NO314496B1 - Fremgangsmåte for öking av produksjon i et eksisterende prosessanlegg samtet prosessanlegg - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for øking av produksjonen i et eksisterende prosessanlegg samt et prosessanlegg som er modifisert for å utføre fremgangsmåten.

Det er i dag en klar tendens ved nybygging av prosessanlegg, som for eksempel anlegg for produksjon av metanol fra naturgass eller andre passende karbonkilder, å bygge anlegg med stadig større produksjonskapasitet, slik som over 5000 tonn metanol hver dag. På denne måten får man redusert produksjonskostnadene på grunn av skaleringsfaktorer.

I områder med lav naturgasspris vil man kunne produsere metanol til en kostnad ned mot USD 80 per tonn, noe som muliggjør innpass av metanol i et brenselmarked, dvs. til brenselcellebiler og el-produksjon.

For eksisterende prosessanlegg som er for små i forhold til dagens behov, finnes det et behov for løsninger hvor man kan øke totalproduksjonen og derved redusere produksjonskostnadene per enhet uten å måtte foreta store og kostnadskrevende ombygginger og utskiftninger av det eksisterende prosessanlegget.

Det er fra før kjent fremgangsmåter for fremstilling av metanol som muliggjør rimeligere og enklere anlegg, økning utbyttet eller en viss økning i produksjonen sammenlignet med et tradisjonelt anlegg for fremstilling av metanol.

Således angår EP 849 245 en fremgangsmåte for fremstilling av metanol som muliggjør et enklere og rimeligere anlegg hvor byggekostnadene kan reduseres betydelig, samt anlegget for utførelse av fremgangsmåten. Fremgangsmåten og anlegget som beskrives her tilsvarer i hovedtrekkene et anlegg som angitt i figur 1 i foreliggende søknad. Man synes å ha utelatt resirkulasjonslinjen 16, da parametrene under metanolsyntesen blir styrt slik at omdanningen til metanol blir maksimal med et gjennomløp i reaktoren. Denne publikasjonen beskriver imidlertid ikke et en fremgangsmåte som muliggjør økning av kapasiteten til et eksisterende anlegg.

US 4.226.795 angår en fremgangsmåte for fremstilling av metanol med purgegass fra en annen prosess som råstoff eller som en del av råstoffet. En foretrukket prosess som leverer purgegass til denne fremgangsmåten er en høytrykks metanolprosess. Hensikten her er å øke utbyttet i stedet for å benytte purgegassen som brensel. Heller ikke denne publikasjonen beskriver en fremgangsmåte som muliggjør økning av kapasiteten til et eksisterende anlegg.

EP 802 893 angår derimot en fremgangsmåte for fremstilling av metanol som ifølge beskrivelsens innledning skal muliggjøre en betydelig økning i produksjonen i et eksisterende anlegg. Det som beskrives her er imidlertid et anlegg med to syntesesløyfer for metanol koblet i serie. Purgegass fra den første sløyfen benyttes som fødegass for den andre syntesesløyfen. Dette kan som ovenfor gi øket utbytte. En øket gjennomstrømning i den første syntesesløyfen kan øke purgestrømmen og derved føden til den andre sløyfen. Denne publikasjonen synes å angå en forbedring av fremgangsmåten ifølge US 4.226.795 og kan ikke benyttes for å øke kapasiteten til et eksisterende anlegg.

Det er således et mål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte for å øke produksjonen i et eksisterende prosessanlegg uten å måtte foreta store kostnadskrevende ombygginger av det eksisterende samt et prosessanlegg som er modifisert for å utføre foreliggende fremgangsmåte.

