RU2697087C1 - Комплекс и способ производства метанола - Google Patents

Комплекс и способ производства метанола Download PDF

Info

Publication number
RU2697087C1
RU2697087C1 RU2018123184A RU2018123184A RU2697087C1 RU 2697087 C1 RU2697087 C1 RU 2697087C1 RU 2018123184 A RU2018123184 A RU 2018123184A RU 2018123184 A RU2018123184 A RU 2018123184A RU 2697087 C1 RU2697087 C1 RU 2697087C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methanol
ratio
reactor
converted gas
gas
Prior art date
Application number
RU2018123184A
Other languages
English (en)
Inventor
Микия САКУРАЙ
Original Assignee
Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. filed Critical Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2697087C1 publication Critical patent/RU2697087C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/04—Methanol
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00628—Controlling the composition of the reactive mixture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C01B2203/107—Platinum catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1628—Controlling the pressure
    • C01B2203/1638—Adjusting the pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу производства метанола и к комплексу для его осуществления. Предлагаемый способ включает следующие этапы: этап риформинга сырьевого газа, содержащего метан, посредством парциального окисления кислородом для получения конвертированного газа, этап снижения соотношения СО/СО2, проводимый для снижения соотношения СО/СО2 в конвертированном газе и регулирования соотношения СО/СО2 так, чтобы оно составляло 0,5-5,0 и этап синтеза, проводимый после этапа снижения соотношения СО/СО2 и обеспечивающий получение из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол, с использованием реактора с неподвижным слоем или изотермического реактора. Предлагаемые способ и комплекс позволяют снизить нагрузку на реактор для производства метанола. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к комплексу и способу производства метанола, а также к комплексу и способу, которые применимы для совмещенного производства аммиака и метанола.
Известный уровень техники
В настоящее время существуют разнообразные способы производства метанола из природного газа, содержащего метан. Указанные способы производства метанола включают риформинг природного газа, содержащего метан, в частности, паровой риформинг, автотермический риформинг или риформинг другого типа, для получения конвертированного газа, содержащего водород, монооксид углерода и диоксид углерода, и используемого для синтеза метанола.
Синтез метанола, включающий риформинг с парциальным окислением посредством введения кислорода в газ, содержащий метан, является одним из известных способов производства метанола (например, патентный документ 1).
Список ссылочных документов:
Патентный документ 1: Патент Японии № 4004550
Раскрытие изобретения
Проблема, решаемая изобретением
В газе, модифицированном согласно вышеописанному риформингу с парциальным (частичным) окислением, соотношение СО к СО2 (СО/СО2) является большим. В связи с этим, в момент подачи конвертированного газа в установку по производству метанола может произойти резкий подъем температуры, следовательно, установка будет испытывать существенную нагрузку. Таким образом, повышение температуры газа оказывает отрицательное влияние на долговечность установки, а также и на внутренние компоненты, такие как катализатор. Точнее говоря, при применении парциального окисления в промышленных масштабах возникают проблемы.
Исходя из вышесказанного настоящее изобретение направлено на создание комплекса и способа производства метанола, которые позволят устранить существующие проблемы известного уровня техники, конкретнее, позволят снизить нагрузку на реактор для производства метанола и подобных веществ, и также повысить экономическую эффективность производства метанола из природного газа.
Способы решения проблемы
В настоящем изобретении предлагается способ производства метанола, который включает: этап риформинга сырьевого газа, содержащего метан, посредством парциального окисления кислородом для получения конвертированного газа; этап снижения соотношения СО/СО2, проводимый для снижения соотношения СО/СО2 в конвертированном газе; этап синтеза, проводимый после этапа снижения соотношения СО/СО2 и обеспечивающий получение из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, этап снижения соотношения CO/CO 2 включает введение в конвертированный газ части газообразного продукта, полученного на этапе синтеза.
Способ производства метанола согласно одному из вариантов осуществления изобретения может включать этап повышения давления для сжатия конвертированного газа перед этапом получения газообразного продукта, причем этап снижения соотношения CO/CO2 включает этап регенерации СО2, проводимый для извлечения СО2 из отработанного газа вспомогательного оборудования, при этом для снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе используют регенерированный СО2, который вводят в конвертированный газ до проведения этапа повышения давления.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, способ производства метанола может дополнительно включать этап рекуперации тепла конвертированного газа, проводимый перед этапом синтеза, причем на этапе снижения соотношения CO/CO2 получают СО2 в результате реакции сдвига части конвертированного газа до проведения этапа рекуперации тепла и полученный СО2 вводят в конвертированный газ до проведения этапа рекуперации тепла с целью снижения соотношения СО/СО2 и повышения температуры конвертированного газа.
Этап синтеза, предпочтительно, включает проведение изотермической реакции для синтеза метанола при поддержании постоянной температуры в процессе синтеза.
Другой аспект настоящего изобретения относится к комплексу по производству метанола. Комплекс по производству метанола согласно настоящему изобретению содержит установку риформинга, выполненную с возможностью получения конвертированного газа посредством проведения риформинга с парциальным окислением кислородом сырьевого газа, содержащего метан; устройство для снижения соотношения CO/CO2, выполненное с возможностью снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе; реактор, установленный ниже по ходу от устройства для снижения соотношения CO/CO2 и выполненный с возможностью получения из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол.
Согласно настоящему изобретению, устройство для снижения соотношения СО/СО 2 в конвертированном газе может включать линию, сконфигурированную так, чтобы обеспечивать отвод части газообразного продукта с линии ниже по ходу реактора и подачу на линию выше по ходу реактора для введения в конвертированный газ.
