количество непрореагировавших H2 и СО, поскольку реактор прямого получения топлива работал в условиях, при которых в продукты превращается примерно 89% СО.When the product recovery and separation unit is operated at a temperature of 50 to 55°F (10 to about 13°C), the composition of the tail gases is similar to that shown in Table 1. 11. The tail gas contained CH4 (33.4%), which was mainly produced by the catalytic reaction of the synthesis gas. The catalytic reaction produced small amounts of C2-C5 hydrocarbons and, because they have a high vapor pressure, they did not condense as liquid fuels. There was also some unreacted H2 and CO present because the direct fuel reactor was operated under conditions where approximately 89% of the CO was converted to products.

Количество азота в хвостовом газе зависело от концентрации азота в газофазном углеводородном сырье. При применении установки риформинга с двигателем для получения синтез-газа концентрация азота в хвостовом газе может значительно увеличится.The amount of nitrogen in the tail gas depended on the nitrogen concentration in the gas-phase hydrocarbon feedstock. When using a reformer with an engine to produce synthesis gas, the concentration of nitrogen in the tail gas can increase significantly.

В табл. 13 приведен состав синтез-газа, полученного посредством каталитического парового риформинга при рециркуляции хвостового газа 111 и катализаторной реакционной воды 112 в генератор 103 синтез-газа при применении среднего состава факельного газа, добываемого в Северной Дакоте.In table 13 shows the composition of synthesis gas produced by catalytic steam reforming by recycling tail gas 111 and catalyst reaction water 112 to synthesis gas generator 103 using an average composition of flare gas produced in North Dakota.

- 19 045925- 19 045925

Таблица 13Table 13

Состав синтез-газа из генератора синтез-газа при применении каталитического парового риформинга и рециркуляции катализаторной реакционной воды и хвостового газаComposition of synthesis gas from a synthesis gas generator using catalytic steam reforming and recycling of catalyst reaction water and tail gas

н2 n 2 СО CO сн4 dn 4 с25 from 2 to 5 со2 from 2 N2 N 2 Всего Total 56,3 56.3 28,1 28.1 2,0 2.0 1,0 1.0 8,0 8.0 4,6 4.6 100,0 100.0

В табл. 14 приведен средний общий выход (в галлонах) топлива, полученного из 30000 стандартных куб. футов (примерно 850 куб. куб.м) метана, превращенного в синтез-газ при среднем отношении Н2/СО 2,08 путем применения предложенного способа. Указанный объем метана был выбран, поскольку он содержал примерно 1000 фунтов (примерно 454 кг) углерода. Следовательно, средний объем производства топлива, полученного из 500000 стандартных куб. футов метана/сутки (примерно 14200 куб.м/сутки), составлял приблизительно 2,31 галлона/500000 стандартных куб. футов (примерно 8,7 л/14200 куб.м) или примерно 55 баррелей/500000 стандартных куб. футов (примерно 8,7 куб.м/примерно 14200 куб.м).In table 14 shows the average total yield (in gallons) of fuel obtained from 30,000 standard cubic meters. ft (approximately 850 cubic meters) of methane converted into synthesis gas at an average H 2 /CO ratio of 2.08 by applying the proposed method. This volume of methane was chosen because it contained approximately 1,000 pounds of carbon. Therefore, the average production of fuel obtained from 500,000 standard cubic meters. ft of methane/day (approximately 14,200 cubic meters/day) was approximately 2.31 gallons/500,000 standard cubic meters. ft (approximately 8.7 L/14,200 cu.m.) or approximately 55 barrels/500,000 standard cu.m. ft. (approximately 8.7 cubic meters/approximately 14,200 cubic meters).

Таблица 14Table 14

Общий выход (галлонов/30000 стандартных куб. футов (галлонов/примерноTotal Yield (gallons/30,000 standard cubic feet (gallons/approx.

