RU2573563C1 - Способ и система для получения бензина или простого диметилового эфира - Google Patents

Способ и система для получения бензина или простого диметилового эфира Download PDF

Info

Publication number
RU2573563C1
RU2573563C1 RU2014121982/04A RU2014121982A RU2573563C1 RU 2573563 C1 RU2573563 C1 RU 2573563C1 RU 2014121982/04 A RU2014121982/04 A RU 2014121982/04A RU 2014121982 A RU2014121982 A RU 2014121982A RU 2573563 C1 RU2573563 C1 RU 2573563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reforming
heat
synthesis
steam
gas
Prior art date
Application number
RU2014121982/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Масаки ИИДЗИМА
Original Assignee
Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. filed Critical Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2573563C1 publication Critical patent/RU2573563C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • 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
    • 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
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • 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
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/06—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058—Nickel catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • 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
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/02—Gasoline
    • 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
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C10G3/44—Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/48—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support
    • C10G3/49—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support containing crystalline aluminosilicates, e.g. molecular sieves
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • 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

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к системе и способу для получения бензина или простого диметилового эфира из природного газа. Система для получения бензина или простого диметилового эфира из природного газа с промежуточным синтезом метанола включает: устройство (10) парового риформинга природного газа для получения газа риформинга; теплообменник (17) типа дымовой газ-пар для получения пара или тепла, используемых в системе, путем рекуперации тепла дымового газа, образующегося в зоне горения (12) устройства (10) парового риформинга; устройство (20) синтеза метанола из газа риформинга, получаемого в устройстве парового риформинга; теплообменник (19) типа газ риформинга-пар, предназначенный для получения пара или тепла, используемых в системе, путем рекуперации тепла газа риформинга до подачи газа риформинга в устройство (20) синтеза метанола; устройство (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира из метанола, синтезированного в устройстве синтеза метанола, и по меньшей мере одно устройство, выбранное из группы, и ряд теплообменников как указано в формуле изобретения. Для системы сформулированы признаки, влияющие на общий энергетический баланс системы. Технический результат - эффективное использование тепла, получаемого в способе или системе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил., 10 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе и способу, предназначенным для получения бензина или простого диметилового эфира, и более конкретно к системе и к способу, предназначенным для получения бензина или простого диметилового эфира из природного газа с промежуточным синтезом метанола.
Уровень техники
При синтезе метанола из природного газа в большинстве случаев проводят паровой риформинг природного газа, затем формируется газ риформинга, содержащий водород и монооксид углерода, и затем из газа риформинга синтезируется метанол. В установке синтеза метанола в соответствии с вышеописанным способом необходимые пар и тепло обеспечиваются за счет рекуперации тепла, образующегося при паровом риформинге, и рекуперации тепла газа риформинга, а также за счет использования тепла реакции синтеза метанола, так что так называемый самобаланс обеспечивается уже на стадии проектирования системы.
С другой стороны, в японской патентной публикации (В2) № Н04-51596 раскрыт способ синтеза бензина из метанола через простой диметиловый эфир (ДМЭ). Реакция синтеза ДМЭ из метанола является экзотермической реакцией и теплота реакции составляет 231 ккал на 1 кг метанола. Кроме того, реакция синтеза бензина из метанола через ДМЭ также является экзотермической реакцией и теплота реакции составляет 416 ккал на 1 кг метанола.
Патентная литература
Патентный документ 1: японская патентная публикация (В2) № Н04-51596
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая с помощью изобретения
При получении ДМЭ или бензина из природного газа в установке синтеза метанола, в которой установлена колонна для синтеза ДМЭ или бензина из метанола, как описано в японской патентной публикации (В2) № Н04-51596, количество энергии становится чрезмерным по сравнению с самобалансом энергии, заложенным в традиционных установках синтеза метанола, поскольку реакция синтеза ДМЭ или бензина является экзотермической реакцией, как описано выше. Однако может возникнуть проблема, связанная с тем, что экзотермическая энергия, возникающая в реакции синтеза ДМЭ или бензина, не может быть использована в установке и, следовательно, будет потеряна.
Кроме того, в установке синтеза метанола для удаления влаги из метанола в процессе производства осуществляется операция дистилляции, но тепло, используемое для дистилляции, может оказаться избыточным, в связи с тем, что подобная операция дистилляции не является необходимой для синтеза ДМЭ и бензина из метанола.
Для решения вышеописанной проблемы целью настоящего изобретения является создание системы или способа для получения бензина или ДМЭ из природного газа с промежуточным синтезом метанола, которые при получении бензина или ДМЭ из природного газа с промежуточным синтезом метанола эффективно использовали бы экзотермическую энергию, выделяющуюся при синтезе бензина или ДМЭ, а также эффективно использовали бы тепло, получаемое и остающееся из-за отсутствия необходимости в дистилляции метанола.
Средства решения поставленной задачи
В одном аспекте настоящее изобретение описывает систему для получения бензина или ДМЭ из природного газа с промежуточным синтезом метанола, включающую: устройство парового риформинга, предназначенное для получения газа риформинга; устройство синтеза метанола из газа риформинга, получаемого в устройстве парового риформинга; устройство синтеза бензина или ДМЭ из метанола, синтезированного в устройстве синтеза метанола; и по меньшей мере одно устройство, выбранное из группы, состоящей из: устройства предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа; устройство выделения диоксида углерода для извлечения диоксида углерода из дымового газа устройства парового риформинга; и устройство предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого в устройство парового риформинга, с использованием устройства синтеза бензина или ДМЭ, где общий баланс энергии системы рассчитан на использование рекуперации тепла дымового газа, образующегося в устройстве парового риформинга, рекуперации тепла газа риформинга, тепла, образующегося при синтезе в устройстве синтеза метанола, тепла, образующегося при синтезе в устройстве синтеза бензина или диметилового эфира, тепла, рекуперируемого в устройстве предварительного риформинга, если оно используется, тепла, рекуперируемого в устройстве выделения диоксида углерода при извлечении диоксида углерода, если оно используется, и тепла, рекуперируемого в устройстве предварительного нагрева воздуха, если оно используется.