Согласно настоящему изобретению, комплекс по производству метанола может дополнительно содержать устройство повышения давления, сконфигурированное для обеспечения сжатия конвертированного газа с целью повышения давления конвертированного газа выше по ходу реактора, причем устройство для снижения соотношения CO/CO2 содержит устройство регенерации СО2, соединенное с линией выше по ходу устройства повышения давления и выполненное с возможностью регенерации (извлечения) СО2 из отработанного газа вспомогательного оборудования, при этом соотношение CO/CO2 в конвертированном газе снижают посредством введения СО2 из устройства регенерации СО2 в конвертированный газ выше по ходу от устройства повышения давления.
Комплекс по производству метанола может дополнительно содержать устройство рекуперации тепла, расположенное выше по ходу от реактора и сконфигурированное для обеспечения рекуперации тепла конвертированного газа, причем устройство снижения соотношения CO/CO2 включает реактор сдвига, который подсоединен к линии выше по ходу от устройства рекуперации тепла и обеспечивает проведение реакции сдвига для получения СО2 из части конвертированного газа, при этом CO2 из реактора сдвига вводят в конвертированный газ выше по ходу устройства рекуперации тепла для снижения соотношения СО/СО2 и повышения температуры конвертированного газа.
Реактор, предпочтительно, представляет собой изотермический реактор, обеспечивающий синтез метанола при поддержании постоянной температуры внутри реактора.
Эффекты изобретения
Предлагаемые в настоящем изобретении комплекс и способ производства метанола позволяют устранить существующие проблемы известного уровня техники, конкретнее, обеспечивают снижение нагрузки на реактор для производства метанола и подобных веществ, что способствует повышению экономической эффективности производства метанола из природного газа.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – принципиальная схема комплекса и способа производства метанола согласно первому осуществлению настоящего изобретения.
Фиг. 2 – принципиальная схема комплекса и способа производства метанола согласно второму осуществлению настоящего изобретения.
Фиг. 3 – принципиальная схема комплекса и способа производства метанола согласно третьему осуществлению настоящего изобретения.
Варианты осуществления изобретения
Комплекс и способ производства метанола согласно вариантам осуществления настоящего изобретения будут подробно описываться ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Настоящее изобретение не ограничивается описываемыми ниже вариантами осуществления изобретения. Прилагаемые чертежи служат иллюстрацией основных принципов осуществления комплекса и способа производства метанола согласно вариантам настоящего изобретения. Следует отметить, что на чертежах не показаны вспомогательные устройства и приборы, подсоединенные к комплексу.
Первое осуществление изобретения
Со ссылкой на фиг. 1 будет описываться комплекс по производству метанола согласно первому осуществлению изобретения. Как показано на фиг. 1, комплекс 100 по производству метанола согласно первому осуществлению изобретения содержит, по меньшей мере, установку 1 риформинга, кислородную установку 2, устройство 3 рекуперации тепла, устройство 4 повышения давления, реактор 5, устройство L6 для снижения соотношения CO/CO2 и сепарационное устройство 6.
Установка 1 риформинга представляет собой риформинг-установку для парциального окисления, сконфигурированную для получения конвертированного газа, содержащего в основном монооксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2) и водород (Н2), из сырьевого газа, содержащего в основном метан (CH4), и из кислорода (O2), в результате проведения риформинга с парциальным (частичным) окислением (POx). Примеры установки риформинга с парциальным окислением включают: установка прямого каталитического парциального окисления, обеспечивающая процесс риформинга сырьевого газа с использованием катализатора, который размещен внутри установки; установка некаталитического парциального окисления, в которой отсутствует катализатор риформинга и подобные установки. Примеры катализатора риформинга включают катализаторы из благородных металлов, таких как платина (Pt) и родий (Rh). Исходным сырьем является природный газ. Используемый сырьевой газ непременно должен содержать метан. Следует уточнить, что помимо природного газа в качестве исходного сырья может использоваться угольный газ, коксовый газ и т.п. Установка 1 риформинга соединена, соответственно, с линией L0 подачи сырьевого газа, подводящей сырьевой газ, с линией L1 подачи кислорода, подводящей кислород из кислородной установки 2, и с линией L2, подводящей конвертированный газ в устройство 3 рекуперации тепла, соответственно.
Кислородная установка 2 представляет собой устройство, входящее в состав технологического оборудования, и выполнена с возможностью отделять кислород при охлаждении воздуха методом криогенной сепарации. Кислородная установка 2 соединена с линией L1 подачи сепарированного кислорода в установку 1 риформинга. Альтернативно, кислородная установка 2 может быть отдельным устройством. Например, применима кислородная установка, входящая в состав другой установки по производству метанола, либо химической установки по производству другого или подобной установки, если они имеются. Когда одна кислородная установка используется для нескольких технологических установок, можно повысить экономическую эффективность производства, требующуюся при использовании нескольких установок по производству метанола, либо нескольких установок по производству метанола и других веществ.
Устройство 3 рекуперации тепла представляет собой теплообменник, который расположен ниже по ходу установки 1 риформинга и сконфигурирован для теплообмена между конвертированным газом и средой (такой как вода) и, следовательно, для рекуперации тепла конвертированного газа с образованием пара. Устройство 3 рекуперации тепла соединено с линией L3 ввода охлажденного конвертированного газа в устройство 4 повышения давления. Указанная линия L3 соединена с устройством L6 для снижения соотношения CO/CO2, которое обеспечивает введение газа с низким соотношением CO/CO2 в конвертированный газ, как будет описываться ниже.
