NO311696B1

NO311696B1 - Fremgangsmåte og integrert prosessanlegg for fremstilling av synfuel og el-kraft

Info

Publication number: NO311696B1
Application number: NO19970323A
Authority: NO
Inventors: Terje Martin Halmoe; Alf S Martinsen; Roger Hansen; Dag Schanke
Original assignee: Norske Stats Oljeselskap
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2002-01-07
Also published as: WO1998032817A1; CA2278370A1; EP0979263A1; AU5886498A; NO970323D0; NO970323L; US6180684B1; CA2278370C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved prosessering og konvertering av en hydrokarbonholdig gass, særlig naturgass i et integrert anlegg, for fremstilling av nyttige produkter, inkludert kjemiske omsetningsprodukter og mekanisk eller elektrisk kraft, samt et integrert prosessanlegg for gjennomføring av en slik fremgangsmåte.

Med begrepet «hydrokarbonholdig gass» forståes i den foreliggende beskrivelse og de tilhørende krav hydrokarbonblandinger bestående av hydrokarbonkomponenter som i det vesentlige foreligger i gassform ved standard trykk- og temperaturbetingelser.

Naturgass er en viktig bestanddel i mange petrokjemiske forekomster og kan finne anvendelse som utgangsmateriale for vidreforedlede produkter, i form av rene hydrokarboner og i form av oksyderte derivater derav. Videre kan naturgass anvendes for fremstilling av energi såsom elektrisk energi eller mekanisk energi.

I mange tilfeller ligger naturgassforekomstene på avsidesliggende steder i forhold til de etablerte naturgassmarkeder, hvor en utnyttelse derav som ovenfor nevnt finner sted. Dette er f.eks. tilfellet i Europa, der det er tale om petrokjemiske kilder på havbunnen langt fra det europeiske kontinent.

En følge derav er da at det ikke vil være økonomisk lønnsomt å transportere gassen gjennom rørledningssystemer frem til forbrukere, idet rørledningssystemene blir lange og kostbare å legge og senere også underholde.

Av denne grunn vil man derfor se på mulighetene for konvertering av naturgassen til andre transportable og nyttige produkter som f.eks. synfuel (syntetisk fremstilte drivstoffer i flytende form) og elektrisk kraft. Avhengig av om den videre behandling av gassen finner sted på en offshore produksjonsplatform eller på et ilandføringssted, er det - dersom de videre nyttige produkter skal fremstilles på ett og samme geografiske sted - lønnsomt å vurdere integrasjons-fordeler som kan oppnås ved en hensiktsmessig sammenkobling av de ulike anleggstyper for de ovennevnte formål.

Naturgass vil i overveiende grad bestå av metan i blanding med andre gassformige hydrokarboner, CO2 og gassformige svovelforbindelser såsom H2S og lavere merkaptaner.

Når metanet forvarmes til en temperatur i størrelsesorden 600°C, og deretter i et reformeringstrinn tilføres oksygen, dannes oksygenerte produkter av metanet primært i form av CO og H2. Denne gassblanding kalles «syntesegass». En slik syntesegass kan også fremstilles alternativt ved at det hydrokarbonholdige materialet omsettes med vanndamp under trykk og ved høye temperaturer etter skjema:

CH4<+> H20 -> CO + 3H2

Når syntesegassen dannes ved partiell oksydasjon, frigjøres energi i form av varme. Denne varmen kan tas ut fra dette trinn og eventuelt omdannes i mekanisk eller elektrisk energi.

Syntesegassen kan så omsettes i et videre trinn til metanol og dimetyleter eller i en Fischer-Tropsch-syntese til rettkjedede alkaner og/eller alkener med høyere molekylvekt enn de dominerende hydrokarboner i naturgassen.

Produktene fra omsetningstrinnet av karbonmonoksyd og hydrogengass er det produkt som betegnes som «synfuel» (syntetisk brensel) og som er målproduktet i_ prosessen. Den kjemiske sammensetningen av produktet vil variere med fremstillingsmåte og driftsbetingelser. Betegnelsen synfuel dekker således produkter som metanol, dimetyleter, blandinger av metanol og dimetyleter, andre oksygenater, Fischer-Tropsch-hydrokarboner og videre-foredlede produkter av disse, deriblant smøreoljer som kan fremstilles av de tyngre Fischer-Tropsch-hydrokarbonfraksjonene.

