WO2009102230A1 - Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления - Google Patents

Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2009102230A1
WO2009102230A1 PCT/RU2008/000425 RU2008000425W WO2009102230A1 WO 2009102230 A1 WO2009102230 A1 WO 2009102230A1 RU 2008000425 W RU2008000425 W RU 2008000425W WO 2009102230 A1 WO2009102230 A1 WO 2009102230A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
methanol
gas
unit
production
water
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Evgeniy Aleksandrovich Feadorov
Iosif Izrailevich Lishiner
Olga Vasiljevna Malova
Original Assignee
Feadorov Evgeniy Aleksandrovic
Iosif Izrailevich Lishiner
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 Feadorov Evgeniy Aleksandrovic, Iosif Izrailevich Lishiner filed Critical Feadorov Evgeniy Aleksandrovic
Publication of WO2009102230A1 publication Critical patent/WO2009102230A1/ru

Links

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
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • 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
    • 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
    • C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the invention relates to methods for processing natural gases using energy and resource-saving technologies and, in particular, to an energy-efficient method of producing methanol, motor fuels, aromatic hydrocarbons, hydrogen and water from gas of unstable composition, for example, gas, gas condensate and oil fields in the field block installations.
  • Synthesis reactions occur with the release of a large amount of low-temperature heat at the level of 180-300 degrees C, as well as the formation of light hydrocarbons of the methane-ethane fraction, water and carbon dioxide.
  • Aromatic hydrocarbons are important raw materials for various industrial processes and organic syntheses, for example for the synthesis of polymers, resins, as well as components of many liquid fuels.
  • the resulting liquid products have the following composition, in% BENZEN 0.1
  • the known method does not provide a high yield of aromatic hydrocarbons, and does not set as its task the production of methanol, which in this method can be a feedstock.
  • Benzene BF C 6 H 6 is obtained with a yield of 13.64 -14.35%; toluene, BF C 7 H 8 yield 22.32 - 23.43%; xylenes, BF CgHi 0 yield 14.5 - 14.8%.
  • the starting reagent is propane or boogie, or a mixture thereof.
  • reactor block consisting of three reactors, recycling of Cg + -aromatic hydrocarbon fraction in the amount of 1 - 5% for feedstock to the third reactor of the block; contact time in this reactor is 0.5 -1, 5 s.
  • the method is not intended to produce products such as methanol, gasolines (fuel).
  • a method for producing gasoline fractions and aromatic hydrocarbons by converting methanol in a two-section reactor in the first stage of a section over a catalyst crystalline iron silicate having a zeolite structure of (0.09-0.6) Na 2 O " Fe 2 OV (75-320) SiO 2 at a temperature of 350-520 ° C and a flow rate of methanol of 0.36-4.15, followed by feeding the resulting mixture to the second section, in which ZSM type zeolite is used as a catalyst (0.04-1.45) Na 2 O - Al 2 O 3 (28.9-210) SiO 2 and the process is carried out at a temperature of 310-
  • a feature of the method is the possibility of varying the composition of the produced gasoline by changing the process conditions: the temperature of the first and second sections of the reactor, the ratio of the volumes of catalysts of the first section and the second, the feed rate of methanol relative to the first section.
  • the feedstock is methanol, which in the inventive method is one of the products obtained as a result of complex processing of the feedstock.
  • This method converts a gaseous hydrocarbon (for example, methane) into a liquid hydrocarbon (for example, gasoline, distillates, etc.), which includes improved operations for obtaining the required process air, and in accordance with this method exhaust gas heat and tail gas fractions are effectively used for the needs of the process itself and / or for generating additional power.
  • a gaseous hydrocarbon for example, methane
  • a liquid hydrocarbon for example, gasoline, distillates, etc.
  • This known device for the continuous processing of sea water contains a series-connected ion separator, a separator-neutralizer and a hydrogen generator, forming the first process line.
  • the second process line is formed by a second separator-neutralizer, a reactor-mixer and a hydrogen generator operating on desalted water and an alkaline melt.
  • the ion separator designed to separate seawater into desalted water, catholyte and anolyte, contains a section for pre-magnetizing water with a circular magnetic field and a separation section made in the form of a central pipeline, to which two smaller diameter pipelines are connected to the anolyte and catholyte through gaps .
  • the separator-neutralizer for separating the hydration shell from anions and cations and neutralizing electric charges on them contains pipes for introducing vaporized catholyte and anolyte, conical grids carrying positive and negative charges, and a neutralizer having metal ball contact and contact from molten lithium or sodium.
  • the hydrogen generator contains a heat-insulating housing with a reaction zone for the interaction of molten lithium and water and the cooling system of the reaction mass with the release of an aqueous solution of lithium hydroxide and hydrogen from it.
  • a system for the integrated production of hydrocarbon fuels and electric energy and the production of maritime fresh and drinking water from seawater, useful chemical elements and compounds based on oil refining or gas condensate near their extraction sites and supplying coastal decentralized consumers products of this production, including raw materials tanks, installations for cleaning and dehydration of raw hydrocarbon raw materials, oil refineries, commodity tanks of products the process of refining oil and gas condensate and an automated control and monitoring post, with at least two carrier vessels, one of which is a ship of catamaran or trimaran type, whose hulls are made in the form of pontoons equipped with ballast tanks with ballasting system and interconnected truss structures installed above them, on which at least two open platforms raised above the water surface anovkami cleaning and dewatering the hydrocarbon feedstock, refinery systems, raw materials and product tanks and superstructure with central post automated facilities management and control, and the second carrier vessel is equipped with an energy-saving heat and power generating station, connected by
  • a method for integrated processing of seawater with the production of fresh water and valuable mineral components.
  • the method includes successive stages of mechanical filtration, separation of elements and salts from those present in seawater and from brines and obtaining fresh water.
  • the known technology includes two main sequential stages: production of synthesis gas by methane conversion and Fischer-Tropsch synthesis, which allows one-pass process to obtain high yields by the C 7 -C 2O fraction - If necessary, the technology can also include the standard fractionation stage.
  • the main disadvantages of the technology are low productivity, a narrow assortment of the products obtained (including up to 30% low-octane gasoline plus fractions requiring additional processing), and high cost of the process.
  • a synthesis gas is obtained by non-catalytic gas-phase oxidative conversion of natural gas with oxygen of air at a temperature of 800-1500 ° C and a pressure of 1 -10 MPa. Then lead the catalytic conversion of synthesis gas in the reactor for the synthesis of dimethyl ether, followed by cooling the resulting gas mixture and separating it into liquid and gas phase. Dimethyl ether is separated from the liquid phase and sent to the catalytic gasoline synthesis reactor, and the gas phase containing the unconverted synthesis gas components is sent to re-catalytic conversion from an additional dimethyl ether synthesis reactor without mixing with the original synthesis gas.
  • the method allows to increase the yield of dimethyl ether and, accordingly, the gasoline fraction through the use of oxygen, but does not solve the problem of the complexity of processing natural gas, utilizing waste, which includes, of course, a valuable commodity product - water, and the total cost of production remains high.
  • Also known installation and method of catalytic processing of hydrocarbon gases including the catalytic conversion of raw materials and recirculation products using high-temperature heat and synthesis gas, catalytic processing of synthesis gas with low-temperature heat, the fractionation of the products obtained with the release of liquid hydrocarbons, recirculation products and exhaust gases , afterburning of the latter with utilization of high-temperature heat and the use of carbon dioxide emission (WO 97/33847 A 1.18.09.1997).
  • the method is associated with large power consumption and low yield of liquid hydrocarbons.
  • RU 2004138650 from 10.08.2005 and RU 2004138558 from 10.09.2005 known methods for obtaining purified water from the reaction water of the Fischer-Tropsch process containing oxygenated hydrocarbons, aliphatic, aromatic and cyclic hydrocarbons and inorganic compounds, and purified water is an aqueous stream having COD in the range from 20 to 500 mg / l, pH in the range from 6.0 to 9.0, suspended solids content less than 250 mg / l and total dissolved solids content less than 600 mg / l, while the method includes at least least the next hundred di: a) a primary treatment stage, including distillation to remove at least a portion of the non-acidic oxygen-containing hydrocarbons from the Fischer-Tropsch reaction water to form a primary water-enriched stream; b) a secondary treatment step involving liquid extraction with liquid to remove at least a portion of the organic acids from at least a portion of the primary water-rich stream to form a secondary water-rich stream; C) stage tertiary processing, including
  • Oxygenated hydrocarbons are alcohols, aldehydes, ketones.
  • the primary processing stage includes degassing the Fischer-Tropsch reaction water before further processing in the primary processing stage to remove compounds having a very low boiling point and dissolved gases from the Fischer-Tropsch reaction water.
  • equipment selected from the group including irrigated columns, packed columns, rotary disk contactors and Da Laval contactors or equivalent equipment equipment selected from the group including settling mixers, columns with perforated plates and columns with controlled quoting as well as various bio-aerated filters or membrane bioreactors, or high-speed compact reactors, etc.
  • the closest to the claimed group of the invention is the process described in RU 2278101 of June 20, 2006.
  • a method for integrated processing of natural gas to produce fresh water and fuel and a plant for its implementation is known.
  • the essence of the invention is to conduct the synthesis gas synthesis gas-phase oxidative conversion of natural gas with atmospheric oxygen, the catalytic conversion of synthesis gas to catalyzate. after cooling and separation of which the liquid phase is sent to the gasoline production reactor.
  • catalytic production of methanol is directed to the reactor for the production of high-octane gasoline components, which are stabilized and separated into liquid products and fatty gas sent to the oligomer-gasoline production reactor, liquid products for the reactors for the production of high-octane gasoline components and the oligomer gasoline, then combined, and the mixture is stabilized, while the water formed in all reactions of the synthesis, after separation is separately displayed, about unifying unit and fed into the preparation of fresh water, and the resulting nitrogen supplied to the storage partial using
  • unreacted combined synthesis gas from the methanol production unit is used to supply methanol to the nozzles of the reactor for production of high-octane gasoline components, and unreacted gases from the oligomer-gasoline production reactor are sent to the synthesis gas generator.
