RU2022107967A

RU2022107967A - Способ и установка для получения метанола и аммиака

Info

Publication number: RU2022107967A
Application number: RU2022107967A
Authority: RU
Inventors: София ШМИДТ; Манон КОРТАЛЬ; Штефан ВАЛЬТЕР; Штефан ХААЗЕ
Original assignee: Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-09-25

Claims

1. Способ получения метанола и аммиака из входящего потока, содержащего углеводороды, предпочтительно метан, наиболее предпочтительно природный газ с содержанием метана по меньшей мере 80% по объему, включающий следующие стадии:

(a) обеспечения входящего потока, содержащего углеводороды,

(b) подачи входящего потока, содержащего углеводороды, в установку для получения синтез-газа, содержащую

(b1) ступень парового риформинга, нагреваемую с помощью горелок и/или горячих газов, или

(b2) ступень автотермического риформинга (ATR), или

(b3) ступень частичного окисления (POX), или

(b4) комбинацию по меньшей мере двух из ступеней (b1)-(b3),

(c) по меньшей мере частичной конверсии входящего потока, содержащего углеводороды, в установке для получения синтез-газа в условиях получения синтез-газа с получением потока неочищенного синтез-газа, содержащего водород (H₂), монооксид углерода (CO) и инертные компоненты, такие как метан (CH₄),

(d) отведения потока неочищенного синтез-газа из установки для получения синтез-газа и деления потока неочищенного синтез-газа на первый подпоток неочищенного синтез-газа и на второй подпоток неочищенного синтез-газа,

(e) введения по меньшей мере части первого подпотока неочищенного синтез-газа в реактор для синтеза метанола с по меньшей мере частичной конверсией первого подпотока неочищенного синтез-газа в реакторе синтеза метанола в условиях синтеза метанола,

(f) отведения метанолсодержащего первого потока продукта реактора из реактора для синтеза метанола, охлаждения первого потока продукта реактора ниже его точки росы и разделения охлажденного первого потока продукта реактора в фазовом сепараторе на первый поток жидкого продукта и первый поток остаточных газов, содержащий неконвертированные составляющие синтез-газа и инертные компоненты, отведения первого потока жидкого продукта из способа в качестве потока продукта в виде неочищенного метанола,

(g) деления первого потока остаточных газов на продувочный поток для синтеза метанола и на рециркуляционный поток, который рециркулируют в реактор для синтеза метанола,

(h) введения по меньшей мере части второго подпотока неочищенного синтез-газа в установку для конверсии CO, содержащую по меньшей мере одну ступень конверсии CO, конверсии части второго подпотока неочищенного синтез-газа, вводимого в установку для конверсии CO в условиях конверсии CO, с получением потока конвертированного синтез-газа, отведения потока конвертированного синтез-газа,

(i) введения потока конвертированного синтез-газа в устройство для сорбции для удаления кислых газообразных составляющих, в частности диоксида углерода, с помощью процесса физической или химической сорбции, отведения потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, и потока кислого газа, содержащего кислые газообразные составляющие, из устройства для сорбции, отведения потока кислого газа из способа,

(j) введения по меньшей мере части потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, в ступень промывки жидким азотом, разделения потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, в ступени промывки жидким азотом на следующие подпотоки:

(j1) сырьевой поток для синтеза аммиака, содержащий водород и азот в качестве основных составляющих и монооксид углерода и инертные компоненты в качестве примесных составляющих,

(j2) второй поток остаточных газов, содержащий водород и монооксид углерода в качестве основных составляющих и инертные компоненты в качестве примесных составляющих,

(j3) поток инертного газа, который содержит инертные компоненты в качестве основной составляющей и отводится из способа,

(k) введения сырьевого потока для синтеза аммиака в реактор для синтеза аммиака с по меньшей мере частичной конверсией сырьевого потока для синтеза аммиака в реакторе для синтеза аммиака в условиях синтеза аммиака, отведения потока продукта в виде аммиака из реактора для синтеза аммиака,

(l) введения по меньшей мере части продувочного потока для синтеза метанола в устройство для сорбции,

(m) введения в реактор для синтеза метанола одного или нескольких потоков газа, выбранных из следующей группы:

(m1) часть потока конвертированного синтез-газа со стадии (h) способа,

(m2) часть потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, со стадии (i) способа,

(m3) по меньшей мере часть второго потока остаточных газов со стадии (j2) способа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установка для получения синтез-газа содержит:

(b3) ступень частичного окисления (POX), или

(b4) комбинацию ступеней (b2)-(b3) друг с другом или со ступенью парового риформинга, нагреваемой с помощью горелок и/или горячих газов,

и при этом получаемый поток неочищенного синтез-газа характеризуется стехиометрическим числом менее 2.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что полученный поток неочищенного синтез-газа характеризуется давлением 40 бар (абс.) или больше, предпочтительно 50 бар (абс.) или больше, наиболее предпочтительно 60 бар (абс.) или больше.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что эксплуатацию устройства для сорбции осуществляют с помощью процесса физической абсорбции, и при этом в устройстве для сорбции обеспечивают такой же уровень давления, как и в установке для получения синтез-газа.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что эксплуатацию устройства для сорбции осуществляют посредством промывки газа холодным метанолом, и при этом обогащенный диоксидом углерода поток с содержанием CO₂ по меньшей мере 98% по объему, предпочтительно по меньшей мере 99% по объему, наиболее предпочтительно по меньшей мере 99,5% по объему, отводят из устройства для сорбции.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что обогащенный диоксидом углерода поток, отводимый из устройства для сорбции, направляют в процесс улавливания и хранения CO₂ (CCS) и/или в процесс использования материала, представляющего собой диоксид углерода.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что один или несколько газовых потоков, вводимых в реактор для синтеза метанола, регулируют в зависимости от их молярного расхода таким образом, что стехиометрическое число суммы сырьевых потоков, входящих в реактор для синтеза метанола, составляет по меньшей мере 2 или больше, предпочтительно по меньшей мере 2,1 или больше.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что два или более газовых потоков одновременно вводят в реактор для синтеза метанола, при этом два или более газовых потока содержат: (m3) по меньшей мере часть второго остаточного потока газа со стадии (j2) способа и, кроме того, один или несколько дополнительных газовых потоков, выбранных из следующей группы:

(m2) часть потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, со стадии (i) способа.