Videre har man ikke-omsatt gass og biprodukter som tas ut som en egen strøm og kan tilbakeføres til reformeringen eller anvendes som brensel for fremstilling av energi.

Konverting av syntesegass er for eksempel beskrevet i G.A. Mills, «Status and opportunities for conversion of synthesis gas to liquid fuels», Fuel, bd. 73(8) s. 1243 - 1279, (1994).

Det norske utlegningsskrift 179169 beskriver en fremgangsmåte for omdannelse av naturgass til en normalt væskeformig, karbonholdig forbindelse såsom metanol og/eller dimetyleter og/eller flytende hydrokarboner av bensinkvalitet og/eller olefiner. Fremgangsmåten unngår nødvendigheten av dampreformering og/eller adiabatisk reformering av naturgass til syntesegass under anvendelse av hovedsakelig rent oksygen. Syntesegassen kan fremstilles ved et driftstrykk som er egnet for omdannelse av gassen til metanol og/eller dimetyleter uten rekomprimering av syntesegassen. Eksosgassen fra overhead etter omdannelse til råproduktet metanol/DME og/eller omdannelse til flytende hydrokarboner av bensinkvalitet, har generelt en BTU-kapasitet som er nødvendig for utnyttelse som brenngass for den energitilførsel som er nødvendig for drift av det nødvendige gasskomprimeringsutstyr som anvendes i fremgangsmåten. Dette gjør driften av anlegget mer økonomisk og prosessen anvendelig på avsidesliggende steder. Spesielt i utlegningsskriftets krav 4 angis det at luft innføres i kompressorenheten på en gassturbin, restgass-balansen fra synfuel-produksjonen som inneholder ureagert H2, CO og metan, innføres i brennstoff-inngangen på «ekspander-driver»-enheten i gassturbinen som brennstoff for denne, en del av luften fra utgangen for komprimert luft fra gassturbinen omledes til inngangen av en gasskompressor som drives av gassturbinen for kompri-mering, naturgass innføres i inngangen til en gasskompressor drevet av gassturbin og komprimeres til et forhøyet slutt-trykk, den sluttkomprimerte luft oppvarmes til høyere temperatur, den komprimerte naturgass oppvarmes til høyere temperatur, de komprimerte gasser forenes i en adiabatisk reaksjon som gir en reformert gass-strøm med en temperatur fra 982-1371 °C.

US patent 4,927,856 kombinerer fremstilling av elektrisk energi, hydrogengass-produksjon og metanol i et integrert system og beskriver en tilsvarende fremgangsmåte. Elektrisitet dannes i turbiner som kjøres med oppvarmet gass fra en brenstoffkilde under trykk, og elektrisiteten brukes deretter i en elektrolyseenhet som overfører vann, eventuelt kondensert fra kilde-gassen, til hydrogengass, som deretter omsettes med karbonoksyder i kildegassen under dannelse av metanol.

US patent 5,245,110 beskriver fremstilling av en oksygenanriket gassblanding i apparatur omfattende en gassturbin, et oksydasjons-separasjonsanlegg som står i fluid-forbindelse med turbinluftkompressoren og anordninger for opprettholdelse av en passende massebalanse-toleranse mellom turbinkompressorenheten og turbinenergiproduksjonsenheten.

I US patent 5,284,878 produseres metanol ved omsetning av en CO-rik syntesegass i nærvær av en pulverformig metanolsyntesekatalysator oppslemmet i et inert væskefase-reaktorsystem. Ureagert CO-rik syntesegass resirkuleres til reaktoren. Fortrinnsvis er fremgangsmåten integrert med et kullforgassnings-system for fremstilling av elektrisk energi hvor en del av den ureagerte syntesegass anvendes som brennstoff, og en del av metanolproduktet brukes som ytterligere brennstoff i perioder med øket behov.

US patent nr. 4,296,350 beskriver fremstilling av mekanisk og elektrisk energi sammen med syntese- eller brenselsgass ved en partiell oksydasjons-prosess med integrert forbrenning og dampturbiner. Biproduktet, fordampet forut kondensert naturgass, bringes gjennom rørgater til gassforbrukere. Konvertering av syntesegassen til synfuel er ikke beskrevet.

