RU2052376C1 - Method for production of synthesis gas and hydrogen for syntthesis of oxoalcohols - Google Patents

Method for production of synthesis gas and hydrogen for syntthesis of oxoalcohols Download PDF

Info

Publication number
RU2052376C1
RU2052376C1 SU4831190A RU2052376C1 RU 2052376 C1 RU2052376 C1 RU 2052376C1 SU 4831190 A SU4831190 A SU 4831190A RU 2052376 C1 RU2052376 C1 RU 2052376C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
chemisorbent
hydrogen
synthesis
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вонсала Тадэуш
Дмох Марэк
Цвалина Януш
Кухарски Эугэниуш
Хмельэвски Константы
Жак Витольд
Рэтэрска Здзислава
Петроньски Юзеф
Юрчык Ежы
Original Assignee
Инстытут Навозув Штучных
Заклады Азотовэ Кэндзиэжын
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 Инстытут Навозув Штучных, Заклады Азотовэ Кэндзиэжын filed Critical Инстытут Навозув Штучных
Application granted granted Critical
Publication of RU2052376C1 publication Critical patent/RU2052376C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: production of sysnthesis gas and hydrogen. SUBSTANCE: method for production of synthesis gas and hydrogen for synthesis of oxoalcohols consists in mixing of natural gas and/or light hydrocarbons with steam and carbon dioxide up to steam-to-carbon dioxide volumetric ratio of 0.1-0.2. Produced mixture is heated up to 300-400 C and mixed with oxygen containing a part of carbon dioxide. This mixture is supplied to layer of nickel catalyst for conversion. Temperature of converted gas is maintained at the outlet at the level of 800-950 C. Gas is cooled and cleaned by absorption until carbon dioxide content in gas amounts to 1-2 vol.%. Then, gas is divided into two flows. One flow is subjected to final cleaning from carbon dioxide with regenerated chemisorbent until its residual content is below 0.1 vol.% and directed to the stage of oxosynthesis. The other flow is subjected to final conversion of carbon monoxide with steam, and obtained flow of hydrogen is cleaned from carbon dioxide, first, partially by regenerated solution of chemisorbent down to carbon dioxide content of 1-2 vol.%, then from carbon dioxide and other impurities on molecular sieves and supplied to consumer. EFFECT: higher efficiency. 5 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения смеси синтезгаза и водорода, предназначенной для органических синтезов, в частности для синтеза оксоспиртов. The invention relates to a method for producing a mixture of synthesis gas and hydrogen, intended for organic syntheses, in particular for the synthesis of oxoalcohols.

Для синтеза оксоспиртов применяется смесь водорода и окиси углерода, а также водород. Синтез оксоспиртов протекает по двум взаимонезависимым фазам. В первой фазе протекает реакция между ненасыщенным углеводородом, а также окисью углерода и водородом с образованием альдегида. Во второй фазе полученный альдегид гидрируется до получения спирта посредством реакции с водородом. For the synthesis of oxo alcohols, a mixture of hydrogen and carbon monoxide is used, as well as hydrogen. The synthesis of oxo alcohols proceeds in two mutually independent phases. In the first phase, a reaction occurs between an unsaturated hydrocarbon, as well as carbon monoxide and hydrogen to form an aldehyde. In the second phase, the resulting aldehyde is hydrogenated to produce alcohol by reaction with hydrogen.

Условием высокой производительности синтеза оксоспиртов является приготовление смеси водорода и окиси углерода со стабильным и постоянным составом. Соотношение Н2/CO в газе для синтеза оксоспиртов следует поддерживать на постоянном уровне, например около 1,07. Содержание в упомянутом газе двуокиси углерода не должно превышать 0,1 об. Благоприятные условия для хода реакции гидрирования альдегида до получения спирта создает применение водорода высокой частоты и практически не содержащего окиси и двуокиси углерода.A prerequisite for high performance synthesis of oxo alcohols is the preparation of a mixture of hydrogen and carbon monoxide with a stable and constant composition. The ratio of H 2 / CO in the gas for the synthesis of oxo alcohols should be maintained at a constant level, for example, about 1.07. The carbon dioxide content in said gas must not exceed 0.1 vol. Favorable conditions for the progress of the aldehyde hydrogenation reaction to obtain alcohol are created by the use of high frequency hydrogen and practically free of carbon monoxide and dioxide.

Синтез-газ (Н2+CO) получается, в основном, из таких углеводородов, как природный газ, легкие фракции нефти, масла и уголь с применением следующих процессов: риформинг природного газа или легких углеводородов; конверсия тяжелых масел; газифицирование угля и кокса.Synthesis gas (H 2 + CO) is obtained mainly from hydrocarbons such as natural gas, light fractions of oil, oil and coal using the following processes: reforming of natural gas or light hydrocarbons; heavy oil conversion; gasification of coal and coke.

Чаще всего для получения синтез-газа применяется паровой риформинг или аутотермический парокислородный риформинг природного газа, либо комбинация обоих процессов. Most often, steam reforming or autothermal steam-oxygen reforming of natural gas, or a combination of both processes, is used to produce synthesis gas.

Неочищенный синтез-газ от парового или парокислородного риформинга наряду с СО и Н2 содержит также такие примеси, как СО2, Н2О, СН4, Ar и N2. Такой газ подлежит очистке, главным образом, от СО2.The crude synthesis gas from steam or oxygen reforming, along with CO and H 2 also contains impurities such as CO 2 , H 2 O, CH 4 , Ar and N 2 . Such gas is subject to purification, mainly from CO 2 .

Существует ряд факторов, влияющих на выбор процесса получения и очистки синтеза-газа. Самыми важными из них являются: требуемое соотношение Н2/СО; требуемая чистота продукта; производительность; доступность сырья, в том числе окиси и двуокиси углерода; возможность использования получаемого избыточного водяного пара.There are a number of factors that influence the choice of the process for producing and purifying synthesis gas. The most important of them are: the required ratio of H 2 / WITH; required product purity; performance; availability of raw materials, including carbon monoxide and carbon dioxide; the possibility of using the resulting excess water vapor.

