RU2440401C2

RU2440401C2 - Способ получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа

Info

Publication number: RU2440401C2
Application number: RU2010104467/04A
Authority: RU
Inventors: Фуюки ЯГИ (JP); Фуюки Яги; Кенити КАВАЗУИСИ (JP); Кенити Кавазуиси; Риуитиро КАДЗИЯМА (JP); Риуитиро КАДЗИЯМА
Original assignee: Тийода Корпорейшн
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2012-01-20
Also published as: RU2010104467A

Abstract

Изобретение относится к получению синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа. Изобретение касается способа, включающего стадию получения синтез-газа, на которой исходные материалы газообразных углеродов, содержащихся в природном газе, подвергают риформингу в присутствии катализатора с паром и/или двуокисью углерода с получением синтез-газа, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу, на которой синтез-газ подвергают воздействию в условиях реакции Фишера-Тропша в присутствии катализатора с получением продукта реакции Фишера-Тропша, продукт реакции Фишера-Тропша затем разделяют на жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу и газообразные продукты, и стадию повышения сортности, на которой углеводородный продукт по Фишеру-Тропшу подвергается гидроочистке в присутствии катализатора с получением гидроочищенного продукта, гидроочищенный продукт затем перегоняют с получением легких углеводородов и конечных продуктов керосина и газойля, где, по меньшей мере, часть легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на указанной стадии повышения сортности, рециклируют на указанную стадию получения синтез-газа как часть исходных материалов газообразных углеродов. Технический результат - легкие углеводороды, представляющие собой побочный продукт, имеющий низкую добавленную стоимость, могут использоваться повторно, и основная единица исходных материалов может быть улучшена. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа, который включает в себя стадию получения синтез-газа, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу и стадию повышения сортности.

Уровень техники

В способе получения керосина и газойля из природного газа, который включает в себя стадию получения синтез-газа с получением синтез-газа из природного газа, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу с воздействием на синтез-газ реакции Фишера-Тропша с получением тяжелых углеводородов и стадию повышения сортности с гидрообработкой тяжелых углеводородов с получением продукта дизельного топлива, желаемые продукты представляют собой керосин и газойль. Легкие углеводороды, такие как LPG (сжиженный нефтяной газ) и нафта, полученные в качестве побочного продукта на стадии повышения сортности, имеют низкую добавленную стоимость, как будет очевидно из их химических свойств, и используются, например, для получения желаемого продукта легких углеводородов или используются в качестве исходных материалов для существующих процессов. Такое применение или использование предопределено с точки зрения различных факторов, таких как их рыночная ценность, экономия и тому подобное.

Авторы настоящего изобретения считают, что если легкий углеводород, который представляет собой побочный продукт, имеющий низкую добавленную стоимость в способе получения керосина и газойля из природного газа, можно рециклировать в качестве исходных материалов в способ, то можно улучшить потребление исходных материалов и получить значительный экономический выигрыш. В настоящее время, однако, нет предложений, которые говорят, как конкретно использовать такие легкие углеводороды в способе получения керосина и газойля.

Настоящее изобретение сделано именно при таких обстоятельствах и имеет своей целью создание нового способа получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа, этот способ предполагает конкретное повторное использование легких углеводородов, представляющих собой побочный продукт, имеющий низкую добавленную стоимость, и улучшение основной единицы исходных материалов.