US patent nr. 4,359,871 beskriver en fremgangsmåte og et apparat for kjøling av naturgass.

Når ilandføringsstedet for gass som er tatt ut fra petrokjemiske forekomster på havbunnen i arktiske farvann, føres i land til et landfast anlegg i arktiske strøk, oppstår problemer og forhold som atskiller seg vesentlig fra de forhold hvori den ovennevnte kjente teknikk tar sikte på å løse problemene.

Avstanden frem til bruksstedet er lang, og transport av gass gjennom rørgater frem til disse ville kreve enorme investeringer og rørgater som ville bli uøkonomiske.

Videre vil ilandføringssteder kunne ligge fjernt fra hensiktsmessige energikilder som kreves ved en viderebehandling av den ilandførte naturgass.

Disse forhold gir spesielle problemstillinger som derfor ikke finnes å være løst gjennom den tidligere kjente teknikk.

Det er ønskelig med en maksimal integrering av et slikt anlegg som samtidig må produsere produkter som er velegnet for transport i flytende form frem til et forbrukssted.

Dette problem kan løses ved en fremgangsmåte som innledningsvis beskrevet, hvori

- et utgangsmateriale omfattende en første andel av den hydrokarbonholdige gassen tilføres et anlegg for konvertering av utgangsmaterialet via karbonmonoksydholdig gass, særlig en syntesegass, til en strøm av konverteringsprodukter, som omfatter en hovedandel av de kjemiske omsetningsprodukter, og en avgasstrøm; som omfatter en hovedandel av uomsatte mengder av karbonmonoksyd, hydrogen eller syntesegass, restmengder av lavmolekylære produkter, vanndamp, karbondioksyd og inerte komponenter, - en andre andel av den hydrokarbonholdige gassen og en oksygen-inneholdende gass, fortrinnsvis luft, tilføres et kraftanlegg for frembringelse av mekanisk eller elektrisk kraft for drift av maskineri i det integrerte anlegget og for eksport, og for frembringelse av en varm avgass, og at avgassen fra gasskraftverket tilføres som varmevekslingsmedium til et forvarmingstrinn for oppvarming av utgangsmaterialet for fremstilling av den karbonmonoksyd-holdige gassen i konverteringsanlegget, - en tredje andel av den hydrokarbonholdige gassen tilføres et gass-prosesseringsanlegg hvor den hydrokarbonholdige gassen gjennom komprimering, kjøling eller rektifisering, omdannes til enkeltkomponenter av utgangsmaterialet, fortrinnsvis i flytende form, og særlig til LNG, og ved at nødvendig energi for dette formålet tilføres anlegget fra kraftanlegget

eller et varmekraftverk tilknyttet konverterings-anlegget.

Et foretrukket aspekt av oppfinnelsen ligger i at i det minste en andel av avgass-strømmen fra konverteringsanlegget tilføres kraftanlegget for frembringelse av ytterligere mengder kraft og varm avgass.

Videre foreterekkes det at karbondioksyd som eventuelt måtte forekomme i den hydrokarbonholdige gassen som tilføres gassprosseseringsanlegget, fraskilles gassen og anvendes som del av utgangsmaterialet for fremstilling av konverterings-produkter i konverteringsanlegget.

Et annet foretrukket aspekt er at vesentlige mengder av komkponenter som eventuelt måtte forekomme i den hydrokarbonholdige gassen som tilføres gass-prossesseringsanlegget og som har en molekylvekt som er høyere enn molekylvekten for metan, fraskilles gassen og anvendes som del av utgangsmaterialet for fremstilling av konverteringsprodukter i konverteringsanlegget.

Et ytterligere foretrukket aspekt i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at

luft separeres i et luftsepareringsanlegg for fremstilling av en oksygenrik gass-strøm som omsettes med det oppvarmede utgangsmaterialet og eventuelt vanndamp i konverteringsanlegget for fremstilling av syntesegass, og at nødvendig mengde kraft for dette formålet tilføres anlegget fra kraftanlegget eller et varmekraftverk tilknyttet konverteringsanlegget

Et videre foretrukket aspekt av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at karbondioksyd som foreligger i avgass-strømmen fra konverteringsanlegget skilles fra vedkommende gass-strøm og tilføres strømmen av utgangsmaterialet i konverteringsanlegget.