Устройство 4 повышения давления представляет собой компрессор, установленный ниже по ходу устройства 3 рекуперации тепла. Компрессор является устройством, необходимым для повышения давления конвертированного газа. Компрессор, который может представлять собой, например, центробежный компрессор, повышает давление газа, выходящего из устройства рекуперации тепла, и подает его в реактор. Устройство 4 повышения давления соединено с линией L4 ввода конвертированного газа под давлением в реактор 5.
Реактор 5 представляет собой изотермический реактор, который расположен ниже по ходу от устройства 4 повышения давления и сконфигурирован для получения содержащего метанол (CH3OH) газообразного продукта из конвертированного газа, содержащего СО либо СО2, а также водород. Реактор 5 может быть только устройством для синтеза метанола из конвертированного газа. Говоря более конкретно, примерами реактора 5 являются: реакторы с неподвижным слоем, с псевдоожиженным слоем, либо с увлекаемым слоем; микроканальный реактор; изотермический реактор и т.п. Предпочтительно, любой из перечисленных, а именно, реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с увлекаемым слоем, микроканальный реактор или изотермический реактор, применим в качестве реактора 5, и особенно предпочтительным в применении в качестве реактора 5 является изотермический реактор. Каждый из указанных реакторов способен обеспечить равномерный нагрев, препятствуя возникновению высоких локальных температур, таким образом, снижается нагрузка на сам реактор, а также на аппаратуру и/или катализатор синтеза метанола внутри реактора. Внутри реактора 5 размещен катализатор синтеза метанола из конвертированного газа, например, катализатор на основе меди. Реактор 5 соединен с линией L5 для ввода части газообразного продукта, содержащего метанол, в сепарационное устройство 6. Указанная линия L5 соединена с устройством L6 для снижения соотношения CO/CO2, обеспечивающим отвод оставшейся части газообразного продукта, имеющего низкое соотношение CO/CO2.
В качестве вышеописанного изотермического реактора, предпочтительнее применять SPC (супер конвертер). Супер конвертер (SPC), являясь одним из типов изотермического реактора, обеспечивает предварительный нагрев подаваемого газа с образованием пара за счет теплового эффекта реакции. Таким образом, во время реакции можно обеспечить равномерность температур слоев катализатора.
Устройство L6 для снижения соотношения CO/CO2 является линией, обеспечивающей регулирование соотношения CO/CO2 в конвертированном газе выше по ходу от реактора 5. Один конец устройства L6 для снижения соотношения CO/CO2 подсоединен к линии L5, а другой конец устройства L6 подсоединен к линии L3. Устройство L6 для снижения соотношения CO/CO2 выполнено с возможностью снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе за счет отвода газообразного продукта с низким соотношением CO/CO2 с линии ниже по ходу от реактора 5 и подачи на линию ниже по ходу от устройства 3 рекуперации тепла (другими словами, на линию выше по ходу от устройства 4 повышения давления). Соотношение CO/CO2 выражает количество CO относительно количества CO2 (молярное отношение) в конвертированном газе или в газообразном продукте.
Сепарационное устройство 6 представляет собой, например, ректификационную колонну, которая разделяет газообразный продукт, содержащий метанол, на метанол и побочные продукты. Побочные продукты можно условно отнести к низкокипящим и высококипящим соединениям. Сепарационное устройство 6 подсоединено к линии L7 для подачи сепарированного и рафинированного метанола в качестве готового продукта или в качестве сырья на другую установку, кроме того, сепарационное устройство подсоединено к отводной линии (не показано) для выпуска побочных продуктов.
Комплекс по производству метанола согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет описываться ниже на примере комплекса 100 по производству метанола. Способ производства метанола согласно указанному варианту осуществления изобретения включает этап риформинга, этап регенерации тепла, этап снижения соотношения СО/СО2, этап повышения давления, этап синтеза и этап очистки.
На этапе риформинга сырьевой газ, содержащий главным образом метан, вводят в установку 1 риформинга одновременно с кислородом, подаваемым из кислородной установки 2. На этапе риформинга с парциальным (частичным) окислением кислородом сырьевого газа, содержащего метан, получают конвертированный газ, содержащий СО, СО2 и водород, согласно нижеприведенным реакциям (1) – (3):
Химические реакции 1
CH4 + 1/2O2 → 2H2 + CO (1)
CO + 1/2O2 → CO2 (2)
H2 + 1/2O2 → H2O (3)
Следует отметить, что риформинг с парциальным окислением проводится при введении кислорода в реакционную систему и подаче тепла, необходимого для риформинга посредством окисления части сырьевого газа. Примеры вышеупомянутого риформинга с парциальным окислением включают некаталитическое парциальное окисление (некаталитическое POx) с использованием упомянутого выше окислителя для некаталитического парциального окисления, прямое каталитическое парциальное окисление (D-CPOX) с использованием окислителя для каталитического парциального окисления и подобные методы. При проведении некаталитического парциального окисления температура реакции может быть установлена в диапазоне от 1200°С до 1550°С и давление может быть установлено, например, в диапазоне от 3,0 до 7,0 МПа. При проведении прямого каталитического парциального окисления температура реакции может быть установлена в диапазоне от 700°С до 900°С и давление может быть установлено, например, в диапазоне от 1,0 до 2,0 МПа.
После этапа риформинга следует этап рекуперации тепла, для проведения указанного этапа конвертированный газ, нагретый до высокой температуры за счет выделения тепла при реакции конверсии, вводится в устройство 3 рекуперации тепла, в котором происходит теплообмен между указанным конвертированным газом и водной средой, при этом тепло конвертированного газа рекуперируется для образования пара. Между тем, как будет описываться ниже, газ, прошедший этап снижения соотношения CO/CO2 и имеющий пониженное соотношение CO/CO2, вводят в конвертированный газ, прошедший этап рекуперации тепла.
