RU2575848C1

RU2575848C1 - Apparatus for producing petrol

Info

Publication number: RU2575848C1
Application number: RU2014129053/04A
Authority: RU
Inventors: Масаки ИИДЗИМА
Original assignee: Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд.
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: apparatus comprises reaction pipes for the synthesis of petrol from methanol, wherein two catalyst types, including a dimethyl ether synthesis catalyst for the synthesis of dimethyl ether from methanol and a petrol synthesis catalyst for the synthesis of petrol from dimethyl ether, are fed into a reaction pipe in two steps and into a channel which enables air to pass from outside the reaction pipes. Heat exchange occurs between the synthesis heat released in the reaction pipes and air passing through the channel, and the said channel is adapted to enable the air to pass from the outside of the portion of reaction pipes where the dimethyl ether synthesis catalyst is loaded, and then pass from the outside of the portion of reaction pipes where the petrol synthesis catalyst is loaded.

EFFECT: enabling the efficient use of the reaction heat released during petrol synthesis, as well as rapid cooling of the petrol synthesis column to a specific temperature.

5 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к устройству для получения бензина, а более конкретно относится к устройству, выполненному с возможностью получения бензина из метанола, используемого в качестве сырья.The present invention relates to a device for producing gasoline, and more particularly relates to a device configured to produce gasoline from methanol used as raw material.

Уровень техникиState of the art

При осуществлении синтеза метанола из природного газа, в большинстве случаев природный газ подвергают паровому риформингу, при этом образуется газ риформинга, содержащий водород и оксид углерода, а затем из газа риформинга синтезируют метанол. Кроме того, в публикации японского патента (В2) № Н04-51596 раскрыт способ осуществления синтеза бензина из метанола через диметиловый эфир (ДМЭ). Реакция синтеза бензина из метанола является экзотермической реакцией, и реакцию проводят при температуре около 400°C, однако тепло, соответствующее такой высокой температуре, в традиционных методиках использовалось неэффективно.In the synthesis of methanol from natural gas, in most cases, natural gas is subjected to steam reforming, and a reforming gas containing hydrogen and carbon monoxide is formed, and then methanol is synthesized from the reforming gas. In addition, Japanese Patent Publication (B2) No. H04-51596 discloses a method for synthesizing gasoline from methanol through dimethyl ether (DME). The reaction for the synthesis of gasoline from methanol is an exothermic reaction, and the reaction is carried out at a temperature of about 400 ° C, however, heat corresponding to such a high temperature has been used inefficiently in traditional methods.

В дополнение к этому, вследствие того, что при синтезе бензина выделяется теплота реакции, проводимой при такой высокой температуре, как температура около 400°C, необходимо охлаждать колонну синтеза бензина. В публикации японского патента (В2) № Н04-51596 раскрыт способ, в котором нагревание и охлаждение многократно выполняют при использовании двух ступеней колонн синтеза бензина с целью осуществления описанного выше охлаждения.In addition, due to the fact that the synthesis of gasoline produces heat of reaction carried out at such a high temperature as a temperature of about 400 ° C, it is necessary to cool the gasoline synthesis column. Japanese Patent Publication (B2) No. H04-51596 discloses a method in which heating and cooling are repeatedly performed using two stages of gasoline synthesis columns in order to realize the cooling described above.

Литература предшествующего уровня техникиThe literature of the prior art

Патентная литература:Patent Literature:

Ссылка на патент 1: Публикация японского патента (В2) № Н04-51596Patent Reference 1: Japanese Patent Publication (B2) No. H04-51596

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Проблема, решаемая при помощи изобретенияThe problem solved by the invention

С целью эффективного использования энергии тепла, соответствующего столь высокой температуре, около 400°C, как, например, теплоты реакции, выделяющейся в ходе синтеза бензина, можно использовать способ, в котором тепло утилизируют с помощью генерирования пара при использовании теплоты реакции. Однако при столь высокой температуре, как температура около 400°C, с учетом того, что критическая точка воды находится при температуре 374°C и давлении 218 атмосфер, может иметься проблема, заключающаяся в том, что очень трудно поддерживать такую высокую температуру реакции на конкретном уровне при помощи утилизации тепла, выполняемой с использованием пара.In order to efficiently use the heat energy corresponding to such a high temperature of about 400 ° C, such as, for example, the reaction heat released during the synthesis of gasoline, a method can be used in which the heat is utilized by generating steam using the reaction heat. However, at a temperature as high as around 400 ° C, given that the critical point of the water is at 374 ° C and a pressure of 218 atmospheres, there may be a problem that it is very difficult to maintain such a high reaction temperature on a particular level using heat recovery using steam.

В дополнение к этому, необходимо охлаждать устройства для синтеза до конкретного уровня и поддерживать их температуру; однако в способе, раскрытом в публикации японского патента (В2) № Н04-51596, в котором применяют множественные ступени колонн синтеза бензина, возникают проблемы, состоящие в том, что в целях понижения температуры устройства до конкретного уровня и ее поддержания общий размер устройства может становиться очень большим, а его конфигурация сложной.In addition to this, it is necessary to cool the synthesis devices to a specific level and maintain their temperature; however, in the method disclosed in Japanese Patent Publication (B2) No. H04-51596, in which multiple stages of gasoline synthesis columns are used, problems arise in that in order to lower the temperature of the device to a specific level and maintain it, the overall size of the device can become very large, and its configuration is complex.

Для решения описанных выше проблем цель настоящего изобретения заключается в разработке устройства для получения бензина, в котором имеется возможность эффективного использования теплоты реакции, выделяющейся в ходе синтеза бензина, а также быстрого охлаждения колонны синтеза бензина до конкретной температуры.To solve the problems described above, the purpose of the present invention is to provide a device for producing gasoline, in which it is possible to efficiently use the heat of reaction generated during the synthesis of gasoline, as well as the rapid cooling of the gasoline synthesis column to a specific temperature.

Средства решения проблемыMeans of solving the problem

Согласно одному из аспектов изобретения устройство для получения бензина из метанола содержит реакционные трубы для осуществления синтеза бензина из метанола и канал, который позволяет воздуху проходить с наружной стороны реакционных труб, при этом происходит теплообмен между теплом синтеза, выделяющимся в реакционных трубах, и воздухом, который протекает по каналу.According to one aspect of the invention, a device for producing gasoline from methanol comprises reaction pipes for synthesizing gasoline from methanol and a channel that allows air to pass from the outside of the reaction pipes, whereby heat exchange occurs between the synthesis heat generated in the reaction pipes and air that flows through the channel.

Предпочтительно, два типа катализаторов, включая катализатор синтеза диметилового эфира для осуществления синтеза диметилового эфира из метанола и катализатор синтеза бензина для осуществления синтеза бензина из диметилового эфира, могут быть загружены внутрь реакционной трубы в две ступени.Preferably, two types of catalysts, including a catalyst for the synthesis of dimethyl ether for the synthesis of dimethyl ether from methanol and a catalyst for the synthesis of gasoline for the synthesis of gasoline from dimethyl ether, can be loaded into the reaction tube in two stages.