Et videre foretrukket aspekt er at naturgassutgangsmaterialet som tilføres konverteringsanlegget oppvarmes i en forvarmingsenhet/ovn til en temperatur på minst 500°C og omsettes med en oksygenholdig gass og eventuelt vanndamp i en reformeringsreaktor for delvis oksydasjon og reformering av utgangsmaterialet til en varm gassblanding inneholdende hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, oksygen eller nitrogen, hvoretter den resulterende varme gassblanding føres gjennom en varmegjenvinningsenhet, i hvilken det oppnås en temperert gass-blanding med en temperatur som er lavere enn 350°C, og den tempererte gass-blanding omsettes i en eller flere reaktorer til kjemiske omsetningsprodukter og avgass-strømmer.

Sistnevnte omsetning kan være en omsetning til f.eks. de oksyderte produktene metanol og dimetyleter, eller kan være en Fischer- Tropsch-reaksjon som fører til alkaner og alkener, eller omsetningen kan også innebære en ytterligere omsetning til sterkere oksygenerte produkter, f.eks. en karbonylering av metanol til eddiksyre.

Som følge derav, kan en foretrukket utførelsesform være tilveiebringelse av en syntesegassblanding i reformeringsanlegget, som utgangsmateriale for fremstilling av Fischer-Tropsch-produkter.

Som følge av det ovennevnte, kan det anvendes et anlegg innrettet for karbonylering eller hydrokarbonylering av et egnet utgangsmateriale.

Et foretrukket aspekt kan være at en del av avgangsstrømmen fra konverteringsanleggets siste trinn resirkuleres gjennom en ledning til et tidligere trinn i prosessen, f.eks. at den blandes sammen med den forvarmede naturgass og går sammen med denne inn i reformeringsreaktoren. Et foretrukket aspekt er videre at karbonmonoksyd utvinnes fra den karbonmonoksydholdige gassen som frembringes i konverteringsanlegget og anvendes for karbonylering av et egnet utgangsmateriale.

Det foretrekkes videre at varmeenergi som frigjøres ved avkjøling av den varme gassblandingen som føres gjennom varmegjenvinningsenheten, omdannes til ytterligere mengder av mekanisk eller elektrisk kraft.

Videre foretrekkes det at komprimert luft for fremstilling av en oksygenrik gassblanding som anvendes for oksydasjon av naturgassutgangsmaterialet i konvertereingsanlegget, tas fra utløpet til en luftkompressor som er tilknyttet en gassturbin i kraftanlegget.

Videre foretrekkes det at NGL-komponenter (væskeformige komponenter i naturgassen) reduseres i mengde eller fjernes fra naturgassen, og den således oppnådde NGL-fattige naturgass anvendes som utgangsmateriale for konvertering til en karbonmonoksydholdig gass i konverteringsanlegget, hvilken konvertering utføres ved «Gas Heated Reforming».

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelse et integrert anlegg for prosessering og konvertering av naturgass eller annen hydrokarbonholdig gass for fremstilling av nyttige produkter inkludert kjemiske omsetningsprodukter, og mekanisk eller elektrisk energi, hvilket integrert anlegg omfatter: et anlegg (1) for konvertering av utgangsmaterialet via karbon-monoksydholdig gass, særlig en syntesegass, til en strøm av konverteringsprodukter, som omfatter en hovedandel av de kjemiske konverteringsproduktene, og en avgasstrøm som omfatter en hovedandel av uomsatte mengder av karbonmonoksid, hydrogen eller syntesegass, restmengder av lavmolekylære produkter, vanndamp, karbondioksyd og inerte komponenter, - et kraftanlegg (30) for frembringelse av mekanisk eller elektrisk kraft ved omsetning av utgangsmaterialet og eventuelt avgasstrømmen fra gasskonverteringstrinnet med en oksygenholdig gass, fortrinnsvis luft, for drift av maskineri i det integrerte anlegget og for eksport, og for frembringelse av en varm avgass (eksos), som anvendes som varmevekslingsmedium for oppvarming av utgangsmaterialet for fremstilling av den karbonmonoksyd-holdige gassen i konverteringsanlegget (1), med en forbindelse (33) mellom gasskraftanlegget (30) og forvarmingsanordningen (2) for transport av eksosgass fra det førstnevnte til det sistnevnte samt varmeveksligsrør i sistnevnte for overføring av varme fra eksosgassen til naturgassen som forvarmes, og i tillegg omfatter et gassprosesseseringsanlegg (40) for fremstilling av flytende/væskeformige enkeltkomponenter, særlig LNG, med tilførsel av nødvendig energi for dette formålet fra kraftanlegget (30) eller et varmekraftverk (17) tilknyttet konverteringsanlegget (1).