  • the known method is carried out using the installation for complex processing of natural gas to produce fresh water and fuel containing a synthesis gas production unit, including air and natural gas purification and compression units, a synthesis gas generator, a synthesis gas compression unit, a methanol production unit, including synthesis gas purification reactors, methanol synthesis reactors filled with catalyst and mounted in series, heat exchanger, methanol collection tank, high octane production unit gasoline components, including zeolitic catalyst-filled reactors whose nozzles are pneumatically and hydraulically connected to the intermediate methanol collection tank and methanol synthesis reactors, a refrigerator, a three-phase separator, an oligomer-gasoline production unit, including an oligomer-gasoline production reactor, pneumatically connected to the synthesis gas unit, gasoline stabilization unit, including a stabilization column, a tank for collecting marketable gasoline, a fresh water preparation unit, including a residual methanol distillation unit and a corner levodorodov, sites of biological purification and mineral
  • the technical task of the claimed group of the invention is the integrated processing of hydrocarbon gas of unstable composition with obtaining as the target products fresh water, improving its quality, reducing its cost, improving the environment, as well as utilization of associated petroleum gases, as well as gases from new fields with unstable gas composition , as well as improving the efficiency of the integrated processing process, which as a result of its implementation to receive as one of the target products oplivo and aromatic hydrocarbons.
  • the stated technical problem is achieved by the claimed group of the invention, which includes a method of integrated cascade processing of hydrocarbon gas from gas condensate and oil fields, as well as an installation for its implementation.
  • the set technical task is achieved by the method of complex cascade processing of hydrocarbon gas from gas-condensate and oil fields with the production of fresh water, hydrogen, aromatic hydrocarbons and motor fuels, including, if necessary, desulfurization of it, the subsequent synthesis of gas-phase single-stage oxidative conversion by air oxygen, its conversion to methanol, further production of methanol from the catalyst in the presence of a catalyst, motor fuel and water, separation the water formed at all stages of the process, the distillation of water combined and formed at all stages of the process, hydrocarbon residues, including methanol and fatty hydrocarbons, its biological purification and mineralization, in which unstable composition hydrocarbon gas is used as the source hydrocarbon gas it is methane and ethane from propane and butane, and which, before being converted into synthesis gas, is subjected to aromatization in the presence of a catalyst and when heated, and then the formation of aromatic hydrocarbons and hydrogen, which is at least partially used in the production of synthesis gas to change the ratio in
  • the installation used to implement the method claimed as an invention is an installation for integrated processing of hydrocarbon gas to produce fresh water and fuel, containing a synthesis gas production unit, including purification and compression units air and hydrocarbon gas, synthesis gas generator, methanol production unit, including synthesis gas purification reactors, methanol synthesis reactors filled with catalyst and fittings successively, a heat exchanger, an intermediate tank for collecting methanol, motor fuel production units, consisting of a unit for producing high-octane gasoline components, including reactors filled with a zeolite catalyst, a refrigerator, a three-phase separator, an oligomer-gasoline unit, including an oligomer-gasoline reactor, pneumatically connected with a synthesis gas unit, a gasoline stabilization unit, including a stabilization column, a tank for collecting marketable gasoline, a fresh water preparation unit, incl yuchayuschaya node for the distillation of residual methanol and hydrocarbons
  • a synthesis gas production unit including purification and
  • the task is achieved by the method of complex processing of hydrocarbon gas of unstable composition with the production of fresh water, hydrogen, aromatic hydrocarbons, methanol, motor fuels, including the selection of the processed hydrocarbon gas, if necessary, its desulfurization, its processing sequentially into aromatic hydrocarbons and hydrogen, production of synthesis gas, gas-phase single-stage oxidative conversion by air oxygen, subsequent synthesis of methanol with further production of motor fuel and water from it, which method separation is separated from hydrocarbons, fed to the fresh water preparation unit, where it is separated from methanol and hydrocarbon residues, subjected to bioremediation e and mineralization.
  • FIG. 1 The basic block diagram of the installation of complex processing of hydrocarbon gas, including the production of fresh (drinking) water is presented in FIG.
  • zeolite catalysts aluminosilicate catalysts
  • various copper-containing catalysts are used, for example, such as a copper-zinc-aluminum catalyst (based on oxides of these metals) or a copper-zinc-chromium catalyst (based on oxides of these metals).
  • catalysts prepared on the basis of zeolites of the type beta 2SM, SAPO are used.
  • FIG. 1 shows diagrams of individual units of a complex for the processing of natural gas (associated gas or gas of unstable composition).
  • the complex processing unit of a hydrocarbon gas contains an aromatization unit, including the separation of hydrogen and hydrocarbons, a synthesis gas production unit, a methanol production unit, a unit for producing high-octane components of motor fuels (BVKMT), a fresh water preparation unit.
  • the JNb 1 aromatics concentrate production unit (BA) (benzene, toluene, xylene fraction) includes a hydrocarbon gas purification unit from sulfur compounds (1), a drying unit (2), a hydrocarbon gas supply compressor to reactors where aromatization is carried out (3), furnaces where gas feedstock (4) is heated, heat exchangers (5), refrigerators (6) used to heat the source gas feedstock and cool the reaction products, an intermediate tank for collecting BTK (7) and a polymer membrane for separating hydrogen and hydrocarbon gases (8 ).
  • BA aromatics concentrate production unit
  • the N »2 unit for producing synthesis gas includes an air purification and compression unit (9), a hydrocarbon gas compression unit (10), an air and hydrocarbon gas mixing unit (1 1), a synthesis gas generator (12), a node (13) compression gas compression.
  • the Ni-3 unit for the production of methanol BM includes the factors (14-15) of additional purification of synthesis gas (SG) from residual oxygen and moisture, refrigerators (16-18), receivers-separators (19-21), synthesis reactors (22-24) methanol, mounted in series, the heat exchanger (25) preheating the gas, intermediate tank (26) to collect methanol.
  • Unit N 4 of production of high-octane gasoline components includes a methanol supply pump (27), a recuperative heat exchanger (28), reactors (29-30) of production of high-octane gasoline components (KVB), a refrigerator (31), a three-phase separator (32), furnace (33) for heating regeneration gas, compressor (34) for supplying regeneration gas.
  • the gasoline stabilization unit N ° 5 includes a stabilization column (36), an air cooler (37), a reflux tank (38), a tank (39) for collecting marketable gasoline.
  • Block N ° 6 for preparation of fresh (drinking) water (BPV) includes a node (40) for the distillation of residual methanol and fatty hydrocarbons, a node (41) for bioremediation, a node (42) for collecting water, a storage tank (43) for water (FIG. 1) .
  • the purification unit possibly desulfurization
  • the resulting synthesis gas at 260 ° C, a pressure of 4.5-5.0 MPa and a space velocity of 7000 h " 1-4000 h “ 1 comes from the node (13) of compression of the synthesis gas of the unit (N ° 2) for synthesis gas at a pressure of 5.0 MPa in reactors (14-15) after purification of synthesis gas from residual oxygen (up to 0.5%), if the concentration of oxygen in the synthesis gas exceeds 0.5% by volume.
  • Reactors (14-15) aftertreatment of synthesis gas from residual oxygen are shell-and-tube, loaded with an aluminum-palladium catalyst at a gas feed rate of 8000 h "1" Operating temperature 200-240 0 C. After the reactors (14-15) water coolers are provided ) and receivers-separators (19-21) for trapping water formed during the process.
  • the synthesis gas is sent to the first of the three flow type reactors with an intensive heat sink (22-24) of methanol synthesis BM.
  • Shell-and-tube reactor loaded with methanol synthesis catalyst.
  • the catalyst for methanol synthesis is activated once for the entire life.
  • Flow type reactors 22-24, mounted according to the “cascade” scheme. After each reactor, water coolers (16–18) and receivers – separators (19–21) are provided for collecting the produced methanol.
  • the methanol production unit JNb 3 also contains a heat exchanger.
  • methanol for collecting methanol.
  • methanol From the receivers-separators (19-21) of all reactors of the N_> 3 block, methanol enters an intermediate tank (26) for collecting methanol.
  • methanol from the intermediate tank (26) of the N 3 block is supplied by a pump (27) of supplying methanol after heating in a recuperative heat exchanger (28) to 180–220 ° C in reactors (29–30) for producing high-octane gasoline components (BHCR).
  • Reactors (29-30) for producing high-octane gasoline components of the WKB receiving unit operate alternately with an interregeneration run of at least 500 hours, filled with a zeolite catalyst containing zeolite of the ZSM-5 type. Catalytic conversion is carried out at a pressure of 0.7-1.0 MPa.
  • the temperature regime of the reactors (29-30) is regulated to maintain a certain conversion of raw materials throughout the entire conversion cycle.
  • the heat removal of the exothermic reaction occurs through the inner surface of the reaction space.
  • the heat flux is then used as a heat source at the facility for heating the recycle gas, powering the heat exchangers and heating the stabilization column (36) of the N 5 stabilization unit of gasoline.
  • the catalyst is regenerated at a pressure of 0.5–10, MPa, with a nitrogen – air mixture circulating with a compressor.
  • Heat exchangers and furnaces are used to heat the regeneration gases of the catalysts (conventionally not shown in Fig. 1).
  • the regeneration time is 100-120 h
  • the zeolite catalyst has a service life of at least 2 years.
  • the catalyst undergoes a recuperative heat exchanger (28) for preheating the raw material, then after cooling in the refrigerator (31) of the B4 block for producing BHCB, the catalyst is separated in a three-phase separator (32). Liquid condensate stratified and settled in the separator (32), the aqueous layer is separated, and the liquid organic products are pumped to preheat in heat exchangers and to the stabilization column (36) of the gasoline stabilization unit N ° 5, operating at a pressure of 1, 2-1, 4 MPa.
  • Hydrocarbon gases by means of a compressor are returned back to the BHCB production reactor.
  • the filtration element of the BS-G air cleaning and compression unit ensures the cleaning of oil and mechanical particles.
  • synthesis gas BS-G provides the following gas composition:
  • the temperature of the synthesis gas at the outlet of the heat exchanger is not more than 30 ⁇ 50 ° C.