Предпочтительно, канал может быть выполнен таким образом, чтобы позволять воздуху проходить с наружной стороны участка реакционных труб, где загружен катализатор синтеза диметилового эфира, а затем проходить с наружной стороны участка реакционных труб, где загружен катализатор синтеза бензина.Preferably, the channel may be configured to allow air to pass from the outside of the reaction pipe section where the dimethyl ether synthesis catalyst is loaded, and then to pass from the outside of the reaction pipe section where the gasoline synthesis catalyst is loaded.

В дополнение к этому, устройство для получения бензина согласно настоящему изобретению предпочтительно можно использовать в системе, выполненной с возможностью получения бензина из природного газа через метанол. Указанная система предпочтительно может содержать устройство парового риформинга, выполненное с возможностью образования газа риформинга посредством парового риформинга природного газа; устройство синтеза метанола, выполненное с возможностью осуществления синтеза метанола из газа риформинга, полученного при помощи устройства парового риформинга; устройство синтеза бензина, выполненное с возможностью осуществления синтеза бензина из метанола, синтезированного при помощи устройства синтеза метанола; и устройство предварительного нагревания воздуха, выполненное с возможностью предварительного нагревания воздуха горения, подлежащего подаче в устройство парового риформинга, при использовании устройства синтеза бензина.In addition, the gasoline producing apparatus of the present invention can preferably be used in a system configured to produce gasoline from natural gas through methanol. The system may preferably comprise a steam reforming device configured to form a reforming gas by steam reforming a natural gas; a methanol synthesis device configured to synthesize methanol from a reforming gas obtained by a steam reforming device; a gasoline synthesis device configured to synthesize gasoline from methanol synthesized using a methanol synthesis device; and an air preheater device configured to preheat the combustion air to be supplied to the steam reforming device using a gasoline synthesis device.

Колонна синтеза бензина, входящая в состав устройства для синтеза бензина, может содержать по меньшей мере две колонны синтеза бензина и теплообменник, выполненный с возможностью осуществления теплообмена между бензином, синтезированным с помощью первой колонны синтеза бензина из по меньшей мере двух колонн синтеза бензина, и метанолом, подлежащим подаче в первую колонну синтеза бензина. Вторую колонну синтеза бензина из по меньшей мере двух колонн синтеза бензина можно охлаждать бензином, охлажденным при помощи указанного теплообменника.The gasoline synthesis column included in the gasoline synthesis device may comprise at least two gasoline synthesis columns and a heat exchanger configured to exchange heat between gasoline synthesized by the first gasoline synthesis column from at least two gasoline synthesis columns and methanol to be fed to the first gasoline synthesis column. The second gasoline synthesis column from the at least two gasoline synthesis columns can be cooled with gasoline cooled by said heat exchanger.

Выгодные эффекты изобретенияAdvantageous Effects of the Invention

Как описано выше, согласно настоящему изобретению проводится теплообмен между теплом синтеза, выделяющимся внутри реакционных труб, выполненных с возможностью осуществления синтеза бензина из метанола, и воздухом, который протекает по каналу, имеющемуся с наружной стороны реакционных труб, и в силу этого теплоту реакции, выделяющуюся при синтезе бензина, можно использовать более эффективно, и к тому же, тепло, выделяющееся при синтезе бензина, можно легче улавливать с целью охлаждения, по сравнению со случаем рекуперации тепла, в котором используют пар.As described above, according to the present invention, heat is exchanged between the heat of synthesis generated inside the reaction tubes configured to synthesize gasoline from methanol and the air that flows through the channel available on the outside of the reaction tubes, and therefore the heat of reaction generated in the synthesis of gasoline, it can be used more efficiently, and in addition, the heat released in the synthesis of gasoline can be more easily captured for cooling purposes, compared with the case of heat recovery, in which use steam.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, показывающий пример системы, в которой используют устройство получения бензина согласно настоящему изобретению, выполненной с возможностью получения бензина из природного газа через метанол.FIG. 1 is a schematic view showing an example of a system using a gasoline production apparatus according to the present invention configured to produce gasoline from natural gas via methanol.

Фиг. 2 представляет собой схематичный вид, отображающий вариант осуществления устройства получения бензина согласно настоящему изобретению.FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a gasoline producing apparatus according to the present invention.

Фиг. 3 представляет собой схематичный вид, показывающий другой пример системы, в которой используют устройство получения бензина согласно настоящему изобретению.FIG. 3 is a schematic view showing another example of a system using a gasoline production apparatus according to the present invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Ниже в настоящем документе вариант осуществления устройства получения бензина согласно настоящему изобретению будет описан со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что ниже будет изложен вариант, в котором устройство получения бензина согласно настоящему изобретению используют в составе системы, выполненной с возможностью получения бензина из природного газа через метанол, однако настоящее изобретение не ограничено им.Below, an embodiment of a gasoline producing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that an embodiment will be described below in which the gasoline producing apparatus of the present invention is used as part of a system configured to produce gasoline from natural gas through methanol, but the present invention is not limited thereto.

Как показано на фиг. 1, система согласно настоящему варианту осуществления изобретения содержит реактор 10 парового риформинга, который выполнен с возможностью получения газа риформинга паровым риформингом природного газа; колонну 20 синтеза метанола, которая выполнена с возможностью осуществления синтеза метанола из газа риформинга, полученного с помощью реактора парового риформинга; колонну 30 синтеза бензина, которая выполнена с возможностью осуществления синтеза бензина из метанола, синтезированного с помощью колонны синтеза метанола; и устройство 40 предварительного нагревания воздуха, которое выполнено с возможностью предварительного нагревания воздуха горения, подлежащего подаче в зону горения реактора парового риформинга.As shown in FIG. 1, a system according to the present embodiment of the invention comprises a steam reforming reactor 10, which is configured to produce reforming gas by steam reforming of natural gas; a methanol synthesis column 20 which is configured to synthesize methanol from a reforming gas obtained by a steam reforming reactor; a gasoline synthesis column 30, which is configured to synthesize gasoline from methanol synthesized using a methanol synthesis column; and a device 40 for preheating the air, which is configured to preheat the combustion air to be supplied to the combustion zone of the steam reforming reactor.

Реактор 10 парового риформинга содержит главным образом реакционную трубу 11 для осуществления парового риформинга; зону 12 горения, расположенную вокруг реакционной трубы 11; зону 15 рекуперации отходящего тепла, которая выполнена с возможностью утилизации отходящего тепла дымового газа, образующегося в зоне 12 горения; и дымовую трубу 16, которая выполнена с возможностью сбрасывания дымового газа в атмосферу после извлечения из него отходящего тепла. Реакционная труба 11, которая содержит катализатор парового риформинга, загруженный внутрь трубы, представляет собой устройство для получения водорода, оксида углерода и диоксида углерода из природного газа, содержащего метан в качестве своего основного ингредиента, в результате осуществления следующих ниже реакций. В качестве катализатора парового риформинга можно использовать известные катализаторы, такие как, например, катализатор на основе никеля.The steam reforming reactor 10 comprises mainly a reaction tube 11 for carrying out steam reforming; a combustion zone 12 located around the reaction tube 11; the waste heat recovery zone 15, which is configured to utilize the waste heat of the flue gas generated in the combustion zone 12; and a chimney 16, which is configured to discharge flue gas into the atmosphere after extracting waste heat from it. The reaction tube 11, which contains the steam reforming catalyst loaded inside the tube, is a device for producing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide from natural gas containing methane as its main ingredient as a result of the following reactions. As a steam reforming catalyst, known catalysts can be used, such as, for example, a nickel-based catalyst.