I dette integrerte anlegg er det laget en forbindelse mellom gasskraft-anlegget og forvarmingsanordningen for transport av eksosgass fra det førstnevnte til den sistnevnte, samt varmevekslingsrør i sistnevnte for effektiv overføring av varme fra eksosgassen til naturgassen som skal forvarmes.

Anlegget kan også omfatte et luftsepareringsanlegg for fremstilling av en oksygenanriket gass-strøm for tilførsel til reformeringsreaktoren for reformering av den forvarmede naturgass fra forvarmingsanordningen.

Det foretrekkes at forvarmingsanordningen er konstruert for oppvarming av naturgassen til minst 500°C, at reformeringsreaktoren er konstruert for delvis oksydasjon og reformering av naturgassen til en varm gassblanding inneholdende hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, oksygen eller nitrogen, og varmegjenvinningsenheten er konstruert til å gi en temperert gassblanding med temperatur under 350°C.

Et ytterligere foretrukket alternativ er at konverteringsanlegget omfatter et anlegg for karbonylering eller hydrokarbonylering av naturgass.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til den vedlagte figur som viser et integrert anlegg for fremstilling av synfuel og gasskraft.

På figuren er det indikert tilførte mengder naturgass og produserte mengder produkt og energi på årsbasis.

MW = megawatt.

t = tonn.

En naturgass-strøm 8, som kan inneholde tilskudd som føres gjennom en ledning 46 fra et anlegg for delvis flytendegjøring av naturgass, føres til en forvarmingsenhet 2 som får tilført varme gjennom eksosgass med temperatur over 600°C gjennom en rørledning 33 fra et gasskraftverk 30 som befinner seg i nærheten. Eksosgassen føres i enheten 2 gjennom et varmeveksleranlegg for effektiv overføring av varme til naturgassen som skal oppvarmes. Ved behov kan det være anordnet anlegg for ytterligere direkte oppvarming av forvarmingsenheten. Eksosgassen slippes ut mot atmosfæren etter å ha avgitt varme i forvarmingsenheten.

Den forvarmede naturgass med temperatur på minst 600°C føres så gjennom ledninger 3 til en reformeringsreaktor 4.

Denne reformeringsreaktor tilføres samtidig oksygenanriket gass fra en luftseparator 20 som igjen er tilført atsmosfærisk luft fra omgivelsene gjennom et inntak 21, idet tilførsel av den oksygenanrikede gass er angitt med 22. Reformeringen i reformeringsreaktoren 4 forløper ved betingelser som er nærmere angitt i: I. Dybkjær, «Tubular reforming and autothermal reforming of natural gas - an overview of available processes», Fuel Processing Technology bd. 42, s.85 - 107 (1995)

B.M. Tindall and M.A. Crews, «Alternative technologies to steam - methane reforming», (Hydrokarbon processing, 75-.., Nov. 1995)

Å.Solbakken, «Synthesis gas production», (Natural Gas Conversion s. 447 -

455, A. Holmen et al. (ed) Elsevier Publ., 1991)

Syntesegassen som inneholder molekylært hydrogen og karbonmonoksyd som de ønskede videre reaktanter, men i blanding med oksygen, karbondioksyd, nitrogen og andre uomsatte naturgasskomponenter, føres gjennom rørledningen 5 til et varmegjenvinningsanlegg 6. Fra dette kan man på årsbasis ta ut ca. 400 MW. Denne varmen kan utnyttes til kraftfremstilling, som f.eks. vist med en dampturbin 17.

Den avkjølte syntesegass føres deretter gjennom en rørledning 10 til et Fischer-Tropsch-synteseanlegg 11. Fischer-Tropsch-reaktoren i Fischer-Tropsch-synteseanlegget vil inneholde en katalysator, f.eks. en koboltkatalysator som i tillegg til kobolt, kan inneholde andeler av rhenium og toriumoksyd som beskrevet i europeisk patentsøknad 0220343 A-1 og norsk patent nr. 178 958. Katalysatoren kan foreligge både i et fiksert sjikt eller i oppslemmet form i prosessen.