В другом аспекте настоящее изобретение описывает способ получения бензина или ДМЭ из природного газа с промежуточным синтезом метанола, включающий: стадию парового риформинга природного газа для получения газа риформинга; стадию синтеза метанола из газа риформинга, получаемого на стадии парового риформинга; стадию синтеза бензина или ДМЭ из метанола, синтезированного на стадии синтеза метанола; и по меньшей мере одну стадию, выбранную из группы, состоящей из стадии предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа; стадию выделения диоксида углерода из дымового газа стадии парового риформинга; и стадии предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого на стадию парового риформинга, с использованием тепла синтеза, получающегося при синтезе бензина или ДМЭ, где общий энергетический баланс системы для осуществления способа рассчитан на использование рекуперации тепла дымового газа, получаемого на стадии парового риформинга, рекуперации тепла газа риформинга, тепла синтеза, получаемого на стадии синтеза метанола, тепла синтеза, получаемого на стадии синтеза бензина или диметилового эфира, тепла, рекуперируемого на стадии предварительно риформинга, если она используется, тепла, рекуперируемого на стадии выделения диоксида углерода, если она используется, и тепла, рекуперируемого на стадии предварительного нагрева воздуха, если она используется.
Положительные эффекты, достигаемые с использованием изобретения
Как описано выше, согласно настоящему изобретению по меньшей мере один процесс выбран из группы, состоящей из: предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа; выделения диоксида углерода для извлечения диоксида углерода из дымового газа, образующегося при паровом риформинга; и предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого на паровой риформинг, при использовании тепла синтеза в синтезе бензина или ДМЭ, и, кроме того, общий баланс энергии системы рассчитан на использование рекуперации тепла дымового газа, образующегося при паровом риформинге, рекуперации тепла газа риформинга, тепла синтеза метанола, тепла синтеза бензина или ДМЭ, и тепла, рекуперируемого при предварительном риформинге, выделении диоксида углерода или предварительного нагрева воздуха, соответственно, если они используются. Таким образом, экзотермическая энергия, получаемая при синтезе бензина или ДМЭ, может быть эффективно использована без лишних потерь.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет схематический вид, иллюстрирующий вариант осуществления системы для получения бензина из природного газа с промежуточным синтезом, метанола в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 представляет схематический вид, иллюстрирующий другой вариант осуществления системы для получения бензина из природного газа с промежуточным синтезом метанола в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 представляет схематический вид, иллюстрирующий еще один вариант осуществления системы для получения бензина из природного газа с промежуточным синтезом метанола в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 представляет схематический вид, иллюстрирующий вариант осуществления системы для получения бензина из природного газа с промежуточным синтезом метанола в соответствии с настоящим изобретением, который является комбинацией вариантов, показанных на фиг. 1-3.
Описание вариантов осуществления изобретения
Далее описываются варианты осуществления систем и способов получения бензина из природного газа с промежуточным синтезом метанола в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1, система по данному варианту осуществления включает, главным образом, установку 10 парового риформинга, выполненную с возможностью получения газа риформинга в результате парового риформинга природного газа, колонну 20 синтеза метанола, выполненную с возможностью синтеза метанола из газа риформинга, генерируемого паровым риформингом, колонну 30 синтеза бензина, выполненную с возможностью синтеза бензина из метанола, синтезированного в колонне синтеза метанола, и установку 40 предварительного риформинга, выполненную с возможностью предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа.
Реактор 10 парового риформинга, в основном, включает трубчатый реактор 11 для парового риформинга, зону 12 горения, расположенную вокруг трубчатого реактора 11, зону 15 рекуперации отходящего тепла, выполненную с возможностью рекуперации тепла дымового газа, образующегося в зоне 12 горения, и выводную трубу 16, выполненную с возможностью выброса дымового газа в атмосферу после рекуперации тепла из дымового газа. Трубчатый реактор, который включает катализатор парового риформинга, загруженный внутрь трубчатого реактора, представляет собой устройство для получения водорода, монооксида углерода и диоксида углерода из природного газа, содержащего метан в качестве основного компонента, путем проведения следующих реакций. В качестве катализатора парового риформинга могут быть использованы, например, известные катализаторы, такие как катализаторы на основе никеля.
Figure 00000001
Figure 00000002
Линия 13 подачи материала для подачи материала 1, включающего природный газ и пар, соединена с входом трубчатого реактора 11. Зона 12 горения включает горелку (не показана) для нагрева трубчатого реактора 11, и с горелкой соединена линия 14 подачи топлива для подачи топлива 2, такого как природный газ. Линия 18 подачи газа риформинга соединена с выводом трубчатого реактора 11 и представляет собой линию подачи газа риформинга, содержащего водород, монооксид углерода и диоксид углерода, образующиеся в качестве основных компонентов в реакции парового риформинга, в колонну 20 синтеза метанола.