Описание изобретения

Для цели решения указанных выше проблем способ получения синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением строится таким образом, что в способе получения керосина и газойля из природного газа, включающем в себя: стадию получения синтез-газа, на которой исходные материалы газообразных углеводородов, содержащие природный газ, подвергают риформингу с паром и/или двуокисью углерода с получением синтез-газа, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу, на которой синтез-газ подвергают воздействию в условиях реакции Фишера-Тропша с получением продукта реакции Фишера-Тропша, продукт реакции Фишера-Тропша разделяют затем на жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу и газообразный продукт, и стадию повышения сортности, на которой жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу подвергают гидроочистке с получением гидроочищенного продукта, гидроочищенный продукт впоследствии подвергают перегонке с получением легких углеводородов и конечных продуктов керосина и газойля, по меньшей мере, часть легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на указанной стадии повышения сортности, рециклируется на указанную стадию получения синтез-газа как часть исходных материалов газообразных углеродов.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения строится таким образом, что на указанной стадии получения синтез-газа молярное отношение H₂O/C находится в пределах от 0,0 до 3,0 и/или молярное отношение CO₂/C находится в пределах от 0,0 до 1,0, где C представляет собой количество молей углерода для углеводородов, содержащихся в исходных материалах газообразных углеродов, содержащих природный газ и рециклированные легкие углеводороды, и H₂O и CO₂представляют собой пар и двуокись углерода соответственно, вводимые на указанную стадию получения синтез-газа.

Также предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения строится таким образом, что на указанной стадии получения синтез-газа количество атомов углерода в рециклированных легких углеводородах поддерживается в пределах от 10 до 35% по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на указанной стадии получения синтез-газа.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения строится таким образом, что на указанной стадии получения синтез-газа количество атомов углерода в конечных продуктах керосина и газойля устанавливается в пределах от 60 до 80% по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на указанной стадии получения синтез-газа.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения строится таким образом, что на указанной стадии получения синтез-газа температура на выходе слоя катализатора составляет 800-950°C, давление на выходе слоя катализатора составляет 1,5-3,0 MПa в датчике, и GHSV (часовая объемная скорость газа) составляет 500-5000 час^-1.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения строится таким образом, что на указанной стадии получения синтез-газа природный газ содержит углеводороды, имеющие 1-6 атомов углерода, и содержит метан в количестве, по меньшей мере, 60% моль.

Поскольку настоящее изобретение строится таким образом, что в способе получения керосина и газойля из природного газа, включающем в себя: стадию получения синтез-газа, на которой исходные материалы газообразных углеродов, содержащие природный газ, подвергают воздействию реакции риформинга с паром и/или двуокисью углерода, с получением синтез-газа, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу, на которой синтез-газ подвергают воздействию в условиях реакции Фишера-Тропша, с получением продукта реакции Фишера-Тропша, продукт реакции Фишера-Тропша затем разделяют на жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу и газообразные продукты, и стадию повышения сортности, на которой жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу подвергаются гидроочистке с получением гидроочищенного продукта, гидроочищенный продукт затем подвергают перегонке с получением легких углеводородов и конечных продуктов керосина и газойля, по меньшей мере, часть легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на указанной стадии повышения сортности, рециклируется на указанную стадию получения синтез-газа как часть исходных материалов газообразных углеродов, легкие углеводороды, которые представляют собой побочный продукт, имеющий низкую добавленную стоимость в способе получения керосина и газойля из природного газа, предполагается конкретное повторное использование и улучшение основной единицы исходных материалов.

Краткое описание чертежа

Чертеж представляет собой схему, показывающую способ получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа в соответствии с настоящим изобретением.

Наилучший способ осуществления изобретения

Наилучший способ осуществления настоящего изобретения будет описываться ниже.

Настоящее изобретение направлено на способ получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля как конечного продукта из природного газа.

Как показано на чертеже, способ получения керосина и газойля из природного газа включает в себя стадию получения синтез-газа 10, стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу (стадия синтеза FT) 20 и стадию повышения сортности 30.

В способе получения керосина и газойля из природного газа сущность настоящего изобретения заключается в рециклировании легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на стадии повышения сортности 30, на стадию получения синтез-газа в качестве исходного материала с получением синтез-газа. Ссылочный номер 40 обозначает стадию рециклирования легких углеводородов.

В случае, когда легкие углеводороды рециклируются на стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу (стадия синтеза FT) 20, рециклируемый углеводород не может служить в качестве исходного материала и, кроме того, вызывает понижение парциального давления синтез-газа. Как следствие, скорость реакции Фишера-Тропша невыгодно уменьшается. Таким образом, рециклирование на стадию 20 не является предпочтительным.