В известном процессе риформинга метана с водяным паром получаются Н2 и СО в результате реакции СН4 + Н2О в условиях повышенной температуры и в присутствии никелевого катализатора, помещенного в реакционных трубах, находящихся в стапливаемой печи, обеспечивающей нагрев для осуществления эндотермической реакции риформинга. Очищенный от серы природный газ смешивается с водяным паром и подогревается до температуры примерно 500оС перед вводом его в трубы. В трубах происходит реакция СН4 + Н2О ->> СО + 3Н2. Протекает также реакция конверсии части СО с Н2О в СО2 и Н2. Газ выходит из трубы с температурой 850 900оС. Процесс можно вести при повышенном давлении, однако в связи с высокой температурой каталитических труб давление не может практически превышать значений 1,05 2,0 МПа. Во избежание образования сажи, а также для осуществления высокой степени конверсии метана применяется значительный избыток водяного пара, превышающий стехиометрическую потребность. Это вызывает также более высокую конверсию СО в СО2, что обусловливает рост отношения Н2/CO в полученном газе. Для снижения этого отношения часть водяного пара можно заменить двуокись углерода, которую следует возвращать в узел риформинга из узла очистки газа от СО2 после его сжатия до давления процесса риформинга.In the known process of methane reforming with water vapor, H 2 and CO are produced by the reaction of CH 4 + H 2 O under conditions of elevated temperature and in the presence of a nickel catalyst placed in reaction tubes located in a stackable furnace providing heating for the implementation of the endothermic reforming reaction. Sweetened natural gas is mixed with steam and preheated to a temperature of about 500 ° C before it is introduced into the tube. In pipes, the reaction occurs CH 4 + H 2 O - >> CO + 3H 2 . The reaction of the conversion of part of CO with H 2 O to CO 2 and H 2 also proceeds. The gas exits the tubes at a temperature of 850 900 C. The process may be carried out at elevated pressure, however due to the high temperature catalytic pipe pressure can not substantially exceed the values 1.05 of 2.0 MPa. To avoid the formation of soot, as well as to realize a high degree of methane conversion, a significant excess of water vapor is used, exceeding the stoichiometric need. This also causes a higher conversion of CO to CO 2 , which leads to an increase in the H 2 / CO ratio in the resulting gas. To reduce this ratio, part of the water vapor can be replaced with carbon dioxide, which should be returned to the reforming unit from the unit for gas purification from CO 2 after it is compressed to the pressure of the reforming process.

Паровой риформинг осуществляется в нормальных условиях при минимальном отношении Н2О/С 2 и при полном возвращении СО2. В таких условиях возможно достижение в синтез-газе минимального соотношения Н2/CO 3,0. Снижение этого соотношения возможно в упомянутом процессе при переработке части синтез-газа в водород и возвращении всего количества полученной в узле очистки СО2.Steam reforming is carried out under normal conditions with a minimum ratio of H 2 O / C 2 and with the full return of CO 2 . Under such conditions, it is possible to achieve a minimum H 2 / CO 3.0 ratio in the synthesis gas. Reducing this ratio is possible in said process in the processing part of the synthesis gas in hydrogen and returning the total amount of CO obtained in the purification unit 2.

Процесс парового риформинга требует высокообъемной установки для рекуперации тепла топочных газов отапливаемой печи, а также тепла от охлаждаемого сырого синтез-газа. Получается избыточный водяной пар, часть которого можно использовать для других производств. The steam reforming process requires a high-volume plant to recover heat from the flue gases of a heated furnace, as well as heat from a cooled raw synthesis gas. It turns out excess water vapor, part of which can be used for other industries.

Более выгодным известным методом получения синтез-газа оксоспиртов является парокислородный, т.е. автотермический риформинг газа (метана). В таком процессе осуществляют реакции неполного сгорания и полусгорания метана с кислородом наряду с реакцией риформинга. Сначала часть природного газа (легких углеводородов) в пространстве над катализатором сжигается с выделением значительного количества тепла и значительным ростом температуры при использовании кислорода, содержащегося в реакционной смеси. Затем в слое никелевого катализатора протекают эндотермические реакции риформинга оставшегося метана с Н2О и СО2 до выделения СО и Н2, а также частично реакция конверсии СО и Н2О. Ввиду того, что оба процесса проходят в одном адиабатическом реакторе, обеспечение эндотермических реакций является результатом экзотермического полусгорания.A more advantageous known method for producing synthesis gas of oxoalcohols is vapor-oxygen, i.e. autothermal reforming of gas (methane). In such a process, the reactions of incomplete combustion and semi-combustion of methane with oxygen are carried out along with the reforming reaction. First, part of the natural gas (light hydrocarbons) in the space above the catalyst is burned with the release of a significant amount of heat and a significant increase in temperature when using oxygen contained in the reaction mixture. Then, endothermic reactions of reforming the remaining methane with Н 2 О and СО 2 proceed to the release of CO and Н 2 in the nickel catalyst layer, as well as partially the conversion of CO and Н 2 О. Due to the fact that both processes take place in the same adiabatic reactor, the endothermic reactions is the result of exothermic hemisphere.

Риформер (реактор полусжигания) представляет сообй футерованный резервуар, в верхней части которого находится горелка, а в нижней слой никелевого катализатора. Пространство между горелкой и слоем катализатора является камерой сгорания. Горелка обеспечивает интенсивное перемешивание метана с кислородом и хорошие условия сжигания в пространстве над катализатором. Катализатор позволяет проводить реакции риформинга частично окисленного газа. The reformer (half-burning reactor) is a lined tank, in the upper part of which there is a burner, and in the lower layer of a nickel catalyst. The space between the burner and the catalyst bed is a combustion chamber. The burner provides intensive mixing of methane with oxygen and good combustion conditions in the space above the catalyst. The catalyst allows reforming reactions of partially oxidized gas.