  • Stable gasoline is taken from the bottom of the stabilization block N ° 5 of the stabilization unit for gasoline, and after cooling it is removed from the plant as a commercial product into the tank (39) to collect the commercial gasoline.
  • the overhead of the stabilization column (36) is cooled in the air cooler (37) of the gasoline stabilization unit and collected in the reflux tank (38) of the gasoline stabilization unit (BSB).
  • Liquid organic Condensate is partially supplied by a pump (conventionally not indicated in the diagram) for irrigation of the column (36) of the BSB unit, and a specified amount is circulated in reactors (29-30) for obtaining the WCB of the BVK receiving unit.
  • Water is supplied to the node (40) for distilling off residues of methanol and fatty hydrocarbons of the freshwater preparation unit BPV, and then it goes to the node (41) of bioremediation, where its purification is completed.
  • the node (45) of mineralization and improvement of the taste of the water of the BPV unit completes the process of obtaining water for drinking and agricultural purposes.
  • the block contains intermediate and accumulative water capacities.
  • the installation is equipped with an automatic control system that provides trouble-free automatic shutdown in case of malfunction of individual elements.
  • Example 1 So, below are specific examples of the implementation of the claimed method, according to the above scheme of the process and the installation, containing an indication of specific examples of modes of implementation of the individual stages of the method.
  • Example 1
  • the feedstock - hydrocarbon gas of unstable composition having passed, if necessary, the cleaning unit for sulfur-containing compounds (desulfurization) (in the fig. Conventionally not shown), is heated in a furnace and enters the catalytic reactor, where in the presence of a zeolite catalyst at a temperature of 480-580 ° C turns into aromatics concentrate (fr. BTK). Conversion of hydrocarbons per pass 69.3%, the selectivity of the formation of BTX 55%. The resulting products are cooled and then in the separator, they are separated into liquid and gaseous fractions. After which liquid products are collected in product receiver.
  • the composition of liquid products Benzene -31.9%, toluene - 41, 5%, xylenes - 15.9%.
  • the total content of aromatic hydrocarbons in liquid products is 98.6%.
  • a hydrocarbon liquid fraction is formed with a benzene content of less than 0.2 %, octane number by the research method 96.8, and by the motor method 86.6, the gaseous fraction consisting of 90% of hydrocarbons C 3 and C 4 (which is then returned to the reactor to increase the yield of liquid hydrocarbons) and water, which is then sent to the fresh water preparation unit Example 2.
  • Feedstock - hydrocarbon gas is unstable composition is heated in a furnace and supplied to a catalytic reactor where the catalyst is contacted with the zeolite at a temperature of 480-580 0 C, a pressure of 1 MPa and a space velocity of 500 h "(gas) and converted into aromatics concentrate (fr. BTK).
  • the heated gas enters the flow adiabatic reactor, where it contacts with a heterogeneous catalyst at a temperature of 200-240 ° C, a pressure of 4.5 MPa and a space velocity of 2000 h. "The conversion of synthesis gas per pass 6%. The resulting catalyzate is cooled, after which liquid and gas products are separated.
  • Liquid raw methanol product (basic substance content 98.6%) is sent to an isothermal catalytic conversion reactor, where at a temperature of 420 ° C, a pressure of 0.5 MPa and a space velocity of 2 h "1 (liquid ) is in contact with heterogeneous catalysis torus As a result, a hydrocarbon liquid fraction is formed with a benzene content of less than 0.5% and a gaseous fraction consisting of 85% of C 3 and C 4 hydrocarbons (which is then returned to the reactor to increase the yield of liquid hydrocarbons) and water. . which is then sent to the freshwater preparation unit. The ratio of the hydrocarbons formed: water is 1: 2.5.
  • methanol is produced by passing the synthesis gas through a copper-zinc-chromium catalyst. Content of 58 wt% CuO, 23 wt% ZnO, 19 wt% Cr 2 O 3 . At a temperature of 275 ° C, a pressure of 5.0 MPa, a space velocity of 2000 h "1. The degree of conversion of carbon oxides is 81.0%.
  • the method is carried out as in example 2, and then the resulting heated synthesis gas enters the flow tube reactor, where it interacts with a copper-zinc aluminum catalyst containing 45% CuO, 45% ZnO, 10.0 mac% Al 2 O ,.
  • a temperature of 22 O 0 C a pressure of 5.0 MPa and a space velocity of 3600 h "1.
  • the degree of conversion of carbon oxides is 58.0%.
  • the method is carried out as in example 2.
  • the method is first carried out as in example 2, and then the heated synthesis gas enters the flow tube reactor, where it interacts with a copper-zinc-aluminum catalyst containing 35% CuO, 45% ZnO, 18.0 mac% Al 2 O 3 , At a temperature 220 0 C, a pressure of 5.0 MPa and a space velocity of 2500 h "1 The degree of conversion of carbon oxides is 41.0%.
  • the implementation of the claimed group of the invention a method of complex processing of hydrocarbon gas of unstable composition with the production of fresh water, fuel (methanol, oligomer-gasoline, high-octane gasoline components) allows to solve the problem of lack of fresh water in areas rich in oil fields gases, and at the same time as a result receive valuable raw materials and fuel.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Предложенное изобретение относится к способу переработки углеводородных газов нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений и установки для его осуществления. Способ включает ароматизацию углеводородного газа с выделением образовавшихся ароматических углеводородов и водорода, который по меньшей мере частично используют при получении синтез-газа газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, при использовании непрореагировавших и образовавшихся при ароматизации углеводородных газов, конверсию синтез-газа в метанол. Дальнейшее получение из метанола моторного топлива и воды, ее сепарацию, биоочистку и минерализацию. Установка содержит блоки: ароматизации, получения синтез-газа, получения метанола, получения высокооктановых компонентов бензина, стабилизации бензинов и подготовки пресной воды. Изобретение позволяет повысить эффективность комплексной переработки указанных газов с расширенным получением целевых продуктов из них, а также улучшить экологию окружающей среды, повысить количество и качество полученной пресной воды.

Description

Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления.
Описание изобретения
Назначение изобретения
Изобретение относится к способам переработки природных газов использованием энерrо-и ресурсосберегающих технологий и, в частности, к энергосберегающему способу получения метанола, моторных топлив, ароматических углеводородов, водорода и воды из газа нестабильного состава, например, газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений в полевых условиях на блочных установках.
Предпосылки изобретения и предшествующий уровень техники.
В настоящее время существует проблема переработки попутных нефтяных газов, а также газов новых месторождений с нестабильным составом. По существующим технологиям такие газы либо сжигают в факелах, либо встает необходимость прокладывания магистралей до существующих газопроводов или до ближайшего газоперерабатывающего предприятия.
Не менее важной является проблема с запасами пресной воды в районах богатых месторождений нефти и газа, используемой как для технических (в том числе сельскохозяйственных), так и для бытовых (питьевых) нужд. В связи с истощением запасов нефти и увеличением себестоимости ее добычи в ближайшие годы станет актуальной проблема постепенного вовлечения в переработку альтернативных нефти источников углеродсодержащего сырья, таких как природный газ, попутные нефтяные газы, тяжелый мазут, уголь и шламы его переработки, торф, растительная биомасса и т.д. Наиболее разработанными и экономичными способами начальной стадии химической активизации углеродсодержащего сырья являются окислительные процессы, основанные на кислородной или парокислородной конверсии перечисленных видов органического сырья в синтез-газ - смесь СО, CO2 и H2 с широким диапазоном соотношений данных активных компонентов в газе. Наибольшее развитие в промышленности органического синтеза получили процессы получении аммиака, метанола и альдегидов, карбоновых кислот и синтетических углеводородов, использующие в качестве сырья синтез-газ или его отдельные компоненты (например, водород - в синтезе аммиака, СО - при получении уксусной кислоты, CO2 - для производства мочевины).
Конверсия (риформинг) газообразного углеродсодержащего сырья (природного и попутного нефтяного газов, газов нефтепереработки) с получением синтез-газа (смеси СО и H2 с возможными добавками CO2, N2, H2O) и дальнейшим каталитическим синтезом жидких углеводородов несмотря на высокую энергоемкость процессов, отличается большей гибкостью и приспосабливаемостью к особенностям сырья, поэтому традиционно вызывает наибольший интерес (Рапопорт И. Б. Искусственное жидкое топливо// M.: Гостоптехиздат, 1955, 546 с; Локтев CM. Состояние и перспективы синтеза жидких углеводородов из оксида углерода и водорода// M.: ИГИ, 1977, 14 с; Розовский AM. Синтез моторных топлив из природного газа// Химическая промышленность, 3, 2000 г., с.3-15). Это можно объяснить большим опытом разработки процессов паровоздушной конверсии углеродсодержащего сырья с получением синтез-газа, накопленным в азотной промышленности (Семенов В. П. Каталитическая конверсия углеводородов в трубчатых печах // M.: НИИТЭХИМ, 1979, 95 с). Переработку синтез-газа в жидкие углеводороды проводят прямым синтезом на металлсодержащих катализаторах (синтез Фишера-Тропша), либо через промежуточные ступени - синтеза метанола на металлоксидных катализаторах (возможно - с последующим получением диметилового эфира) и далее - дегидратации и синтеза жидких углеводородов.
Реакции синтеза протекают с выделением большого количества низкотемпературного тепла на уровне 180-300 град.С, а также образованием легких углеводородов метан-этановой фракции, воды и диоксида углерода.
Ароматические углеводороды являются важным сырьем для различных промышленных технологических процессов и органических синтезов, например для синтеза полимеров, смол, а также компонентами многих жидких топлив.
Известны способы получения ароматических углеводородов из нефтей и углей. Однако в связи с истощением нефтяных запасов возникает необходимость поисков ненефтяного сырья для получения исходных продуктов органического синтеза, а также высокооктановых топлив. Важной является разработка методов переработки природных газов, например, по схеме метан — >cинтeз-гaз — >мeтaнoл.