Линия 13 подачи сырья для осуществления подачи сырья 1, которое содержит природный газ и пар, подсоединена к входу реакционной трубы 11. Зона 12 горения содержит горелку сжигания (не показана), предназначенную для нагревания реакционной трубы 11, а линия 14 подачи топлива для осуществления подачи топлива 2, такого как природный газ, подсоединена к горелке сжигания. К выходу реакционной трубы 11 подсоединена линия 18 подачи газа риформинга, которая представляет собой линию для осуществления подачи газа риформинга, содержащего водород, оксид углерода и диоксид углерода, образовавшиеся по реакции парового риформинга в качестве его основных ингредиентов, в колонну 20 синтеза метанола.A feed line 13 for supplying a feed 1, which contains natural gas and steam, is connected to the inlet of the reaction pipe 11. The combustion zone 12 contains a combustion burner (not shown) for heating the reaction pipe 11, and a fuel supply line 14 for supplying fuel 2, such as natural gas, is connected to a combustion burner. A reforming gas supply line 18 is connected to the output of the reaction tube 11, which is a line for supplying a reforming gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide formed by the steam reforming reaction as its main ingredients to the methanol synthesis column 20.

Колонна 20 синтеза метанола представляет собой устройство, выполненное с возможностью осуществления синтеза метанола из газа риформинга посредством проведения следующих реакций:The methanol synthesis column 20 is a device configured to synthesize methanol from a reforming gas by carrying out the following reactions:

Колонна 20 синтеза метанола содержит катализатор синтеза метанола, загруженный внутрь трубы. В качестве катализатора синтеза метанола можно использовать известные катализаторы, такие как катализатор на основе меди. К колонне 20 синтеза метанола подсоединена линия 22 подачи метанола, которая является линией для осуществления подачи метанола, синтезированного с помощью колонны 20 синтеза метанола, в колонну 30 синтеза бензина. Следует отметить, что в дополнение к синтезированному метанолу, в линию 22 подачи метанола поступает жидкий сырой метанол, содержащий воду, которая представляет собой побочный продукт реакции по уравнению (4).The methanol synthesis column 20 contains a methanol synthesis catalyst loaded inside the pipe. Known catalysts such as a copper based catalyst can be used as a methanol synthesis catalyst. A methanol supply line 22 is connected to the methanol synthesis column 20, which is a line for supplying methanol synthesized by the methanol synthesis column 20 to the gasoline synthesis column 30. It should be noted that in addition to the synthesized methanol, liquid crude methanol containing water, which is a by-product of the reaction according to equation (4), enters the methanol supply line 22.

Колонна 30 синтеза бензина представляет собой устройство, которое выполнено с возможностью осуществления синтеза бензина из метанола посредством проведения реакций в соответствии со следующими уравнениями:The gasoline synthesis column 30 is a device that is configured to synthesize gasoline from methanol by conducting reactions in accordance with the following equations:

Как описано выше, метанол подвергают реакции синтеза бензина, отражаемой уравнением (3), с получением бензина через реакцию синтеза диметилового эфира (ДМЭ), выражаемую уравнением (5). В колонне 30 синтеза бензина предусмотрены два типа катализаторов, включая катализатор синтеза ДМЭ и катализатор синтеза бензина, на двух ступенях, так, чтобы две реакции можно было проводить ступенчато. В качестве катализатора синтеза ДМЭ можно использовать известные катализаторы, такие как, например, катализатор на основе цеолита алюмосиликатного типа. В дополнение к этому, в качестве катализатора синтеза бензина также можно использовать известные катализаторы, такие как катализатор на основе цеолита алюмосиликатного типа.As described above, methanol is subjected to a gasoline synthesis reaction reflected by equation (3) to produce gasoline through a dimethyl ether synthesis reaction (DME) expressed by equation (5). Two types of catalysts are provided in the gasoline synthesis column 30, including a DME synthesis catalyst and a gasoline synthesis catalyst, in two steps, so that two reactions can be carried out stepwise. Known catalysts can be used as a catalyst for the synthesis of DME, such as, for example, a catalyst based on an aluminosilicate type zeolite. In addition to this, known catalysts such as an aluminosilicate type zeolite catalyst can also be used as a gasoline synthesis catalyst.

С колонной 30 синтеза бензина соединена линия 32 подачи бензина, которая является линией для осуществления подачи бензина, синтезированного с помощью колонны 30 синтеза бензина, в оборудование хранения (не показано).A gasoline supply line 32 is connected to the gasoline synthesis column 30, which is a line for supplying gasoline synthesized by the gasoline synthesis column 30 to storage equipment (not shown).

Устройство 40 предварительного нагревания воздуха содержит воздуходувку 43 для подачи воздуха горения; теплообменник 45 «пар-воздух горения», выполненный с возможностью предварительного нагревания воздуха горения паром; теплообменник 42 «дымовой газ-воздух горения», который выполнен с возможностью дополнительного предварительного нагревания воздуха горения дымовым газом, протекающим в зоне 15 рекуперации отходящего тепла реактора 10 парового риформинга; впускную линию 41 воздуха горения, предназначенную для введения предварительно нагретого воздуха горения в колонну 30 синтеза бензина с теплом синтеза, выделяющимся в колонне 30 синтеза бензина, с целью дополнительного нагревания предварительно нагретого воздуха горения; и линию 44 подачи воздуха горения, предназначенную для осуществления подачи воздуха горения, нагретого теплом синтеза, в зону 12 горения реактора 10 парового риформинга.The air preheating device 40 includes a blower 43 for supplying combustion air; a steam-combustion air heat exchanger 45 configured to pre-heat the combustion air with steam; a flue gas-combustion air heat exchanger 42, which is configured to further preheat the combustion air with flue gas flowing in the waste heat recovery zone 15 of the steam reforming reactor 10; a combustion air inlet line 41 for introducing preheated combustion air into the gasoline synthesis column 30 with synthesis heat released in the gasoline synthesis column 30 to further heat the preheated combustion air; and a combustion air supply line 44 for supplying combustion air heated by synthesis heat to the combustion zone 12 of the steam reforming reactor 10.

В отношении средства нагревания воздуха горения теплом реакции, выделяющимся в колонне 30 синтеза бензина, используют конфигурацию, отображенную на фиг. 2, в которой осуществляется обмен тепла между катализатором синтеза ДМЭ в колонне 30 синтеза бензина или реакционной трубой, загруженной катализатором синтеза бензина, и воздухом горения.With respect to the means for heating the combustion air with the reaction heat generated in the gasoline synthesis column 30, the configuration shown in FIG. 2, in which heat is exchanged between a DME synthesis catalyst in a gasoline synthesis column 30 or a reaction tube loaded with a gasoline synthesis catalyst and combustion air.