Сначала будут описываться каждая из стадий, составляющих способ получения керосина и газойля из природного газа в соответствии с настоящим изобретением.

[Стадия получения синтез-газа]

Стадия получения синтез-газа предназначена для получения синтез-газа (CO и H₂) посредством реакции риформинга природного газа, вводимого в качестве исходных материалов, с паром и/или двуокисью углерода. А именно стадия получения синтез-газа предназначена для получения синтез-газа, состоящего в основном из CO и H₂, посредством риформинга исходных материалов газообразных углеродов, содержащих метан как главный ингредиент, с паром (H₂O) и/или двуокисью углерода (CO₂) в присутствии катализатора, производящего синтез-газ.

В настоящем изобретении в дополнение к природному газу, вводимому в качестве исходных материалов, легкие углеводороды, выделенные и рециклируемые со стадии повышения сортности 30, как описано ранее, включаются в исходные материалы газообразных углеродов для получения синтез-газа (см. стадию 40 для рециклирования легких углеводородов на фиг.1). Таким образом, необходимые дополнительные описания для стадии получения синтез-газа, включая описание рециклирования легких углеводородов, будут приведены после описания стадии повышения сортности 30.

Описание катализатора для получения синтез-газа,

используемого в реакции риформинга

Катализатор для использования при получении синтез-газа содержит носитель и каталитический металл, нанесенный на носитель.

В качестве носителя предпочтительно используется кальцинированная формованная структура из оксида магния. Такая формованная структура может быть получена посредством литья под давлением порошка оксида магния в форме для литья желаемой конфигурации, а затем кальцинирования формованного продукта. Форма формованной структуры не является конкретно ограниченной, но, как правило, представляет собой обычно используемую в промышленности используемую форму, такую как кольца, седла, структуры с множеством отверстий, гранулы и тому подобное. Форма катализатора может также представлять собой нерегулярную форму, такую как измельченные частицы.

Носитель на основе такой формованной структуры из оксида магния имеет удельную площадь поверхности от 0,1 до 1,0 м²/г, предпочтительно, от 0,2 до 0,5 м²/г. Когда удельная площадь поверхности превышает 1,0 м²/г, имеется тенденция к увеличению скорости образования углерода и к возникновению того недостатка, что каталитическая активность уменьшается. Когда удельная площадь поверхности меньше чем 0,1 м²/г, имеется та тенденция, что каталитическая активность на единицу катализатора становится настолько малой, что должно использоваться невыгодно большое количество катализатора. Удельная площадь поверхности, как здесь используется, представляет собой величину, которую измеряют с помощью так называемого способа БЭТ. Как правило, сочетание температуры кальцинирования и времени кальцинирования может контролировать удельную площадь поверхности полученного носителя или катализатора.

Оксид магния (MgO), используемый в качестве носителя, может быть получен посредством кальцинирования коммерчески доступного оксида магния (MgO). Чистота оксида магния (MgO) должна составлять, по меньшей мере, 98 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 99 мас.%. Загрязнение компонентами, усиливающими активность осаждения углерода, или компонентами, разлагающимися при высокой температуре или в атмосфере восстанавливающего газа, такими как железо, никель и подобные металлы, и двуокись кремния (SiO₂), является особенно нежелательным.

На такой носитель наносят рутений (Ru) как каталитический металл в количестве от 10 до 5000 масс-м.д. на единицу массы носителя, предпочтительно, 100-2000 масс-м.д., в терминах элементарного металла. Количество Ru выше 5000 масс-м.д. является нежелательным, поскольку увеличивается стоимость катализатора и поскольку возникает тенденция к осаждению углерода во время получения. Слишком малое количество Ru, ниже 10 масс-м.д., не может обеспечить удовлетворительной каталитической активности. Количество металлического Ru выражается в терминах масс м.д. по отношению к носителю катализатора.

Родий (Rh) может также использоваться вместо рутения (Ru).

Один из пригодных для использования примеров способа получения катализатора для получения синтез-газа будет описываться ниже.