850 куб. куб.м) топливных продуктов, полученных из метана850 cc cubic meters) of fuel products obtained from methane

Испытание № Test No. Галлоны/30000 стандартных куб. футов (галлоны/примерно 850 куб. м) Gallons/30,000 standard cu. ft (gallons/approximately 850 cubic meters) 8b 138 (примерно 522 л) 138 (approximately 522 l) 16а 16a 140 (примерно 530 л) 140 (approx. 530 l) 17g 17g 133 (примерно 503 л) 133 (approximately 503 l) Среднее значение Average value 139 (примерно 526 л) 139 (approximately 526 l)

В табл. 12 приведены концентрации оксигенированных органических соединений в катализаторной реакционной воде, полученной путем применения синтез-газа, произведенного из различного сырья посредством предложенного микромасштабного GTL способа. Оксигенированные органические соединения в катализаторной реакционной воде состоят из С1-С7 гидроксиалканов (спиртов) в случае синтезгаза, полученного из трех видов газофазного углеводородного сырья. В образцах такой воды не были обнаружены карбоновые кислоты (<25 ppm) ниже предела обнаружения ГХ/МС.In table 12 shows the concentrations of oxygenated organic compounds in catalyst reaction water obtained by using synthesis gas produced from various feedstocks through the proposed microscale GTL process. Oxygenated organic compounds in the catalyst reaction water consist of C1-C 7 hydroxyalkanes (alcohols) in the case of synthesis gas obtained from three types of gas-phase hydrocarbon feedstocks. No carboxylic acids (<25 ppm) were detected in such water samples below the GC/MS detection limit.

При рециркуляции катализаторной реакционной воды, содержащей указанные гидроксиалканы, в генератор синтез-газа каталитический паровой риформинг спиртов приводил к снижению отношения Н2/СО.When recycling catalyst reaction water containing these hydroxyalkanes to the synthesis gas generator, catalytic steam reforming of alcohols led to a decrease in the H 2 /CO ratio.

Уравнения 3, 4 и 5 иллюстрируют продукты реакции и стехиометрию продуктов, полученных при риформинге метанола, этанола и пропанола, взятых в качестве примеров.Equations 3, 4 and 5 illustrate the reaction products and stoichiometry of the products obtained from reforming methanol, ethanol and propanol, taken as examples.

СНзОН + Н2О СО + 2Н2 + Н2О Ур. 3CHzOH + H 2 O CO + 2H 2 + H 2 O Eq. 3

СН3СН2ОН + 2 Н2О -+ 2СО + 4Н2 + Н2О Ур. 4CH 3 CH 2 OH + 2 H 2 O -+ 2CO + 4H 2 + H 2 O Eq. 4

СН3СН2СН2ОН + ЗН2О ЗСО + 6Н2 + Н2О Ур. 5CH 3 CH 2 CH 2 OH + ZN 2 O ZSO + 6H 2 + H 2 O Eq. 5

Когда в процессе получения синтез-газа не используют пар, катализаторная реакционная вода является идеальной с точки зрения закачивания воды в нефтяные скважины с целью повышения извлечения нефти.When steam is not used in the synthesis gas process, catalytic reaction water is ideal for injecting water into oil wells to enhance oil recovery.

Ссылки.Links.

Ссылки, относящиеся к темам, обсуждаемым в настоящем документе, приведены как патенты США; публикации заявок на патенты США; зарубежные патенты и статьи в журналах и книгах.References related to the topics discussed herein are cited as US Patents; publication of US patent applications; foreign patents and articles in magazines and books.