Обращаясь к фиг. 2, можно видеть, колонна 30 синтеза бензина содержит реакционную трубу 34 для получения бензина из метанола и канал 36, по которому проходит воздух горения, нагреваемый при помощи реакционной трубы 34. Множество реакционных труб 34 расположено параллельно друг другу во внутреннем пространстве колонны 30 синтеза бензина. Один конец соответствующих реакционных труб 34 соединен с линией 22 подачи метанола для осуществления подачи метанола, который представляет собой сырье. В дополнение к этому, другой конец соответствующих реакционных труб соединен с линией 32 подачи бензина для осуществления выпуска бензина, который является продуктом.Turning to FIG. 2, the gasoline synthesis column 30 comprises a reaction tube 34 for producing gasoline from methanol and a channel 36 through which combustion air heated by the reaction tube 34 passes. The plurality of reaction tubes 34 are parallel to each other in the interior of the gasoline synthesis column 30 . One end of the respective reaction tubes 34 is connected to a methanol supply line 22 to supply methanol, which is a feed. In addition, the other end of the respective reaction tubes is connected to a gasoline supply line 32 for discharging gasoline, which is a product.

Каждая реакционная труба 34 содержит катализатор (не показано), загруженный внутрь трубы. В качестве катализатора загружают два типа катализаторов, включая катализатор синтеза ДМЭ и катализатор синтеза бензина, в две ступени. Катализатор синтеза ДМЭ загружают в соответственные реакционные трубы 34 со стороны линии 22 подачи метанола, а катализатор синтеза бензина загружают в соответственную реакционную трубу 34 со стороны линии 32 подачи бензина.Each reaction tube 34 contains a catalyst (not shown) loaded inside the tube. Two types of catalysts are loaded as a catalyst, including a DME synthesis catalyst and a gasoline synthesis catalyst, in two stages. The DME synthesis catalyst is loaded into the respective reaction tubes 34 from the side of the methanol supply line 22, and the gasoline synthesis catalyst is loaded into the respective reaction tubes 34 from the side of the gasoline supply line 32.

Внутри колонны 30 синтеза бензина сформирован канал 36, который позволяет воздуху горения проходить с наружной стороны реакционных труб 34. Один конец канала 36 подсоединен к впускной линии 41 воздуха горения с целью осуществления подачи воздуха горения. В дополнение к этому, другой конец подсоединен к линии 44 подачи воздуха горения, предназначенной для выпуска воздуха горения. Материал реакционных труб 34 может быть материалом, способным нагревать воздух, протекающий с наружной стороны реакционных труб 34, через стенку трубы и не ограничивается конкретным типом, а его предпочтительные примеры охватывают металлические материалы, такие как сталь, хромоникелевая сталь, нержавеющая сталь и т.д.A channel 36 is formed inside the gasoline synthesis column 30, which allows combustion air to pass from the outside of the reaction tubes 34. One end of the channel 36 is connected to the combustion air inlet line 41 to supply combustion air. In addition, the other end is connected to the combustion air supply line 44 for discharging combustion air. The material of the reaction tubes 34 may be material capable of heating the air flowing from the outside of the reaction tubes 34 through the wall of the tube and is not limited to a particular type, and its preferred examples include metallic materials such as steel, chromium-nickel steel, stainless steel, etc. .

Канал 36 выполнен таким образом, что воздух горения протекает в направлении, перпендикулярном продольному направлению реакционных труб 34. В дополнение к этому, канал 36 также выполнен в изогнутой конфигурации при помощи разделительного элемента 35 внутри колонны 30 синтеза бензина таким образом, чтобы воздух горения проходил со стороны линии 22 подачи метанола реакционных труб 34 на входной стороне канала, т.е. со стороны впускной линии 41 воздуха горения, и так, чтобы воздух горения проходил со стороны линии 32 подачи бензина реакционных труб 34 на выпускной стороне канала, т.е. со стороны линии 44 подачи воздуха горения. Например, как показано на фиг. 2, разделительный элемент 35 обеспечивает образование двух участков изгиба, так что канал 36 внутри колонны 30 синтеза бензина включает первый канал 36А, расположенный со стороны линии 22 подачи метанола, второй канал 36В, расположенный в центральной части, и третий канал 36С, расположенный со стороны линии 32 подачи бензина.The channel 36 is designed so that the combustion air flows in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the reaction tubes 34. In addition, the channel 36 is also made in a curved configuration using a dividing element 35 inside the gasoline synthesis column 30 so that the combustion air passes from sides of the methanol supply line 22 of the reaction tubes 34 on the inlet side of the channel, i.e. from the inlet side of the combustion air line 41, and so that the combustion air passes from the side of the gas line 32 of the reaction tubes 34 on the outlet side of the channel, i.e. from the side of the combustion air supply line 44. For example, as shown in FIG. 2, the dividing element 35 provides the formation of two bending sections, so that the channel 36 inside the gasoline synthesis column 30 includes a first channel 36A located on the side of the methanol supply line 22, a second channel 36B located in the central part, and a third channel 36C located on the side gas line 32.

Обращаясь к фиг. 1, можно видеть, что теплообменник 42 «дымовой газ-воздух горения» размещен с расположенной ниже по потоку стороны выпуска дымового газа от теплообменника 17 «дымовой газ-пар» в зоне 15 рекуперации отходящего тепла реактора 10 парового риформинга. Иными словами, зона 15 рекуперации отходящего тепла реактора 10 парового риформинга содержит теплообменник 17 «дымовой газ-пар» и теплообменник 42 «дымовой газ-воздух горения», размещенные в порядке протекания потока дымового газа из зоны 12 горения в дымовую трубу 16. Теплообменник 17 «дымовой газ-пар» представляет собой устройство для получения пара или тепла, подлежащих использованию внутри системы, и выполнен с возможностью улавливания тепла из дымового газа и получения пара высокого давления при нагревании котловой воды и тому подобного дымовым газом, протекающим внутри зоны 15 рекуперации отходящего тепла.Turning to FIG. 1, it can be seen that the flue gas-combustion air heat exchanger 42 is located on the downstream side of the flue gas outlet from the flue gas-steam heat exchanger 17 in the waste heat recovery zone 15 of the steam reforming reactor 10. In other words, the waste heat recovery zone 15 of the steam reforming reactor 10 comprises a flue gas-steam heat exchanger 17 and a flue gas-combustion air heat exchanger 42 arranged in the order of flow of the flue gas from the combustion zone 12 to the chimney 16. The heat exchanger 17 "Flue gas-steam" is a device for generating steam or heat to be used inside the system, and is configured to trap heat from the flue gas and produce high pressure steam by heating boiler water and the like. flue gas flowing inside the zone 15 recovery of waste heat.

Аналогичным образом, линия 18 подачи газа риформинга оснащена теплообменником 19 «газ риформинга-пар», который предусмотрен с целью получения пара или тепла, подлежащего использованию внутри системы. Теплообменник 19 «газ риформинга-пар» представляет собой устройство, выполненное с возможностью получения пара высокого давления и улавливания тепла из газа риформинга посредством нагревания котловой воды и тому подобного при использовании газа риформинга.Similarly, the reforming gas supply line 18 is equipped with a steam reforming gas heat exchanger 19, which is provided to receive steam or heat to be used inside the system. The steam reforming gas heat exchanger 19 is a device configured to receive high pressure steam and trap heat from the reforming gas by heating boiler water and the like when using reforming gas.