Получение носителя для катализатора

Порошок оксида магния (MgO) смешивают, например, с углеродом в качестве смазывающего вещества, а затем смесь отливают под давлением в заданной форме. Формованную структуру затем кальцинируют при 1000°C или выше, предпочтительно, при 1000-1300°C, более предпочтительно, при 1100-1200°C, в течение 1-4 часов. Кальцинирование, как правило, осуществляют на воздухе.

Активность обыкновенного катализатора риформинга является почти пропорциональной площади его наружной поверхности. Таким образом, когда размер частиц уменьшается, каталитическая активность увеличивается. Однако это приводит к увеличению потерь давления, поскольку массовая скорость газа большая. При указанных выше обстоятельствах широко используется цилиндрическая форма носителя.

Нанесение на носитель каталитического металла (Ru)

Полученный таким образом носитель импрегнируют водным раствором хлорида рутения. Затем импрегнированный материал сушат и кальцинируют для нанесения рутения (Ru) на наружную поверхность формованной структуры из оксида магния. Иллюстрацией способов, пригодных для импрегнирования носителя, являются способ погружения и способ распыления. Среди них способ распыления, в котором водный раствор хлорида рутения распыляют над носителем, является предпочтительным.

Носитель с адсорбированным Ru сушат при 50-150°C в течение примерно от 1 до 4 часов, а затем кальцинируют при 300-500°C, предпочтительно, 350-450°C, в течение примерно от 1 до 4 часов. Сушка и кальцинирование могут осуществляться на воздухе. Кальцинирование может, кроме того, повысить реакционную активность каталитического металла.

Способ получения синтез-газа

Как описано выше, синтез-газ, содержащий CO и H₂ в качестве главных компонентов, получают посредством риформинга с H₂O и/или CO₂ в присутствии полученного таким образом катализатора для получения синтез-газа, исходных материалов газообразных углеродов, содержащих природный газ, содержащий метан как свой главный ингредиент (как правило, природный газ содержит углеводороды, которые имеют 1-6 атомов углерода и которые содержат метан в количестве, по меньшей мере, 60% моль), и легкие углеводороды, рециклируемые из стадии повышения сортности 30.

В этом случае, когда внимание фокусируется на метане, (i) реакция метана (CH₄) с двуокисью углерода (CO₂) (риформинг CO₂) происходит, как показывает следующая формула (1):

CH₄+CO₂↔2CO+2H₂

(1)

и (ii) реакция метана (CH₄) с пар (H₂O) (паровой риформинг) происходит, как показывает следующая формула (2):

CH₄+H₂O↔CO+3H₂

(2)

При указанных выше условиях риформинга реакция конверсии водяного пара по формуле (3), ниже, также происходит одновременно с указанными выше двумя реакциями, поскольку катализатор имеет активность конверсии водяного пара.

CO+H₂O↔CO₂+H₂

(3)

На основе приведенных выше стехиометрических формул (1) и (2) видно, что CO₂ риформинг метана дает синтез-газ, имеющий молярное отношение H₂/CO 1, в то время как риформинг метана с помощью H₂O приводит к образованию синтез-газа, имеющего молярное отношение H₂/CO 3. Таким образом, посредством объединения этих реакций является возможным непосредственное получение синтез-газ, имеющего молярное отношение H₂/CO от 1 до 3, без необходимости в отделении водорода от полученного газа. А именно является возможным непосредственное получение синтез-газа, имеющего молярное отношение H₂/CO примерно 1-2, который является пригодным в качестве исходных материалов для метанола, синтеза FT и DME (простого диметилового эфира).

Однако при условиях реакции для непосредственного получения синтез-газа, имеющего такой диапазон молярных отношений, получаемый газ, как правило, имеет композицию, вызывающую осаждение углерода на поверхности катализатора, которое, в свою очередь, вызывает разрушение катализатора. Описанный выше конкретный катализатор для получения синтез-газа эффективно используется для решения проблемы такого разрушения катализатора. Кроме того, посредством использования конкретного катализатора для получения синтез-газа становится возможным рециклирование легких углеводородов, выделенных посредством перегонки на стадии повышения сортности 30, на стадию получения синтез-газа как части исходных материалов газообразных углеродов. Такое рециклирование составляет сущность настоящего изобретения. Если легкие углеводороды рециклируют на стадию получения синтез-газа как часть исходных материалов газообразных углеродов, в то же время используя катализатор, иной, чем описанный выше конкретный катализатор для получения синтез-газа, осаждение углерода, полученного из легких углеводородов, будет происходить заметным образом, вызывая дезактивирование катализатора.