- 20 045925- 20 045925

Патенты СШАUS Patents

Цитируемые патенты Cited Patents Дата date Авторы Authors 9138688В2 9138688В2 09/2015 09/2015 Prakash et al. Prakash et al. 9090831 В2 9090831 B2 7/2015 7/2015 Schuetzle et al. Schuetzle et al. 9067806 В2 9067806 B2 6/2015 6/2015 Camelli et al. Camelli et al. 8999164 В2 8999164 B2 4/2015 4/2015 Franzosi et al. Franzosi et al. 8795597 В2 8795597 B2 8/2014 8/2014 Greer Greer 8727767 В2 8727767 B2 5/2014 5/2014 Watson et al. Watson et al. 8591737В2 8591737В2 11/2013 11/2013 Kukkonen et al. Kukkonen et al. 8535487В2 8535487В2 9/2013 9/2013 Camelli et al. Camelli et al. 8529865 В2 8529865 B2 9/2013 9/2013 Belt et al. Belt et al. 8394862 В2 8394862 B2 8/2013 8/2013 Schuetzle et al. Schuetzle et al. 8293805 В2 8293805 B2 10/2012 10/2012 Khan et al. Khan et al. 8158029В2 8158029В2 4/2012 4/2012 Ernst Ernst 8057578 В2 8057578 B2 11/2011 11/2011 Argawal et al. Argawal et al. 8048178В2 8048178В2 11/2011 11/2011 Smit et al. Smith et al. 8043571В2 8043571В2 10/2011 10/2011 Dannoux et al. Dannoux et al. 7989510В2 7989510В2 8/2011 8/2011 Locatelli et al. Locatelli et al. 7939953 В2 7939953 B2 5/2011 5/2011 Lomax et al. Lomax et al. Патенты США US Patents Цитируемые патенты Cited Patents Дата date Авторы Authors 7744829 В2 7744829 B2 6/2010 6/2010 Brophy et al. Brophy et al. 7559372 В2 7559372 B2 7/2009 7/2009 Cobb Cobb 7470405 В2 7470405 B2 11/2008 11/2008 Knopf et al. Knopf et al. 7404936 В2 7404936 B2 7/2008 7/2008 Mazanec et al. Mazanec et al. 7323497 В2 7323497 B2 1/2008 1/2008 Abbot Abbot 7318894 В2 7318894 B2 1/2008 1/2008 Juby et al. Juby et al. 7276105 В2 7276105 B2 10/2007 10/2007 Pruet et al. Pruet et al. 7261751 В2 7261751 B2 8/2007 8/2007 Dutta et al. Dutta et al. 7235172 В2 7235172 B2 6/2007 6/2007 Lawson et al. Lawson et al. 7166219В2 7166219В2 1/2007 1/2007 Kohler et al. Kohler et al. 7153432В2 7153432В2 12/2006 12/2006 Kohler et al. Kohler et al. 7150831В2 7150831В2 12/2006 12/2006 Kohler et al. Kohler et al. 7147775 В2 7147775 B2 12/2006 12/2006 Kohler et al. Kohler et al. 7108070В2 7108070В2 9/2006 9/2006 Hall et al. Hall et al. 6942839 В2 6942839 B2 9/2005 9/2005 Huisman et al. Huisman et al. 6887908 В2 6887908 B2 5/2005 5/2005 Pruet et al. Pruet et al. 6744066 В2 6744066 B2 6/2004 6/2004 Wang et al. Wang et al. 6576196В1 6576196В1 5/2003 5/2003 Akporiaye et al. Akporiaye et al. 6533945В1 6533945В1 3/2003 3/2003 Shah et al. Shah et al. 6262131В1 6262131В1 7/2001 7/2001 Arcuri et al. Arcuri et al. 6225358 А 6225358 A 5/2001 5/2001 Kennedy et al. Kennedy et al. 6156809 А 6156809 A 12/2000 12/2000 Clark et al. Clark et al. 5620670 А 5620670 A 4/1997 4/1997 Benham et al. Benham et al. 5053581 А 5053581 A 10/1991 10/1991 Hildinger et al. Hildinger et al. 4499209 А 4499209 A 2/1985 2/1985 Hoek et al. Hoek et al.

Публикации заявок на патенты СШАPublications of US patent applications

Публикации заявок на патент Publication of patent applications Дата date Авторы Authors 2015/0259609 Al 2015/0259609 Al 9/2015 9/2015 Wang et al. Wang et al. 2014/0144397 Al 2014/0144397 Al 5/2014 5/2014 Bromberg et al. Bromberg et al. 2014/102981 Al 2014/102981 Al 4/2014 4/2014 Miglio et al. Miglio et al.