После этапа рекуперации тепла проводят этап повышения давления газа, при этом газ, поступивший в устройство 4 повышения давления, сжимают до достижения давления, требуемого для синтеза метанола, такого как в диапазоне от 5,0 до 15 МПа.
После этапа повышения давления проводят этап синтеза, на котором из конвертированного газа синтезируют метанол посредством реакций (4) и (5) CO и CO2 с водородом для получения газообразного продукта содержащего, по меньшей мере, метанол.
Химическая реакция 2
CO + 2H2 ↔ CH3OH (4)
CO2 + 3H2 ↔ CH3OH + H2O (5)
На этапе синтеза, проводимом с использованием реактора 5, который является изотермическим реактором, предотвращается локальное повышение температуры, в результате чего обеспечивается равномерная температура, которая поддерживается в заданном диапазоне. Таким образом, реактор, а также аппаратура и/или катализатор испытывают меньшую нагрузку, связанную с тепловым эффектом реакции синтеза. Температура реакции, требуемая для синтеза метанола, лежит в диапазоне от 100 до 300°С и, предпочтительно, устанавливается в диапазоне от 150 до 250°С. Между тем, на указанном этапе получают газообразный продукт, регулируя соотношение CO/CO2 для увеличения соотношения CO/CO2 до тех пор, пока не будет достигнуто достаточное содержание метанола, одновременно проводят риформинг с парциальным окислением и затем регулируют соотношение CO/CO2, проводя этап снижения соотношения CO/CO2. Следовательно, можно уменьшить количество реакций синтеза метанола, т.е. уменьшить количество этапов синтеза и, таким образом, дополнительно уменьшить нагрузку на реактор, а также на аппаратуру и/или катализатор, связанную с тепловым эффектом реакции синтеза.
По окончании этапа синтеза отделяют часть газообразного продукта и посредством устройства L6 для снижения соотношения CO/CO2 вводят в конвертированный газ, прошедший этап рекуперации тепла (до проведения этапа повышения давления). В газообразном продукте, полученном на этапе синтеза, соотношение CO/CO2 ниже, чем в конвертированном газе, прошедшем этап рекуперации тепла. Соответственно, в конвертированном газе соотношение CO/CO2 снижается и поддерживается в пределах заданного диапазона вплоть до этапа синтеза.
Соотношение CO/CO2 в газе регулируется на этапе снижения соотношения CO/CO2 так, чтобы указанное соотношение находилось в диапазоне от не менее 0,5 до не более 5,0 или предпочтительно, в диапазоне от не менее 1,2 до не более 4,0 или предпочтительнее, в диапазоне от не менее 1,4 до не более 3,5. При указанном диапазоне можно достичь высокой концентрации синтезируемого метанола и, соответственно, уменьшить связанную с тепловым эффектом реакции синтеза метанола нагрузку на реактор, а также на аппаратуру и/или катализатор.
На этапе очистки, проводимом после этапа синтеза и/или этапа снижения соотношения CO/CO2, газообразный продукт, содержащий метанол, вводят в сепарационное устройство 6 по линии L5, где методом дистилляционной сепарации отделяют высокочистый метанол от побочных продуктов, а именно, от низкокипящих и высококипящих соединений. Высокочистый метанол выпускается по линии L7, а побочные продукты выводятся из реактора в виде жидких отходов. Отделенный и выпускаемый таким образом метанол может использоваться как готовый продукт, либо может использоваться в качестве исходного сырья в установке для производства аммиака, или в установке для производства уксусной кислоты и в подобных установках, подсоединенных к указанному реактору. Когда метанол, полученный согласно указанному варианту осуществления изобретения, используется в качестве исходного сырья для производства аммиака, уксусной кислоты и подобных продуктов, экономическая эффективность производства метанола положительно влияет на эффективность производства аммиака, уксусной кислоты и подобных продуктов.
Получение метанола из сырьевого газа осуществляют, как описано выше. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, регулируя соотношение CO/CO2 в конвертированном газе, полученном риформингом с парциальным окислением, можно в момент подачи конвертированного газа в реактор 5 затормозить развитие реакции синтеза метанола, так как она является экзотермической реакцией. Таким образом, можно избежать связанной со значительным повышением температуры тепловой нагрузки на реактор, а также на аппаратуру и/или катализатор, размещенный в реакторе. Кроме того, поскольку проводится риформинг с парциальным окислением, на этапе риформинга может быть достигнута достаточная реакционная активность. Следовательно, можно повысить экономическую эффективность производства метанола, получая требуемое количество метанола при меньшем количестве этапов синтеза.
Второй вариант осуществления изобретения
Комплекс и способ изготовления метанола согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будут подробно описываться ниже со ссылкой на фиг. 2. Компоненты, аналогичные компонентам первого варианта осуществления изобретения, обозначены теми же ссылочными позициями и их описание опущено. Как показано на фиг. 2, комплекс 200 по производству метанола согласно указанному варианту осуществления изобретения отличается от комплекса согласно первому варианту главным образом тем, что вышеописанное устройство L6 для снижения соотношения CO/CO2 заменено на устройство L8 для снижения соотношения CO/CO2.