[Стадия получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу (стадия синтеза FT)]

Стадия получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу представляет собой стадию, на которой описанный выше синтез-газ подвергают воздействию в условиях реакции Фишера-Тропша в присутствии катализатора с получением продукта Фишера-Тропша, затем продукт реакции Фишера-Тропша разделяется на жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу и газообразные продукты. Реакция синтеза FT дает смесь углеводородов из синтез-газа из CO и H₂ в соответствии со следующей формулой:

CO+2H₂→1/n-(CH₂)-_n+H₂O

Катализатор Фишера-Тропша содержит каталитический металл, такой как металлическое железо (Fe), кобальт (Co), рутений (Ru) или никель (Ni). Если это желательно, такой каталитический металл может наноситься на носитель, такой как оксид кремния, оксид алюминия, оксид кремния-алюминия или оксид титана.

Условия реакции, как правило, включают в себя температуру реакции от 200 до 350°C и давление реакции от давления окружающей среды примерно до 4,0 MPa в датчике. Когда используется катализатор на основе железа, температура реакции предпочтительно равна 250-350°C и давление реакции предпочтительно равно примерно 2,0-4,0 МПа в датчике. Когда используется катализатор на основе кобальта, температура реакции предпочтительно равна 220-250°C и давление реакции предпочтительно равно примерно 0,5-4,0 МПа в датчике.

Реакция Фишера-Тропша представляет собой некий вид полимеризации. Как правило, является сложным поддерживать степень полимеризации (число n). По этой причине продукт содержит широкое распределение C₁-C₁₀₀₊ углеводородов. Распределение количества атомов углерода следует правилу Шульца-Флори и может быть выражено в терминах фактора вероятности роста цепи α. В случае промышленных катализаторов, значение α находится в пределах примерно от 0,85 до 0,95.

Реакция FT производит, прежде всего, α-олефины, которые подвергаются следующим далее вторичным реакциям. А именно вторичные реакции включают в себя гидрирование, приводящее к получению парафинов с прямой цепью, гидрокрекинг, приводящий к получению низших парафинов, таких как метан, реакции роста вторичных цепей, приводящие к образованию высших углеводородов, и тому подобное. Хотя и в малых количествах, также получаются спирт, такой как этанол, кетон, такой как ацетон, и карбоновая кислота, такая как уксусная кислота.

Примеры реактора для синтеза FT включают в себя реактор с неподвижным слоем, реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с суспендированным слоем и сверхкритический реактор.

Поскольку во время получения синтез-газа, как правило, осуществляют обработку для повышения качества, такую как обеспыливание и десульфуризацию, для защиты катализатора, углеводороды, полученные из него посредством синтеза FT, не содержат соединений серы и тяжелых металлов и являются очень чистыми.

Углеводороды, полученные посредством синтеза FT, в основном состоят из олефинов с прямой цепью (1-олефины) и парафинов с прямой цепью.

Нет конкретных ограничений для устройства, используемого для разделения продуктов реакции Фишера-Тропша на газообразные продукты и жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу (углеводородная нефть), и могут использоваться различные известные устройства. Например, может использоваться сепаратор очистки.

[Стадия повышения сортности]

В следующей стадии повышения сортности жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу подвергаются гидроочистке (каталитической гидропереработке) с получением гидроочищенного продукта, гидроочищенный продукт затем перегоняют с получением легких углеводородов и конечных продуктов керосина и газойля.

Гидропереработка может осуществляться с использованием реактора с любым каталитическим слоем, таким как псевдоожиженный слой, подвижный слой, суспендированный слой или неподвижный слой. Условия гидропереработки включают в себя, например, температуру реакции примерно от 175 до 400°C и парциальное давление водорода от 1 до 25 МПа в датчике (10-250 атм.).