Typiske driftsbetingelser for Ficher-Tropsch-konvertering er:

LTotaltrykk 5 -80 bar, fortrinnsvis 10-50 bar,, særlig 20 - 40 bar.

2. Romhastighet (space velocity - invers av oppholdstid): 100-20 000

vol(SPT)/vol(kat)<*>time, fortrinnsvis 300-10 000, særlig 500 - 5000.

3. Temperatur 160 - 300 °C, fortrinnsvis 180 - 200 °C, særlig 200 - 240 °C.

4. Forholdet H2/CO (innløp) 1,0 - 3,0, fortrinnsvis 1,5 - 2,5, særlig 1,7-2,1.

Som produkt fra Fischer-Tropsch-reaktoren tas det produserte synfuel ut gjennom uttaket 12. Denne synfuel vil gjennomgå en videre raffineringsprosess avhengig av den tilsiktede anvendelse, men denne raffinering anses ikke som en del av den foreliggende oppfinnelse og er ikke omtalt her.

Brenselgass tas ut fra Fischer-Tropsch-syntesen gjennom uttaket 13. En del av denne gass-strøm kan føres gjennom en ledning 15 tilbake i prosessen, blandes med den forvarmede gass og føres sammen med denne til reformeringsreaktoren.

Den resterende del vil føres gjennom enn rørledning 14 og blandes med naturgass som tilføres gjennom en ledning 32, et gasskraftverk 30 som samtidig tilføres brenselsluft gjennom rør 31. Gasskraftverket produserer på årsbasis ved forbrenning av den tilførte blanding av naturgass og fuelgas fra Fischer-Tropsch-reaktoren ca. 1800 MW pr. år samtidig med at det leverer eksosgass som forut nevnt, til forvarming av naturgassen til reformeringen.

I foreliggende utførelsesform omfatter det intergrerte anlegget videre et anlegg 40, som omfatter utstyr for fremstilling av flytende naturgass(liquefied natural gas=LNG) gjennom kompresjon og nedkjøling av 4 giga standard m<3> pr. år av naturgassen. Før kondensering av naturgassen til LNG er det nødvendig å fjerne C02 fra gassen som skal kondenseres. Dette utdøres i et CC>2-fjerningsanlegg 45.

Dersom naturgassen inneholder tyngre komponenter (NGL-komponenter som etan, propan, butan etc), kan det også, avhengig av mengde og art, være nødvendig å skille slike komponenter fra utgangsmaterialet som tilføres LNG-anlegget 40. Slik utskilling av tyngre komponenter utføres i et NGL-utskillingsanlegg 47.

Fraskilt C02 og tyngre komponenter som utskilles i NGL-utskillingsanlegget 47 føres gjennom ledninger 46 og henholdsvis 48 sammen med tilførselen 8 til forvarmingenstrinnet 2 forut for reformeringen.

En kryogen fremgangsmåte for separasjon av luft for fremstilling av nitrogen (og som samtidig vil gi en oksygenanriket luftstrøm), hvilken kan anvendes ved foreliggende luftseparasjonsanlegg, er f.eks. beskrevet i norsk utlegningsskrift nr. 177728.

En fremgangsmåte for fremstilling av mellom-destillater ved Fischer-Tropsch-syntese med koboltkatalysator inneholdende andeler av zirkonium, titan eller krom, etterfulgt av hydrogeneringsomdannelse av det totale syntetiserte produkt over en båret edel-metallkatalysator er beskrevet i europeisk patentsøknad 0147873 A-1, og betingelser for fremstilling av metanol fra syntesegass, er f.eks. beskrevet i europeisk patentsøknad 0317035 A-2.

Særlige fordeler som oppnås ved et anlegg ifølge foreliggende oppfinnelse av den heri beskrevne art, er at det oppnås et integrert anlegg for produksjon av synfuel, som i tillegg til å produsere gasskraft i betydelig økonomisk mengde, også gir en eksosgass som kan anvendes for forvarming av anlegget, idet avgassen fra synfuelproduksjonen utgjør en del av brennstoffet for gasskraftanlegget, slik at en maksimal utnyttelse av produkter og biprodukter fra dette anlegget oppnås.