Dette er ifølge foreliggende oppfinnelse oppnådd ved en fremgangsmåte for øking av produksjonen i et eksisterende prosessanlegg for konvertering av naturgass til et produkt, hvor naturgassen først omdannes til en syntesegass i en syntesegass-seksjon, syntesegassen bringes til reaksjon i en reaktor for syntese av produktet, hvor ikke-omsatt syntesegass og produkt skilles i to strømmer hvor en produktrik strøm tas ut av prosessen, mens en produktfattig strøm resirkuleres tilbake som føde til reaktoren sammen med frisk syntesegass og hvor en del av den resirkulerende strømmen tas ut av resirkuleringssløyfen som en purgegass, hvor purgegassen skilles i hydrogenrike og hydrogenfattige strømmer hvor hydrogenrike strømmer tilføres i trinn i prosessen hvor det er ønskelig med et tilskudd av hydrogen, og hvor gjenværende varme verdi i den hydrogenfattige strømmen eventuelt utnyttes til oppvarming før den slippes ut, hvor syntesegassen fra syntesegass-seksjonen tilføres en hydrogenrik strøm fra den skilte purgegassen og at denne hydrogenanrikede syntesegassen ledes gjennom en ny gjennomslrømningsreaktor for fremstilling av produkt samt en enhet for å skille en produktrik strøm som tas ut, samt en produktfattig strøm som benyttes som føde i den opprinnelige reaktoren og at den produktfattige strømmen som benyttes som føde for den opprinnelige reaktoren, tilføres ytterligere syntesegass som blir fremstilt i en separat sekundær syntesegass-linje.

Ifølge en foretrukket utførelsesform er den separate, sekundære synteselinjen omfatter en dampreformer.

Ifølge en annen foretrukket utførelsesform omfatter den nye syntesegasslinjen også, en prekonverter og at strømmen fra prekonverteren skilles i en produktrik fraksjon som ledes til en seksjon for rensing av produkt, og en produktfattig strøm som tilføres til den opprinnelige syntesesløyfen.

Det er foretrukket at hydrogenanriket syntesegass fra den opprinnelige syntesegasseksjonen og/eller gass fra resirkuleringssløyfen i det opprinnelige synteseseksjonen tas ut og tilføres til den nye syntesegasslinjen oppstrøms for prekonverteren.

Produktet som blir fremstilt ved fremgangsmåten er fortrinnsvis er metanol eller dimetyleter.

Det er også fremskaffet et prosessanlegg for fremstilling av et produkt med utgangspunkt i naturgass, hvor prosessanlegget omfatter en syntesegass-seksjon for fremstilling av syntesegass som hovedsakelig består av CO, CO2, H2 og vann, en synteseseksjon hvor produktet dannes, samt en renseseksjon hvor produktet skilles fra uomsatte reaktanter og andre stoffer og renses, hvor uomsatte reaktanter som skilles fra produktet, resirkuleres til synteseseksjonen og hvor en del av gassen som resirkuleres trekkes av i en linje for å hindre opphoping av inerte gasser, hvor anlegget også omfatter en separasjonsenhet for å skille gassen som trekkes av i linje i hydrogenrike og hydrogenfattige fraksjoner, en linje for å lede hydrogenfattige fraksjoner til eventuell forbrenning og linjer for å lede hydrogenrike fraksjoner inn i henholdsvis naturgassføden og for resirkulering til synteseseksjonen, hvor det mellom syntesegass-seksjonen og synteseseksjonen er anordnet en gjennomstrømningsreaktor for syntese av produkt, samt en separasjonsenhet for separasjon av en produktrik fraksjon til en linje samt en produktfattig fraksjon til en linje som leder til synteseseksjonen samt at det er anordnet en separat sekundær syntesegasslinje for fremstilling av en sekundær syntesegass, samt en linje for å lede den sekundære syntesegassen som føde for synteseseksjonen.

Det er foretrukket at den sekundære syntesegasslinjen omfatter en dampreformer.