Согласно описанной выше конфигурации топливо 2, такое как природный газ, сначала подают в зону 12 горения реактора 10 парового риформинга по линии 14 подачи топлива, как показано на фиг. 1. В зоне 12 горения топливо 2 сжигают вместе с воздухом и нагревают реакционную трубу 11 до температуры, находящейся в диапазоне от около 800°C до около 900°C.According to the configuration described above, fuel 2, such as natural gas, is first supplied to the combustion zone 12 of the steam reforming reactor 10 via a fuel supply line 14, as shown in FIG. 1. In the combustion zone 12, fuel 2 is burned together with air and the reaction tube 11 is heated to a temperature in the range of from about 800 ° C to about 900 ° C.

После нагревания котловой воды или тому подобного с помощью теплообменника 17 «дымовой газ-пар» зоны 15 рекуперации отходящего тепла, предназначенной для утилизации тепла, дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образовавшийся в зоне 12 горения, который имеет температуру около 1000°C, охлаждается до температуры, находящейся в диапазоне от около 300°C до около 400°C. Затем, после нагревания воздуха горения, поступающего из воздуходувки 43, при помощи теплообменника 42 «дымовой газ-воздух горения» дымовой газ сбрасывают из дымовой трубы 16. Следует отметить, что воздух горения, подаваемый из воздуходувки 43, нагревают при помощи теплообменника 45 «пар-воздух горения» до температуры, находящейся в диапазоне от около 60°C до около 80°C.After heating boiler water or the like with the flue gas-steam heat exchanger 17 of the waste heat recovery zone 15 for recovering heat, the flue gas containing carbon dioxide formed in the combustion zone 12, which has a temperature of about 1000 ° C., is cooled to a temperature in the range of about 300 ° C to about 400 ° C. Then, after heating the combustion air coming from the blower 43, using the flue gas-combustion air heat exchanger 42, the flue gas is discharged from the chimney 16. It should be noted that the combustion air supplied from the blower 43 is heated using a heat exchanger 45 "steam "combustion air" to a temperature in the range of from about 60 ° C to about 80 ° C.

С другой стороны, сырье 1, содержащее природный газ и пар, подают в реакционную трубу 11 реактора 10 парового риформинга по линии 13 подачи сырья. В реакционной трубе 11 реактора 10 парового риформинга сырье 1 превращается по реакции парового риформинга в газ риформинга, содержащий водород, оксид углерода и диоксид углерода в качестве своих основных ингредиентов, в результате протекания реакции в соответствии с уравнениями (1) и (2), описанными выше. После утилизации тепла посредством нагревания котловой воды или тому подобного с использованием теплообменника 19 «газ риформинга - пар» газ риформинга подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 18 подачи газа риформинга.On the other hand, raw materials 1 containing natural gas and steam are fed into the reaction tube 11 of the steam reforming reactor 10 via a feed line 13. In the reaction tube 11 of the steam reforming reactor 10, the feedstock 1 is converted by a steam reforming reaction into a reforming gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide as its main ingredients, as a result of the reaction in accordance with equations (1) and (2) described above. After heat is recovered by heating boiler water or the like using a gas reforming steam steam heat exchanger 19, the reforming gas is supplied to the methanol synthesis column 20 via a reforming gas supply line 18.

В колонне 20 синтеза метанола синтезируют метанол из газа риформинга посредством проведения реакций по уравнениям (3) и (4). Реакции синтеза метанола являются экзотермическими. Температуру газа риформинга регулируют с помощью теплообменника 19 «газ риформинга - пар» в диапазоне от около 160°C до около 200°C, что подходит для синтеза метанола. Метанол, синтезированный при помощи колонны 20 синтеза метанола, подают в колонну 30 синтеза бензина по линии 22 подачи метанола в виде сырого метанола, содержащего воду.In the methanol synthesis column 20, methanol is synthesized from the reforming gas by carrying out the reactions according to equations (3) and (4). Methanol synthesis reactions are exothermic. The temperature of the reforming gas is controlled using a heat exchanger 19 "reforming gas-steam" in the range from about 160 ° C to about 200 ° C, which is suitable for the synthesis of methanol. Methanol synthesized by the methanol synthesis column 20 is fed to the gasoline synthesis column 30 through a methanol supply line 22 in the form of crude methanol containing water.

В колонне 30 синтеза бензина синтезируют бензин из метанола по реакциям в соответствии с уравнениями (5) и (6). Реакция синтеза ДМЭ из метанола, проводимая в колонне 30 синтеза бензина, является экзотермической реакцией, и теплота указанной реакции составляет 185 ккал в расчете на 1 кг метанола. В дополнение к этому, реакция синтеза бензина также является экзотермической реакцией, и теплота данной реакции составляет 231 ккал в расчете на 1 кг метанола. С учетом вышесказанного, при осуществлении синтеза бензина из метанола теплота реакции составляет 416 ккал в расчете на 1 кг метанола. Воздух горения, подводимый из впускной линии 41 воздуха горения, нагревают с использованием указанного тепла реакции.In a gasoline synthesis column 30, gasoline is synthesized from methanol by reactions in accordance with equations (5) and (6). The reaction for the synthesis of DME from methanol, carried out in a column 30 for the synthesis of gasoline, is an exothermic reaction, and the heat of this reaction is 185 kcal per 1 kg of methanol. In addition, the gasoline synthesis reaction is also an exothermic reaction, and the heat of this reaction is 231 kcal per 1 kg of methanol. In view of the foregoing, in the synthesis of gasoline from methanol, the heat of reaction is 416 kcal per 1 kg of methanol. The combustion air supplied from the intake line 41 of the combustion air is heated using the specified reaction heat.

Следует отметить, что, поскольку вода образуется по реакции уравнения (6) в качестве побочного продукта, сырой метанол может содержать воду, и, следовательно, не существует необходимости оснащать линию 22 подачи метанола для осуществления подачи метанола в колонну 30 синтеза бензина очистным устройством для удаления воды посредством дистилляции сырого метанола, которое является неизбежным на традиционной установке синтеза метанола.It should be noted that since water is formed by the reaction of equation (6) as a by-product, crude methanol may contain water, and therefore, there is no need to equip the methanol supply line 22 for supplying methanol to the gasoline synthesis column 30 with a purification device for removing water through the distillation of crude methanol, which is unavoidable in a traditional methanol synthesis unit.