En slik integrert drift og et slikt integrert anlegg er etter søkerens kjennskap ikke tidligere beskrevet, og utgjør et verdifullt bidrag til området naturgass-teknologi.

Claims

1. Fremgangsmåte ved prosessering og konvertering av en hydrokarbonholdig gass, særlig naturgass, i et integrert anlegg, for fremstilling av nyttige produkter, inkludert kjemiske omsetningsprodukter og mekanisk eller elektrisk kraft, karakterisert ved at - et utgangsmateriale omfattende en første andel av den hydrokarbonholdige gassen tilføres et anlegg (1) for konvertering av utgangsmaterialet via karbonmonoksydholdig gass, særlig en syntesegass, til en strøm av konverteringsprodukter, som omfatter en hovedandel av de kjemiske omsetningsprodukter, og en avgasstrøm, som omfatter en hovedandel av uomsatte mengder av karbonmonoksyd, hydrogen eller syntesegass, restmengder av lavmolekylære produkter, vanndamp, karbondioksyd og inerte komponenter, - en andre andel av den hydrokarbonholdige gassen og en oksygervinneholdende gass, fortrinnsvis luft, tilføres et kraftanlegg (30) for frembringelse av mekanisk eller elektrisk kraft for drift av maskineri i det integrerte anlegget og for eksport, og for frembringelse av en varm avgass, og at avgassen fra gasskraftverket (30) tilføres som varmevekslingsmedium til et forvarmingstrinn (2) for oppvarming av utgangsmaterialet for fremstilling av den karbonmonoksyd-holdige gassen i konverteringsanlegget (1), - en tredje andel av den hydrokarbonholdige gassen tilføres et gass-prosesseringsanlegg (40) hvor den hydrokarbonholdige gassen gjennom komprimering, kjøling eller rektifisering, omdannes til enkeltkomponenter av utgangsmaterialet, fortrinnsvis i flytende form, og særlig til LNG, og ved at nødvendig energi for dette formålet tilføres anlegget (40) fra kraftanlegget (30) eller et varmekraftverk (17) tilknyttet konverterings-anlegget (1).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste en andel av avgass-strømmen fra konverteringsanlegget (1) tilføres kraftanlegget (30) for frembringelse av ytterligere mengder kraft og varm avgass.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at karbondioksyd som eventuelt måtte forekomme i den hydrokarbonholdige gassen som tilføres gassprosesseringsanlegget (40), fraskilles gassen og anvendes som del av utgangsmaterialet for fremstilling av konverterings-produkter i konverterings-anlegget (1).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at vesentlige mengder av komponenter som eventuelt måtte forekomme i den hydrokarbonholdige gassen som tilføres gassprosesseringsanlegget (40) og som har en molekylvekt som er høyere enn molekylvekten for metan, fraskilles gassen og anvendes som del av utgangsmaterialet for fremstilling av konverteringsprodukter i konverteringsanlegget (1).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at luft separeres i et luftsepareringsanlegg (20) for fremstilling av en oksygenrik gass-strøm som omsettes med det oppvarmede utgangsmaterialet og eventuelt vanndamp i konverteringsanlegget (1) for fremstilling av syntesegass, og at nødvendig mengde kraft for dette formålet tilføres anlegget (20) fra kraftanlegget (30) eller et varmekraftverk (17) tilknyttet konverteringsanlegget (1).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at karbondioksyd, som forefinnes i avgasstrømmen fra konverteringsanlegget (1), skilles fra vedkommende gasstrøm og tilføres strømmen av utgangsmaterialet i konverteringsanlegget (1).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at utgangsmaterialet som tilføres konverteringsanlegget (1), oppvarmes i en forvarmingsenhet/ovn (2) til en temperatur på minst 500 °C og omsettes med en oksygenholdig gass og eventuelt vanndamp i en enhet (4) for delvis oksydasjon og reformering av utgangsmaterialet til en varm gassblanding som inneholder hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, oksygen eller nitrogen, hvorpå den resulterende varme gassblandingen føres gjennom en varmegjenvinningsenhet (6) hvorved det oppnås en temperert gassblanding med en temperatur som er lavere enn 350 °C , - den tempererte gassblandingen omsettes i en eller flere reaktorer (11) til kjemiske omsetningsprodukter og avgasstrømmer.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det i konverteringsanlegget (1) frembringes en syntesegassblanding som anvendes som utgangsmateriale for fremstilling av Fischer-Tropsch-produkter.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det som konverteringsanlegg (1) anvendes et anlegg som er innrettet for karbonylering eller hydrokarbonylering av et egnet utgangsmateriale.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det som konverteringsanlegg (1) anvendes et anlegg som er innrettet for fremstilling av metanol eller dimetyleter eller blandinger derav.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1-10, karakterisert ved at en del av av gasstrømmen fra konverteringsanlegget (1) resirkuleres (via en ledning 15) til et tidligere trinn i prosessen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11, karakterisert ved at karbonmonoksyd utvinnes fra den karbon- monokksydholdige gassen som frembringes i konverteringsanleget (1), og anvendes for karbonylering av et egnet utgangsmateriale.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11, karakterisert ved at varmeenergi, som frigjøres under avkjølingen av den varme gassblandingen, som føres gjennom varmegjenvinningsenheten (6), omdannes til ytterligere mengder mekanisk eller elektrisk kraft.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 2-11, karakterisert ved at komprimert luft for fremstilling av en oksygenrik gassblanding som skal brukes for oksydasjon av det karbonholdige utgangsmaterialet i konverteringsanlegget (1), tas fra et utløp av en luftkompressor tilknyttet en gassturbin i kraftanlegget (30).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 2-14, karakterisert ved at innholdet av NGL-komponenter reduseres eller fjernes fra den første andelen av den hydrokarbonholdige gassen, og den således oppnådde NGL-fattige gassen anvendes som utgangsmateriale for konvertering til en karbonmonoksyd-holdig gass i konverteringsanlegget (1), idet konverteringen av den NGL-fattige gassen gjennomføres ved "Gas Heated Reforming".