Устройство L8 для снижения соотношения CO/CO2 представляет собой линию, обеспечивающую регулирование соотношения CO/CO2 конвертированного газа на выходе из устройства 4 повышения давления. Один конец устройства L8 для снижения соотношения CO/CO соединен с линией L3, а другой конец указанного устройства соединен с устройством регенерации СО2 (не показано). Устройство регенерации СО2 предназначено для регенерации СО2 из отработанных газов вспомогательного оборудования. Таким образом, можно уменьшить соотношение CO/CO2 в конвертированном газе на линии L3 между устройством 3 рекуперации тепла и устройством 4 повышения давления и повысить экономическую эффективность производства за счет рационального использования CO2 из отработанных газов вспомогательного оборудования, в результате чего сокращаются выбросы CO2. Вспомогательное оборудование не ограничивается конкретным оборудованием при условии, что при его работе выделяется газ, содержащий CO2. Примерами вспомогательного оборудования являются: вспомогательный котел, установленный в паровой системе, GTG (газотурбинный генератор) для подачи электроэнергии, огневой подогреватель для запуска установки и т.п. Вспомогательное оборудование не ограничивается оборудованием, смонтированным на основной установке. Например, вспомогательное оборудование может быть связано со вспомогательным оборудованием, установленным на другой установке для производства метанола, установке производства аммиака или подобной установке, подсоединенной к основной установке. Кроме того, вместо вспомогательного оборудования может использоваться установка парового риформинга, выделяющая газ, содержащий CO2, которая расположена внутри или вне основной установки. Таким образом, можно повысить экономическую эффективность производства и сократить выбросы CO2 за счет рационального использования CO2, который требуется для совмещенного производства метанола, аммиака и подобных продуктов на разных установках.
Устройство для регенерации СО2 не ограничивается конкретным устройством при условии, что устройство может регенерировать СО2 из отработанного газа. Точнее, устройство для регенерации СО2 может представлять собой разделительную колонну для СО2, содержащую любой аминовый жидкий абсорбент, поглощающий СО2, а также содержащую неорганическую разделительную мембрану из цеолита типа DDR, типа CHA и т.п. Устройство для регенерации СО2 не ограничивается оборудованием или устройством, установленным на основной установке. Например, можно воспользоваться другим устройством для регенерации СО2, которое установлено на другой установке по производству метанола, установке по производству аммиака или подобной установке, подсоединенной к основной установке. Таким образом, можно повысить экономическую эффективность производства метанола, аммиака и т.п. за счет одновременного использования разных установок.
Основное различие между способами производства метанола согласно указанному варианту и первому варианту осуществления изобретения заключается в упомянутом выше этапе снижения соотношения CO/CO2. На этапе снижения соотношения CO/CO2 в конвертированный газ после этапа рекуперации тепла и до этапа повышения давления вводится СО2, регенерированный на этапе регенерации СО2 из отработанного газа, образующегося при работе вспомогательного оборудования, благодаря чему в конвертированном газе снижается соотношение CO/CO2. На этапе регенерации СО2 осуществляется регенерация СО2 из обработанных газов, образующихся при работе вспомогательного оборудовании, в результате чего получают газ, обогащенный СО2, т.е. в основном содержащий СО2. Среди возможных методов регенерации, на этапе регенерации СО2 можно применить метод химической абсорбции, мембранной сепарации и им подобные методы. Химическая абсорбция СО2 из выработанных газов осуществляется посредством аминового жидкого абсорбента с последующим нагревом жидкости для отделения и регенерации из нее СО2. Мембранная абсорбция осуществляется посредством неорганической разделительной мембраны, через которую транспортируется выработанный газ для избирательного отделения и регенерации СО2. Этап регенерации СО2 обеспечивает получение газа, обогащенного СО2, который имеет низкое соотношение CO/CO2, то есть содержит СО2 высокой степени чистоты, благодаря чему облегчается регулирование соотношения CO/CO2 в конвертированном газе.
Третье осуществление изобретения
Комплекс и способ производства метанола согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения будут подробно описываться ниже со ссылкой на фиг. 3. Компоненты, аналогичные компонентам первого и второго вариантов, обозначены теми же ссылочными позициями и их описание опущено. Как показано на фиг. 3, комплекс 300 по производству метанола согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения отличается от комплекса согласно первому варианту, главным образом тем, что вышеописанное устройство L6 для снижения соотношения CO/CO2 заменено на устройство 9 для снижения соотношения CO/CO2.
Устройство 9 для снижения соотношения CO/CO2 оснащено реактором 10 сдвига и сконфигурировано для превращения части конвертированного газа в газ, обогащенный CO2 посредством реакции сдвига, и подачи газа, обогащенного CO2, на линию ниже по ходу установки 1 риформинга, а именно, выше по ходу устройства 3 рекуперации тепла. Таким образом, обеспечивается снижение соотношения CO/CO2 в конвертированном газе. Устройство 9 для снижения соотношения CO/CO2 содержит линию L9 отвода конвертированного газа с линии L2 в реактор 10 сдвига, и линию L10 подачи газа, выработанного реактором 10 сдвига, на линию L2.
Кроме того, отличие способа получения метанола согласно указанному варианту осуществления изобретения от первого варианта заключается главным образом в вышеописанном этапе снижения соотношения CO/CO2. На этапе снижения соотношения CO/CO2, проводимом после этапа риформинга, конвертированный газ вводится в устройство 9 для снижения соотношения CO/CO2, при этом в реакторе 10 происходит приведенная ниже реакция (6) сдвига, в которой образуется водород и СО2 в результате взаимодействия пара (Н2О) с СО. Поскольку реакция сдвига проходит с выделением тепла, полученный газ, обогащенный СО2, нагревается до высокой температуры и затем подается в конвертированный газ, таким образом, указанный этап наряду со снижением соотношения CO/CO2 в конвертированном газе, полученном на этапе риформинга, увеличивает количество тепла, подлежащего рекуперации на этапе рекуперации тепла. Для проведения представленной ниже реакции сдвига необходимо обеспечить температуру в диапазоне от 200 до 400°С и давление должно быть установлено в диапазоне от 2,0 до 4,0 МПа.