Нагревание воздуха горения, выполняемое в колонне 30 синтеза бензина, будет описано ниже. Обращаясь к фиг. 2, можно видеть, что метанол направляют из линии 22 подачи метанола в соответственные реакционные трубы 34, и вначале осуществляется синтез ДМЭ из метанола с использованием катализатора синтеза ДМЭ, загруженного в трубу с ее входной стороны, а также выделяется теплота синтеза в результате проведения синтеза ДМЭ. Далее синтезируют бензин из ДМЭ, который проходит по реакционным трубам 34 в направлении выпускной стороны, с использованием катализатора синтеза бензина, и температура, достигаемая в результате выделения тепла синтеза при осуществлении синтеза бензина, выше соответствующей температуры в случае синтеза ДМЭ. Образующийся бензин собирают из соответственных реакционных труб 34 в линию 32 подачи бензина для отвода из них. Как описано выше, соответственные реакционные трубы 34 характеризуются температурным градиентом, при котором температура постепенно повышается от линии 22 подачи метанола в направлении линии 32 подачи бензина.Heating of the combustion air carried out in the gasoline synthesis column 30 will be described below. Turning to FIG. 2, it can be seen that methanol is sent from the methanol supply line 22 to the corresponding reaction tubes 34, and DME is first synthesized from methanol using a DME synthesis catalyst loaded into the pipe from its inlet side, and the heat of synthesis is released as a result of the synthesis of DME . Next, gasoline is synthesized from DME, which passes through the reaction tubes 34 in the direction of the exhaust side, using a gasoline synthesis catalyst, and the temperature achieved by the synthesis heat generated during gasoline synthesis is higher than the corresponding temperature in the case of DME synthesis. The resulting gasoline is collected from the respective reaction tubes 34 into a gasoline supply line 32 for withdrawing from them. As described above, the respective reaction tubes 34 are characterized by a temperature gradient at which the temperature gradually rises from the methanol supply line 22 in the direction of the gasoline supply line 32.

С другой стороны, воздух горения, предварительно нагретый и подаваемый из впускной линии 41 воздуха горения в канал 36, имеет температуру около 200°C, например, и указанный воздух горения сначала проходит по первому каналу 36А, расположенному со стороны линии 22 подачи метанола. Затем воздух горения претерпевает теплообмен с соответственными реакционными трубами 34 через стенку трубы. Далее воздух горения проходит по второму каналу 36В, расположенному в центральной части, а затем проходит по третьему каналу 36С, расположенному со стороны линии 32 подачи бензина. Вследствие повышения температуры соответственных реакционных труб 34 от линии 22 подачи метанола в направлении линии 32 подачи бензина воздух горения нагревается таким образом, что его температура постепенно увеличивается в результате теплообмена с реакционными трубами 34. Описанным выше образом воздух горения нагревается до температуры от около 300°C до примерно 380°C.On the other hand, the combustion air preheated and supplied from the combustion air inlet line 41 to the channel 36 has a temperature of about 200 ° C, for example, and said combustion air first passes through a first channel 36A located on the side of the methanol supply line 22. The combustion air then undergoes heat exchange with the respective reaction tubes 34 through the wall of the tube. Further, the combustion air passes through a second channel 36B located in the central part, and then passes through a third channel 36C located on the side of the gasoline supply line 32. Due to the increase in temperature of the respective reaction pipes 34 from the methanol supply line 22 in the direction of the gasoline supply line 32, the combustion air is heated so that its temperature gradually increases as a result of heat exchange with the reaction pipes 34. In the manner described above, the combustion air is heated to a temperature of about 300 ° C up to approximately 380 ° C.

Как описано выше, при осуществлении теплообмена между теплотой синтеза, выделяющейся в ходе синтеза бензина из метанола, и воздухом горения, последнему позволяют проходить по каналу 36, и посредством этого можно нагревать большой объем воздуха горения при атмосферном давлении. В дополнение к этому, поскольку в ходе теплообмена с реакционными трубами 34 воздух горения протекает в направлении от стороны линии 22 подачи метанола реакционных труб 34 к стороне линии 32 подачи бензина, температуру реакционных труб 34 можно снижать до относительно низкого значения, находящегося в диапазоне, например, от 250 до 300°C, и поддерживать на данном уровне, на стороне линии 22 подачи метанола, где осуществляют синтез ДМЭ, а на стороне линии 32 подачи бензина, где проводят синтез бензина, температуру реакционных труб 34 можно снижать до относительно высокого значения, находящегося в диапазоне, например, от 380 до 450°C, и поддерживать на данном уровне. Кроме того, можно использовать трубы большого диаметра, поскольку катализаторы загружают внутрь реакционных труб 34, и в силу этого можно предотвращать использование сложной конфигурации для всей колонны 30 синтеза бензина.As described above, in the heat exchange between the heat of synthesis released during the synthesis of gasoline from methanol and combustion air, the latter is allowed to pass through channel 36, and thereby a large volume of combustion air can be heated at atmospheric pressure. In addition, since during the heat exchange with the reaction tubes 34, combustion air flows in the direction from the side of the methanol supply line 22 of the reaction tubes 34 to the side of the gasoline supply line 32, the temperature of the reaction tubes 34 can be reduced to a relatively low value in the range, for example , from 250 to 300 ° C, and maintain at this level, on the side of the methanol supply line 22, where DME synthesis is performed, and on the side of the gasoline supply line 32 where gasoline synthesis is carried out, the temperature of the reaction tubes 34 can be reduced to relative respect to a high value falling within the range, e.g., from 380 to 450 ° C, and maintained at this level. In addition, large diameter pipes can be used since the catalysts are charged inside the reaction tubes 34, and therefore, the use of a complex configuration for the entire gasoline synthesis column 30 can be prevented.

Обращаясь к фиг. 1, можно видеть, что воздух горения, нагретый при помощи колонны 30 синтеза бензина, вместе с топливом 2 подают в зону 13 горения реактора 10 парового риформинга по линии подачи 44 воздуха горения. Поскольку воздух горения нагрет, как описано выше, подачу топлива 2 в зону 13 горения можно уменьшить.Turning to FIG. 1, it can be seen that the combustion air heated by the gasoline synthesis column 30, together with the fuel 2, is supplied to the combustion zone 13 of the steam reforming reactor 10 via the combustion air supply line 44. Since the combustion air is heated as described above, the supply of fuel 2 to the combustion zone 13 can be reduced.

В настоящем варианте осуществления изобретения, как описано выше и в отличие от традиционных установок синтеза метанола, предлагается колонна 30 синтеза бензина, в которой проводятся экзотермические реакции и выделяется тепловая энергия, а в дополнение к этому, воздух горения, подлежащий введению в реактор 10 парового риформинга, предварительно нагревают с использованием экзотермической энергии, выделяющейся в колонне 30 синтеза бензина, и в силу этого можно уменьшать объем подачи топлива 2 в реактор 10 парового риформинга.In the present embodiment, as described above and in contrast to traditional methanol synthesis plants, a gasoline synthesis column 30 is provided in which exothermic reactions are carried out and thermal energy is released, and in addition, combustion air to be introduced into the steam reforming reactor 10 are preheated using exothermic energy released in the gasoline synthesis column 30, and therefore, it is possible to reduce the volume of fuel supply 2 to the steam reforming reactor 10.