В частности, из SU936803, 15.06.1982 известен способ получения ароматических углеводородов C6-Ci0 конверсией исходного сырья при повышенных температуре и давлении в присутствии кристаллического окисного катализатора, при этом в качестве исходного сырья используют соединения, выбранные из группы, содержащей изобутилен или метанол, или К-гексадекан, или газовую смесь водорода и окиси углерода, или смесь толуола и метанола, и процесс проводят при 350-400°C, давлении 1 -30 атм с использованием в качестве катализатора кристаллического силиката, термически стабильного при 600-1050° С, поглощающего 6-8,2% (вec.%:y) воды при 25°C и давлении насыщенных водяных паров и после обезвоживания в вакууме при 700°C.
Полученные жидкие продукты имеют следующий состав, вec.% Бензол 0,1
Толуол 3,4
Figure imgf000006_0001
Известный способ не обеспечивает высокий выход ароматических углеводородов, и не ставит своей задачей получение метанола, который в данном способе может быть исходным сырьем.
Из RU 2026852, 20.01.1995 известен другой способ получения таких ароматических углеводородов, как бензол, толуол и ксилолы. Данным способом получают бензол БФ C6H6 выход 13,64 -14,35%; толуол, БФ C7H8 выход 22,32 - 23,43%; ксилолы, БФ CgHi0 выход 14,5 - 14,8%. Исходный реагент - пропан или буган, или их смесь. Катализатор: цеолит типа JSM-5, содержащий 0,5 - 3,0% Ga. Условия: 400 - 5000C, реакторный блок, состоящий из трех реакторов, рецикл фракции Cg+ -ароматических углеводородов в количестве 1 - 5% на исходное сырье в третий реактор блока; время контакта в этом реакторе 0,5 -1 ,5 с.
Из-за характера исходного сырья способ не предназначен для получения таких продуктов как метанол, бензины (топливо).
Из другого RU 1031098, 10.02.1996 известен способ получения бензиновых фракций и ароматических углеводородов путем конверсии метанола в двухсекционном реакторе в первой стадии секции над катализатором кристаллическим силикатом железа, имеющим структуру цеолита, состава (0,09- 0,6) Na2O " Fe2OV (75-320) SiO2 при температуре 350-520°C и объемной скорости подачи метанола 0,36-4,15 с последующей подачей полученной смеси во вторую секцию, в которой в качестве катализатора используют цеолит типа ZSM состава (0,04-1,45) Na2O - Al2O3 (28,9-210) SiO2 и процесс проводят при температуре 310-
4400C и объемном соотношении катализатора первой и второй секции 0,32- 1,33.
Особенностью способа является возможность варьирования состава получаемых бензинов путем, изменения условий проведения процесса: температуры первой и второй секций реактора, отношения объемов катализаторов первой секции и второй, скорости подачи метанола относительно первой секции. Так, при сохранении общего высокого выхода бензиновых фракций можно получать бензиновые фракции, почти полностью (~ 92 мае), состоящие из ароматических углеводородов или содержащие значительное количество алифатических углеводородов (~ 51 мае).
Однако и в данном способе исходным сырьем является метанол, который в заявленном способе является одним из продуктов, получаемых в результате комплексной переработки исходного сырья.
Из RU 2139844, 20.10.1999 известен способ получения ароматических углеводородов из попутного газа при реакции дегидроциклизации компонентов C3+ сырья на цеолитсодержащих катализаторах, в котором поток, выходящий из зоны реакции и содержащий водород, алканы Ci-C4 и ароматические углеводороды C6+, подают в зону сепарации, из зоны сепарации выводят парофазный поток, содержащий водород и метан, и жидкофазный I поток процесса, содержащий пропан, бутан и ароматические углеводороды C6+, подают 1 поток процесса в зону фракционирования и разделяют его на хотя бы Il поток процесса, содержащий пропан и бутан, и I поток продуктов, содержащий ароматические углеводороды C6+, подают II поток процесса в зону реакции дегидроциклодимеризации, работающую в условиях дегидроциклодимеризации, и получают поток, выходящий из зоны реакции, отличающийся тем, что парофазный поток из зоны сепарации содержит также этан, и в зону реакции подают сырье, содержащее алканы Ci-C4, и часть парофазного потока из зоны сепарации. Технический результат - упрощение и повышение экономичности технологии процесса, и данный способ не ставит свой задачей получение топлива, метанола и пресной воды. Из RU 2258691 от 20.08.2005 известен способ переработки углеводородного газа нестабильного состава, например, нефтяного попутного газа, включающий отбор перерабатываемого газа, обессеривание, каталитическую паровую конверсию с получением конвертируемого газа, утилизацию тепла с отделением воды, синтеза метанола, отделение сконденсированного метанола. В результате данного способа получают только метанол как целевой продукт и при этом способ не предназначен для получения (в результате переработки газа) пресной воды.
Из евразийского патента EA 000838, известен способ конверсии газообразного углеводорода (например, природного газа) в синтез-таз, который, в свою очередь, конвертируют в жидкий углеводородный продукт, причем существенный объем теплоты, генерируемой при протекании процесса, улавливается для использования в самом процессе или для превращения в механическую энергию. Кроме того, хвостовая фракция газа, генерируемая при протекании процесса, используется в качестве топлива для газовой турбины, применяемой для питания компрессоров, которые, в свою очередь, использованы для сжатия технологического воздуха. За счет использования хвостовой фракции газа в качестве топлива для газовой турбины меньший объем сжатого воздуха, предназначенного для ввода в зону горения, может быть использован для охлаждения продуктов горения, вытекающих из камеры сгорания турбины; вместо этого сжатый воздух может быть использован для образования части технологического воздуха, требующегося для протекания процесса. Это позволяет экономить от 20 до 30 % мощности, которая в противном случае могла бы потребоваться для осуществления сжатия всего объема технологического воздуха, требующегося для протекания процесса.
Данным способом осуществляют конверсию газообразного углеводорода (например, метана) в жидкий углеводород (например, бензин, дистилляты и т. п.), который включает в себя усовершенствованные операции для получения требующегося технологического воздуха, причем в соответствии с этим способом теплота отходящих газов и хвостовые фракции газа эффективно используются для нужд самого процесса и/или для генерирования дополнительной мощности.
Однако данный способ не предусматривает также получение пресной воды и ароматических углеводородов, а также водорода.
Из RU 2199492, 27.02.2003 известно устройство для непрерывной переработки морской воды с выделением из неё обессоленной воды, водорода, кислорода, металлов и других соединений.
Данное известное устройство для непрерывной переработки морской воды содержит последовательно соединенные разделитель ионов, отделитель- нейтрализатор и генератор водорода, образующие первую технологическую линию. Вторую технологическую линию образуют второй отделитель- нейтрализатор, реактор-смеситель и генератор водорода, работающий на обессоленной воде и щелочном расплаве. Разделитель ионов, предназначенный для разделения морской воды на обессоленную воду, католит и анолит, содержит секцию предварительного омагничивания воды круговым магнитным полем и секцию разделения, выполненную в виде центрального трубопровода, к которому через щели по диаметру присоединены два трубопровода меньшего диаметра для выделения анолита и католита. Отделитель-нейтрализатор для отделения гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зарядов содержит патрубки для ввода парообразного католита и анолита, конические сетки, несущие положительный и отрицательный заряды, и нейтрализатор, имеющий металлический шаровой контакт и контакт из расплавленного лития или натрия. Генератор водорода содержит теплоизоляционный корпус с реакционной зоной для взаимодействия расплавленного лития и воды и системой охлаждения реакционной массы с выделением из нее водного раствора гидроокиси лития и водорода. Техническим результатом данного известного изобретения, таким образом является извлечение из морской воды пресной воды, водорода, кислорода и других ценных продуктов, но он не предназначен для получения одновременно таких продуктов, как топливо мoтopнoe(бeнзин, например), метанол и ароматические углеводороды. Из RU 2254322 от 20.06.2005 известен способ получения метанола из газа и газоконденсатных месторождений, включающий последовательную подачу углеводородсодержащего газа, впрыска химически очищенной воды, проведения предварительного парового реформинга получения синтез-газа, проведения окончательного реформинга образовавшегося газа с добавлением кислорода при давлении равном давлению проведения синтеза метанола. Синтез метанола проводится в 2-х ступенчатом реакторе, причем охлаждение реакционной смеси осуществляется парогазовой смесью в промежуточном выносном теплообменнике двухступенчатого реактора, а охлаждение потока, выходящего из реактора синтеза метанола, осуществляется парогазовой смесью и химически очищенной водой. В результате данного способа получают 74-84% метанол сырец, причем при этом способе не производится вода, а происходит ее интенсивное потребление.
Из RU 21981 1 1 от 10.02.2003 известна система комплексного производства углеводородного топлива и электрической энергии и производства из морской воды товарной пресной и питьевой воды, полезных химический элементов и соединений на основе переработки нефти или газового конденсата вблизи мест их добычи и снабжения прибрежных децентрализованных потребителей продукцией этого производства, включающая сырьевые емкости, установки очистки и обезвоживания исходного углеводородного сырья, нефтеперерабатывающие установки, товарные емкости продуктов процесса переработки нефти и газоконденсата и автоматизированный пост управления и контроля, при этом в ее состав введены, по крайней мере, два судна-носителя, одно из которых представляет собой судно катамаранного или тримаранного типа, корпуса которого выполнены в виде понтонов, оборудованных балластными цистернами с системой балластировки и соединены между собой установленными над ними ферменными конструкциями, на которых расположены по крайней мере две приподнятых над поверхностью воды открытых платформы с размещенными на них установками очистки и обезвоживания исходного углеводородного сырья, нефтеперерабатывающими установками, сырьевыми и товарными емкостями и надстройкой с помещениями центрального поста автоматизированного управления и контроля, а второе судно-носитель оборудовано энергосберегающей тепло- и электрогенерирующей станцией, связанной магистралями с одной стороны с товарными емкостями продуктов переработки нефти и конденсата, размещенными на первом судне-носителе, а другой - с прибрежными потребителями тепло- электроэнергии, опреснительной установкой выработки товарной пресной воды из морской воды, имеющей отдельную емкость для сбора выделенного из морской воды концентрированного рассола и связанной с тепло- и электрогенерирующей станцией, установкой производства питьевой воды, выполненной в виде последовательно соединенных блока фильтров и камеры обеззараживания отфильтрованной воды, внутри которой установлены серебряные электроды, связанные с источником постоянного тока, представляющего собой преимущественно выпрямитель переменного тока, установкой извлечения из концентрированного рассола морской воды полезных химических элементов и соединений, выполненной преимущественно в виде агрегата-концентратора концентрированного рассола морской воды, последовательно соединенного с гидрометаллургическим блоком физико- химического разделения для выделения полезных химических компонентов в товарном виде и связанного с емкостью концентрированного рассола морской воды, и автоматизированным постом управления и контроля, причем установки очистки и обезвоживания исходного углеводородного сырья, нефтеперерабатывающие установки, энергосберегающая тепло- и электрогенерирующая станция, опреснительная установка выработки товарной пресной воды, установка производства питьевой воды улучшенного качества и установка извлечения полезных химических элементов и соединений из концентрированного рассола морской воды связаны с соответствующим центральным постом автоматизированного управления и контроля соответствующего судна-носителя, при этом указанное оборудование системы выполнено на базе судостроительных технологий в блочно-модульном исполнении.