Химическая реакция 3
H2O + CO → H2 + СО2 (6)
Пар, получаемый в результате побочной реакции на этапе риформинга, присутствует в конвертированном газе и может быть использован при проведении реакции сдвига. При недостаточном количестве пара его можно добавить из устройства 3 для рекуперации тепла, из устройства 4 повышения давления, где имеется избыток пара, и/или из устройства, расположенного вне основной установки. Примером устройства, расположенного вне основной установки, может служить вспомогательный котел, установленный на установке производства аммиака, подсоединенной к основной установке, и т.п. Таким образом, пар, полученный вне основной установки, может быть рационально использован в комплексе. Между тем, водород, полученный в процессе реакции сдвига, можно вводить в конвертированный газ после проведения этапа регенерации тепла и использовать для синтеза метанола на этапе синтеза. Если на этапе синтеза наблюдается избыток водорода, тогда избыточный водород может быть отделен от конвертированного газа при помощи разделительной мембраны (не показано), и отведен, например, в устройство 1 риформинга для использования на этапе риформинга. Таким образом, можно уменьшить подачу кислорода с кислородной установки 2, и эффективно использовать водород внутри и вне основной установки в производстве метанола.
В вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения были описаны, соответственно, в качестве альтернативы устройства для снижения соотношения CO/CO2 и этапы снижения соотношения CO/CO2. Однако настоящее изобретение не ограничивается указанными вариантами. Например, можно установить любые два из описанных устройств для снижения соотношения CO/CO2: устройство L6, устройство L8 и устройство 9, и проводить этап снижения соотношения CO/CO2 с использованием указанных устройств. Как альтернатива, могут быть установлены все устройства L6, L8 и 9 для снижения соотношения CO/CO2, и этап снижения соотношения CO/CO2 может быть проведен с использованием всех указанных устройств.
Примеры
Полезные эффекты настоящего изобретения будут раскрываться посредством примеров осуществления изобретения. Представленные примеры не являются ограничительными при осуществлении комплекса и способа производства метанола согласно настоящему изобретению.
Тестовый пример 1
Максимальную локальную температуру, возникающую в реакторе при синтезе метанола, измеряли на установке, в которой в качестве установки риформинга применяется окислительная колонна некаталитического парциального окисления, а в качестве реакционного аппарата применяется реактор с неподвижным слоем, при этом отсутствует установка по производству метанола согласно первому варианту осуществления изобретения и устройство для снижения соотношения CO/CO2. Внутри установки риформинга была задана температура реакции 1300°С, а давление внутри установки риформинга было задано 4,0 МПа. Внутри реакционного аппарата устанавливали температуру реакции 250°С, а давление внутри реакционного аппарата устанавливали 10 МПа.
Тестовый пример 2
Максимальную локальную температуру, возникающую в реакторе при синтезе метанола, измеряли на установке, в которой в качестве установки риформинга применяется окислительная колонна некаталитического парциального окисления, а в качестве реакционного аппарата применяется реактор с неподвижным слоем, при этом имеется установка по производству метанола согласно первому варианту осуществления изобретения и устройство для снижения соотношения CO/CO2. Температура реакции и давление внутри установки риформинга соответствовали значениям тестового примера 1, тогда как температура реакции внутри реакционного аппарата была установлена 250°С, а давление внутри реакционного аппарата было установлено 10 МПа. Посредством устройства снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе выше по ходу реакционного аппарата было установление соотношение CO/CO2, которое составляет 4,0.
[Тестовый пример 3]
Максимальную локальную температуру, возникающую в реакторе при синтезе метанола, измеряли на установке, в которой в качестве установки риформинга применяется окислительная колонна некаталитического парциального окисления, а в качестве реакционного аппарата применяется супер конвертер (SPC), при этом имеется установка по производству метанола согласно первому варианту осуществления изобретения и устройство для снижения соотношения CO/CO 2 . Температура реакции и давление внутри установки риформинга соответствовали значениям тестового примера 1, тогда как температура реакции внутри реакционного аппарата была установлена 250°С, а давление внутри реакционного аппарата было установлено 10 МПа. Посредством устройства снижения соотношения CO/CO 2 в конвертированном газе выше по ходу реакционного аппарата было установление соотношение CO/CO 2 , которое составляет 4,0.
При использовании для синтеза метанола реакционного аппарата согласно тестовому примеру 1 максимальная локальная температура, возникающая в процессе синтеза метанола, составляла 500°С. При использовании для синтеза метанола реакционного аппарата согласно тестовому примеру 2 максимальная локальная температура, возникающая в процессе синтеза метанола, составляла 350°С. При использовании для синтеза метанола реакционного аппарата согласно тестовому примеру 3 максимальная локальная температура, возникающая в процессе синтеза метанола, составляла 270°С.
Полученные результаты показали, что по сравнению с тестовым примером 1 в тестовом примере 2 температура, возникающая внутри реактора, может быть снижена и, следовательно, уменьшена нагрузка на реактор, поскольку выполняется этап снижения соотношения CO/CO2 посредством устройства для снижения CO/CO2. Кроме того, полученные результаты показали, что по сравнению с тестовым примером 2 в тестовом примере 3 температура, возникающая внутри реактора, может быть снижена и, следовательно, уменьшена нагрузка на реактор, поскольку выполняется этап снижения соотношения CO/CO2 и реактор с неподвижным слоем, применяемый в тестовом примере 2, заменен на супер конвертер (SPC).