Применение кислорода позволяет снизить отношение Н2О/С в газе перед риформингом до значения к1,5 об. и исключает выделение сажи. Для обеспечения получения соответственно низкого отношения Н2/СО и высокой степени конверсии метана кислород подводится в таких количествах, чтобы температура газа, выходящего из реактора, составляла 950-1000оС. Более высокая температура создает выгодные термодинамические условия для получения высоких концентраций СО в окиси с Н2, СО2 и Н2О. По сравнению с процессом риформинга метана с водяным паром можно в таких условиях получить минимальное соотношение Н2/СО не 3,0, а 1,65. В этом процессе меньшее количество избыточного водяного пара и отсутствие топочных газов приводят к наличию меньшего количества отходящего по ходу процесса тепла. Применение футерованного резервуара в качестве реактора обеспечивает также возможность ведения процесса при давлении более высоком, чем при процессе риформинга с водяным паром. Недостатком этого процесса является неоходимость применения кислорода. Однако, несмотря на это, в связи с применением более простой аппаратуры, а также с возможностью получения синтез-газа с соответственно низким соотношением Н2/СО на практике этот процесс применяется часто.The use of oxygen reduces the ratio of H 2 O / C in the gas before reforming to a value of k1.5 vol. and excludes soot emissions. To ensure the preparation of respectively low ratio of H 2 / CO and a high degree of methane conversion oxygen is fed in such quantities that the temperature of the gas exiting the reactor is 950-1000 ° C. The higher temperature creates favorable thermodynamic conditions for obtaining high concentrations of CO in the oxide with H 2 , CO 2 and H 2 O. Compared with the methane reforming process with water vapor, under such conditions it is possible to obtain a minimum H 2 / CO ratio of not 3.0, but 1.65. In this process, a smaller amount of excess water vapor and the absence of flue gases lead to the presence of a smaller amount of waste heat during the process. The use of a lined tank as a reactor also provides the possibility of conducting the process at a pressure higher than during the reforming process with water vapor. The disadvantage of this process is the need for oxygen. However, despite this, in connection with the use of simpler equipment, as well as with the possibility of producing synthesis gas with a correspondingly low H 2 / CO ratio, this process is often used in practice.

В процессе синтеза оксоспиртов необходим газ с соотношением Н2/CO ниже, чем можно получить в процессе риформинга при условии полного возврата СО2 от регенерации раствора, используемого для промывки неочищенного синтез-газа. В упомянутом синтезе требуется также водород. Если нет других источников водорода для его получения часть синтез-газа подвергается переработке, заключающейся в разделении потока синтез-газа на поток водорода и поток, содержащий остальные компоненты синтез-газа. С этой целью применяют разные известные методы, в частности мембранное разделение или абсорбция примесей из газа, а именно СО2, СН4 СО на молекулярных ситах, работающих по системе переменных давлений (РSA). В случае использования (РSA) регенерированные газы также направляются обратно в поток неочищенного синтез-газа перед узлом очистки от СО" для получения необходимого соотношения Н2/СО в синтез-газе.In the synthesis of oxoalcohols, a gas with a H 2 / CO ratio lower than what can be obtained in the reforming process is required provided that the CO 2 is completely returned from the regeneration of the solution used to wash the crude synthesis gas. Hydrogen is also required in the above synthesis. If there are no other sources of hydrogen to produce it, part of the synthesis gas is processed, which consists in dividing the synthesis gas stream into a hydrogen stream and a stream containing the remaining components of the synthesis gas. For this purpose, various known methods are used, in particular membrane separation or absorption of impurities from a gas, namely, CO 2 , CH 4 CO on molecular sieves operating on a variable pressure system (PSA). In the case of using (PSA), the regenerated gases are also sent back to the crude synthesis gas stream in front of the CO "purification unit to obtain the required H 2 / CO ratio in the synthesis gas.

Если способ автотермического процесса риформинга, т.е. процесса окислительной конверсы, легких углеводородов, в основном, природного газа, повести таким образом, чтобы после горелки, а именно в пространстве над катализатором, не происходило самовозгорание смеси, то тогда путем переработки газа после этого процесса можно получить непосредственно синтез-газ с соотношением Н2/СО, требующимся при ведении органических синтезов, в частности газ с соотношением Н2/СО, равным или даже несколько меньшим, чем требуемое в процессе синтеза оксоспиртов, а также в случае необходимости получать из этого газа водород, в частности для синтеза оксоспиртов. Это обеспечивается способом согласно изобретению.If the method of the autothermal reforming process, i.e. the process of oxidizing conversion, light hydrocarbons, mainly natural gas, so that after the burner, namely in the space above the catalyst, the mixture does not ignite spontaneously, then by processing the gas after this process it is possible to obtain directly synthesis gas with the ratio N 2 / СО, which is required in the course of organic syntheses, in particular, a gas with a Н 2 / СО ratio equal to or even slightly less than that required in the synthesis of oxoalcohols, and also, if necessary, obtain from this for hydrogen, in particular for the synthesis of oxo alcohols. This is provided by the method according to the invention.

Согласно изобретению синтез-газ и нужное количество водорода получаются из природного газа и/или легких углеводородов по следующему способу. Сырье смешивается с кислородом, двуокисью углерода и водяным паром и подвергается процессу автотермического, каталитического риформинга. Полученный продукт подвергается предварительной очистке от СО2 до содержания 1-2 об. СО2 путем абсорбции в частично регенерированном растворе хемосорбента. Весь предварительно очищенный газ разделяется на два потока.According to the invention, synthesis gas and the required amount of hydrogen are obtained from natural gas and / or light hydrocarbons according to the following method. The feed is mixed with oxygen, carbon dioxide and water vapor and undergoes a process of autothermal, catalytic reforming. The resulting product is subjected to preliminary purification from CO 2 to a content of 1-2 vol. CO 2 by absorption in a partially regenerated chemisorbent solution. All pre-purified gas is divided into two streams.

Первый поток подвергается дальнейшей очистке от СО2 до содержания ниже 0,1 об. СО2 путем абсорбции в полностью регенерированном растворе хемосорбента и далее, после возможной корректировки соотношения Н2/СO с помощью потока водорода направляется в виде синтез-газа на органический синтез.The first stream is subjected to further purification from CO 2 to a content below 0.1 vol. CO 2 by absorption in a fully regenerated solution of chemisorbent and then, after a possible adjustment of the ratio of H 2 / CO using a stream of hydrogen is sent in the form of synthesis gas for organic synthesis.