Гидроочищенная фракция углеводородов разделяется с помощью перегонки на легкие углеводороды, содержащие в основном LPG и нафту, и конечные продукты керосина и газойля.

В настоящем изобретении легкие углеводороды, такие как LPG и нафта, которые не являются целевыми конечными продуктами, рециклируются на стадию получения синтез-газа. А именно легкие углеводороды, такие как LPG и нафта, рециклируются на стадию получения синтез-газа 10 как часть исходных материалов газообразных углеродов для получения синтез-газа, как показано на чертеже.

Опять будет описываться стадия получения синтез-газа 10.

На стадии получения синтез-газа 10 молярное отношение H₂O/C устанавливают в пределах от 0,0 до 3,0 и/или молярное отношение CO₂/C устанавливают в пределах от 0,0 до 1,0, где C представляет собой количество молей углерода для углеводородов, содержащихся в исходных материалах газообразных углеродов, содержащих природный газ и рециклированные легкие углеводороды, и H₂O и CO₂ представляют собой пар и двуокись углерода соответственно, вводимые на указанную стадию получения синтез-газа.

Молярное отношение H₂O/C предпочтительно равно от 0,3 до 1,7, более предпочтительно, от 0,7 до 1,3, в то время как молярное отношение CO₂/C, предпочтительно, равно от 0,2 до 0,8, более предпочтительно, от 0,4 до 0,6.

Кроме того, на стадии получения синтез-газа 10 по настоящему изобретению количество атомов углерода в рециклированных легких углеводородах поддерживают в пределах от 10 до 35%, предпочтительно, от 15 до 35%, более предпочтительно, от 20 до 30%, по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на стадию получения синтез-газа. Когда это значение является меньшим, чем 10%, является невозможным достичь, в достаточной степени, первичной цели, предполагающей конкретное повторное использование легких углеводородов и улучшение использования исходных материалов. С другой стороны, когда это значение превышает 35%, является вероятным осаждение углерода на поверхности катализатора для получения синтез-газ. Такое осаждение углерода будет приводить к разрушению катализатора. Таким образом, значение от 10 до 35% играет важную роль в определении того, в какой пропорции должны рециклироваться легкие углеводороды. А именно полное количество легких углеводородов, выделенное на стадии повышения сортности 30, может рециклироваться без каких-либо проблем постольку, поскольку указанное выше значение попадает в диапазон от 10 до 35%. Когда значение превышает 35%, посредством рециклирования всего количества легких углеводородов, тогда принимается способ, в котором рециклируется не полное количество, но только часть легких углеводородов.

Кроме того, на стадии получения синтез-газа 10 по настоящему изобретению количество атомов углерода в конечных продуктах керосина и газойля устанавливается в пределах от 60 до 80%, предпочтительно, 65-80%, по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на стадию получения синтез-газа.

Кроме того, на стадии получения синтез-газа по настоящему изобретению, температура на выходе слоя катализатора составляет 800-950°C, предпочтительно, 850-920°C, давление на выходе слоя катализатора составляет 1,5-3,0 МПа в датчике и GHSV (часовая объемная скорость газа) составляет 500-5000 час^-1.

Примеры

Настоящее изобретение будет описываться более подробно посредством приведения конкретных примеров.

Пример 1

Синтез-газ, имеющий молярное отношение H₂/CO 2,0, пригодный для использования в качестве исходных материалов для синтеза FT (Фишера-Тропша), получают, в то же время рециклируя всю нафту и LPG, полученные в качестве побочного продукта на стадии повышения сортности 30 способа получения керосина и газойля из природного газа, как показано на чертеже.

В качестве катализатора для получения синтез-газа используют катализатор, имеющий Ru, нанесенный на носитель из MgO.