Установка 40 предварительного риформинга представляет собой устройство, предназначенное для предварительного риформинга С2 или более тяжелых углеводородов, содержащихся в природном газе, таких как этан, главным образом, в C1 углеводороды, такие как метан, монооксид углерода, или водород. Установка 40 предварительного риформинга включает предварительно загруженный в трубчатый реактор катализатор риформинга. В качестве катализатора предварительного риформинга могут быть использованы известные катализаторы, такие как катализатор на основе никеля.
Установка 40 предварительного риформинга расположена выше по технологическому потоку от установки 10 парового риформинга в направлении подачи материала, а более конкретно - в линии 13 подачи материала. В линии 13 подачи материала первый теплообменник 41 типа дымовой газ-материал, выполненный с возможностью предварительного нагрева материала 1 дымовым газом из зоны 15 рекуперации тепла, расположен еще выше по технологическую потоку, чем установка 40 предварительного риформинга, в направлении подачи материала, а второй теплообменник 42 типа дымовой газ-материал, выполненный с возможностью предварительного нагрева материала, который был подвергнут предварительному риформингу в установке 40 предварительного риформинга дымовым газом из зоны 15 рекуперации тепла, расположен ниже по технологическому потоку от установки 40 предварительного риформинга в направлении подачи материала.
Другими словами, зона 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга включает второй теплообменник 42 типа дымовой газ-материал и первый теплообменник 41 типа дымовой газ-материал, описанные выше, а также теплообменник 17 типа дымовой газ-пар, расположенный по ходу потока дымового газа из зоны горения 12 в выводную трубу 16. Теплообменник 17 типа дымовой газ-пар представляет собой устройство для получения пара или тепла, предназначенных для использования в системе, и выполнен с возможностью рекуперации тепла дымового газа и получения пара высокого давления при нагреве воды и т.п. дымовым газом, проходящим в зоне 15 рекуперации тепла.
Аналогичным образом, на линии 18 подачи газа риформинга расположен теплообменник 19 типа газ риформинга-пар, предназначенный для получения пара или тепла, используемых в системе. Теплообменник 19 типа газ риформинга-пар представляет собой устройство, выполненное с возможностью получения пара высокого давления и рекуперации тепла газа риформинга при нагреве воды и т.п. газом риформинга.
Колонна 20 синтеза метанола представляет собой устройство, предназначенное для синтеза метанола из газа риформинга по следующим реакциям.
Figure 00000003
Figure 00000004
Колонна 20 синтеза метанола включает катализатор синтеза метанола, загруженный в трубчатый реактор. В качестве катализатора синтеза метанола могут быть использованы известные катализаторы, такие как катализатор на основе меди. Линия 22 подачи метанола соединена с колонной 20 синтеза метанола, представляющей собой линию подачи метанола, синтезированного в колонне 20 синтеза метанола, в колонну 30 синтеза бензина. Следует отметить, что в дополнение к синтезированному метанолу по линии подачи метанола 22 проходит жидкий сырой метанол, содержащий воду, являющуюся побочным продуктом реакции формулы 4.
Колонна 30 синтеза бензина представляет собой устройство, выполненное с возможностью синтеза бензина из метанола по реакции в соответствии со следующей формулой.
Figure 00000005
Figure 00000006
Как описано выше, метанол по реакции синтеза бензина, выраженной формулой 3, превращается в бензин с промежуточным получением простого диметилового эфира (т.е., ДМЭ) по реакции синтеза, выраженной формулой 5. В колонне 30 синтеза бензина находятся два типа катализаторов, включающих катализатор синтеза ДМЭ и катализатор синтеза бензина в двух зонах, так что две реакции могут проводиться постадийно. В качестве катализатора синтеза ДМЭ могут быть использованы, например, известные катализаторы, такие как катализатор алюмосиликатного типа на основе цеолита. Кроме того, в качестве катализатора синтеза бензина могут быть использованы известные катализаторы, такие как катализатор алюмосиликатного типа на основе цеолита.
Линия 32 подачи бензина соединена с колонной 30 синтеза бензина, которая является линией подачи бензина, синтезированного в колонне 30 синтеза бензина, в хранилище (не показано). Отметим, что хотя пример, проиллюстрированный на фиг. 1, включает колонну 30 синтеза бензина, вместо колонны 30 синтеза бензина может быть установлена колонна синтеза ДМЭ, предназначенная для получения ДМЭ путем реакции синтеза ДМЭ по формуле 5.
В соответствии с вышеописанной конфигурацией топливо 2, такое как природный газ, сначала подают в зону 12 горения установки 10 парового риформинга по линии 14 подачи топлива. В зоне 12 горения топливо 2 сгорает вместе с воздухом и нагревает трубчатый реактор 11 до температуры в интервале около 800-900°С. Дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образующийся в зоне 12 горения, поступает в зону 15 рекуперации тепла.
С другой стороны, материал 1, содержащий природный газ и пар, нагревается первым теплообменником 41 типа дымовой газ-материал зоны 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга до температуры в интервале около 450-550°С, и затем нагретый материал 1 подают в установку 40 предварительного риформинга. В установке 40 предварительного риформинга С2 или более тяжелые углеводороды, содержащиеся в материале 1, такие как этан, предварительно конвертируются в метан и т.п. Газ предварительного риформинга нагревают вторым теплообменником 42 типа дымовой газ-материал снова до температуры в интервале около 600-700°С и затем подают в трубчатый реактор 11 установки 10 парового риформинга по линии 13 подачи материала.