Det er også foretrukket at den sekundære syntesegasslinjen omfatter en prekonverter med et utløp for en produktrik strøm som ledes til en renseseksjon for produkt og et utløp for en produktfattig strøm som tilføres til den opprinnelige syntesesløyfen umiddelbart oppstrøms for reaktoren.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet ved hjelp av et eksempel samt de vedlagte figurer, hvor: figur 1 skjematisk viser oppbyggingen av et tradisjonelt anlegg for fremstilling av metanol fra naturgass, og

figur 2 skjematisk viser oppbyggingen av et anlegg ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fremstillingen av metanol gjøres i dag hovedsakelig ifølge prinsippskissen i figur 1. Prosessanlegget består i prinsipielt av tre seksjoner, en syntesegass-seksjon (2,4, 8) hvor produseres normalt med utgangspunkt i naturgass (NG), en synteseseksjon (14) hvor selve metanolsyntesen foregår og en destillasjonsseksjon (17) hvor den fremstilte metanol renses.

Metanolsyntesen skjer ved de to følgende reaksjonene:

1) CO + 2H2 = CH3OH, eller

2) C02 + 3H2 = CH3OH + H20

Syntesegassene, som i hovedsak omfatter CO, CO2 og H2, foruten vann og ikke-reagerte hydrokarboner, blir fremstilt ifølge et av tre ulike konsepter, nemlig:

a) konvensjonell dampreformering,

b) konvensjonell autoterm reformering med katalysator (ATR) eller uten katalysator (POX), eller

c) en kombinasjon av a) og b).

Før naturgassen sendes inn i linje 1 til reformeren for syntesegassproduksjon, fjernes

svovelforbindelser på konvensjonell måte, og damp mettes deretter inn og/eller tilsettes gassen direkte. Innmettingen kan også skje ved hjelp av en såkalt "saturator". Vanligvis behandles også gassen i en såkalt prereformer 2 før den sendes inn i reformeren 4, 5, for å omsette alle høyere hydrokarboner.

Følgende kjemisk reaksjoner finner sted ved fremstilling av syntesegass:

3. CH4 + H20 = CO + 3H2, dampreformering

4. CH4 + 1,5 02 = CO + 2 H20, partiell oksidasjon

5. CO + H20 = C02 + H2, skiftreaksjon

Reaksjonene 3 og 5 i reformeringsreaktoren er sterkt endoterme og varmen som er nødvendig for reaksjonen kan enten tilføres ved ekstern fyring, som i en dampreformer, eller ved en kombinasjon med partiell oksidasjon, ifølge reaksjon 4, som i en autoterm reformer.

I en dampreformer (SR) blir naturgass (NG) (metan) konvertert i en rørreaktor ved høy temperatur og relativt lavt trykk. En tradisjonell dampreformer består av et stort antall

reaktorrør, vanligvis 100 til 1000, med en rørlengde på 10 - 16 m, hvor hvert rør har en indre diameter på omkring 10 cm og en ytre diameter på omkring 12 cm. Denne enheten kan ha en lengde på opp mot 50 meter, en bredde på over 10 meter og en høyde på over 20 meter slik at en slik reaktor kan være en relativt plasskrevende.

Konvensjonelle dampreformere drives i et trykkområde fra omkring 15 til 40 bar. Utløpstemperaturen fra en slik reformer kan komme opp mot 950 °C. Varmen som skal til for å drive reaksjonen tilføres ved hjelp av ekstern fyring eller oppvarming og reformeren kan være topp-, bunn- eller terassefyrt. Varmen kan også overføres til reaksjonen ved hjelp av konvektiv varme som i en varmevekslereaktor. Forholdet mellom damp og karbon er fra 1,6 til 4 og forholdet mellom E2 og CO i produktstrømmen fra reformeren er omkring 3. En typisk syntesegass fra en konvensjonell dampreformer inneholder omkring 3 volum% metan.

I en autoterm reformer (ATR) foregår syntesegassproduksjonen hovedsakelig ved reaksjonene 3 og 4, slik at varmen som er nødvendig for reaksjon 3 genereres internt ved reaksjon 4.1 en ATR føres naturgass (metan) sammen med oksygenholdig gass som eksempelvis luft, inn i et forbrenningskammer. Temperaturen i forbrenningskammeret kan komme opp i over 2000 °C. Etter forbrenningen bringes reaksjonene til likevekt over en katalysator før gassene forlater reformeren med en temperatur på omkring 1000 °C. Størrelsen på en ATR kan være en høyde på 10 - 20 meter med en diameter på omkring 4-7 meter.