Промышленная применимость
Комплекс и способ производства метанола согласно настоящему изобретению позволяют снизить нагрузку на реактор для производства метанола, и повысить экономическую эффективность производства метанола из природного газа.
Перечень ссылочных позиций
1 – установка риформинга
2 – кислородная установка
3 – устройство рекуперации тепла
4 – устройство повышения давления
5 – реактор
6 – сепарационное устройство
L6, L8, 9 – устройства для снижения соотношения CO/CO2
10 – реактор сдвига
100, 200, 300 – комплекс по производству метанола.

Claims (30)

1. Способ производства метанола, включающий:
этап риформинга сырьевого газа, содержащего метан, посредством парциального окисления кислородом для получения конвертированного газа;
этап снижения соотношения СО/СО2, проводимый для снижения соотношения СО/СО2 в конвертированном газе и регулирования соотношения СО/СО2 так, чтобы оно составляло 0,5-5,0; и
этап синтеза, проводимый после этапа снижения соотношения СО/СО2 и обеспечивающий получение из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол, с использованием реактора с неподвижным слоем или изотермического реактора.
2. Способ производства метанола по п. 1, в котором этап снижения соотношения CO/CO2 включает введение в конвертированный газ части газообразного продукта, полученного на этапе синтеза.
3. Способ производства метанола по п. 1 или. 2, дополнительно включающий:
этап повышения давления для сжатия конвертированного газа перед этапом синтеза, при этом
этап снижения соотношения CO/CO2 включает этап регенерации СО2, проводимый для извлечения СО2 из отработанного газа вспомогательного оборудования, при этом
для снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе используют регенерированный СО2, который вводят в конвертированный газ до проведения этапа повышения давления.
4. Способ производства метанола по любому из пп. 1–3, дополнительно включающий:
этап рекуперации тепла конвертированного газа, проводимый перед этапом синтеза, причем
на этапе снижения соотношения CO/CO2 получают СО2 посредством введения части конвертированного газа в реакцию сдвига до проведения этапа рекуперации тепла, и
полученный СО2 вводят в конвертированный газ до проведения этапа рекуперации тепла с целью снижения соотношения СО/СО2 и повышения температуры конвертированного газа.
5. Способ производства метанола по любому из пп. 1–4, в котором этап синтеза включает проведение изотермической реакции для синтеза метанола при поддержании постоянной температуры в процессе синтеза посредством изотермического реактора.
6. Комплекс по производству метанола, содержащий:
установку риформинга, выполненную с возможностью получения конвертированного газа посредством проведения риформинга с парциальным окислением кислородом сырьевого газа, содержащего метан;
устройство для снижения соотношения CO/CO2, выполненное с возможностью снижения соотношения CO/CO2 в конвертированном газе и регулирования соотношения СО/СО2 так, чтобы оно составляло 0,5-5,0;
реактор, установленный ниже по ходу от устройства для снижения соотношения CO/CO2 и выполненный с возможностью получения из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол, причем указанный реактор представляет собой реактор с неподвижным слоем или изотермический реактор.
7. Комплекс по производству метанола по п. 6, в котором устройство для снижения соотношения CO/CO2 включает линию, выполненную с возможностью отвода части газообразного продукта с линии ниже по ходу реактора и подачи на линию выше по ходу реактора для введения в конвертированный газ.
8. Комплекс по производству метанола по п. 6 или 7, дополнительно содержащий:
устройство повышения давления, выполненное с возможностью обеспечивать сжатие конвертированного газа с целью повышения давления конвертированного газа выше по ходу от реактора, причем
устройство для снижения соотношения CO/CO2 содержит устройство регенерации СО2, соединенное с линией выше по ходу от устройства повышения давления и выполненное с возможностью регенерировать СО2 из отработанного газа вспомогательного оборудования в установке, при этом
соотношение CO/CO2 в конвертированном газе снижают посредством введения СО2 из устройства регенерации СО2 в конвертированный газ выше по ходу от устройства повышения давления.
9. Комплекс по производству метанола по любому из пп. 6–8, дополнительно содержащий:
устройство рекуперации тепла, расположенное выше по ходу от реактора и выполненное с возможностью обеспечивать рекуперацию тепла конвертированного газа, причем
устройство снижения соотношения CO/CO2 включает реактор сдвига, подсоединенный к линии выше по ходу устройства рекуперации тепла, для получения СО2, при проведении реакции сдвига части конвертированного газа выше по ходу устройства рекуперации тепла, при этом
CO2 из реактора сдвига вводят в конвертированный газ выше по ходу от устройства рекуперации тепла для снижения соотношения СО/СО2 и повышения температуры конвертированного газа.
10. Комплекс по производству метанола по любому из пп. 6–9, в котором реактор представляет собой изотермический реактор, выполненный с возможностью синтеза метанола при поддержании постоянной температуры внутри реактора.
11. Способ производства метанола по п. 5, в котором метанол синтезируют в процессе изотермической реакции с применением супер конвертера (SPC) в качестве изотермического реактора.
12. Комплекс по производству метанола по п. 10, в котором изотермический реактор представляет собой супер конвертер (SPC).