Второй поток подвергают каталитической конверсии СО с водяным паром, очищают от СО2 до содержания 1-2 об. СО2 путем абсорбции в частично регенерированном растворе хемосорбента и направляют на установку молекулярных сит, работающих по системе РSA. На установке молекулярных сит газ очищается от остатков СО2 и других примесей (СО, СН4 и N2) до требуемого уровня концентрации. Чистый водород после установки молекулярных сит направляется к органическому синтезу. Растворы хемосорбента, насыщенные СО2 регенерируются, а выделенную СО2 направляют обратно в риформинг.The second stream is subjected to catalytic conversion of CO with water vapor, purified from CO 2 to a content of 1-2 vol. CO 2 by absorption in a partially regenerated chemisorbent solution and sent to the installation of molecular sieves operating on the PSA system. At a molecular sieve plant, the gas is cleaned of residues of CO 2 and other impurities (CO, CH 4 and N 2 ) to the desired concentration level. Pure hydrogen after the installation of molecular sieves is sent to organic synthesis. Solutions of chemisorbent saturated with CO 2 are regenerated, and the extracted CO 2 is sent back to reforming.

Направленный в риформинг поток природного газа и/или легких углеводородов смешивается с потоком возвращенного в процесс СО2 или его частью, а также потоком водяного пара, подаваемого в количестве, обеспечивающем соотношение Н2О/С, равное 0,1-0,2. Далее смесь нагревают до 300-400оС. Второй, направляемый в риформинг поток это кислород или кислород, смешанный с частью возвращаемого в процесс СО2.The stream of natural gas and / or light hydrocarbons directed to reforming is mixed with the stream of CO 2 or part thereof returned to the process, as well as with the stream of water vapor supplied in an amount providing a H 2 O / C ratio of 0.1-0.2. The mixture was heated to 300-400 C. The second directed into the reformer stream is oxygen or oxygen mixed with a portion recycled to the CO 2 process.

Оба потока смешивают, и эту смесь при температуре ниже температуры его самовозгорания подают в слой катализатора риформинга для проведения экзотермической реакции сгорания части углеводорода с кислородом, эндотермической реакции конверсии остатков углеводорода с СО2 и Н2О, а также сопутствующей ей экзотермической реакции конверсии СО и Н2О в Н2 и СО2. Кислород подается в таком количестве, чтобы реакционная смесь на выходе из реактора риформинга имела температуру 800-950оС и соответственно низкое содержание СН4.Both flows are mixed, and this mixture at a temperature below its spontaneous combustion temperature is fed into the reforming catalyst bed to carry out an exothermic reaction of the combustion of part of the hydrocarbon with oxygen, an endothermic reaction of the conversion of hydrocarbon residues with CO 2 and H 2 O, as well as the accompanying exothermic reaction of CO conversion and H 2 O to H 2 and CO 2 . Oxygen is supplied in such an amount that the reaction mixture leaving the reactor reforming had a temperature of about 800-950 C and therefore a low content of CH 4.

Процесс риформинга можно вести при соотношении Н2О/С в сырье 0,1-0,2, не опасаясь выделения сажи при условии, что температура реакционной смеси не будет превышать температуру самовозгорания, а значит, процесс смешивания углеводородов с кислородом, СО2 и водяным паром протекает без воспламенения над слоем катализатора.Reforming process can be carried out with a ratio H 2 O / C in the feedstock 0.1-0.2 without fear of separation of soot with the proviso that the reaction mixture temperature will not exceed the self-ignition temperature, and thus the process of mixing the hydrocarbon with oxygen, CO 2, and water vapor flows without ignition over the catalyst bed.

Низкое соотношение Н2О/С дает возможность достигнуть соответственно низкое соотношение Н2/СО при более низких температурах автотермического процесса риформинга. В результате снижается расход сырья, т.е. природного газа и/или легких углеводородов, кислорода и водяного пара, создает более мягкие условия для работы катализатора и реактора и приводит к тому, что количество утилизированного тепла пореакционного газа меньше и практически соответствует потребностям в нем процессов риформинга и очистки синтез-газа и водорода.A low H 2 O / C ratio makes it possible to achieve a correspondingly low H 2 / CO ratio at lower temperatures of the autothermal reforming process. As a result, the consumption of raw materials is reduced, i.e. natural gas and / or light hydrocarbons, oxygen and water vapor, creates milder conditions for the operation of the catalyst and reactor and leads to the fact that the amount of utilized heat of the reaction gas is less and practically corresponds to the needs of reforming and purification of synthesis gas and hydrogen.

Для того, чтобы не произошло самовозгорание, важно тщательно перемешивать потоки таким образом, чтобы в реакционной смеси концентрация кислорода была выровнена практически в каждом пункте. Все количества возвращаемой СО2 из процесса регенерации абсорбционного раствора можно ввести в поток природного газа и/или углеводородов, но для создания более эффективных условий перемешивания можно также часть возвращаемой СО2 ввести в газ и остальную часть смешать с кислородом и лишь после этого смешать оба потока.In order to prevent spontaneous combustion, it is important to thoroughly mix the flows in such a way that the oxygen concentration in the reaction mixture is equalized in almost every point. All amounts of CO 2 returned from the regeneration process of the absorption solution can be introduced into the stream of natural gas and / or hydrocarbons, but to create more efficient mixing conditions, it is also possible to introduce part of the returned CO 2 into the gas and mix the rest with oxygen and only then mix both flows .

Смешение потока, содержащего углеводороды, с предварительно разбавленным с помощью СО2 потоком кислорода, снижает вероятность появлений локальных более высоких концентраций кислорода, которые могут вызвать самовозгорание смеси на выходе из смесителя. Распределение возвращаемой СО2 между двумя потоками осуществляется с таким расчетом, чтобы оба потока на выходе из смесителя обладали максимально сходными кинетическими энергиями, так как это обстоятельство является одним из условий хорошего перемешивания потоков. Упомянутое разделение зависит от конструкции смесителя.Mixing a stream containing hydrocarbons with a stream of oxygen previously diluted with CO 2 reduces the likelihood of local higher oxygen concentrations that can cause spontaneous combustion of the mixture at the outlet of the mixer. The distribution of the returned CO 2 between the two streams is carried out in such a way that both streams at the mixer outlet have the most similar kinetic energies, since this circumstance is one of the conditions for good mixing of the streams. Mentioned separation depends on the design of the mixer.