En alternativ autoterm reformer benytter et konsept som kalles partiell oksidasjon (POX). En slik reformer inneholder ikke noen katalysator til å påskynde reaksjonene og vil derfor som oftest ha større dimensjoner enn en ATR.

Reformering av naturgass kan også foregå ved kombinert reformering (CR) hvor reformerseksjonen består av en SR og en ATR. En kombinasjon av SR og ATR gjør det mulig å justere sammensetningen ut av reformerseksjonen ved å regulere pådraget på de to reformerne. SR blir i CR drevet under noe mildere betingelser enn ved normal SR, dvs. ved noe lavere temperatur. Dette fører til at det er noe høyere metaninnhold i utslippsgassen fra reformeren. Dette metaninnholdet omsettes i den etterfølgende ATR. Forholdet mellom karbon og damp ligger for en slik reformer i området 1,2 til 2,4, med forhold mellom hydrogen og CO i produktgassen på godt over 2. Optimalt støkiometrisk tall

(SN=(H2-C02)/(CO2+CO)) for metanolsyntesen er omkring 2,05.

Figur 1 viser en syntesegass-seksjon av CR-typen. Det er imidlertid ikke kritisk hvilken type syntesegass-seksjon som er i anlegget. I et anlegg med syntesegass-seksjon av

ATR-typen vil være uten SR 4, mens et anlegg av SR-typen ikke vil ha noen ATR 8 og luftseperasjonsenhet 7 med tilhørende linje 6.

Etter syntesegass-seksjonen 2,4, 8 blir syntesegassen ført i linje 9 til en varmeveksler 10 hvor den blir avkjølt. Etter varmevekseleren 10 føres syntesegassen i linje 11 til en kompressor 12 hvor den blir komprimert til det ønskede trykket i metanolsyntesesekjonen, som typisk er omkring 80 bar.

Metanolsyntesen i synteseseksjonen skjer ifølge reaksjonsligning 1 og 2 over, og er en eksoterm prosess hvor det konvensjonelt anvendes flere forskjellige typer reaktorer 14, slik som: • Isoterm rør-reaktor med katalysator på innsiden av vertikale rør og kokende vann på utsiden. Reaksjonsvarmen vil da bli fjernet ved delvis fordamping av vannet.

• Adiabatisk fixed bed reaktorer med kjøling mellom hvert trinn

• Virvelsjiktreaktor

• Adiabatiske reaktorer med kjøling ved hjelp av tilførsel av ny føde på flere nivåer nedover i reaktoren (quench converter system).

Etter reaktoren 14 ledes produktet via en linje 15 til en råmetanolseparator 13 som skiller produktstrømmen i en metanolrik strøm 40 og en metanolfattig strøm 16. Den metanolrike strømmen i linje 40 blir ledet til en konvensjonell metanolrenseenhet 17 som gir metanol ut linje 18.

Den metanolfattige strømmen ledes vanligvis via en resirkulasjonslinje 16 tilbake til reaktoren 14. Alternativt er reaktoren en gjennornstrømningsreaktor uten resirkulasjon som kan være etterfulgt av en eller flere tilsvarende reaktorer satt i serie.

I figur 1 er det vist en synteseloop 13,14,15 og 16. Selve resirkuleringssløyfen består av en varmeveksler ("inter exchanger") (ikke vist) som forvarmer føden til syntesereaktoren og avkjøler produksjonsgassen, syntesereaktoren(e) 14, en råmetanolseparator 13 og et system for gjenvinning av energi fra de eksoterme metanolsyntesereaksj onene (ikke vist).

En såkalt purgestrøm tas ut av denne resirkuleirngssløyfen via linje 19 for å hindre akkumulering av inerte (ikke-reagerende) gasser i resirkuleringssløyfen. Purgegassen i linje 19 splittes ofte i en første strøm 19a som ledes sammen med fødegassen i gasstilførselen 1 og en andre strøm 19b som benyttes som forbrenningsgass til varmekrevende prosesser i metanolsyntesen, slik som i dampreformeren 4, eller i en annen prosess ved samme anlegg, eller slippes ut.