16.lntegrert anlegg for prosessering og konvertering av en hydrokarbonholdig gass, særlig naturgass i et integrert anlegg, for fremstilling av nyttige produkter, inkludert kjemiske omsetningsprodukter og mekanisk eller elektrisk kraft, karakterisert ved at det integrerte anlegget omfatter et anlegg (1) for konvertering av utgangsmaterialet via karbon-monoksydholdig gass, særlig en syntesegass, til en strøm av konverteringsprodukter, som omfatter en hovedandel av de kjemiske konverteringsproduktene, og en avgasstrøm som omfatter en hovedandel av uomsatte mengder av karbonmonoksid, hydrogen eller syntesegass, restmengder av lavmolekylære produkter, vanndamp, karbondioksyd og inerte komponenter, et kraftanlegg (30) for frembringelse av mekanisk eller elektrisk kraft ved omsetning av utgangsmaterialet og eventuelt avgasstrømmen fra gasskonverteringstrinnet med en oksygenholdig gass, fortrinnsvis luft, for drift av maskineri i det integrerte anlegget og for eksport, og for frembringelse av en varm avgass (eksos), som anvendes som varmevekslingsmedium for oppvarming av utgangsmaterialet for fremstilling av den karbonmonoksyd-holdige gassen i konverteringsanlegget (1), med en forbindelse (33) mellom gasskraftanlegget (30) og forvarmingsanordningen (2) for transport av eksosgass fra det førstnevnte til det sistnevnte samt varmevekslingsrør i sistnevnte for overføring av varme fra eksosgassen til naturgassen som forvarmes, og i tillegg omfatter et gassprosesseseringsanlegg (40) for fremstilling av flytende/væskeformige enkeltkomponenter, særlig LNG, med tilførsel av nødvendig energi for dette formålet fra kraftanlegget (30) eller et varmekraftverk (17) tilknyttet konverterings-anlegget (1).

17. Anlegg ifølge krav 16, karakterisert ved at forvarmings-anordningen (2) er innrettet for oppvarming av naturgassen til minst 500 °C , reformeringsanordningen (4) er innrettet for delvis oksydasjon og reformering av naturgassen til en varm gassblanding inneholdende hydrogen, karbonmonoksyd,karbondioksyd, oksygen eller nitrogen, og varmegjenvinnings-enheten (6) er innrettet til å gi en temperet gassblanding med temperatur under 350 °C .

18. Anlegg ifølge krav 16-17, karakterisert ved at konverterings-anlegget (1) er at anlegg for karbonylering eller hydrokarbonylering av naturgass.