Процесс конверсии проводится при давлении ниже, чем процесс очистки газа, предпочтительно при давлении 0,12-0,2 МПа. Процесс очистки газа проводится аналогично известным процессам под давлением, равным или превышающим давление органического синтеза, в частности синтеза оксоспиртов. The conversion process is carried out at a pressure lower than the gas purification process, preferably at a pressure of 0.12-0.2 MPa. The gas purification process is carried out similarly to known processes under pressure equal to or greater than the pressure of organic synthesis, in particular the synthesis of oxoalcohols.

Очистка синтез-газа от СО2 может производиться при использовании раствора любого хемисорбента, но рекомендуется очищать газ от СО2 пpомывкой газа горячим раствором карбоната калия. Регенерацию послеабсорбционного раствора следует осуществлять под давлением, несколько превышающим давление процесса автотермического риформинга для того, чтобы упростить процесс возвращения необходимого количества СО2 в поток, содержащий углеводороды и, смотря по обстоятельствам, в поток кислорода.Purification of synthesis gas by the CO 2 may be carried out using any hemisorbenta solution, but it is recommended to clean the gas from the CO 2 gas ppomyvkoy hot potassium carbonate solution. The regeneration of the postabsorption solution should be carried out under a pressure slightly higher than the pressure of the autothermal reforming process in order to simplify the process of returning the required amount of CO 2 to a stream containing hydrocarbons and, depending on circumstances, to an oxygen stream.

Для снижения энергоемкости процесса очистки, а также для получения дополнительных количеств СО2 для возвращения в процесс конверсии очистка водородного потока от СО2 осуществляется двухступенчато. Сначала предварительно аналогично неочищенному синтез-газу ведется очистка при использовании частично регенерированного раствора карбоната калия, а затем от уже небольших количеств СО2 и примесей, содержащихся в водородном потоке, на молекулярных ситах. Применение очистки водорода с небольшим количеством примесей на молекулярных ситах по системе РSA позволяет добиваться высокой степени очистки, главным образом, от СО и СО2, т.е. до концентрации ниже 10 ррm по объему, а также обеспечивать высокий выход водорода, содержащегося в газе перед очисткой. Применение частично регенерированного раствора карбоната калия для очистки двух разных газовых потоков позволяет вести регенерирование обоих послеабсорбционных растворов в одном общем регенераторе. Часть такого раствора регенерируется глубже при расходе дополнительного тепла для регенерации. Упомянутый раствор применяется для окончательной очистки синтез-газа от СО2 до уровня ниже 0,1 об. Регенерирование раствора хемисорбента рекомендуется осуществлять под давлением, несколько превышающем давление автотермического риформинга.To reduce the energy intensity of the cleaning process, as well as to obtain additional amounts of CO 2 to return to the conversion process, the hydrogen stream is removed from CO 2 in two stages. First, a purification using a partially regenerated potassium carbonate solution is carried out previously similarly to the crude synthesis gas, and then from already small amounts of CO 2 and impurities contained in the hydrogen stream on molecular sieves. The use of hydrogen purification with a small amount of impurities on molecular sieves using the PSA system allows one to achieve a high degree of purification, mainly from CO and CO 2 , i.e. to a concentration below 10 ppm by volume, and also to provide a high yield of hydrogen contained in the gas before purification. The use of a partially regenerated potassium carbonate solution for the purification of two different gas streams allows the regeneration of both postabsorption solutions in one common regenerator. Part of such a solution is regenerated deeper with the consumption of additional heat for regeneration. Said solution is used for the final purification of synthesis gas from CO 2 to a level below 0.1 vol. The regeneration of a chemisorbent solution is recommended to be carried out under a pressure slightly higher than the pressure of autothermal reforming.

Эффективно вести процесс конверсии при давлении, немного превышающем атмосферное, а процесс очистки газа от СО2 и водородного потока при давлении, равном или превышающем требуемое в установке синтеза оксоспиртов. Применение низкого давления в процессе полусжигания позволяет получать очень чистый синтез-газ, т.е. с незначительным содержанием метана, при сравнительно низких температурах. Применение давления ниже давления регенерации раствора карбоната калия, а именно 0,15-0,2 МПа, не требует дополнительного сжатия СО2, возвращаемой из узла очистки неочищенного газа и водородного потока. Применение низкого давления в процессе конверсии также создает более выгодные условия для сжатия кислорода и позволяет получать минимальные показатели расхода энергетического сырья, а именно: природного газа, кислорода и водяного пара. Процесс получения синтез-газа по способу согласно изобретению, т.е. при применении низкого соотношения Н2О/С, позволяет получить синтез-газ с соотношением Н2/СО несколько ниже, чем оно требуется при синтезе оксоспиртов, а затем путем направления части полученного водорода в поток синтез-газа можно установить отношение, требуемое для этого синтеза.It is effective to carry out the conversion process at a pressure slightly higher than atmospheric, and the process of gas purification from CO 2 and a hydrogen stream at a pressure equal to or higher than that required in the synthesis of oxoalcohols. The use of low pressure in the half-burning process allows one to obtain very pure synthesis gas, i.e. with a low methane content, at relatively low temperatures. The use of pressure below the pressure of the regeneration of the potassium carbonate solution, namely 0.15-0.2 MPa, does not require additional compression of CO 2 returned from the purification unit of the crude gas and hydrogen stream. The use of low pressure in the conversion process also creates more favorable conditions for the compression of oxygen and allows you to get the minimum consumption of energy raw materials, namely: natural gas, oxygen and water vapor. The process for producing synthesis gas according to the method according to the invention, i.e. when applying a low H 2 O / C ratio, it is possible to obtain synthesis gas with a H 2 / CO ratio slightly lower than that required for the synthesis of oxo alcohols, and then by directing a portion of the obtained hydrogen into the synthesis gas stream, the ratio required for this can be established synthesis.