Et problem med denne kjente teknikken er at inertgasser, først og fremst nitrogen, i den resirkulerte purgegassen vil reagere med andre bestanddeler av syntesegassen og bli omdannet til NOx og NH3 under de høye temperaturene som er i reformeringsanlegget. Dette blir ifølge foreliggende oppfinnelse unngått ved at den delen av purgegassen som er rik på inertgass kun blir brukt som brensel for energikrevende prosesser, slik som dampreformeren 4.

Forbedret prosess for syntese av metanol

Figur 2 illustrerer en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor man har gått ut fra et tradisjonelt eksisterende metanolsynteseanlegg som beskrevet ovenfor, og hvor dette anlegget er ombygget for å øke produksjonskapasiteten. Det ble tatt utgangspunkt i et anlegg med en eksisterende reformerseksjon basert på CR.

I dette ombygde anlegget er elementer som tilsvarer hverandre gitt samme referansetall og det er i første rekke forskjellene fra det opprinnelige anlegget som er omtalt.

Purgegass som tas ut fra resirkuleringssløyfen i linje 19 separeres her i en separasjonsenhet 20 i tre strømmer, to hydrogenrike gass-strømmer 21,23 ved forskjellig trykk, og en hydrogenfattig strøm 22. Separasjonsenheten 20 er en konvensjonell hydrogengjenvinningsenhet som enten virker etter Pressure Swing Adsorbtion (PSAJ-pirnsippet, membranprinsippet eller er av kryogen type. Fortrinnsvis har de hydrogenrike fraksjonene et hydrogeninnhold på 70 til 100 %.

Den ene hydrogenrike strømmen 21 ledes inn i gasstilførselen 1 og blandes med innkommende naturgass. Den andre hydrogenrike strømmen 23 ledes inn i syntesegass-strømmen i linje 11. Alternativt, alt etter de relative trykk i de forskjellige deler, kan denne hydrogenrike strømmen 23 ledes via linje 23' inn i syntesegass-strømmen etter kompressoren 12 inn i en linje 24. Den hydrogenfattige strømmen 22 sendes til brennerne i dampreformeren 4 som brensel.

Linje 24 leder syntesegass-strømmen fra kompressoren 12 til en ekstra gjennomstrømningsreaktor 25 for fremstilling av metanol. Denne syntesegass-strømmen i linje 24 er anriket på hydrogen fra linje 23 eller 23'.

Reaktoren 25 vil normalt gi et utbytte på omkring 30% metanol, dvs. at omkring 30 - 35 % av karbonet inn på reaktoren blir omdannet til metanol. Froduktstrømmen fra reaktoren 25 skilles i en råmetanolutskiller 33 i en metanolrik strøm 27 og en strøm 26 som består hovedsakelig av ikke-reagert syntesegass samt i metanolsyntesen inerte gasser. Strøm 26 ledes inn til en resikuleringskompressor 34 i resirkuleringssløyfen 16 og blir tilført den eksisterende reaktoren 14. Alternativt, hvis trykket i linje 26 er eller stilles høyt nok, kan strøm 26 ledes som angitt ved 26b forbi kompressor 34 og direkte til resirkuleringssløyfen og reaktor 14.

Mens det støkiometriske tallet, SN, for syntesegassen i linje 9 normalt vil ligge omkring 2,06, vil SN i linje 24 normalt være større enn 2,06 på grunn av tilførsel av hydrogenrik gass fra linje 23 eller 23'. Den metanolfattige strømmen 26 har et høyt hydrogeninnhold i forhold til andre reaktive gasser, dvs. et høyt SN-tall som normalt vil være større enn 2,10.