После нагрева материала 1 последовательно во втором теплообменнике 42 типа дымовой газ-материал и первом теплообменнике 41 типа дымовой газ-материал в зоне 15 рекуперации тепла, как описано выше, и рекуперации тепла теплообменником 17 типа дымовой газ-пар путем нагрева воды или т.п. дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образующийся в зоне 12 горения, имеющей температуру около 1000°С, выбрасывается из выводной трубы 16 в атмосферу.
В трубчатом реакторе 11 установки 10 парового риформинга проходит паровой риформинг материала 1 по реакциям формулы 1 и 2 и превращение его в газ риформинга, содержащий водород, монооксид углерода и диоксид углерода в качестве основных ингредиентов. Перед подачей газа риформинга в колонну 20 синтеза метанола по линии 18 подачи газа риформинга проводят рекуперацию тепла теплообменником 19 типа газ риформинга-пар путем нагрева водонагревателя или т.п.
В колонне 20 синтеза метанола метанол синтезируется из газа риформинга по реакциям формулы 3 и 4. Реакции синтеза метанола являются экзотермическими реакциями. Температура газа риформинга контролируется теплообменником 19 типа газ риформинга-пар в интервале около 160-200°С, который подходит для синтеза метанола. Метанол, синтезированный в колонне 20 синтеза метанола, подают в колонну 30 синтеза бензина по линии 22 подачи метанола в виде сырого метанола, содержащего воду.
В колонне 30 синтеза бензина бензин синтезируется из метанола по реакции формулы 5 и 6. Реакции синтеза бензина являются экзотермическими реакциями. Кроме того, поскольку в реакции формулы 6 в качестве побочного продукта образуется вода, сырой метанол может содержать воду и нет необходимости на линии 22 подачи метанола в колонну 30 синтеза бензина устанавливать устройство очистки для удаления воды путем дистилляции сырого метанола, как это необходимо делать в традиционной установке синтеза метанола.
В данном варианте осуществления, как описано выше, и в отличие от обычных установок синтеза метанола имеется колонна 30 синтеза бензина, в которой проходят экзотермические реакции и генерируется тепловая энергия, и, кроме того, становится ненужной колонна дистилляции метанола, которая потребляет энергию. Вследствие этого количество топлива 2, подаваемого в зону 12 горения установки 10 парового риформинга, может быть уменьшено, хотя и генерируется избыточное количество энергии, с использованием установки 40 предварительного риформинга, обеспечивающей локальный нагрев материала в установке 40 предварительного риформинга с использованием первого и второго теплообменников 41 и 42 типа дымовой газ-материал в зоне 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга. Кроме того, в зоне 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга количество рекуперированного тепла уменьшается в результате использования первого и второго теплообменников 41 и 42 типа дымовой газ-материал. Тем не менее, система может быть сконструирована таким образом, что энергия всей системы может быть самосбалансирована экзотермической энергией, генерируемой в колонне 30 синтеза бензина для компенсации этого снижения количества тепла.
Далее будет описан вариант осуществления изобретения, представленный на фиг. 2. Система согласно данному варианту осуществления включает в себя, главным образом, установку 10 парового риформинга, колонну 20 синтеза метанола, колонну 30 синтеза бензина и устройство 50 выделения СО2, которое выполнено с возможностью удаления СО2 из дымового газа парового риформинга. Следует отметить, что элементы, совпадающие с системой, показанной на фиг. 1, приведены с теми же обозначениями и их подробное описание здесь повторяться не будет.
Устройство 50 выделения СО2 является устройством, выполненным с возможностью абсорбировать и удалять диоксид углерода из дымового газа в результате контакта абсорбирующей СО2 жидкости с дымовым газом, который проходит в зоне 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга. Устройство выделения СО2 расположено в потоке дымового газа после теплообменника 17 типа дымовой газ-пар. Следует отметить, что устройство регенерации абсорбирующей жидкости (не показано) добавлено к устройству 50 выделения СО2. Устройство регенерации абсорбирующей жидкости является устройством, выполненным с возможностью получения газообразного диоксида углерода, а также регенерации абсорбирующей CO2 жидкости в результате отделения диоксида углерода от абсорбировавшей СО2 жидкости.
Устройство 50 выделения СО2 снабжено линией 51 подачи СО2 для подачи выделенного газообразного диоксида углерода в колонну 20 синтеза метанола для его использования в качестве материала для вышеуказанной реакции формулы 4, которая протекает в колонне 20 синтеза метанола.
В вышеописанной конфигурации сначала топливо 2, такое как природный газ, подают в зону 12 горения установки 10 парового риформинга по линии 14 подачи топлива. В зоне 12 горения топливо 2 сжигают вместе с воздухом и трубчатый реактор 11 нагревают до температуры в интервале около 800-900°С. После нагрева водонагревателя или т.п. теплообменником 17 типа дымовой газ-пар в зоне 15 рекуперации тепла для рекуперации тепла и выделения СО2 устройством 50 выделения СО2 дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образующийся в зоне 12 горения, и имеющий температуру около 1000°С, выбрасывается по выводной трубе 16 в атмосферу.
С другой стороны, материал 1, содержащий природный газ и пар, подается в трубчатый реактор 11 установки 10 парового риформинга по линии 13 подачи материала. В трубчатом реакторе 11 установки 10 парового риформинга материал 1 превращается по реакции парового риформинга в газ риформинга. После рекуперации тепла нагревом воды или т.п. теплообменником 19 типа газ риформинга-пар газ риформинга подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 18 подачи газа риформинга. Кроме того, диоксид углерода, извлекаемый устройством 50 выделения СО2, также подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 51 подачи CO2.