На чертеже представлена установка для получения из природного газа (метана) синтез-газа и водорода для синтеза оксоспиртов. The drawing shows the installation for producing from natural gas (methane) synthesis gas and hydrogen for the synthesis of oxoalcohols.

Природный газ (метан), подводимый по трубопроводу 1 после смешения с частью возвращаемой СО2, подводимой по трубопроводу 2, подогревается до температуры 400оС в подогревателе 10, а затем дополняется водяным паром по трубопроводу 3 для получения соотношения Н2О/СН4 0,1. Такая смесь по трубопроводу 4 подводится в смеситель 5, находящийся в конвертере 6, работающий при давлении 0,15 МПа. В смеситель 5 по трубопроводу 7 подводится также кислород, перемешанный с остальным количеством возвращаемой СО2. Поток тщательно перемешанного сырья подают на слой никелевого катализатора, на котором одновременно протекают: экзотермическая реакция окисления метана, а также эндотермическая реакция риформинга неокисленного метана с двуокисью углерода и водяным паром, и реакция конверсии образовавшейся окиси углерода с водяным паром до Н2 и СО2. В результате вышеупомянутых реакций устанавливается температура реакционной смеси на выходе 830оС, причем неочищенный синтез-газ с требуемым соотношением Н2/СО выходит из реактора 6 по трубопроводу 8. Затем газ охлаждается в паровом котле 9, подогревателе 10 сырья, а также подогревателе воды, питающей паровой котел 1.1. Производимый пар используется для процесса, а также для регенерирования растворов, очищающих газ от СО2. Охлажденный газ сжимается в компрессоре 12 до давления 3,5 МПа и подвергается процессу очистки от СО2 в абсорбере 13. В нижней части абсорбера с использованием частично регенерированного раствора карбоната калия, подведенного в среднюю часть абсорбера по трубопроводу 14, неочищенный газ очищается до концентрации 1-2 об. Очищенный таким образом газ делится на два потока. Один, предназначенный для производства водорода, отводится из середины абсорбера по трубопроводу 15. Второй поток в верхней части абсорбера очищается до конечной концентрации СО2, т.е. ниже 0,1 об. при использовании регенерированного и частично охлажденного раствора карбоната калия, подведенного по трубопроводу 16 в верхнюю часть абсорбера 13. Очищенный газ отводится из верхней части абсорбера и после охлаждения в холодильнике 17 направляется на завод оксоспиртов по трубопроводу 18. Водородный поток, выходящий из абсорбера по трубопроводу 15, после смешения с водяным паром, направляется в реактор 19 для проведения конверсии окиси углерода с водяным паром в водород. Полученный водородный поток по трубопроводу 20 подводится в абсорбер 21, питаемый по трубопроводу 22 частично регенерированным раствором карбоната калия. Здесь газ очищается от СО2 до концентрации примерно 1,5 об. Использованные послеабсорбционные растворы по трубопроводам 23 и 24, после расширения до давления регенерации, отводятся в регенератор 25, работающий при давлении 0,16 МПа. Выделенная в процессе регенерирования двуокись углерода с водяным паром выходит из регенератора по трубопроводу 26 и после охлаждения и конденсации водного пара в холодильнике 27 и отделения в сепараторе 28, частично возвращается по трубопроводу 2 в конвертер. Из серединной части регенератора отводится по трубопроводу 29 часть частично регенерированного раствора карбоната калия в насос 30. Насос 30 перекачивает частично регенерированный раствор в среднюю часть абсорбера 13 по трубопроводу 14 и в абсорбер 21 по трубопроводу 22. Остальная часть раствора стекает в нижнюю часть регенератора 25, где она тщательно регенерируется с использованием тепла и водяного пара. Поток водяного пара из середины регенератора поступает в верхнюю часть регенератора для проведения регенерации послеабсорбционных растворов в степени, обеспечивающей очистку газа от СО2 до концентрации примерно 1,5 об.Natural gas (methane) is supplied via line 1, after mixing with part of the returned CO 2 is supplied via line 2, heated to a temperature of 400 ° C in preheater 10 and then supplemented with steam via line 3 for the ratio H 2 O / CH 4 0.1. Such a mixture through pipeline 4 is supplied to a mixer 5 located in the converter 6, operating at a pressure of 0.15 MPa. Oxygen mixed with the rest of the returning CO 2 is also supplied to the mixer 5 through pipeline 7. A stream of carefully mixed raw materials is fed to a nickel catalyst layer, on which the exothermic reaction of methane oxidation, as well as the endothermic reforming reaction of unoxidized methane with carbon dioxide and water vapor, and the reaction of the conversion of carbon monoxide with water vapor to H 2 and CO 2 occur simultaneously. As a result of the above reactions set temperature of the reaction mixture at the outlet 830 ° C, wherein the crude synthesis gas with a desired ratio of H 2 / CO exits the reactor 6 through line 8. The gas is then cooled in steam boiler 9, feed preheater 10, and water heater feeding a steam boiler 1.1. The produced steam is used for the process, as well as for the regeneration of solutions that clean the gas from CO 2 . The cooled gas is compressed in the compressor 12 to a pressure of 3.5 MPa and is subjected to a CO 2 purification process in the absorber 13. In the lower part of the absorber using a partially regenerated potassium carbonate solution supplied to the middle part of the absorber through line 14, the crude gas is purified to a concentration of 1 -2 vol. The gas thus purified is divided into two streams. One, intended for the production of hydrogen, is discharged from the middle of the absorber through line 15. The second stream in the upper part of the absorber is purified to a final concentration of CO 2 , i.e. below 0.1 vol. when using a regenerated and partially chilled solution of potassium carbonate, brought through the pipe 16 to the upper part of the absorber 13. The purified gas is discharged from the upper part of the absorber and after cooling in the refrigerator 17 is directed to the oxoalcohol plant through the pipe 18. The hydrogen stream leaving the absorber through the pipe 15 , after mixing with water vapor, is sent to the reactor 19 to carry out the conversion of carbon monoxide with water vapor into hydrogen. The resulting hydrogen stream through a pipe 20 is fed into the absorber 21, fed through a pipe 22 partially regenerated solution of potassium carbonate. Here the gas is purified from CO 2 to a concentration of about 1.5 vol. Used postabsorption solutions through pipelines 23 and 24, after expanding to the regeneration pressure, are discharged to the regenerator 25, operating at a pressure of 0.16 MPa. The carbon dioxide released during the regeneration process exits the regenerator through the pipeline 26 and, after cooling and condensation of the water vapor in the refrigerator 27 and separation in the separator 28, partially returns via the pipeline 2 to the converter. From the middle part of the regenerator, part of the partially regenerated potassium carbonate solution is discharged through the pipe 29 to the pump 30. The pump 30 pumps the partially regenerated solution to the middle part of the absorber 13 through the pipe 14 and to the absorber 21 through the pipe 22. The rest of the solution flows into the lower part of the regenerator 25, where it is carefully regenerated using heat and water vapor. A stream of water vapor from the middle of the regenerator enters the upper part of the regenerator to regenerate postabsorption solutions to the extent that the gas is purified from CO 2 to a concentration of about 1.5 vol.