- 21 045925- 21 045925

2014/0140896 Al 2014/0140896 Al 5/2014 5/2014 Moon et al. Moon et al. 2012/0071572 Al 2012/0071572 Al 3/2012 3/2012 Voolapelli et al. Voolapelli et al. 2010/0184874 Al 2010/0184874 Al 7/2010 7/2010 Hoek et al. Hoek et al. 2010/0000153 Al 2010/0000153 Al 1/2010 1/2010 Kurkjian et al. Kurkjian et al. 2007/095570 Al 2007/095570 Al 8/2007 8/2007 Tomlinson et al. Tomlinson et al. 2005/113426 Al 2005/113426 Al 11/2005 11/2005 Clur et al. Clur et al. 2005/0106086 Al 2005/0106086 Al 5/2005 5/2005 Tomlinson et al. Tomlinson et al. 2004/0262199 2004/0262199 12/2005 12/2005 Roelofse et al. Roelofse et al. 2003/0225169 2003/0225169 12/2003 12/2003 Yetman Yetman

Другие заявки на патентыOther patent applications

Другие патенты Other patents Дата date Авторы Authors WO2016/016256 Al WO2016/016256 Al 2/2016 2/2016 Basini Basini WO2015/00646 Al WO2015/00646 Al 1/2015 1/2015 Tessel Tessel WO2012/158536 Al WO2012/158536 Al 11/2012 11/2012 Boel et. al. Boel et. al. WO2010/06958 Al WO2010/06958 Al 6/2010 6/2010 Camelli et. al. Camelli et. al. W02009/0901005 Al W02009/0901005 Al 7/2009 7/2009 Camelli et. al. Camelli et. al. W02006/037782 Л1 W02006/037782 L1 4/2006 4/2006 Scholten et al. Scholten et al. W02005/113426 Bl W02005/113426 Bl 12/2005 12/2005 Clur et. al. Clur et. al. W02004/096952 Al W02004/096952 Al 11/2004 11/2004 Abbott et. al. Abbott et. al. W02003/106346 Al W02003/106346 Al 12/2003 12/2003 Dancuart Dancuart

Статьи в журналах и книгах.Articles in magazines and books.

Asadullah, М.: Biomass gasification gas cleaning for downstream applications: A comparative critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 40, 118-131 (2014).Asadullah, M.: Biomass gasification gas cleaning for downstream applications: A comparative critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 40, 118-131 (2014).

ASTM International, Standard test method for corrosiveness to Copper from petroleum products by Copper Strip Test, ASTM D130-12, Conshohocken, PA (2012).ASTM International, Standard test method for corrosiveness to Copper from petroleum products by Copper Strip Test, ASTM D130-12, Conshohocken, PA (2012).

De Klerk, A.: Fischer-Tropsch (F-T) refining. Wiley Verlag, Weinheim, Germany, 1-642 (2012).De Klerk, A.: Fischer-Tropsch (F-T) refining. Wiley Verlag, Weinheim, Germany, 1-642 (2012).

Hoekman, S.K. et al.: Characterization of trace contaminants in syngas from the thermochemical conversion of biomass. Biomass Conversion and Biorefmery 3, 113-126 (2013).Hoekman, S.K. et al.: Characterization of trace contaminants in syngas from the thermochemical conversion of biomass. Biomass Conversion and Biorefmery 3, 113-126 (2013).

Jahnagiri, H., Bennett, J., Mahjoubi, P., Wilson, K., Gu, S.: A review of advanced catalyst development for Fischer-Tropsch synthesis of hydrocarbons from biomass derived syngas. Catalysis Science and Technology 4, 2210-2229 (2014).Jahnagiri, H., Bennett, J., Mahjoubi, P., Wilson, K., Gu, S.: A review of advanced catalyst development for Fischer-Tropsch synthesis of hydrocarbons from biomass derived syngas. Catalysis Science and Technology 4, 2210-2229 (2014).

Lee, H-J.: Optimization of Fischer-Tropsch Plant, PhD Thesis, School of Chemical Engineering and Analytical Science, University of Manchester (2010).Lee, H-J.: Optimization of Fischer-Tropsch Plant, PhD Thesis, School of Chemical Engineering and Analytical Science, University of Manchester (2010).