Данный известный способ и установка не могут быть отнесены к мобильным способам и средствам переработки углеводородного топлива, он не приемлем для переработки углеводородного газа, кроме того, в виду своей специфичности не везде может быть реализован.
Из RU 208951 1 от 10.09.1997 известен способ комплексной переработки морской воды с получением пресной воды и ценным минеральных компонентов. Способ включает последовательные стадии механической фильтрации, выделения элементов и солей из присутствующих в морской воде и из рассолов и получения пресной воды.
Основными недостатками способа по патенту РФ N° 208951 1 являются громоздкость оборудования, низкая эффективность производства при высоких энергетических затратах, высокая себестоимость получаемой пресной воды.
Из монографии Каган Д.H., Лапидус A.Л., Крылова А.Ю. «Paзpaбoткa малостадийной технологии переработки природного газа в синтетические дизельные и реактивные топлива на малогабаритных установках низкого давления. »- Газохимия в XXI веке. Проблемы и перспективы в трудах московского семинара по газохимии 2000-2002гr. M.2003, с. 131-170 - известна технология переработки природного газа в синтетические и реактивные топлива на малогабаритных установках низкого давления.
Известная технология включает в себя две основные последовательные стадии: получение синтез-газа конверсией метана и синтез Фишера- Тропша, позволяющий в однопроходном процессе получать высокие выходы фракцией C7-C2O- При необходимости в технологию может быть включена и стандартная стадия фракционирования.
Основными недостатками технологии являются низкая производительность, узкий ассортимент получаемой продукции (включающий до 30% низкооктанового бензина плюс фракции, требующие дополнительной переработки), высокая себестоимость процесса.
Из RU 2143417 от 27.12.1999 известен также способ получения моторных топлив из у глесо держащего сырья с постадийным получением конечного продукта из исходного сырья синтез-газа. Газовый поток после реактора первой стадии охлаждают и разделяют на жидкую фракцию и газовую фазу, содержащую не превращенные компоненты синтез-газа и диметиловый эфир (ДМЭ), при этом из жидкой фракции далее выделяют ДМЭ, а газовую фазу делят на 2 потока - один идет на смешивание с синтез-газом и подается в тот же реактор первой стадии. Второй газовый поток подается на вторую стадию, где при контакте с катализатором, состоящим из цеолита ZSM-5 и металлооксидного компонента, происходит превращение ДМЭ в бензиновую фракцию, газообразные углеводороды и водную фракцию.
Основными недостатками данного способа получения моторных топлив из углесодержащего сырья по патенту РФ JNb 2143417 являются: необходимость использования кислорода при получении синтез-газа, что в свою очередь требует создания кислородного хозяйства со значительными капиталовложениями и высокими эксплуатационными расходами, невысокий выход ДМЭ, а, следовательно, бензиновой фракции, высокая себестоимость процесса, высокая степень загрязнения водной фракции с последующей ее утилизацией вместе с газообразными углеводородами.
Из RU 2226524 от 10.04.2004 известен также способ получения моторных топлив, при котором получают синтез-газ некаталитической газофазной окислительной конверсией природного газа кислородом воздуха при температуре 800-1500°C и давлении 1 -10 МПа. Затем приводят каталитическую конверсию синтез-газа в реакторе синтеза диметилового эфира с последующим охлаждением полученной газовой смеси и разделением ее на жидкую и газовую фазу. При этом из жидкой фазы выделяют диметиловый эфир, который направляют в каталитический реактор синтеза бензина, а газовую фазу, содержащую непревращенные компоненты синтез-газа, направляют на повторную каталитическую конверсию с дополнительный реактор синтеза диметилового эфира без смешения с исходным синтез-газом.
Способ позволяет увеличить выход диметилового эфира и соответственно бензиновой фракции за счет использования кислорода воздуха, однако не решает проблемы комплексности переработки природного газа, утилизируя отходы, включающие, безусловно, ценный товарный продукт - воду, также остается высокой общая себестоимость производства. Известны также установка и способ каталитической переработки углеводородных газов, включающий каталитическую конверсию сырья и рециркуляционных продуктов с применением высокотемпературного тепла и получением синтез-газа, каталитическую переработку синтез-газа с отводом низкотемпературного тепла, фракционирование полученных продуктов с выделением жидких углеводородов, рециркуляционных продуктов и отводимых газов, дожигание последних с утилизацией высокотемпературного тепла и использованием выделения двуокиси углерода (WO 97/33847 А 1,18.09.1997). Способ связан с большими энергозатратами и малым выходом жидких углеводородов.
Из RU 2004138650 от 10.08.2005 и RU 2004138558 от 10.09.2005 известны способы получения очищенной воды из реакционной воды процесса Фишера- Тропша, содержащей кислородсодержащие углеводороды, алифатические, ароматические и циклические углеводороды и неорганические соединения, причем очищенная вода представляет собой водный поток, имеющий ХПК в диапазоне от 20 до 500 мг/л, рН в диапазоне от 6,0 до 9,0, содержание взвешенных твердых веществ менее 250 мг/л и общее содержание растворенных твердых веществ менее 600 мг/л, при этом способ включает по меньшей мере следующие стадии: а) стадию первичной обработки, включающую перегонку для удаления из реакционной воды Фишера- Тропша по меньшей мере части некислотных кислородосодержащих углеводородов с получением первичного обогащенного водой потока; б) стадию вторичной обработки, включающую экстракцию жидкости жидкостью для удаления по меньшей мере части органических кислот из по меньшей мере части первичного обогащенного водой потока с получением вторичного обогащенного водой потока; в) стадию третичной обработки, включающую биологическую обработку для удаления по меньшей мере части кислотных кислородсодержащих углеводородов из по меньшей мере части вторичного обогащенного водой потока с получением третичного обогащенного водой потока; и г) стадию четвертичной обработки, включающую разделение твердого вещества и жидкости для удаления, по меньшей мере, некоторого количества твердых веществ из по меньшей мере части третичного обогащенного водой потока. Кислородсодержащими углеводородами являются спирты, альдегиды, кетоны. При этом стадия первичной обработки включает дегазацию реакционной воды Фишера-Тропша перед дальнейшей обработкой на первичной стадии обработки для удаления из реакционной воды Фишера-Тропша соединений, имеющих очень низкую температуру кипения, и растворенных газов.
При осуществлении данного способа использую оборудования, выбранные из группы, включающей орошаемые колонны, насадочные колонны, контакторы с вращающимся диском и контакторы Да Лаваля или эквивалентное оборудование, оборудования, выбираемые из группы, включающей смесители-отстойники, колонны с перфорированными тарелками и колонны с контролируемым цитированием, а также различные биологически аэрируемые фильтры или мембранные биореакторы, или высокоскоростные компактные реакторы и т.д.
Наиболее близким к заявленной группе изобретения является процесс, описанный в RU 2278101 от 20.06.2006 известен способ комплексной переработки природного газа с получением пресной воды и топлива и установка для его осуществления. Сущность изобретения - проводят получение синтез-газа газофазной окислительной конверсии природного газа кислородом воздуха, каталитическую конверсию синтез-газа в катализат. после охлаждения и разделения которого жидкая фаза направляется в реактор получения бензина. С целью снижения себестоимости производства в реакторе синтеза проводят каталитическое получение метанола, направляемого в реактор получения высокооктановых компонентов бензина, которые стабилизируются и разделяются на жидкие продукты и жирный газ, направляемый в реактор получения олигомер- бензина, жидкие продукты реакторов получения высокооктановых компонентов бензина и олигомер-бензина, затем объединяются, а смесь стабилизируется, при этом вода, образующаяся при всех реакциях синтеза, после сепарирования раздельно выводится, объединяется и подается в блок подготовки пресной воды, а образующийся азот подается на хранение с частичным использованием в технологическом цикле и при хранении синтетического топлива непрореагировавший объединенный синтез-газ из блока получения метанола используется для подачи метанола в форсунки реактора получения высокооктановых компонентов бензина, а непрореагировавшие газы из реактора получения олигомер-бензина направляются в генератор синтез-газа. Так же заявлена установка для осуществления способа.
Известный способ осуществляют с помощью установки для комплексной переработки природного газа с получением пресной воды и топлива, содержащей блок получения синтез-газа, включающей узлы очистки и компремирования воздуха и природного газа, генератор синтез-газа, узел компремирования синтез- газа, блок получения метанола, включающий реакторы доочистки синтез-газа, реакторы синтеза метанола, заполненные катализатором и смонтированные последовательно, теплообменник, промежуточную емкость для сбора метанола, блок получения высокооктановых компонентов бензина, включающий заполненные цеолитным катализатором реакторы, форсунки которых пневмогидравлически связаны с промежуточной емкостью сбора метанола и реакторами синтеза метанола, холодильник, трехфазный сепаратор, блок получения олигомер-бензина, включающий реактор получения олигомер-бензина, пневматически соединенный с блоком синтез-газа, блок стабилизации бензинов, включающий колонну стабилизации, емкость для сбора товарного бензина, блок подготовки пресной воды, включающий узел отгонки остаточных метанола и углеводородов, узлы биоочистки и минерализации воды, емкости для сбора воды, сборник азота.