В колонне 20 синтеза метанола метанол синтезируют из газа риформинга и диоксида углерода путем проведения реакции формулы 3 и 4. При добавлении газообразного диоксида углерода избыток водорода, присутствующего в газе риформинга, может быть превращен в метанол и в результате может быть увеличено производство метанола. Кроме того, поскольку реакции синтеза метанола являются экзотермическими реакциями, экзотермическая энергия, генерируемая в колонне 20 синтеза метанола, увеличивается при повышении производства метанола. Метанол, синтезированный в колонне 20 синтеза метанола, подают в колонну 30 синтеза бензина по линии 22 подачи метанола в виде сырого метанола, содержащего воду.
В колонне 30 синтеза бензина бензин синтезируется из метанола по реакции формулы 5 и 6. Поскольку подача метанола увеличивается, производство автомобильного бензина также возрастает и экзотермическая энергия, генерируемая в колонне 30 синтеза бензина, также повышается в соответствии с увеличением производства, так как реакции синтеза бензина являются экзотермическими реакциями.
В данном варианте осуществления, как описано выше, и в отличие от обычных установок синтеза метанола предусмотрена колонна 30 синтеза бензина, в которой протекают экзотермические реакции и генерируется тепловая энергия, и, кроме того, становится ненужной потребляющая энергию колонна дистилляции метанола. Тем не менее, система может быть сконструирована таким образом, что, хотя образуется избыток энергии, энергия всей системы самобалансируется устройством 50 выделения СО2 и устройством регенерации абсорбирующей жидкости (не показано), которые энергию потребляют. Кроме того, получение бензина в колонне 30 синтеза бензина может быть увеличено в результате подачи диоксида углерода, извлеченного устройством 50 выделения СО2, в колонну 20 синтеза метанола вместе с газом риформинга.
Далее будет описан вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 3. Система согласно данному варианту осуществления включает, главным образом, установку 10 парового риформинга, колонну 20 синтеза метанола, колонну 30 синтеза бензина и устройство 60 предварительного нагрева воздуха, которое выполнено с возможностью предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого в зону горения установки парового риформинга. Следует отметить, что элементы, совпадающие с системой, показанной на фиг. 1 и 2, приведены с теми же обозначениями и их подробное описание здесь повторяться не будет.
Устройство 60 предварительного нагрева воздуха включает вентилятор 63 для подачи топочного воздуха, теплообменник 62 типа дымовой газ-топочный воздух, выполненный с возможностью предварительного нагрева топочного воздуха топочным газом, проходящим в зоне 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга, линию 61 введения топочного воздуха, предназначенную для введения предварительно нагретого топочного воздуха в колонну 30 синтеза бензина, чтобы тепло синтеза, получаемое в колонне 30 синтеза бензина, еще нагревало предварительно нагретый топочный воздуха, и линию 64 подачи топочного воздуха, предназначенную для подачи топочного воздуха, нагретого теплом синтеза, в зону 12 горения установки 10 парового риформинга. Теплообменник 62 типа дымовой газ-топочный воздух расположен ниже по технологическому потоку дымового газа от теплообменника 17 типа дымовой газ-пар.
Средства предварительного нагрева топочного воздуха теплом реакции, образующимся в колонне 30 синтеза бензина, никак особенно не ограничиваются, но, например, топочный воздух может нагреваться паром, полученным при нагреве водонагревателя теплом реакции, образующимся в колонне 30 синтеза бензина. В альтернативном варианте может осуществляться теплообмен между катализатором синтеза ДМЭ в колонне 30 синтеза бензина или в трубчатом реакторе (не показан) с загруженным катализатором синтеза бензина и топочным воздухом.
В соответствии с вышеописанной конфигурацией топливо 2, такое как природный газ, сначала подают в зону 12 горения установки 10 парового риформинга по линии 14 подачи топлива. В зоне 12 горения топливо 2 сжигается вместе с воздухом и трубчатый реактор 11 нагревают до температуры в интервале около 800-900°С. После нагрева водонагревателя или т.п. теплообменником 17 типа дымовой газ-пар в зоне 15 рекуперации тепла для рекуперации тепла и после удаления СО2 устройством 50 выделения СО2 дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образовавшийся в зоне 12 горения и имеющий температуру около 1000°С, охлаждают до температуры в интервале около 300-400°С. Затем, после нагрева топочного воздуха из вентилятора 63 теплообменником 62 типа дымовой газ-топочный воздух дымовой газ выбрасывается по выводной трубе 16.
С другой стороны, материал 1, содержащий природный газ и пар, подают в трубчатый реактор 11 из установки 10 парового риформинга по линии 13 подачи материала. В трубчатом реакторе 11 установки 10 парового риформинга материал 1 превращается в газ риформинга по реакции парового риформинга. После сброса тепла в результате нагрева водонагревателя или т.п. теплообменником 19 типа газ риформинга-пар газ риформинга подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 18 подачи газа риформинга.
В колонне 20 синтеза метанола метанол синтезируется из газа риформинга и диоксида углерода. Метанол, синтезированный в колонне 20 синтеза метанола, подают в колонну 30 синтеза бензина по линии 22 подачи метанола в виде сырого метанола, содержащего воду.
В колонне 30 синтеза бензина бензин синтезируется из метанола по реакции формулы 5 и 6. Реакция синтеза ДМЭ из метанола, проходящая в колонне 30 синтеза бензина, является экзотермической реакцией и ее теплота составляет 185 ккал на 1 кг метанола. Кроме того, реакция синтеза бензина также является экзотермической реакцией и ее теплота составляет 231 ккал на 1 кг метанола. Таким образом, в синтезе бензина из метанола теплота реакции составляет 416 ккал на 1 кг метанола. Топочный воздух, вводимый по линии 61 впуска топочного воздуха, нагревают теплом этой реакции.