Следует отметить, что хотя в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, предлагается одна колонна синтеза бензина, настоящее изобретение не ограничивается им, и, таким образом, можно последовательно размещать множество колонн синтеза бензина. Например, в конфигурации, отображенной на фиг. 3, размещены две колонны 30А, 30В синтеза бензина, а впускная линия 41 воздуха горения и линия 44 подачи воздуха горения подсоединены к первой колонне 30А синтеза бензина таким образом, что осуществляется теплообмен между воздухом горения и теплотой синтеза, выделяющейся в ходе синтеза бензина, и линия 32 подачи бензина для отвода бензина, полученного в первой колонне 30А синтеза бензина, подсоединена ко второй колонне 30В синтеза бензина таким образом, что осуществляется теплообмен между данным бензином и второй колонной 30В синтеза бензина.It should be noted that although in the embodiment shown in FIG. 1, a single gasoline synthesis column is proposed, the present invention is not limited thereto, and thus, multiple gasoline synthesis columns can be arranged in series. For example, in the configuration shown in FIG. 3, two gasoline synthesis columns 30A, 30B are placed, and a combustion air inlet line 41 and a combustion air supply line 44 are connected to the first gasoline synthesis column 30A so that heat exchange between the combustion air and the heat of synthesis generated during gasoline synthesis is exchanged, and a gasoline supply line 32 for discharging gasoline obtained in the first gasoline synthesis column 30A is connected to the second gasoline synthesis column 30B in such a way that heat is exchanged between the gasoline and the second gasoline synthesis column 30B.

В линии 32 подачи бензина, между первой колонной 30А синтеза бензина и второй колонной 30В синтеза бензина можно предусматривать первый теплообменник 51 «метанол-бензин», который выполнен с возможностью проведения теплообмена с линией 22 подачи метанола для осуществления подачи метанола, являющегося сырьем, в первую колонну 30А синтеза бензина. В дополнение к этому, в линии 32 подачи бензина, ниже по ходу потока от второй колонны 30В синтеза бензина можно предусматривать второй теплообменник 53 «метанол-бензин», который выполнен с возможностью проведения теплообмена с линией 22 подачи метанола для осуществления подачи метанола, являющегося сырьем, в первую колонну 30А синтеза бензина. Следует отметить, что если предусмотрены и первый теплообменник 51 «метанол-бензин», и второй теплообменник 53 «метанол-бензин», первый теплообменник 51 «метанол-бензин» и второй теплообменник 53 «метанол-бензин» размещают в линии 22 подачи метанола в указанном порядке следования от первой колонны 30А синтеза бензина. В дополнение к этому, при необходимости в линии 32 подачи бензина можно размещать теплообменник 52 «пар-бензин» между второй колонной 30В синтеза бензина и вторым теплообменником 53 «метанол-бензин».In a gasoline supply line 32, a first methanol-gasoline heat exchanger 51 may be provided between the first gasoline synthesis column 30A and the second gasoline synthesis column 30B, which is configured to exchange heat with the methanol supply line 22 to supply the methanol, which is the feed, to the first a gasoline synthesis column 30A. In addition, in the gasoline supply line 32, downstream from the second gasoline synthesis column 30B, a second “methanol-gasoline” heat exchanger 53 can be provided that is capable of exchanging heat with the methanol supply line 22 for supplying methanol, which is a raw material in a first gasoline synthesis column 30A. It should be noted that if both a first methanol-gasoline heat exchanger 51 and a second methanol-gasoline heat exchanger 53, a first methanol-gasoline heat exchanger 51 and a second methanol-gasoline heat exchanger 53 are provided in the methanol supply line 22 to the specified sequence from the first column 30A of gasoline synthesis. In addition, if necessary, a steam-gasoline heat exchanger 52 can be placed in the gasoline supply line 32 between the second gasoline synthesis column 30B and the second methanol-gasoline heat exchanger 53.

Согласно описанной выше конфигурации, воздух горения подводят из впускной линии 41 воздуха горения в первую колонну 30А синтеза бензина, прежде всего, для охлаждения первой колонны 30А синтеза бензина, а также для получения нагретого воздуха горения, поступающего из линии 44 подачи воздуха горения. С другой стороны, первую колонну 30А синтеза бензина охлаждают воздухом горения, однако значение температуры полученного бензина (содержащего СНГ, который является сырьем, и воду) все еще составляет вплоть до величины от около 380°C до около 450°C, например. Указанный бензин вводят в первый теплообменник 51 «метанол-бензин» по линии 32 подачи бензина и охлаждают метанолом, находящимся в линии 22 подачи метанола. Соответственно, вторую колонну 30В синтеза бензина можно охлаждать с помощью введения охлажденного бензина во вторую колонну 30В синтеза бензина по линии 32 подачи бензина.According to the configuration described above, combustion air is supplied from the combustion air inlet line 41 to the first gasoline synthesis column 30A, primarily to cool the first gasoline synthesis column 30A, as well as to produce heated combustion air coming from the combustion air supply line 44. On the other hand, the first gasoline synthesis column 30A is cooled by combustion air, however, the temperature of the obtained gasoline (containing LPG, which is the feedstock and water) is still up to about 380 ° C to about 450 ° C, for example. Said gasoline is introduced into the first methanol-gasoline heat exchanger 51 via a gasoline supply line 32 and cooled with methanol located in the methanol supply line 22. Accordingly, the second gasoline synthesis column 30B can be cooled by introducing chilled gasoline into the second gasoline synthesis column 30B through a gasoline supply line 32.

Бензин, полученный из второй колонны 30В синтеза бензина, имеет температуру вплоть до величины от около 380°C до около 450°C. Соответственно, тепло можно утилизировать с помощью генерирования пара при введении данного бензина в теплообменник 52 «пар-бензин» по линии 32 подачи бензина. Кроме того, тепло можно утилизировать с помощью нагревания метанола в линии 22 подачи метанола посредством введения указанного бензина во второй теплообменник 53 «метанол-бензин» по линии 32 подачи бензина. Метанол в линии 22 подачи метанола нагревают с помощью второго теплообменника 53 «метанол-бензин» и первого теплообменника 51 «метанол-бензин» последовательно в указанном порядке до температуры, находящейся, например, в диапазоне от около 250°C до около 300°C, что представляет собой температуру, подходящую для осуществления подачи метанола в колонну синтеза бензина.The gasoline obtained from the second gasoline synthesis column 30B has a temperature up to a value of from about 380 ° C to about 450 ° C. Accordingly, heat can be utilized by generating steam by introducing this gasoline into the steam-gasoline heat exchanger 52 via a gasoline supply line 32. In addition, heat can be utilized by heating methanol in a methanol supply line 22 by introducing said gasoline into a second methanol-gasoline heat exchanger 53 via a gasoline supply line 32. The methanol in the methanol supply line 22 is heated using a second methanol-gasoline heat exchanger 53 and a first methanol-gasoline heat exchanger 51 sequentially in this order to a temperature in the range of, for example, from about 250 ° C to about 300 ° C, which is a temperature suitable for supplying methanol to a gasoline synthesis column.

Как описано выше, при помощи последовательного размещения ряда колонн 30 синтеза бензина остаточную тепловую энергию, остающуюся после выделения теплоты реакции синтеза бензина, используют для предварительного нагревания воздуха горения.As described above, by sequentially arranging a series of gasoline synthesis columns 30, the residual thermal energy remaining after the heat of reaction of the gasoline synthesis is released is used to preheat the combustion air.