Полностью регенерированный раствор из нижней части регенератора при помощи насоса 31 и при частичном охлаждении направляется по трубопроводу 16 в верхнюю часть абсорбера 13. Очищенный в абсорбере 21 водородный поток, содержащий также незначительные количества таких примесей, как СО, СН4, Ar и N2, подают после охлаждения в холодильник 32 для окончательной очистки на молекулярных ситах в узле PSA 33. Водород, очищенный от СО и СО2 до концентрации, не превышающей 10 ppm по объему, по трубопроводу 34 отводится на завод оксоспиртов. Небольшую часть водорода по трубопроводу 35 можно подвести в поток синтез-газа (в трубопровод 18) для точного установления соотношения Н2/СО, требуемого в реакции синтеза оксоспиртов. Молекулярные сита регенерируются частью очищенного водорода, а послерегенерационные газы по трубопроводу 36 отводятся для использования, например для отопления.The completely regenerated solution from the lower part of the regenerator by means of a pump 31 and with partial cooling is sent via line 16 to the upper part of the absorber 13. The hydrogen stream purified in the absorber 21 also contains insignificant amounts of impurities such as CO, CH 4 , Ar and N 2 , after cooling, it is fed to the refrigerator 32 for final purification on molecular sieves in the PSA 33 assembly. Hydrogen, purified from CO and CO 2 to a concentration not exceeding 10 ppm by volume, is discharged through a pipe 34 to the oxoalcohol plant. A small portion of hydrogen via line 35 can be fed into the synthesis gas stream (line 18) to accurately establish the H 2 / CO ratio required in the synthesis of oxo alcohols. Molecular sieves are regenerated by a portion of purified hydrogen, and post-regeneration gases are discharged through line 36 for use, for example, for heating.

В таблице представлены результаты сравнения способа получения синтез-газа и водорода для синтеза оксоспиртов по изобретению и по известному способу. The table presents the results of a comparison of the method of producing synthesis gas and hydrogen for the synthesis of oxoalcohols according to the invention and by a known method.

Из таблицы видно, что способ согласно изобретению обеспечивает возможность производства синтез-газа для синтеза оксоспиртов в менее жестких условиях работы конвертера (температура газа на выходе 830оС), а также при низких показателях расхода природного газа и кислорода. Общий расход энергии для получения синтез-газа и водорода в пересчете на 1000 Нм3 СО + Н2 меньше примерно на 10%The table shows that the method according to the invention enables the production of synthesis gas for the synthesis of oxo alcohols converter under less stringent operating conditions (the gas temperature at the outlet 830 ° C) and at low flow rates of natural gas and oxygen. The total energy consumption for producing synthesis gas and hydrogen in terms of 1000 Nm 3 СО + Н 2 is less by about 10%