For å redusere SN til gassen fra linje 26, blir resirkuleringslinjen 16 også tilført en syntesegass med lavere SN produsert i en separat sekundær syntesegasslinje 28, 29, 30, 31, 32, 37. Denne sekundære syntesegasslinjen omfatter en ATR- eller POX-reaktor 30 som får oksygen som tilnærmet ren O2, oksygenanriket luft eller luft, via linje 29 fra oksygenenhet 28 og naturgass fra linje 31. Reaktoren 30 kan alternativt være en dampreformer som får tilført energi i form av varme fra andre prosesser. Det er også mulig å benytte en kombinasjon av dampreformering og ATR/POX som reaktor 30.

Syntesegassen fra denne nye syntesegasslinjen tilføres til resirkuleringslinje 16 umiddelbart oppstrøms for reaktoren 14, gjennom linje 42. Denne sekundære syntesegasslinjen vil også kunne inneholde ikke viste enheter kompressor og varmevekselere etc.

Gassen som tilføres reaktoren 30 blir forbehandlet på samme måte som den opprinnelige syntesegasslinjen, 2,4, 8. Varmeoverskudd i prosessen kan benyttes i de forskjellige separasjonstrinnene, eventuelt kan naturgassføden til ATR eller POX 30 varmes ved hjelp av en ekstra forbrenningsovn (fire heater) eller varmeveksling med varm syntesegass ut fra ATR eller POX 30.

Det kan også tenkes en kombinasjon av forvarming og dampreformering i en konvektiv reformer foran ATR eller POX 30.

En prekonverter 37 er eventuelt satt inn i den nye syntesegasslinjen. Prekonverteren 37 får tilført fødegass gjennom linje 32. Prekonverteren 37 tilsvarer konverteren 25 som er nevnt ovenfor. Strømmen fra prekonverteren 37 skilles i en metanolrik strøm 41 som ledes til råmetanolseparatoren 13, og en metanolfattig strøm 42 som ledes til syntesesløyfen umiddelbart før den eksisterende reaktoren 14.

For å gi rett støkiometrisk forhold mellom utgangsstoffene som tilføres prekonverteren 37, blir det tatt ut en strøm 39 fra linje 11, hhv. 9, samt en strøm 38 fra syntesesløyfen 16, hvor både strøm 38 og 39 tilføres linje 32. Mengden gass som tas ut i linje 38 hhv 39 er avhengig av det støkiometriske forholdet i gassen fra reformeren 30 og det ønskede støkiometriske forholdet i gassen som tilføres prereformeren 37.

Det er viktig at en metanolfattige strømmen 42 gir syntesegass med SN som er mindre enn 2, og at denne blir tilført i en mengde som er tilstrekkelig til at SN i føden til syntesereaktoren 14 reduseres til omkring 2,06 fra SN på over 2,10 i gassen i linje 26.

Gjennomstramningsreaktoren 25 og prekonverteren 37 er vanligvis en gjennomstrørnningsreaktor av enklest mulig type, dvs. av typen isoterm rørreaktor som nevnt foran med henvisning til reaktor 14, og vil på utsiden av rørene i reaktoren produsere mer enn nok damp ved riktig trykk til å oppnå et gunstig forhold mellom damp og karbon inn på reformeren. Normalt vil 30 til 40% av dampen som genereres på utsiden av rørene i reaktoren 25 for kjøling av denne, benyttes som føde til den nye reformeren 30 for å oppnå det ønskede forholdet damp/karbon i denne. Resten av dampen kan benyttes i andre damp og/eller varmekrevende prosesser, slik som for eksempel for rensing / viderebehandling av metanolstrømmen. Den metanolrike produktstrømmen inneholder typisk omkring 15% vann og noe etanol og det foretas derfor vanligvis en destillasjon for å oppnå ren metanol.

Omsetningen i de nye reaktorene 25 og 37 vil påvirke omsetningen i den eksisterende syntesereaktoren 14 slik at en redusert omsetning i reaktorene 25 og 37 vil føre til at mer uomsatt syntesegass blir tilført fra reaktor 25 og 37 til syntesereaktoren 14, slik at metanolproduksjonen i 14 vil øke. Reaktorene 25 og 37 vil også selv produsere produkt og derfor også være med å gi en kapasitetsøkning i anlegget. Det er viktig at omsetningen i reaktorene 25 og 37 tilpasses slik at støkiometrien til den gassen som ledes inn i syntesereaktoren 14 er optimalt tilpasset en effektiv syntese av produkt samt at den samlede omsetningen av syntesegass til produkt blir størst mulig.