Что касается условий реакции синтеза ДМЭ, проводимой в колонне 30 синтеза бензина, температура предпочтительно находится в интервале 250-300°С. Кроме того, температура в условиях реакции синтеза бензина предпочтительно составляет 380-450°С. Таким образом, топочный воздух может быть нагрет до около 300-380°С.
Топочный воздух, нагретый колонной 30 синтеза бензина, подают в зону 12 горения установки 10 парового риформинга по линии 64 подачи топочного воздуха вместе с топливом 2. Поскольку топочный воздух нагревают, как описано выше, подача топлива 2 в зону 12 горения может быть снижена.
В данном варианте осуществления, как описано выше, и в отличие от обычных установок синтеза метанола предусмотрена колонна 30 синтеза бензина, в которой протекают экзотермические реакции и генерируется тепловая энергия и, кроме того, становится ненужной потребляющая энергию колонна дистилляции метанола. Тем не менее, система может быть сконструирована таким образом, что, хотя генерируется избыток энергии, энергия всей системы самобалансируется, поскольку подача топлива 2 в установку 10 парового риформинга 10 может быть уменьшена предварительным нагревом топочного воздуха в установке 10 парового риформинга и предварительным нагревом топочного воздуха экзотермической энергией, генерирующейся в колонне 30 синтеза бензина.
Далее будет описан вариант осуществления изобретения, проиллюстрированный на фиг. 4. Система по данному варианту осуществления является комбинацией всех вариантов осуществления, иллюстрируемых фиг. 1-3. Более конкретно, эта система включает, главным образом, установку 10 парового риформинга, колонну 20 синтеза метанола, колонну 30 синтеза бензина, установку 40 предварительного риформинга, устройство 50 выделения СО2 и устройство 60 предварительного нагрева воздуха, выполненное с возможностью предварительного нагрева воздуха, подаваемого в зону горения установки парового риформинга. Следует отметить, что элементы, совпадающие с системами, показанными на фиг. 1-3, приведены с теми же обозначениями и их подробное описание здесь повторяться не будет.
Компоненты зоны 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга расположены в следующем порядке со стороны впуска дымового газа: второй теплообменник 42 типа топочный газ-материал, первый теплообменник 41 типа дымовой газ-материал, теплообменник 17 типа дымовой газ-пар, теплообменник 62 типа дымовой газ-топочный воздух и устройство 50 выделения СО2.
В соответствии с описанной выше конфигурацией топливо 2, такое как природный газ, сначала поступает в зону 12 горения установки 10 парового риформинга по линии 14 подачи топлива. В зоне 12 горения топливо 2 сжигается вместе с воздухом, и трубчатый реактор 11 нагревают до температуры в интервале около 800-900°С. После того, как материал нагревают вторым теплообменником 42 типа дымовой газ-материал и охлаждают до температуры в интервале около 450-550°С и материал нагревают первым теплообменником 41 типа дымовой газ-материал, дымовой газ, содержащий диоксид углерода, образующийся в зоне 12 горения, и имеющий температуру около 1000°С, охлаждают до температуры в диапазоне около 600-700°С. Затем водонагреватель и т.п. нагревается теплообменником 17 типа дымовой газ-пар зоны 15 рекуперации тепла, охлаждается до температуры в интервале около 300-400°С и затем тепло рекуперируют нагревом топочного воздуха теплообменником 62 типа дымовой газ-топочный воздух. Затем, после удаления СО2 устройством 50 выделения СО2 дымовой газ по выводной трубе 16 выбрасывают в атмосферу.
С другой стороны, материал 1, содержащий природный газ и пар, подают в трубчатый реактор 11 установки 10 парового риформинга по линии 13 подачи материала. В трубчатом реакторе 11 установки 10 парового риформинга материал 1 превращается по реакции парового риформинга в газ риформинга. После рекуперации тепла водонагревателем или т.п. с использованием теплообменника 19 типа газ риформинга-пар, газ риформинга подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 18 подачи газа риформинга. Кроме того, диоксид углерода, извлекаемый устройством 50 выделения СО2, также подают в колонну 20 синтеза метанола по линии 51 подачи СО2.
В колонне 20 синтеза метанола метанол синтезируется из газа риформинга и диоксида углерода по реакциям формулы 3 и 4. При добавлении газообразного диоксида углерода может быть увеличен выход метанола и выделение экзотермической энергии в колонне 20 синтеза метанола. Метанол, синтезированный в колонне 20 синтеза метанола, подают в колонну 30 синтеза бензина по линии 22 подачи метанола в виде сырого метанола, содержащего воду.
В колонне 30 синтеза бензина бензин синтезируется из метанола по реакциям формулы 5 и 6. Поскольку подача метанола увеличивается, выход бензина и выделение экзотермической энергии в колонне 30 синтеза бензина могут быть увеличены. В колонне 30 синтеза бензина топочный воздух, вводимый по линии 61 ввода топочного воздуха, нагревается за счет теплоты реакции.