ПримерыExamples

Моделирование нагревания воздуха горения выполняли в отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1. Моделирование проводили при условиях, что суточная производительность в расчете на метанол составляла 2500 т и что природный газ использовали и в качестве сырья, и в качестве топлива. В дополнение к этому, 50% теплоты реакции, выделяющейся в колонне синтеза бензина, было доступно с целью нагревания воздуха горения, и в зоне рекуперации отходящего тепла реактора парового риформинга утилизировали тепло дымового газа с помощью теплообменника «дымовой газ-пар» до понижения его температуры до 287°C. В результате, можно было нагревать воздух горения сначала до 70°C в теплообменнике «пар-воздух горения», затем до 200°C в теплообменнике «дымовой газ-воздух горения», а после этого до 350°C в колонне синтеза бензина. В результате, можно было уменьшать количество топлива для реактора парового риформинга на 5,8% по сравнению с вариантом, в котором воздух горения не подвергали предварительному нагреванию в колонне синтеза бензина. Указанное количество эквивалентно 1,95% от суммарной энергии сырья и топлива, используемой в системе для получения бензина из природного газа через метанол.Simulation of heating of the combustion air was performed with respect to the embodiment of the invention shown in FIG. 1. Modeling was carried out under the conditions that the daily output per methanol was 2500 tons and that natural gas was used both as a raw material and as a fuel. In addition, 50% of the reaction heat generated in the gasoline synthesis column was available for heating combustion air, and in the waste heat recovery zone of the steam reforming reactor, the heat of the flue gas was utilized using a flue-gas heat exchanger to lower its temperature up to 287 ° C. As a result, it was possible to heat the combustion air first to 70 ° C in a steam-combustion air heat exchanger, then to 200 ° C in a flue gas-combustion air heat exchanger, and then to 350 ° C in a gasoline synthesis column. As a result, it was possible to reduce the amount of fuel for the steam reforming reactor by 5.8% compared with the option in which the combustion air was not pre-heated in a gasoline synthesis column. The specified amount is equivalent to 1.95% of the total energy of raw materials and fuel used in the system to produce gasoline from natural gas through methanol.

Моделирование охлаждения двух колонн синтеза бензина выполняли в отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 3. Следует отметить, что моделирование проводили для случая, в котором суточная производительность по метанолу составляла 2500 т и подаваемый метанол содержал 18% масс. воды. В дополнение к этому, 50% теплоты реакции, выделяющейся в первой колонне синтеза бензина, было доступно с целью нагревания воздуха горения. Результаты экспериментов приведены в таблице 1, при этом воздух горения вводили в первую колонну синтеза бензина при 200°C и при 130°C подавали метанол.Cooling simulations of two columns of gasoline synthesis were performed with respect to the embodiment of the invention shown in FIG. 3. It should be noted that the simulation was carried out for the case in which the daily methanol productivity was 2500 tons and the supplied methanol contained 18% of the mass. water. In addition to this, 50% of the reaction heat released in the first gasoline synthesis column was available with the aim of heating the combustion air. The experimental results are shown in table 1, while the combustion air was introduced into the first gasoline synthesis column at 200 ° C and methanol was fed at 130 ° C.

Как показано в таблице 1, можно было охлаждать первую и вторую колонны синтеза бензина до конкретной температуры и поддерживать данную температуру колонн, а также можно было очень хорошо рекуперировать тепло бензина, нагретого до высокой температуры и полученного из первой и второй колонн синтеза бензина, при использовании метанола, который является сырьем для реакций, проводимых в колонне синтеза бензина.As shown in table 1, it was possible to cool the first and second columns of gasoline synthesis to a specific temperature and maintain this temperature of the columns, and it was also possible to very well recover the heat of gasoline heated to a high temperature and obtained from the first and second columns of gasoline synthesis using methanol, which is the feedstock for the reactions carried out in a gasoline synthesis column.

Описание номеров позицийDescription of item numbers

10: Реактор парового риформинга10: steam reforming reactor

11: Реакционная труба11: reaction tube

12: Зона горения12: Combustion Zone

13: Линия подачи сырья13: Feed line

14: Линия подачи топлива14: Fuel line

15: Зона рекуперации отходящего тепла15: Waste heat recovery zone

16: Дымовая труба16: chimney

17: Теплообменник «дымовой газ-пар»17: Flue gas-steam heat exchanger

18: Линия подачи газа риформинга18: Reforming gas feed line

19: Теплообменник газа риформинга19: Reforming gas heat exchanger

20: Колонна синтеза метанола20: Methanol synthesis column

22: Линия подачи метанола22: Methanol feed line

30: Колонна синтеза бензина30: Gasoline synthesis column

32: Линия подачи бензина32: Gasoline supply line

34: Реакционная труба34: Reaction tube

35: Разделительный элемент35: Separating element

36: Канал36: Channel

40: Устройство предварительного нагревания воздуха40: Air preheater

41: Впускная линия воздуха горения41: Combustion air inlet line

42: Теплообменник «дымовой газ-воздух горения»42: Flue gas-combustion air heat exchanger

43: Воздуходувка43: Blower

44: Линия подачи воздуха горения44: Combustion air supply line

45: Теплообменник «пар-воздух горения».45: Combustion steam-air heat exchanger.

Claims

1. A device for producing gasoline containing:
reaction tubes for synthesizing gasoline from methanol, two types of catalysts, including a dimethyl ether synthesis catalyst for dimethyl ether synthesis from methanol and a gasoline synthesis catalyst for synthesizing gasoline from dimethyl ether, are loaded into the reaction tube in two stages; and
a channel that allows air to pass from the outside of the reaction tubes,
in this case, heat exchange occurs between the synthesis heat released in the reaction tubes and the air that passes through the channel, and
the specified channel is designed in such a way as to allow air to pass from the outside of the reaction pipe section where the catalyst for the synthesis of dimethyl ether is loaded, and then to pass from the outside of the reaction pipe section where the gasoline synthesis catalyst is loaded.

2. A device for producing gasoline according to claim 1, further comprising: a steam reforming device for implementing steam reforming of natural gas to form a reforming gas;
a methanol synthesis device for synthesizing methanol to be supplied to said reaction tubes from a reforming gas obtained by said steam reforming device; and
a combustion air supply line for supplying said air heated by heat exchange between said reaction tubes and said channel to a combustion zone of said steam reforming apparatus as combustion air.

3. A device for producing gasoline according to claim 1, further comprising: sequentially placed first and second columns for synthesizing gasoline, said first column for synthesizing gasoline containing said reaction tubes;
a gasoline supply line for supplying a first gasoline product withdrawn from said first gasoline synthesis column to said second gasoline synthesis column;
a methanol feed line for supplying methanol from the methanol synthesis column to said first gasoline synthesis column; and a first methanol-gasoline heat exchanger for exchanging heat between the first gasoline product in said gasoline supply line and methanol in said methanol supply line.

4. A device for producing gasoline according to claim 3, further comprising a second methanol-gasoline heat exchanger for exchanging heat between the second gasoline product withdrawn from said second gasoline synthesis column and methanol in said methanol supply line, said first methanol-gasoline heat exchanger and the specified second methanol-gasoline heat exchanger is placed in the indicated order from the first gasoline synthesis column on the specified methanol supply line.

5. A device for producing gasoline according to claim 4, further comprising a steam-gasoline heat exchanger for generating steam by heat exchange with said second gasoline product from said second gasoline synthesis column, said steam-gasoline heat exchanger being placed between said second gasoline synthesis column and said a second methanol-gasoline heat exchanger in line for said second gasoline product from said second gasoline synthesis column.