Но ни один из известных способов и устройств для осуществления их, в том числе и указанный наиболее близкий не обеспечивают полноценной экономичности и экологически чистой комплексной переработки углеводородного газа (природного газа, нефтяных попутных газов) нестабильного состава, в результате которой в качестве целевых продуктов получают различное ценное химическое сырье, топливо, а также пресную воду для питьевых целей и сельскохозяйственных нужд, водород, метанол и ароматические углеводороды. Краткое описание сущности изобретения
Технической задачей заявленной группы изобретения является комплексная переработка углеводородного газа нестабильного состава с получением в качестве целевых продуктов пресной воды, улучшения ее качества, снижение ее себестоимости, улучшение экологии окружающей среды, а также утилизация попутных нефтяных газов, а также газов новых месторождений с нестабильным составом газа, а также повышение эффективности процесса комплексной переработки, позволяющего в результате его осуществления получать в качестве одного из целевых продуктов топливо и ароматические углеводороды.
Поставленная техническая задача достигается заявленной группой изобретения, в которую входит способ комплексной каскадной переработки углеводородного газа газоконденсатных и нефтяных месторождений, а также установка для его осуществления.
Итак, поставленная техническая задача, во-первых, достигается способом комплексной каскадной переработки углеводородного газа газоконденсатных и нефтяных месторождений с получением из него пресной воды, водорода, ароматических углеводородов и моторных топлив, включающим, при необходимости обессеривание его, последующее получение синтез-газа газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, конверсию его в метанол, дальнейшее получение из метанола в присутствии катализатора моторного топлива и воды, сепарацию воды, образовавшейся на всех стадиях процесса, отгонку из воды, объединенной и образовавшейся на всех стадиях процесса, остатков углеводородов, включая метанол и жирные углеводороды, биоочистку ее и минерализацию, в котором в качестве исходного углеводородного газа используют углеводородный газ нестабильного состава без предварительного отделения в нем метана и этана от пропана и бутана, и который перед конверсией в синтез-газ подвергают ароматизации в присутствии катализатора и при нагревании, а далее осуществляют выделение образовавшихся ароматических углеводородов и водорода, который, по меньшей мере, частично используют при получении синтез-газа для изменения соотношения в нем H : СО 1,8-2,3: 1 , а частично, при необходимости, используют на стадии обессеривания, при этом синтез-газ получают из непрореагировавших и образовавшихся при ароматизации углеводородных газов и, кроме того, в процессе комплексной переработки поддерживают градиент температуры обратный градиенту давления.
Поставленная техническая задача, во-вторых, достигается также и установкой, используемой для осуществления способа, заявленного в качестве изобретения, представляющей собой установку для комплексной переработки углеводородного газа с получением пресной воды и топлива, содержащую блок получения синтез-газа, включающий узлы очистки и компремирования воздуха и углеводородного газа, генератор синтез-газа, блок получения метанола, включающий реакторы доочистки синтез-газа, реакторы синтеза метанола, заполненные катализатором и смонтированные последовательно, теплообменник, промежуточную емкость для сбора метанола, блоки получения моторных топлив, состоящие из блока получения высокооктановых компонентов бензина, включающего заполненные цеолитовым катализатором реакторы, холодильник, трехфазный сепаратор, блока получения олигомер-бензина, включающего реактор получения олигомер-бензина, пневматически соединенный с блоком синтез-газа, блока стабилизации бензинов, включающего колонну стабилизации, емкость для сбора товарного бензина, блок подготовки пресной воды, включающий узел отгонки остаточных метанола и углеводородов, узлы биоочистки и минерализации воды, емкости для сбора воды, и при этом она дополнительно содержит блок получения ароматических углеводородов и водорода, соединенный с блоком синтез-газа и блоком подготовки пресной воды, и включающий узел очистки углеводородного газа от сернистых соединений, узел осушки газа, реакторный узел, заполненный катализатором, с компрессором, узел нагрева, теплообменник и холодильник, и при этом все блоки установки гидравлически и пневматически соединены между собой и с промежуточными емкостями, а выход образовавшихся газов при переработке метанола пневматически соединен с входом в реактор переработки метанола.
Таким образом, поставленная задача достигается способом комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава с получением пресной воды, водорода, ароматических углеводородов, метанола, моторных топлив, включающим отбор перерабатываемого углеводородного газа, при необходимости обессеривание его, переработки его последовательно в ароматические углеводороды и водород, получение синтез-газа, газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, последующий синтез метанола с дальнейшим получением из него на цеолитном катализаторе моторного топлива и воды, которую методом сепарации отделяют от углеводородов, подают в блок подготовки пресной воды, где ее отделяют остатки метанола и углеводородов, подвергают биоочистке и минерализации.
В основу способа комплексной переработки углеводородного газа с получением пресной воды и топлива легли разработки высокоэффективных технологий получения синтез-газа, метанола и высокооктановых компонентов бензина (BOK), позволяющих экологически чисто с сохранением окружающей среды решить задачу получения дополнительного источника воды технического и сельскохозяйственного назначения. Способ оригинален, превосходит мировые аналоги по себестоимости, глубине и комплексности переработки исходного сырья при высокой степени использования конечных продуктов и энергозамкнутости всего процесса в целом.
Принципиальная блок-схема установки комплексной переработки углеводородного газа, включающей получения пресной (питьевой) воды представлена на фиг.l
При этом при осуществлении способа в качестве катализаторов на стадии получения ароматических углеводородов, например, используют цеолитовые катализаторы (алюмосиликатные катализаторы); на стадии конверсии синтез-газа в метанол используют, например, различные медьсодержащие катализаторы, например такие, как медь-цинк-алюминиевый катализатор (на основе оксидов этих металлов) или медь-цинк-хромовый катализатор (на основе оксидов этих металлов). На стадии получения из метанола бензинов (топлив) (олигомер- бензина, высокооктановых компонентов бензина) используют, например катализаторы, приготовленные на основе цеолитов типа бета 2SM, SAPO.
На фиг. 1 представлены схемы отдельных блоков установки комплексной переработки природного газа (попутного газа или газа нестабильного состава). Установка комплексной переработки углеводородного газа содержит блок ароматизации, включающий разделение водорода и углеводородов, блок получения синтез-газа, блок получения метанола, блок получения высокооктановых компонентов моторных топлив (БВКМТ), блок подготовки пресной воды.
Блок JNb 1 получения концентрата (БА) ароматики (бензол, толуол, ксилольная фракция) включает узел очистки углеводородного газа от сернистых соединений (1), узел осушки (2), компрессора подачи углеводородного газа в реакторы, в которых проводится ароматизация (3), печи, где нагревается газовое сырье (4), теплообменников (5), холодильников (6), используемых для нагрева исходного газового сырья и охлаждения продуктов реакции, промежуточной емкости для сбора БТК (7) и полимерной мембраны для разделения водорода и углеводородных газов (8).
Блок N» 2 получения синтез газа (БС-Г) включает узел (9) очистки и компремирования воздуха, узел (10) компремирования углеводородного газа, узел (1 1) смешения воздуха и углеводородного газа, генератор (12) синтез-газа, узел (13) компремирования синтез-газа.
Блок Ni- 3 получения метанола БМ включает peaктopы(14-15) доочистки синтез-газа (СГ) от остаточных кислорода и влаги, холодильники (16-18), приемники-сепараторы (19-21), реакторы (22-24) синтеза метанола, смонтированные последовательно, теплообменник (25) подогрева газового сырья, промежуточную емкость (26) для сбора метанола.
Блок N» 4 получения высокооктановых компонентов бензина (БВКБ) включает насос (27) подачи метанола, рекуперативный теплообменник (28), реакторы (29-30) получения высокооктановых компонентов бензина (КВБ), холодильник (31 ), трехфазный сепаратор (32), печь (33) для нагрева газа регенерации, компрессор (34) подачи газа регенерации.
Блок N° 5 стабилизации бензинов (БСБ) включает колонну (36) стабилизации, воздушный холодильник (37), рефлюксную емкость (38), емкость (39) для сбора товарного бензина. Блок N° 6 подготовки пресной (питьевой) воды (БПВ) включает узел (40) отгонки остатков метанола и жирных углеводородов, узел (41) биоочистки, узел (42) сбора воды, накопительную емкость (43) для воды (фиг.l).
Ниже представлено описание работы установки и способа комплексной переработки углеводородного газа. Углеводородный газ после прохождения через узел очистки (возможного обессеривания) (1-2) поступает в реактор ароматизации (3), где при температуре 450-6000C, при давлении превышающим атмосферное и объемной скорости 500-2000ч"' (по газу) превращается на цеолитном катализаторе в жидкий концентрат ароматики (бензол, толуол, ксилольная фракция), водород и метан-этановую фракцию, которые затем разделяются в сепараторе на жидкую и газовую фракции. Затем жидкая фракция собирается в сборнике, после чего с помощью сырьевого насоса поступает на склад готовой продукции. Из газовой фракции с помощью полимерной мембраны (8) выделяют водород, а метан- этановую фракцию компремируют, смешивают в узле (1 1) смешения с воздухом, прошедшим через узел (9) очистки и ком премирования воздуха блока (N»2) получения синтез-газа в соотношении 1 :5 или 1 :6 и далее поступает в генератор (12) синтез-газа, где при температуре 850-9000C (или 20000C) происходит образование синтез-газа (соотношение H2:CO=2,1 :1 или 1 ,8:1 соответственно). Затем полученный синтез-газ при 2600C, давлении 4,5-5,0 МПа и объемной скорости 7000 ч"1 -4000 ч"1 поступает из узла (13) компремирования синтез-газа блока (N°2) получения синтез-газа при давлении 5,0 МПа в реакторах (14-15) доочистки синтез-газа от остаточного кислорода (до 0,5%), если концентрация кислорода в синтез газе превышает 0,5% обемн. Реакторы (14-15) доочистки синтез-газа от остаточного кислорода кожухотрубный, загружены алюмопалладиевым катализатором при объемной скорости подачи газового сырья 8000 ч"1 Рабочая температура 200-2400C. После реакторов (14-15) предусмотрены водяные холодильники (16-18) и приемники-сепараторы (19-21) для улавливания воды, образующейся в ходе протекаемого процесса.