В данном варианте осуществления, как описано выше, и в отличие от обычных установок синтеза метанола предусмотрена колонна 30 синтеза бензина, в которой протекают экзотермические реакции и генерируется тепловая энергия, и, кроме того, становится ненужной потребляющая энергию колонна дистилляции метанола. По этой причине количество топлива 2, подаваемого в установку 10 парового риформинга, может быть уменьшено, хотя генерируется избыток энергии, благодаря использованию установки 40 предварительного риформинга, устройства 50 выделения СО2 и устройства регенерации абсорбирующей жидкости (не показано) и устройства 60 предварительного нагрева воздуха, которое предварительно нагревает топочный воздух с помощью тепла реакции колонны 30 синтеза бензина, а также нагреву материала в различных точках устройства 40 предварительного риформинга с помощью первого и второго теплообменников 41 и 42 типа дымовой газ-материал зоны 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга. Также подача топлива 2 в установку 10 парового риформинга может быть уменьшена путем предварительного нагрева топочного воздуха. Кроме того, в зоне 15 рекуперации тепла установки 10 парового риформинга снижается количество извлекаемого тепла, поскольку предусмотрены теплообменники 41 и 42 типа дымовой газ-материал. Тем не менее, система может быть выполнена так, что энергия всей системы будет самосбалансирована, так как экзотермическая энергия, генерируемая в колонне 30 синтеза бензина, может быть использована для компенсации пониженного количества тепла. Выход бензина в колонне 30 синтеза бензина может быть увеличен подачей диоксида углерода, выделенного устройством 50 выделения СО2, в колонну 20 синтеза метанола вместе с газом риформинга. Кроме того, подача топлива 2 может быть снижена путем превращения всего или части газообразного диоксида углерода, выделенного устройством 50 выделения СО2, в газообразный монооксид углерода и его подачи в зону 12 горения установки 10 парового риформинга вместе с топливом 2, что также обеспечивает самобалансировку системы.
Примеры
Моделирование энергетического баланса проводят для соответствующих вариантов осуществления, проиллюстрированных на фиг. 1-3, для соответствующих вариантов осуществления, включающих комбинацию двух вариантов из проиллюстрированных на фиг. 1-3, и варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 4, включающей в себя все варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 1-3. Результаты представлены в таблице 1.
Следует отметить, что моделирование проводят для случая, в котором дневная выработка метанола составляет 2500 тонн, при условии, что в качестве материала и топлива используют природный газ. Кроме того, для сравнения результаты традиционного примера, в котором из природного газа синтезируют метанол, и примеров сравнения, в которых из природного газа синтезируют бензин или ДМЭ с промежуточным синтезом метанола, также представлены в таблице 1.
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Как показано в таблице 1, в традиционном примере синтеза метанола остаточная энергия составляет 0 ккал/ч для всей системы и достигается самобаланс. С другой стороны, в сравнительных примерах 1 и 2 для синтеза ДМЭ или бензина с промежуточным синтезом метанола тепло, генерируемое в синтезе ДМЭ или бензина (MTG), увеличилось, в то время как дистилляция метанола становится ненужной и, соответственно, получается избыток энергии.
В примере 1, в котором предусмотрена установка предварительного риформинга, подача топлива и количество рекуперированного тепла дымового газа в установке парового риформинга снижены и, соответственно, достигнут хороший самобаланс по сравнению с примерами сравнения 1-2. Кроме того, в примере 2, в котором предусмотрено устройство выделения СО2, необходима рекуперация тепла, и выход бензина увеличивается, и, соответственно, достигнут хороший самобаланс по сравнению с примерами сравнения 1-2. В примере 3, в котором топочный воздух используется для рекуперации тепла синтеза бензина (тепла MTG), подача топлива в установку парового риформинга и количество выделенного дымового газа уменьшаются, и соответственно, достигнут хороший самобаланс по сравнению с примерами сравнения 1-2. Аналогично в примерах 4-7, которые представляют собой комбинацию вышеописанных примеров, достигнут еще более выгодный самобаланс по сравнению с примерами сравнения 1-2.
Описание обозначений
10: Установка парового риформинга
11: Трубчатый реактор
12: Зона горения
13: Линия подачи материала
14: Линия подачи топлива
15: Зона рекуперации тепла
16: Выводная труба
17: Теплообменник типа дымовой газ-пар
18: Линия подачи газа риформинга
19: Теплообменник типа газ риформинга-пар
20: Колонна синтеза метанола
22: Линия подачи метанола
30: Колонна синтеза бензина
32: Линия подачи бензина
40: Установка предварительного риформинга
41: Первый теплообменник типа дымовой газ-материал
42: Второй теплообменник типа дымовой газ-материал
50: Устройство выделения СО2
51: Линия подачи СО2
60: Устройство предварительного нагрева воздуха
61: Линия ввода топочного воздуха
62: Теплообменник типа дымовой газ-топочный воздух
63: Вентилятор
64: Линия подачи топочного воздуха

Claims (10)

1. Система для получения бензина или простого диметилового эфира из природного газа с промежуточным синтезом метанола, включающая:
устройство (10) парового риформинга природного газа для получения газа риформинга;
теплообменник (17) типа дымовой газ-пар для получения пара или тепла, используемых в системе, путем рекуперации тепла дымового газа, образующегося в зоне горения (12) устройства (10) парового риформинга;
устройство (20) синтеза метанола из газа риформинга, получаемого в устройстве парового риформинга;
теплообменник (19) типа газ риформинга-пар, предназначенный для получения пара или тепла, используемых в системе, путем рекуперации тепла газа риформинга до подачи газа риформинга в устройство (20) синтеза метанола;
устройство (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира из метанола, синтезированного в устройстве синтеза метанола; и
по меньшей мере одно устройство, выбранное из группы, состоящей из:
устройства (40) предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа;
устройства (50) выделения диоксида углерода из дымового газа устройства парового риформинга; и
устройства (60) предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого в устройство парового риформинга, с использованием устройства синтеза бензина или простого диметилового эфира,