RU2018123184A 2015-12-04 2016-11-11 Комплекс и способ производства метанола RU2697087C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-237708 2015-12-04
JP2015237708A JP6663211B2 (ja) 2015-12-04 2015-12-04 メタノール製造システム及び製造方法
PCT/JP2016/083527 WO2017094475A1 (ja) 2015-12-04 2016-11-11 メタノール製造システム及び製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697087C1 true RU2697087C1 (ru) 2019-08-12

Family

ID=58797075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018123184A RU2697087C1 (ru) 2015-12-04 2016-11-11 Комплекс и способ производства метанола

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11001547B2 (ru)
JP (1) JP6663211B2 (ru)
CN (1) CN108602739A (ru)
RU (1) RU2697087C1 (ru)
WO (1) WO2017094475A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018195787A (ja) 2017-05-22 2018-12-06 株式会社デンソー コンデンサモジュール及びこれを備えた回転電機ユニット
WO2020142487A1 (en) * 2019-01-02 2020-07-09 Sabic Global Technologies, B.V. Methanol production process
CA3127064A1 (en) * 2019-03-07 2020-09-10 Marwan ALAMRO Production of synthesis gas and of methanol
JP7550623B2 (ja) 2020-12-02 2024-09-13 三菱重工業株式会社 メタノール製造システムおよびメタノール製造方法
EP4056531B1 (en) 2021-03-12 2023-10-11 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Apparatus and method for producing methanol

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255357B1 (en) * 1997-06-13 2001-07-03 Imperial Chemical Industries Plc Production of methanol
RU2198838C1 (ru) * 2002-01-29 2003-02-20 Писаренко Елена Витальевна Способ получения метанола
US20080319093A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Olah George A Conversion of carbon dioxide to methanol and/or dimethyl ether using bi-reforming of methane or natural gas

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4927857A (en) * 1982-09-30 1990-05-22 Engelhard Corporation Method of methanol production
GB8923112D0 (en) * 1989-10-13 1989-11-29 Enserch Int Investment Methanol production process
JPH07126201A (ja) * 1993-10-27 1995-05-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc メタノール製造方法
DE19644216A1 (de) * 1996-10-24 1998-04-30 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Erzeugen von Methanol aus Erdgas
GB0025150D0 (en) * 2000-10-13 2000-11-29 Air Prod & Chem A process and apparatus for the production of synthesis gas
CA2292178C (en) * 1998-12-07 2003-07-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of manufacturing methanol
JP2001097906A (ja) * 1998-12-07 2001-04-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd メタノールの製造方法
NO314989B1 (no) * 1999-12-28 2003-06-23 Statoil Asa Fremgangsmåte for ökning av produksjonen i et eksisterende prosessanlegg for konvertering av naturgass til et produkt, samt prosessanlegg
US6706770B2 (en) * 2002-04-04 2004-03-16 Air Products And Chemicals, Inc. Co-production of hydrogen and methanol from steam reformate
DE10226209B4 (de) * 2002-06-13 2008-04-03 Lurgi Ag Anlage und Verfahren zur Erzeugung und Zerlegung von Synthesegasen aus Erdgas
US6846951B1 (en) * 2003-10-09 2005-01-25 Acetex (Cyprus) Limited Integrated process for acetic acid and methanol
US20100132257A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Kellogg Brown & Root Llc Systems and Methods for Increasing Carbon Dioxide in Gasification
US8968685B2 (en) * 2011-04-26 2015-03-03 Alliant Techsystems Inc. Fuel processing system and related methods
US9315452B2 (en) * 2011-09-08 2016-04-19 Expander Energy Inc. Process for co-producing commercially valuable products from byproducts of fischer-tropsch process for hydrocarbon fuel formulation in a GTL environment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255357B1 (en) * 1997-06-13 2001-07-03 Imperial Chemical Industries Plc Production of methanol
RU2198838C1 (ru) * 2002-01-29 2003-02-20 Писаренко Елена Витальевна Способ получения метанола
US20080319093A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Olah George A Conversion of carbon dioxide to methanol and/or dimethyl ether using bi-reforming of methane or natural gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 6218439 B1. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017101005A (ja) 2017-06-08
CN108602739A (zh) 2018-09-28
US20180354877A1 (en) 2018-12-13
US11001547B2 (en) 2021-05-11
WO2017094475A1 (ja) 2017-06-08
JP6663211B2 (ja) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2697087C1 (ru) Комплекс и способ производства метанола
US20220194789A1 (en) Atr-based hydrogen process and plant
RU2759379C2 (ru) Способ синтеза аммиака, отличающийся низким уровнем выбросов co2 в атмосферу
US20230271829A1 (en) ATR-Based Hydrogen Process and Plant
JP4053103B2 (ja) 濃縮空気改質及び合成ループへの窒素の投入を用いたアンモニアの製造
TWI732818B (zh) 用於產生氨合成氣之方法，從此種氣體產生氨之方法，及經配置以執行此等方法的設備
RU2011101927A (ru) Устройство и способы обработки водорода и моноксида углерода
GB2602695A (en) Process for producing a gas stream comprising carbon monoxide
WO2014111310A1 (en) Process for the preparation of synthesis gas
US9266805B2 (en) System and method for producing gasoline or dimethyl ether
RU2695164C2 (ru) Процесс синтеза аммиака
WO2023242536A1 (en) Process for producing hydrogen
WO2023218160A1 (en) Process for synthesising methanol
AU2022211554A1 (en) Method for preparing a synthesis gas
EP4421040A1 (en) System for integrated nitric acid and ammonia production and method of production thereof
JP7134682B2 (ja) メタノール製造方法およびメタノール製造システム
US20230264145A1 (en) Improving the purity of a CO2-rich stream
DK202100198A1 (en) Process for synthesis gas generation
EP3800162A1 (en) Production of a mixture of hydrogen and natural gas
KR101426698B1 (ko) 액상 개질 반응기를 포함하는 수소 제조 장치
WO2013033711A1 (en) Integration of ft system and syn-gas generation