Далее синтез-газ направляется в первый из трех реакторов проточного типа с интенсивным теплоотводом (22-24) синтеза метанола БМ. Реактор кожухотрубный, загружен катализатором синтеза метанола. Рабочая температура 220-2800C давление не менее 5 МПа (5-10 МПа), объемная скорость 2000-7000 ч"1
Катализатор синтеза метанола активируется единожды на весь срок службы. Реакторы проточного типа (22-24), смонтированы по схеме «кacкaд». После каждого реактора предусмотрены водяные холодильники (16-18) и приемники- сепараторы (19-21 ) для сбора образующего метанола.
Блок JNb 3 получения метанола содержит также теплообменник
(25) подогрева газового сырья (синтез-газа) и промежуточную емкость
(26) для сбора метанола. Из приемников-сепараторов (19-21) всех реакторов блока N_>3 метанол поступает в промежуточную емкость (26) для сбора метанола. Далее метанол из промежуточной емкости (26) блока N»3 подают насосом (27) подачи метанола после нагрева в рекуперативном теплообменнике (28) до 180- 220°C в реакторы (29-30) получения высокооктановых компонентов бензина (БВКБ). Реакторы (29-30) получения высокооктановых компонентов бензина блока получения ВКБ работают попеременно с межрегенерационным пробегом не менее 500 часов, заполнены цеолитным катализатором, содержащим цеолит типа ZSM-5. Каталитическое превращение осуществляется при давлении 0,7-1 ,0 МПа.
Температурный режим реакторов (29-30) регулируется для поддержания определенной конверсии сырья на протяжении всего конверсионного цикла. Снятие тепла экзотермической реакции происходит через внутреннюю поверхность реакционного пространства. Тепловой поток затем используется как источник тепла на установке для нагрева газа рецикла, питания теплообменников и нагрева колонны стабилизации (36) блока N«5 стабилизации бензинов.
Регенерацию катализатора осуществляют при давлении 0,5-10, МПа азотно- воздушной смесью, циркулирующей при помощи компрессора.
Для нагрева газов регенерации катализаторов служат теплообменники и печи (на фиг. l условно не показаны). Время регенерации 100-120 ч, срок службы цеолитового катализатора не менее 2-х лет. Продукты реакции (катализат) с температурой 420-4300C из реакторов (29-
30) проходят рекуперационный теплообменник (28) подогрева сырья, затем после охлаждения в холодильнике (31) блока Ш4 получения БВКБ катализат разделяется в трехфазном сепараторе (32). Жидкий конденсат расслаивается и отстаивается в сепараторе (32), водный слой отделяется, а жидкие органические продукты насосом направляются на предварительный подогрев в теплообменниках и в колонну (36) стабилизации блока N°5 стабилизации бензинов, работающую при давлении 1 ,2-1 ,4 МПа.
Углеводородные газы с помощью компрессора возвращаются обратно в реактор получения БВКБ.
Фильтрационный элемент узла очистки и компремирования воздуха БС-Г обеспечивает очистку масла и механических частиц.
Генератор (12) синтез-газа БС-Г обеспечивает получение следующего состава газа:
H2 = 25-28% СО =12* 14%
CO2 = 3-4% CH4<1,5%
O2 = 0% 8 < 0,l ррm вода в виде капельной фазы - отсутствует оксиды азота - отсутствуют.
Работает генератор (5) синтез-газа при давлении до 1 МПа, рабочей температуре не более 1000°C (в случае каталитической конверсии метана в синтез-газ). Температура синтез-газа на выходе из теплообменника не более 30÷50°C.
В зависимости от задач и требуемой производительности в БС-Г могут подключаться несколько генераторов, в том числе с разными типами реакторов.
С низа колонны (36) стабилизации блока N°5 стабилизации бензинов отбирается стабильный бензин, и после охлаждения выводится с установки в качестве товарного продукта в емкость (39) для сбора товарного бензина.
Верхний погон колонны (36) стабилизации охлаждается в воздушном холодильнике (37) блока стабилизации бензинов и собирается в рефлюксную емкость (38) блока стабилизации бензинов (БСБ). Жидкий органический конденсат частично подается насосом (на схеме условно не указано) на орошение колонны (36) блока БСБ, а заданное количество циркулирует в реакторах (29-30) получения ВКБ блока получения БВК. Использование в работе двух параллельных блоков (25) получения БВКБ и (30) и обеспечивает непрерывность.
Вода подается на узел (40) отгонки остатков метанола и жирных углеводородов блока подготовки пресной воды БПВ, а далее поступает на узел (41) биоочистки, где завершается ее очистка.
Узел (45) минерализации и улучшения вкусовых качеств воды блока БПВ завершает процесс получения воды питьевого и сельскохозяйственного назначения. Блок содержит промежуточную и накопительную емкости воды.
Установка снабжена системой автоматического управления, обеспечивающей безаварийное автоматическое отключение при нарушении работоспособности отдельных элементов.
Подробное описание сущности изобретения
Подробное описание заявленной группы изобретения иллюстрируется нижеприведенными примерами, показывающими реализацию изобретения, но не ограничивающие его.
Итак, ниже представлены конкретные примеры осуществления заявленного способа, согласно вышеописанной схемы процесса и работы установки, содержащие указание на конкретные примеры режимов осуществления отдельных стадий способа. Пример 1.
Исходное сырье - углеводородный газ нестабильного состава пройдя при необходимости узел очистки от серосодержащих соединений (обессеривание) (на рис. условно не показан), нагревается в печи и поступает в каталитический реактор, где в присутствии цеолитного катализатора при температуре 480-580°C превращается в концентрат ароматики (фр.БТК). Конверсия углеводородов за проход 69,3%, селективность образования БТК 55%. Образовавшиеся продукты охлаждают и затем в сепараторе проводят их разделение на жидкие и газообразные фракции. После чего жидкие продукты собирают в продуктоприемнике. Состав жидких продуктов: Бензола -31,9%, толуола - 41 ,5%, ксилолов - 15,9%. Общее содержание ароматических углеводородов в жидких продуктах - 98,6%. Газообразные продукты с помощью полимерных мембран разделяют на водород и углеводороды, которые затем смешивают с воздухом в соотношении 1 :5-6 и направляют в конвертор газофазной окислительной конверсии, где при температуре 800-20000C происходит образование синтез-газа H2:CO = 1,8 - 2,3:1 - Полученный синтез-газ после узла компремирования, пройдя последовательно теплообменники и печь, поступает в проточный реактор, где контактирует с гетерогенным катализатором при температуре 200-270°C, давлении 4,5-5,0 МПа и объемной скорости 2000-8000ч-l . Конверсия синтез-газа за проход 65%. Образовавшийся катализат охлаждают, после чего разделяют жидкие и газовые продукты. Жидкий продукт - метанол-сырец (содержание основного вещества 98,6%) направляют в изотермический реактор каталитической конверсии. Где при температуре 360-350°C, давлении 0,5-1 ,0 МПа и объемной скорости 1-5 ч"1 (по жидкости) контактируют с кристаллическим алюмосиликатом. В результате чего образуется углеводородная жидкая фракция с содержанием бензола менее 0,2%, октановым числом по исследовательскому методу 96,8, а по моторному методу 86,6, газообразная фракция состоящая на 90% из углеводородов C3 и C4 (которая затем возвращается в реактор для увеличения выхода жидких углеводородов) и вода, которая затем направляется в блок подготовки пресной воды. Пример 2.
Исходное сырье - углеводородный газ нестабильного состава нагревается в печи и поступает в каталитический реактор, где контактирует с цеолитным катализатором при температуре 480-5800C, давлении 1 МПа и объемной скорости 500 ч" (по газу) и превращается в концентрат ароматики (фр. БТК).
Конверсия углеводородов за проход 80,5%, селективность образования БТК 50%. Образовавшиеся продукты охлаждают и затем в сепараторе проводят их разделение на жидкие и газообразные фракции. После чего жидкие продукты собирают в продуктоприемнике. Состав жидких продуктов: Бензола - 28,2%, толуола - 39,5%, ксилолов - 19,2%. Общее содержание ароматических углеводородов в жидких продуктах - 99,2%. Газообразные продукты с помощью полимерных мембран разделяют на водород и углеводороды, которые затем смешивают с воздухом в соотношении 1 :5-6 и направляют в конвертор газофазной окислительной конверсии, где при температуре 2000°C происходит образование синтез-газа H2:CO = 1 ,8:1. Затем нагретый газ поступает в проточный адиабатический реактор, где контактирует с гетерогенным катализатором при температуре 200-2400C, давлении 4,5 МПа и объемной скорости 2000 ч" . Конверсия синтез-газа за проход 6-%. Образовавшийся катализат охлаждают, после чего разделяют жидкие и газовые продукты. Жидкий продукт - метанол- сырец (содержание основного вещества 98,6%) направляют в изотермический реактор каталитической конверсии, где при температуре 420°C, давлением 0,5 МПа и объемной скорости 2 ч"1 (по жидкости) контактирует с гетерогенным катализатором. В результате чего образуется углеводородная жидкая фракция с содержанием бензола менее 0,5% и газообразная фракция, состоящая на 85% из углеводородов C3 и C4 (которая затем возвращается в реактор для увеличения выхода жидких углеводородов) и вода. . которая затем направляется в блок подготовки пресной воды. Соотношение образовавшихся углеводородов :вoдa - 1 :2,5. Пример 3.
Осуществляют сначала аналогично примеру 1 , но метанол получают пропусканием синтез-газа через катализатор медь-цинк-хромовый. Содержанием 58 мac% CuO, 23 мac% ZnO, 19 мac% Cr2O3. При температуре 275°C, давлении 5,0 МПа, объемной скорости 2000 ч"1. Степень превращения оксидов углерода - 81,0%.
Далее способ осуществляется как в примере 1. Пример 4.