Hvor mye av gassen i resirkuleringslinjen 16 som tas av som purge gass gjennom linje 19 og hvor mye som resirkuleres direkte tilbake i linje 16 til syntesereaktoren 14, kan varieres for optimalisering av systemet.

Eksempler

Tabellen under viser simuleringsresultater for to eksempler, ett for en eksisterende metanolprosess ifølge skissen i figur 1, og en for et anlegg ifølge foreliggende oppfinnelse.

Utgangspunktet for simuleringen er naturgass med et metaninnhold på ca. 82% metan. Oksygenføden er variert slik at CH4-slip er ca. 1,36%. Pådragene i den eksisterende reformerseksjonen er de samme i begge eksemplene.

Den nye ATR opererer ved 35 bar og forholdet vanndamp til karbon (S/C) til prereformeren i den nye linje II er 1,0. Gjennomstrømningsreaktoren 25 er plassert etter syntesegassreaktoren 12 og har et utløpstrykk på 80 bar.

Man kan se fra tabellen over at man i det viste eksempelet kan øke produksjonen av råmetanol i et prosessanlegg for metanolproduksjon betydelig, uten å belaste det opprinnelige anlegget mer enn ved tradisjonell drift. Dette har først og fremst en betydning for utvidelser av eksisterende anlegg hvor man ønsker å benytte eksisterende anlegg i størst mulig grad og ikke behøver å dimensjonere om og bygge om store deler av det eksisterende anlegget.

For det ombygde anlegget får man utnyttet overskuddsmaterialer eller uomsatte mengder av en type reaktanter i prosessen ved tilførsel av nye mengder av andre reaktanter og på denne måten øke produksjonen slik at denne blir billigere.

Det kan være viktig å merke seg at de enkelte moduler og bestanddeler i de eksemplifiserte anleggene kan være annerledes oppbygget enn det som i utgangspunktet kan leses ut fra figurene. Elementer som fagmannen vet inngår eller kan inngå i slike anlegg, slik som varmevekslere, kompressorer, avspenningstanker etc, er til dels utelatt da de ikke har betydning for oppfinnelsen. På samme måte kan sammenstillingen av enkelte av elementene avvike. Således kan enkelte av de elementer som er tegnet som en enhet, bestå av flere like eller forskjellig elementer koblet i serie og/eller i parallell. Eksempelvis kan reaktoren 14 omfatte et flertall parallellkoblede og/eller seriekoblede reaktorer.

Foreliggende fremgangsmåte og prosessanlegg er også anvendelig ved utvidelse av anlegg for fremstilling av andre oksygenerte hydrokarboner enn metanol, slik som eksempelvis dimetyleter. Et anlegg for fremstilling av dimetyleter har en oppbygging og virkemåte som er relativt likt et anlegg for metanolproduksjon og problemstillingen er således helt parallell. Selv om oppfinnelsen er skrevet med referanse til et anlegg for fremstilling av metanol omfatter den også andre anlegg som nevnt ovenfor.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for øking av produksjonen i et eksisterende prosessanlegg for konvertering av naturgass til et produkt, hvor naturgassen først omdannes til en syntesegass i en syntesegass-seksjon (2,3,4,5, 6,7, 8), syntesegassen bringes til reaksjon i en reaktor (14) for syntese av produktet, hvor ikke-omsatt syntesegass og produkt skilles i to strømmer hvor en produktrik strøm tas ut av prosessen, mens en produktfattig strøm (16) resirkuleres tilbake som føde til reaktoren (14) ammen med frisk syntesegass og hvor en del av den resirkulerende strømmen (16) tas ut av resirkuleirngssløyfen som en purge-gass (19), hvor purge-gassen skilles i hydrogenrike og hydrogenfattige strømmer hvor hydrogenrike strømmer tilføres i trinn i prosessen hvor det er ønskelig med et tilskudd av hydrogen, og hvor gjenværende varmeverdi i den hydrogenfattige strømmen eventuelt utnyttes til oppvarming før den slippes ut, karakterisert ved at syntesegassen fra syntesegass-seksjonen (2,3,4, S, 6, 7,8) tilføres en hydrogenrik strøm (23) fra den skilte purge-gassen og at denne hydrogenanrikede syntesegassen ledes gjennom en ny gjennornstrørnningsreaktor (25) for fremstilling av produkt samt en enhet (33) for å skille en produktrik strøm (41) som tas ut, samt en produktfattig strøm (42) som benyttes som føde i den opprinnelige reaktoren (14) og at den produktfattige strømmen (42) som benyttes som føde for den opprinnelige reaktoren(42), tilføres ytterligere syntesegass som blir fremstilt i en separat sekundær syntesegass-linje (28, 30, 32, 37).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den separate, sekundære synteselinjen (28,30,32, 37) omfatter en dampreformer (30).