--

Claims (10)

Lin, H., Zhou, M., Ly, J., Vu, J., Wijmans, J.G., Merkel, T.C., Jin, J., Haldeman, A., Wagener,Lin, H., Zhou, M., Ly, J., Vu, J., Wijmans, J.G., Merkel, T.C., Jin, J., Haldeman, A., Wagener, E.H., Rue, D.: Membrane-Based Oxygen-Enriched Combustion, Ind. Eng. Chern. Res., 52, 1082010834(2013).E.H., Rue, D.: Membrane-Based Oxygen-Enriched Combustion, Ind. Eng. Chern. Res., 52, 1082010834(2013). Lim, E. G. et al.: The engine reformer: syngas production in an engine for compact gas toliquid synthesis. Canadian Journal of Chemical Engineering 34 (2016).Lim, E. G. et al.: The engine reformer: syngas production in an engine for compact gas toliquid synthesis. Canadian Journal of Chemical Engineering 34 (2016). McKendry, P.: Energy production from biomass gasification technologies 83, 55-63 (2002).McKendry, P.: Energy production from biomass gasification technologies 83, 55-63 (2002). O’Rrien, R.J., Davis, B.H.: Impact of copper on an alkali promoted iron Fischer-Tropsch catalyst. Catalysis Letters 64 (2004).O'Rrien, R.J., Davis, B.H.: Impact of copper on an alkali promoted iron Fischer-Tropsch catalyst. Catalysis Letters 64 (2004). Sa, S., Silva, H., Brandao, L., Mendes, A.: Catalysts for methanol steam reforming. AppliedSa, S., Silva, H., Brandao, L., Mendes, A.: Catalysts for methanol steam reforming. Applied Catalysis В Environmental 99, 43-57 (2010).Catalysis In Environmental 99, 43-57 (2010). Schuetzle, D. et al.: The effect of oxygen on formation of syngas contaminants during the thermochemical conversion of biomass. International Journal of Energy and EnvironmentalSchuetzle, D. et al.: The effect of oxygen on the formation of syngas contaminants during the thermochemical conversion of biomass. International Journal of Energy and Environmental Engineering, Springer- Verlag GmbH, Berlin, Heidelberg, Online ISSN: 2251 -6832 and PrintEngineering, Springer-Verlag GmbH, Berlin, Heidelberg, Online ISSN: 2251 -6832 and Print ISSN: 2008-9163, 1-13 (2015).ISSN: 2008-9163, 1-13 (2015). Wang, X.ct al.: Dilution sampling and analysis of particulate matter in biomass-derived syngas. Frontiers of Environmental Science & Engineering 5, 320-330 (2011).Wang, X.ct al.: Dilution sampling and analysis of particulate matter in biomass-derived syngas. Frontiers of Environmental Science & Engineering 5, 320-330 (2011). Yaying, J.: Partial oxidation of methane with air or O2 and steam to synthesis gas over a Nibased catalyst. Journal of Natural Gas Chemistry 9, 291-303 (2000).Yaying, J.: Partial oxidation of methane with air or O2 and steam to synthesis gas over a Nibased catalyst. Journal of Natural Gas Chemistry 9, 291-303 (2000). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Микромасштабная установка для получения жидких топлив из газофазных углеводородных ресурсов, включающая:1. Microscale installation for producing liquid fuels from gas-phase hydrocarbon resources, including: a) генератор синтез-газа;a) synthesis gas generator; b) каталитическую реакторную систему, содержащую два или более горизонтальных реакторов, вертикальных реакторов или реакторов, расположенных под углом относительно горизонтальной и вертикальной ориентации и соединенных последовательно, при этом указанный реактор содержит катализатор для прямого превращения синтез-газа в жидкие топлива и катализаторную реакционную воду, и при этом указанный катализатор содержит носитель, имеющий нейтральный рН поверхности;b) a catalytic reactor system comprising two or more horizontal reactors, vertical reactors or reactors angled relative to horizontal and vertical orientations and connected in series, wherein said reactor contains a catalyst for directly converting synthesis gas into liquid fuels and catalyst reaction water, and wherein said catalyst contains a support having a neutral surface pH; c) блок разделения и сбора топливных продуктов.c) fuel product separation and collection unit. 2. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что генератор синтез-газа выбран из установки парового риформинга или генератора синтез-газа с поршневым двигателем.2. Microscale plant according to claim 1, characterized in that the synthesis gas generator is selected from a steam reformer or a piston engine synthesis gas generator. 3. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что генератор синтез-газа содержит катализатор для превращения газофазных углеводородных ресурсов в синтез-газ.3. Microscale plant according to claim 1, characterized in that the synthesis gas generator contains a catalyst for converting gas-phase hydrocarbon resources into synthesis gas. 4. Микромасштабная установка по п.1, дополнительно включающая блок очистки синтез-газа и мембранную систему.4. Microscale installation according to claim 1, additionally including a synthesis gas purification unit and a membrane system. 5. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что каталитический реактор представляет собой многотрубчатый каталитический реактор с неподвижным слоем и выполнен с возможностью отвода тепла от экзотермической каталитической реакции посредством охлаждения паром.5. Microscale plant according to claim 1, characterized in that the catalytic reactor is a multi-tubular fixed-bed catalytic reactor and is configured to remove heat from the exothermic catalytic reaction through steam cooling. 6. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что каталитическая реакторная система содержит от двух до пяти реакторов или от шести до десяти реакторов.6. Microscale plant according to claim 1, characterized in that the catalytic reactor system contains from two to five reactors or from six to ten reactors. 7. Микромасштабная установка по п.1, дополнительно включающая блок хозяйственного обеспечения, включающий насосы для рециркуляции, системы управления технологическим процессом и сети инженерного технического обеспечения.7. The microscale plant of claim 1, further comprising a utility unit including recirculation pumps, process control systems, and utility networks. 8. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что указанный катализатор для прямого превращения синтез-газа в жидкие топлива и катализаторную реакционную воду имеет форму, выбранную из лепестковой, гофрированной, лопастной, сферичесой формы, формы гранул и формы порошка.8. Microscale plant according to claim 1, characterized in that said catalyst for direct conversion of synthesis gas into liquid fuels and catalyst reaction water has a shape selected from petal, corrugated, bladed, spherical, granular and powder. 9. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что указанный катализатор для прямого превращения синтез-газа в жидкие топлива и катализаторную реакционную воду имеет средний диаметр поверхностных пор материала носителя более примерно 100 ангстрем, где носитель выбран из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида циркония, оксида магния или комбинации перечисленных оксидов металлов.9. The microscale plant of claim 1, wherein said catalyst for direct conversion of synthesis gas into liquid fuels and catalyst reaction water has an average surface pore diameter of the support material greater than about 100 angstroms, wherein the support is selected from alumina, silica, zirconium dioxide, magnesium oxide or a combination of these metal oxides. 10. Микромасштабная установка по п.1, отличающаяся тем, что указанный катализатор для прямого превращения синтез-газа в жидкие топлива и катализаторную реакционную воду имеет прочность на раздавливание от примерно 1 фунт/мм (примерно 0,45 кг/мм) до примерно 10 фунт/мм (примерно 4,5 кг/мм) и удельную поверхность по методу БЭТ более примерно 125 или 150 м2/г.10. The microscale plant of claim 1, wherein said catalyst for direct conversion of synthesis gas to liquid fuels and catalyst reaction water has a crush strength of from about 1 lb/mm (about 0.45 kg/mm) to about 10 lb/mm (about 4.5 kg/mm) and a BET specific surface area greater than about 125 or 150 m 2 /g. --
EA202390787 2018-01-26 2019-01-25 MICROSCALE PLANT FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUELS FROM GASEOUS HYDROCARBON RESOURCES EA045925B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/932,037 2018-01-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045925B1 true EA045925B1 (en) 2024-01-18

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8809603B2 (en) Process and system for converting biogas to liquid fuels
AU2020230280B2 (en) Catalysts, Related Methods And Reaction Products
US20230340334A1 (en) Processes for the production of liquid fuels from carbon containing feedstocks, related systems and catalysts
EA045925B1 (en) MICROSCALE PLANT FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUELS FROM GASEOUS HYDROCARBON RESOURCES
CA3089096C (en) Micro-scale process for the direct production of liquid fuels from gaseous hydrocarbon resources
EA043697B1 (en) MICROSCALE METHOD FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUELS FROM GASEOUS HYDROCARBON RESOURCES
De Klerk et al. Methane for transportation fuel and chemical production
KR101948521B1 (en) Apparatus and method for preparing synthetic fuel using natural gas
MX2011006743A (en) Low-pressure fischer-tropsch process.
Krause Clean Fuels and Water from the Desert
SA519401739B1 (en) Processes for the production of liquid fuels from carbon containing feedstocks, related systems and catalysts