Сначала способ осуществляется как в примере 2, а далее полученный нагретый синтез-газ поступает в проточный трубчатый реактор, где взаимодействует с медь-цинк алюминиевым катализатором, содержащим 45% CuO, 45% ZnO, 10,0мac% Al2O,. При температуре 22O0C, давлении 5,0 МПа и объемной скорости 3600 ч"1. Степень превращения оксидов углерода равна 58,0%. Далее способ осуществляется как в примере 2.
Пример 5.
Способ сначала осуществляют как в примере 2, а далее нагретый синтез-газ поступает в проточный трубчатый реактор, где взаимодействует с медь-цинк- алюминиевым катализатором, содержащим 35% CuO, 45% ZnO, 18,0мac% Al2O3, При температуре 2200C, давлении 5,0 МПа и объемной скорости 2500 ч"1 Степень превращения оксидов углерода равна 41 ,0%.
Промышленная применимость
Таким образом, осуществление заявленной группы изобретения - способа комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава с получением пресной воды, топлива (метанола, олигомер-бензина, высокооктановых компонентов бензина) позволяет решать достаточно экономичным путем проблему нехватки пресной воды в районах, богатых запасами нефтяных месторождений, природных газов, а также одновременно в результате получать ценное сырье и топливо.
Ниже представлены некоторые данные по эффективности заявленной группы изобретения.
Материальные потоки процесса получения воды и углеводородов из углеводородного газа нестабильного состава Получение синтез-газа из природного газа: Взято: Получено:
Углеводородный газ 1427 кг/ч Вода 660 кг/ч
Воздух 10502 кг/ч Забалластированный синтез-газ 11269 кг/ч
Итого: 11929 кг/ч 11929 кг/ч
Синтез метанола: Взято: Получено:
Забалластированный Влажный метанол, в т. ч. синтез-газ 11269 кг/ч Метанол 1323,6кг/ч
Вода 41 кг/ч Инертный газ 9904,4 кг/ч
Итого: 11269 кг/ч 11269 кг/ч
Получение воды и углеводородов:
Взято: Получено:
Влажный метанол, в т.ч. Вода 784,0 кг/ч
Метанол 1323,6 кг/ч Углеводороды
Вода 41 кг/ч (жидкие и газообразные) 578,6 кг/ч
Метанол иепрореаг. 2, О кг/ч
Итого : 1364,6 кг/ч 1364,6 кг/ч
Расходные показатели на 1 тонну получаемых воды и 0,4 т углеводородов в час:
1. Природный газ 988,23 кг/ч
2. Воздух 7272,85 кг/ч

Claims

Формула изобретения
1. Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды, включающий обессеривание его, при необходимости, последующее получение синтез-газа газофазной одноступенчатой окислительной конверсией кислородом воздуха, конверсию его в метанол, дальнейшее получение из метанола в присутствии катализатора моторного топлива и воды, сепарацию воды, образовавшейся на всех стадиях процесса, отгонку из воды, объединенной и образовавшейся на всех стадиях процесса, остатков углеводородов, включая метанол и жирные углеводороды, биоочистку ее и минерализацию, отличающийся тем, что в качестве исходного углеводородного газа используют углеводородный газ нестабильного состава без предварительного отделения в нем метана и этана от пропана и бутана, и который перед конверсией в синтез-газ подвергают ароматизации в присутствии катализатора и при нагревании, а далее осуществляют выделение образовавшихся ароматических углеводородов и водорода, который по меньшей мере частично используют при получении синтез- газа, для изменения соотношения в нем H:CO 1 ,8-2,3:1 , а частично, при необходимости, используют на стадии обессеривай ия, при этом синтез-газ получают из непрореагировавших и образовавшихся при ароматизации углеводородных газов, и кроме того, в процессе комплексной переработки поддерживают градиент температуры обратный градиенту давления.
2. Установка для переработки углеводородного газа нестабильного состава способом по п.l с получением пресной воды, ароматических углеводородов, метанола, водорода и топлива, содержащая блок получения синтез-газа, включающий узлы очистки и компремирования воздуха и углеводородного газа, генератор синтез-газа, блок получения метанола, включающий реакторы доочистки синтез-газа, реакторы синтеза метанола, заполненные катализатором и смонтированные последовательно, теплообменник, промежуточную емкость для сбора метанола, блоки получения моторных топлив, состоящие из блока получения высокооктановых компонентов бензина, включающий заполненные цеолиτным катализатором реакторы, холодильник, трехфазный сепаратор, блок получения олигомер-бензина, включающего реактор получения олигомер- бензина, пневматически соединенный с блоком синтез-газа, блока стабилизации бензинов, включающего колонну стабилизации, емкость для сбора товарного бензина, блок подготовки пресной воды, включающий узел отгонки остаточных метанола и углеводородов, узлы биоочистки и минерализации воды, емкости для сбора воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок получения ароматических углеводородов и водорода, соединенный с блоком синтез-газа и блоком подготовки пресной воды, и включающий узел очистки углеводородного газа при необходимости от сернистых соединений, узел осушки газа, реакторный узел, заполненный катализатором, с компрессором, узел нагрева, теплообменник и холодильник, и при этом все блоки установки гидравлически и пневматически соединены между собой и с промежуточными емкостями, а выход образовавшихся газов при переработке метанола пневматически соединен с входом в реактор переработки метанола.
PCT/RU2008/000425 2008-02-12 2008-07-01 Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления WO2009102230A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008104658 2008-02-12
RU2008104658/04A RU2362760C1 (ru) 2008-02-12 2008-02-12 Способ получения ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и воды из газа нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений и установка для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009102230A1 true WO2009102230A1 (ru) 2009-08-20

Family

ID=40957149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000425 WO2009102230A1 (ru) 2008-02-12 2008-07-01 Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2362760C1 (ru)
WO (1) WO2009102230A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106029613A (zh) * 2014-01-22 2016-10-12 Ngt全球股份公司 由天然气生产芳族烃的方法和实施所述方法的加工单元

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539656C1 (ru) * 2013-11-19 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Синтезин-В" Способ получения жидких углеводородов из углеводородного газа и установка для его осуществления
RU2550354C1 (ru) 2014-03-28 2015-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" Способ получения концентрата ароматических углеводородов из легких алифатических углеводородов и установка для его осуществления
RU2558955C1 (ru) 2014-08-12 2015-08-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" Способ получения концентрата ароматических углеводородов из жидких углеводородных фракций и установка для его осуществления
WO2017155424A1 (en) 2016-03-09 2017-09-14 Limited Liability Company "New Gas Technologies-Synthesis" (Llc "Ngt-Synthesis") Method and plant for producing high-octane gasolines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2150593A (en) * 1983-11-18 1985-07-03 Akad Wissenschaften Ddr Process for the production of olefins, aromatics and carburettor fuels
WO2000015587A1 (en) * 1998-09-10 2000-03-23 Bp Chemicals Limited Process for the preparation of mono-olefins from paraffinic hydrocarbons
RU2278101C2 (ru) * 2004-07-16 2006-06-20 Евгений Александрович Федоров Способ комплексной переработки природного газа с получением пресной воды и топлива и установка для его осуществления

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2150593A (en) * 1983-11-18 1985-07-03 Akad Wissenschaften Ddr Process for the production of olefins, aromatics and carburettor fuels
WO2000015587A1 (en) * 1998-09-10 2000-03-23 Bp Chemicals Limited Process for the preparation of mono-olefins from paraffinic hydrocarbons
RU2278101C2 (ru) * 2004-07-16 2006-06-20 Евгений Александрович Федоров Способ комплексной переработки природного газа с получением пресной воды и топлива и установка для его осуществления

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106029613A (zh) * 2014-01-22 2016-10-12 Ngt全球股份公司 由天然气生产芳族烃的方法和实施所述方法的加工单元
EP3098213A4 (en) * 2014-01-22 2017-06-28 NGT Global AG Method for producing aromatic hydrocarbons from natural gas and installation for implementing same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2362760C1 (ru) 2009-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8198338B2 (en) Process for producing liquid fuel from carbon dioxide and water
RU2331592C2 (ru) Способ очистки воды, полученной в процессе фишера-тропша
CA2738270C (en) Production of hydrocarbon liquids
CN101903311B (zh) 将甲醇原料转化为烯烃的方法
CN113045372B (zh) 乙醇脱水制备乙烯生产工艺及装置
EA021044B1 (ru) Способ получения углеводородов, в особенности бензина, из синтез-газа
CN102482083A (zh) 将溴化氢转化成单质溴
WO2009102230A1 (ru) Способ комплексной переработки углеводородного газа нестабильного состава, rазоконденсатных и нефтяных месторождений с одновременным получением из него ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и пресной воды и установка для его осуществления
JP2009179591A (ja) メタノールの製造方法
CA2698246C (en) A system and process for hydrocarbon synthesis
RU2502717C1 (ru) Способ глубокой переработки нефтезаводского углеводородного газа
RU2630308C1 (ru) Способ и установка для получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции из углеводородсодержащего газа
RU2670433C1 (ru) Газохимическое производство этилена и пропилена
WO2008079046A1 (fr) Procédé de production de méthanol
RU2333238C2 (ru) Способ переработки органических отходов (варианты)
EA015347B1 (ru) Способ переработки смеси водорода и оксидов углерода (варианты)
RU2143417C1 (ru) Способ получения моторных топлив из углеродсодержащего сырья
RU2217199C1 (ru) Способ переработки органических отходов
RU2539656C1 (ru) Способ получения жидких углеводородов из углеводородного газа и установка для его осуществления
RU2278101C2 (ru) Способ комплексной переработки природного газа с получением пресной воды и топлива и установка для его осуществления
RU2458966C1 (ru) Способ переработки органического сырья (варианты)
CN102180444A (zh) 一种煤气制硫、制氢、制低硫解吸气组合方法
RU2630307C1 (ru) Способ и установка для получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции из природного или попутного газов
CN111559949A (zh) 一种利用富碳天然气增产对二甲苯的系统及方法
CN215667861U (zh) 一种热钾碱脱碳系统轻油回收装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08794045

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08794045

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1