9. Установка для получения метанола и аммиака из входящего потока, содержащего углеводороды, содержащая следующие компоненты и составляющие, соединенные по текучей среде друг с другом:

(a) средства для обеспечения входящего потока, содержащего углеводороды,

(b) установка для получения синтез-газа, средства для подачи входящего потока, содержащего углеводороды, в установку для получения синтез-газа, при этом установка для получения синтез-газа содержит:

(b3) ступень частичного окисления (POX), или

(c) средства для отведения потока неочищенного синтез-газа, содержащего водород (H₂), монооксид углерода (CO) и инертные компоненты, такие как метан (CH₄), из установки для получения синтез-газа и средства для деления потока неочищенного синтез-газа на первый подпоток неочищенного синтез-газа и на второй подпоток неочищенного синтез-газа,

(d) реактор для синтеза метанола, средства для введения по меньшей мере части первого подпотока неочищенного синтез-газа в реактор для синтеза метанола,

(e) средства для отведения метанолсодержащего первого потока продукта реактора из реактора для синтеза метанола, средства для охлаждения первого потока продукта реактора ниже его точки росы, фазовый сепаратор, средства для разделения охлажденного первого потока продукта реактора в фазовом сепараторе на первый поток жидкого продукта и первый поток остаточных газов, содержащий неконвертированные составляющие синтез-газа и инертные компоненты, средства для отведения первого потока жидкого продукта из способа в качестве потока продукта в виде неочищенного метанола,

(f) средства для деления первого потока остаточных газов на продувочный поток для синтеза метанола и на рециркуляционный поток, который рециркулируют в реактор для синтеза метанола,

(g) установку для конверсии CO, содержащую по меньшей мере одну ступень для конверсии CO, средства для введения по меньшей мере части второго подпотока неочищенного синтез-газа в установку для конверсии CO, средства для отведения потока конвертированного синтез-газа из установки для конверсии CO,

(h) устройство для сорбции для удаления кислых газообразных составляющих, в частности диоксида углерода, с помощью процесса физической или химической сорбции, средства для введения потока конвертированного синтез-газа в устройство для сорбции, средства для отведения потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, и потока кислого газа, содержащего кислые газообразные составляющие, из устройства для сорбции, средства для отведения потока кислого газа из способа,

(i) ступень промывки жидким азотом, средства для введения по меньшей мере части потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, в ступень промывки жидким азотом, средства для разделения потока синтез-газа, из которого удалены кислые составляющие, в ступени промывки жидким азотом на следующие подпотоки:

(i1) сырьевой поток для синтеза аммиака, содержащий водород и азот в качестве основных составляющих и монооксид углерода и инертные компоненты в качестве примесных составляющих,

(i2) второй поток остаточных газов, содержащий водород и монооксид углерода в качестве основных составляющих и инертные компоненты в качестве примесных составляющих,

(i3) поток инертного газа, содержащий инертные компоненты в качестве основной составляющей,

(j) реактор для синтеза аммиака, средства для введения сырьевого потока для синтеза аммиака в реактор для синтеза аммиака, средства для отведения потока продукта в виде аммиака из реактора для синтеза аммиака,

(k) средства для введения в реактор для синтеза метанола одного или нескольких газовых потоков, при этом газовые потоки выбраны из следующей группы:

10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что установка для получения синтез-газа содержит:

(b3) ступень частичного окисления (POX), или

(b4) комбинацию ступеней (b2)-(b3) друг с другом или со ступенью парового риформинга, нагреваемой с помощью горелок и/или горячих газов.

11. Установка по п. 10, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну ступень сжатия, которая обеспечивает давление потока полученного неочищенного синтез-газа, составляющее 40 бар (абс.) или больше, предпочтительно 50 бар (абс.) или больше, наиболее предпочтительно 60 бар (абс.) или больше.

12. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что эксплуатация устройства для сорбции осуществляется с помощью процесса физической абсорбции, и она выполнена таким образом, что в устройстве для сорбции обеспечивается такой же уровень давления, как и в установке для получения синтез-газа.

13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что эксплуатация устройства для сорбции осуществляется посредством промывки газа холодным метанолом, и она выполнена таким образом, что обогащенный диоксидом углерода поток с содержанием CO₂ по меньшей мере 98% по объему, предпочтительно по меньшей мере 99% по объему, наиболее предпочтительно по меньшей мере 99,5% по объему, отводится из устройства для сорбции.

14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что она содержит средства, которые обеспечивают направление обогащенного диоксидом углерода потока, отводимого из устройства для сорбции, в процесс улавливания и хранения CO₂ (CCS) и/или в процесс использования материала, представляющего собой диоксид углерода.

15. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит средства, которые обеспечивают регулирование одного или нескольких потоков газа, вводимых в реактор для синтеза метанола, в зависимости от их молярного расхода таким образом, что стехиометрическое число суммы сырьевых потоков, поступающих в реактор для синтеза метанола, составляет по меньшей мере 2 или больше, предпочтительно по меньшей мере 2,1 или больше.