3. Fremgangsmåte krav 1 eller 2, karakterisert ved at den nye syntesegasslinjen (28, 30,32,37) også omfatter en prekonverter (37) og at strømmen fra prekonverteren (37) skilles i en produktrik fraksjon (41) som ledes til en seksjon (13) for rensing av produkt, og en produktfattig strøm (42) som tilføres til den opprinnelige syntesesløyfen (14,13,16).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at hydrogenanriket syntesegass fra den opprinnelige syntesegasseksjonen (2, 3,4, 5,6,7, 8) og/eller gass fra resirkuleirngssløyfen (16) i den opprinnelige synteseseksjonen tas ut og tilføres til den nye syntesegasslinjen (28,30,32, 37)oppstrøms for prekonverteren (37).

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at produktet er metanol eller dimetyleter.

6. Prosessanlegg for fremstilling av et produkt med utgangspunkt i naturgass, hvor prosessanlegget omfatter en syntesegass-seksjon (2, 3,4, 5,6,7, 8) for fremstilling av syntesegass som hovedsakelig består av CO, C02, H2 og vann, en synteseseksjon (14) hvor produktet dannes, samt en renseseksjon (13,17) hvor produktet skilles fra uomsatte reaktanter og andre stoffer og renses, hvor uomsatte reaktanter som skilles fra produktet, resirkuleres til synteseseksjonen (14) og hvor en del av gassen som resirkuleres trekkes av i en linje (19) for å hindre opphoping av inerte gasser, hvor anlegget også omfatter en separasjonsenhet (20) for å skille gassen som trekkes av i linje (19) i hydrogenrike og hydrogenfattige fraksjoner, en linje (22) for å lede hydrogenfattige fraksjoner til eventuell forbrenning og linjer (21, 23) for å lede hydrogenrike fraksjoner inn i henholdsvis naturgassføden og for resirkulering til synteseseksjonen (14), karakterisert ved at det mellom syntesegass-seksjonen (2,4,8) og synteseseksjonen (14) er anordnet en gjennomstrømningsreaktor (25) for syntese av produkt, samt en separasjonsenhet (33) for separasjon av en produktrik fraksjon til en linje (27) samt en produktfattig fraksjon til en linje (26,26b) som leder til synteseseksjonen (14) samt at det er anordnet en separat sekundær syntesegasslinje (28,29,31,30) for fremstilling av en sekundær syntesegass, samt en linje (32) for å lede den sekundære syntesegassen som føde for synteseseksj onen (14).

7. Prosessanlegg ifølge krav 6, karakterisert ved at den sekundære syntesegasslinjen omfatter en dampreformer.

8. Prosessanlegg ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at den sekundære syntesegasslinjen (28, 29, 31,30) omfatter en prekonverter (37) med et utløp for en produktrik strøm (41) som ledes til en renseseksjon for produkt (13,17) og et utløp for en produktfattig strøm (42) som tilføres til den opprinnelige syntesesløyfen umiddelbart oppstrøms for reaktoren (14).