Стадия получения синтез-газа 10 работает при температуре на выходе слоя катализатора 900°C, при давлении на выходе слоя катализатора 2,0 МПа в датчике, GHSV (часовая объемная скорость газа) 2000 час^-1, молярном отношении H₂O/C 1,27 и молярном отношении CO₂/C 0,41. Природный газ имеет композицию из C1/C2/C3/C4/C5+/N₂ из 90,0/5,5/2,5/0,5/1,0/0,5 (моль/моль).

Материальный баланс на входной и выходной сторонах стадии получения синтез-газа на чертеже (материалы показаны как (1), (2), (3), (4), (5) и (7) на чертеже) вычисляют, исходя из того, на какой основе оценивают эффективность получения на стадии получения синтез-газа в способе получения керосина и газойля.

В результате обнаружено, что процент, вычисленный на основе материального баланса, количества атомов углерода в рециклируемом газе по отношению к количеству атомов углерода в углеводородах, содержащихся в природном газе, составляет 25,8%. Выход продуктов (керосина и газойля) по отношению к атомам углерода в природном газе, как обнаружено, составляет 67,4%. Поступающее количество исходных материалов природного газа можно уменьшить на 17,5% по сравнению со случаем, где не осуществляют рециклирования.

Пример 2

Синтез-газ, имеющий отношение H₂/CO 2,0, пригодный для использования в качестве исходных материалов для синтеза FT (Фишера-Тропша), получают, в то же время рециклируя только нафту, полученную в качестве побочного продукта на стадии повышения сортности 30 способа получения керосина и газойля из природного газа, как показано на чертеже.

Стадия получения синтез-газа 10 работает при температуре на выходе слоя катализатора 900°C, при давлении на выходе слоя катализатора 2,0 МПа в датчике, GHSV (часовая объемная скорость газа) 2000 час^-1, молярном отношении H₂O/C 1,27 и молярном отношении CO₂/C 0,41. Исходный материал природного газа имеет композицию C1/C2/C3/C4/C5+/N₂ из 90,0/5,5/2,5/0,5/1,0/0,5 (моль/моль).

В результате обнаружено, что процент, вычисленный на основе материального баланса, количества атомов углерода в рециклированном газе по отношению к количеству атомов углерода в углеводородах, содержащихся в природном газе, составляет 24,1%. Выход продуктов (керосина и газойля) по отношению к атомам углерода в природном газе, как обнаружено, составляет 66,6%. Количество вводимых исходных материалов природного газа можно уменьшить на 16,4% по сравнению со случаем, где не осуществляют рециклирования.

Пример 3

Синтез-газ, имеющий отношение H₂/CO 2,0, пригодный для использования в качестве исходных материалов для синтеза FT (Фишера-Тропша), получают, в то же время рециклируя только половину от количества нафты, полученной в качестве побочного продукта на стадии повышения сортности 30 способа для получения керосина и газойля из природного газа, как показано на фиг.1.

Стадия получения синтез-газа 10 работает при температуре на выходе слоя катализатора 900°C, при давлении на выходе слоя катализатора 2,0 МПа в датчике, GHSV (часовая объемная скорость газа) 2000 час^-1, молярном отношении H₂O/C 1,25 и молярном отношении CO₂/C 0,44. Исходный материал природного газа имеет композицию C1/C2/C3/C4/C5+/N₂ из 90,0/5,5/2,5/0,5/1,0/0,5 (моль/моль).

В результате обнаружено, что процент, вычисленный на основе материального баланса, количества атомов углерода в рециклируемом газе по отношению к количеству атомов углерода в углеводородах, содержащихся в природном газе, составляет 11,0%. Выход продуктов (керосина и газойля) по отношению к атомам углерода в природном газе, как обнаружено, составляет 60,6%. Количество вводимых исходных материалов природного газа можно уменьшить на 8,2% по сравнению со случаем, где не осуществляют рециклирования.

Сравнительный пример 1

Синтез-газ, имеющий отношение H₂/CO 2,0, пригодный для использования в качестве исходных материалов для синтеза FT (Фишера-Тропша), получают без рециклирования нафты и LPG, полученных в качестве побочного продукта на стадии повышения сортности 30 способа для получения керосина и газойля из природного газа, как показано на чертеже.