Claims (5)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА И ВОДОРОДА ДЛЯ СИНТЕЗА ОКСОСПИРТОВ, включающий смешение природного газа и/или легких углеводородов с водяным паром и двуокисью углерода, нагрев смеси теплом конвертированного газа, смешение ее с кислородом, конверсию в слое никелевого катализатора при повышенной температуре, очистку полученного конвертированного газа от двуокиси углерода абсорбцией хемосорбентом под давлением, равным или ниже давления стадии синтеза оксоспиртов, регенерацию хемосорбента и возврат выделенной при регенерации хемосорбента двуокиси углерода в процесс, отличающийся тем, что смешение газов с паром ведут до объемного соотношения пар : углерод, равного 0,1 - 0,2, нагрев смеси осуществляют до 300 - 400oС и затем ее смешивают с кислородом, содержащим часть двуокиси углерода, получаемой на стадии регенерации, и эту смесь при температуре ниже температуры ее самовозгорания подают в слой никелевого катализатора на конверсию, причем температуру конвертированного газа на выходе поддерживают равной 800 - 950oС, после чего газ охлаждают и очистку от двуокиси углерода ведут частично регенированным хемосорбентом до ее содержания в газе 1 - 2 об.%, затем газ делят на два потока, один из которых подвергают доочистке от двуокиси углерода регенированным хемосорбентом до ее остаточного содержания ниже 0,1 об.% и направляют на стадию оксосинтеза, а второй поток подвергают доконверсии окиси углерода водяным паром и полученный поток водорода очищают от двуокиси углерода сначала частично регенированным раствором хемосорбента до содержания двуокиси углерода 1 - 2 об.%, затем от двуокиси углерода и других примесей на молекулярных ситах и отводят потребителю, а насыщенный раствор хемосорбента регенерируют и выделенную двуокись углерода возвращают в процесс.1. METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS-GAS AND HYDROGEN FOR SYNTHESIS OF OXO-ALCOHOLS, including mixing natural gas and / or light hydrocarbons with water vapor and carbon dioxide, heating the mixture with heat of converted gas, mixing it with oxygen, conversion in a nickel catalyst layer at elevated temperature, purification of the converted gas from carbon dioxide by absorption by a chemisorbent under a pressure equal to or lower than the pressure of the synthesis stage of oxo alcohols, regeneration of chemisorbent and return of chemisorbent released during regeneration and carbon dioxide in the process, characterized in that the mixture of gases with steam is carried out until the volume ratio steam: carbon of 0.1 - 0.2, heating the mixture is carried out up to 300 - 400 o C and then it is mixed with oxygen containing part dioxide carbon obtained in the regeneration stage, and this mixture at a temperature below its autoignition temperature is fed into the bed of the nickel catalyst for the conversion, the converted gas outlet temperature is maintained at 800 - 950 o C, after which the gas is cooled and cleaned of carbon dioxide are part but the regenerated chemisorbent to its content in the gas 1 - 2 vol.%, then the gas is divided into two streams, one of which is subjected to purification of carbon dioxide with the regenerated chemosorbent to its residual content below 0.1 vol.% and sent to the stage of oxosynthesis, and the second stream is subjected to carbon monoxide conversion with water vapor and the resulting hydrogen stream is purified from carbon dioxide, first with a partially regenerated chemisorbent solution to a carbon dioxide content of 1 - 2 vol.%, then from carbon dioxide and other molecular impurities sieves and are given to the consumer, and the saturated chemisorbent solution is regenerated and the released carbon dioxide is returned to the process. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что конверсию природного газа и/или легких углеводородов осуществляют под давлением 0,15 - 0,20 МПа. 2. The method according to claim 1, characterized in that the conversion of natural gas and / or light hydrocarbons is carried out under a pressure of 0.15 - 0.20 MPa. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве хемосорбента используют раствор карбоната калия. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the potassium carbonate solution is used as a chemisorbent. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что поток водорода подвергают доочистке на молекулярных ситах до остаточного содержания двуокиси углерода не более 10 ррm по объему. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the hydrogen stream is subjected to purification on molecular sieves to a residual carbon dioxide content of not more than 10 ppm by volume. 5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что растворы хемосорбента - карбоната калия после абсорбции двуокиси углерода из двух очищенных газовых потоков регенерируют совместно. 5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that the solutions of the chemisorbent potassium carbonate after absorption of carbon dioxide from two purified gas streams regenerate together.
SU4831190 1989-09-28 1990-09-27 Method for production of synthesis gas and hydrogen for syntthesis of oxoalcohols RU2052376C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL28164989A PL161965B1 (en) 1989-09-28 1989-09-28 Method of obtaining a synthetizing oxo alcohols
PLP-281649 1989-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2052376C1 true RU2052376C1 (en) 1996-01-20

Family

ID=20048776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4831190 RU2052376C1 (en) 1989-09-28 1990-09-27 Method for production of synthesis gas and hydrogen for syntthesis of oxoalcohols

Country Status (2)

Country Link
PL (1) PL161965B1 (en)
RU (1) RU2052376C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU749318B2 (en) * 2000-05-30 2002-06-20 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. Method of manufacturing a synthesis gas to be employed for the synthesis of gasoline, kerosene and gas oil
RU2532196C2 (en) * 2010-03-29 2014-10-27 Тийода Корпорейшн Method of producing hydrogen intended for storage and transportation
RU2591940C2 (en) * 2010-11-11 2016-07-20 Басф Се Method and device for producing acetylene and synthesis gas
RU2600650C2 (en) * 2011-01-07 2016-10-27 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Gas stream production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Лебуш А.Г. и др. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов. М., 1971, с.193-195. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU749318B2 (en) * 2000-05-30 2002-06-20 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. Method of manufacturing a synthesis gas to be employed for the synthesis of gasoline, kerosene and gas oil
RU2532196C2 (en) * 2010-03-29 2014-10-27 Тийода Корпорейшн Method of producing hydrogen intended for storage and transportation
RU2591940C2 (en) * 2010-11-11 2016-07-20 Басф Се Method and device for producing acetylene and synthesis gas
RU2600650C2 (en) * 2011-01-07 2016-10-27 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Gas stream production

Also Published As

Publication number Publication date
PL281649A1 (en) 1991-04-08
PL161965B1 (en) 1993-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102596272B1 (en) Method for producing synthesis gas
RU2343109C2 (en) Method for producing hydrogen-rich flow, method for electric current generation, method of hydrofining, device for hydrogen-rich flow creation
RU2344069C2 (en) Method of hydrogen formation from methane containing gas, specifically natural gas and relevant installation for method implementation
RU2247701C2 (en) Method for natural gas conversion to high hydrocarbons
RU2213051C2 (en) Method of generation of electric energy, water steam and carbon dioxide from hydrocarbon raw material
US4618451A (en) Synthesis gas
US20020004533A1 (en) Integration of shift reactors and hydrotreaters
RU2386611C2 (en) Methanol synthesis method
EA001466B1 (en) Synthesis gas production system and method
RU2437830C2 (en) Method of producing synthetic gas
JP2002536276A (en) Utilization of purge gas from ammonia synthesis
KR20150065879A (en) Process for the production of synthesis gas
RU2011101927A (en) DEVICE AND METHODS FOR HYDROGEN AND CARBON MONOXIDE TREATMENT
EA027871B1 (en) Process for producing ammonia and urea
US4203915A (en) Process of producing methanol
US5255504A (en) Electrical power generation
EP0067491A2 (en) Process for the preparation of methanol
CN114524412B (en) Methanol and light hydrocarbon combined aromatization and hydrogen production system and method
CA3185308A1 (en) Low carbon hydrogen fuel
JPH07100796B2 (en) Method for producing synthesis gas
EA000674B1 (en) Turbine-powered, synthesis-gas system and method
RU2052376C1 (en) Method for production of synthesis gas and hydrogen for syntthesis of oxoalcohols
US4209305A (en) Process for making substitute natural gas
RU2664526C2 (en) Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons
NO159442B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF METHANOL OUT OF A COMPLEMENTARY GAS FLOW CONSISTING OF A HYDROGEN AND CARBON MONOXIDE MIXTURE.