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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Abstract
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 /
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
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
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
Claims (5)
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)
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 |
-
1989
- 1989-09-28 PL PL28164989A patent/PL161965B1/en unknown
-
1990
- 1990-09-27 RU SU4831190 patent/RU2052376C1/en active
Non-Patent Citations (1)
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)
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. |