Стадия получения синтез-газа 10 работает при температуре на выходе слоя катализатора 900°C, при давлении на выходе слоя катализатора 2,0 МПа в датчике, GHSV (часовая объемная скорость газа) 2000 час^-1, молярном отношении H₂O/C 1,24 и молярном отношении CO₂/C 0,46. Исходные материалы природного газа имеют композицию C1/C2/C3/C4/C5+/N₂ из 90,0/5,5/2,5/0,5/1,0/0,5 (моль/моль).

В результате обнаружено, что выход, вычисленный на основе материального баланса, для продуктов (керосина и газойля) по отношению к атомам углерода в природном газе, как обнаружено, составляет 55,6%.

Из указанных выше результатов воздействия настоящего изобретения являются очевидными. А именно, поскольку настоящее изобретение строится на рециклировании легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на стадии повышения сортности для стадии получения синтез-газа, как части исходных материалов для получения синтез-газа, способ для получения керосина и газойля из природного газа демонстрирует то исключительно превосходное воздействие, что легкие углеводороды, представляющие собой побочный продукт, имеющий низкую добавленную стоимость, могут конкретно использоваться повторно и основная единица исходных материалов может быть улучшена.

Промышленное применение

Настоящее изобретение может использоваться в промышленности химического преобразования природного газа с получением синтез-газа для получения метанола, DME, синтетической нефти и тому подобное.

Claims

1. Способ получения керосина и газойля из природного газа, включающий в себя:
стадию получения синтез-газа, на которой исходные материалы газообразных углеродов, содержащихся в природном газе, подвергают риформингу в присутствии катализатора с паром и/или двуокисью углерода с получением синтез-газа,
стадию получения жидких углеводородов по Фишеру-Тропшу, на которой синтез-газ подвергают воздействию в условиях реакции Фишера-Тропша в присутствии катализатора с получением продукта реакции Фишера-Тропша, продукт реакции Фишера-Тропша затем разделяют на жидкие углеводороды по Фишеру-Тропшу и газообразные продукты, и
стадию повышения сортности, на которой углеводородный продукт по Фишеру-Тропшу подвергается гидроочистке в присутствии катализатора с получением гидроочищенного продукта, гидроочищенный продукт затем перегоняют с получением легких углеводородов и конечных продуктов керосина и газойля,
где, по меньшей мере, часть легких углеводородов, отделяемых с помощью перегонки на указанной стадии повышения сортности, рециклируют на указанную стадию получения синтез-газа как часть исходных материалов газообразных углеродов.

2. Способ по п.1, где на указанной стадии получения синтез-газа молярное отношение Н₂О/С устанавливают от 0,0 до 3,0, молярное отношение СО₂/С устанавливают от 0,0 до 1,0, где С представляет собой количество молей углерода для углеводородов, содержащихся в исходных материалах газообразных углеродов, содержащих природный газ и рециклируемые легкие углеводороды, и Н₂О и СО₂ представляют собой пар и двуокись углерода, соответственно вводимые на указанную стадию получения синтез-газа.

3. Способ по п.1, где на указанной стадии получения синтез-газа количество атомов углерода в рециклируемых легких углеводородах поддерживают в пределах от 10 до 35% по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на указанную стадию получения синтез-газа.

4. Способ по п.1, где на указанной стадии получения синтез-газа количество атомов углерода в конечных продуктах керосина и газойля устанавливают в пределах от 60 до 80% по отношению к количеству атомов углерода в природном газе, вводимом на указанную стадию получения синтез-газа.

5. Способ по п.1, где, на указанной стадии получения синтез-газа температура на выходе слоя катализатора составляет 800-950°С, давление на выходе слоя катализатора составляет 1,5-3,0 МПа в датчике и GHSV (часовая объемная скорость газа) составляет 500-5000 ч^-1.

6. Способ по п.1, где на указанной стадии получения синтез-газа природный газ содержит углеводороды, имеющие 1-6 атомов углерода, и содержит метан в количестве, по меньшей мере, 60 моль.%.