причем описываемая система дополнительно включает:
первый теплообменник (41) для предварительного нагрева природного газа перед его введением в устройство (40) предварительного риформинга дымовым газом, образующимся в установке (10) парового риформинга, и второй теплообменник (42) для предварительного нагрева подвергнутого предварительному риформингу природного газа, выходящего из устройства (40) предварительного риформинга, дымовым газом, образующимся в установке (10) парового риформинга, в случае, когда используется устройство (40) предварительного риформинга;
линию (51) подачи диоксида углерода для подачи выделенного газообразного диоксида углерода из устройства (50) выделения диоксида углерода в колонну (20) синтеза метанола, в случае, когда используется устройство (50) выделения диоксида углерода; и
теплообменник (62) типа дымовой газ-топочный воздух для предварительного нагрева топочного воздуха дымовым газом, образующимся в установке (10) парового риформинга; и линию (61) введения топочного воздуха, предназначенную для введения предварительно нагретого топочного воздуха в колонну 30 синтеза бензина или простого диметилового эфира, чтобы тепло синтеза, получаемое в колонне 30 синтеза бензина или простого диметилового эфира, дополнительно нагревало указанный предварительно нагретый топочный воздух, в случае, когда используется устройство (60) предварительного нагрева топочного воздуха,
причем общий энергетический баланс системы, включающий количество топлива, подаваемого в зону (12) горения установки (10) парового риформинга, тепло, рекуперированное теплообменником (17) типа дымовой газ-пар, тепло, рекуперированное теплообменником (19) типа газ риформинга-пар, тепло синтеза, выделяющееся в устройстве (20) синтеза метанола, тепло синтеза, выделяющееся в устройстве (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира, и пар или тепло, предназначенные для использования в системе, перебалансирован путем:
уменьшения количества топлива, подаваемого в зону (12) горения установки (10) парового риформинга, за счет использования в системе устройства (40) предварительного риформинга и первого и второго теплообменников (41, 42) и за счет использования тепла синтеза, выделяемого в устройстве (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира, для получения пара или тепла, используемых в системе для компенсации снижения количества тепла, рекуперированного теплообменником (17) типа дымовой газ-пар, в результате установки первого и второго теплообменников (41, 42), в случае, когда используется устройство (40) предварительного риформинга;
увеличения тепла синтеза, выделяемого в устройстве (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира, за счет использования в системе устройства (50) выделения диоксида углерода и линии (51) подачи диоксида углерода, увеличения подачи метанола из устройства (20) синтеза метанола в устройство (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира и увеличения производства бензина или простого диметилового эфира в устройстве (30) синтеза бензина или простого диметилового эфира и поглощения этого тепла устройством (50) выделения диоксида углерода в случае, когда используется устройство (50) выделения диоксида углерода; и
уменьшения количества топлива, подаваемого в зону (12) горения установки (10) парового риформинга, за счет использования в системе устройства (60) предварительного нагрева топочного воздуха, включающего линию (61) введения топочного воздуха и теплообменник (62) типа дымовой газ-топочный воздух, в случае, когда используется устройство (60) предварительного нагрева.
2. Способ получения бензина или простого диметилового эфира из природного газа с промежуточным синтезом метанола, включающий:
стадию парового риформинга природного газа для получения газа риформинга;
стадию теплообмена дымовой газ-пар для получения пара или тепла путем рекуперации тепла дымового газа, выделяющегося на стадии парового риформинга;
стадию синтеза метанола из газа риформинга, получаемого на стадии парового риформинга;
стадию теплообмена газ риформинга-пар для получения пара или тепла путем рекуперации тепла газа риформинга до подачи газа риформинга на стадию синтеза метанола;
стадию синтеза бензина или простого диметилового эфира из метанола, синтезированного на стадии синтеза метанола; и по меньшей мере одну стадию, выбранную из группы, состоящей из:
стадии предварительного риформинга природного газа до парового риформинга природного газа;
стадии выделения диоксида углерода из дымового газа со стадии парового риформинга; и
стадии предварительного нагрева топочного воздуха, подаваемого на стадию парового риформинга, с использованием тепла синтеза, выделяемого на стадии синтеза бензина или простого диметилового эфира,
причем описываемый способ дополнительно включает:
первую стадию теплообмена для предварительного нагрева природного газа перед его подачей на стадию предварительного риформинга дымовым газом, образующимся на стадии парового риформинга, и вторую стадию теплообмена для предварительного нагрева подвергнутого предварительному риформингу на стадии предварительного риформинга природного газа дымовым газом, образующимся на стадии парового риформинга, в случае, когда используется стадия предварительного риформинга;
стадию подачи диоксида углерода для подачи выделенного газообразного диоксида углерода со стадии выделения диоксида углерода на стадию синтеза метанола, в случае, когда используется стадия выделения диоксида углерода; и
стадию теплообмена дымовой газ-топочный воздух для предварительного нагрева топочного воздуха дымовым газом, образующимся на стадии парового риформинга; и стадию введения топочного воздуха для подачи предварительно нагретого топочного воздуха на стадию предварительного нагрева воздуха для дополнительного нагрева предварительно нагретого топочного воздуха теплом синтеза, получаемым на стадии синтеза бензина или простого диметилового эфира, в случае, когда используется стадия предварительного нагрева топочного воздуха,
причем способ еще дополнительно включает:
стадию использования тепла синтеза, выделяемого на стадии синтеза бензина или простого диметилового эфира, для получения тепла или пара, используемых для компенсации снижения количества тепла, рекуперированного на стадии теплообмена дымовой газ-пар, и тепла на стадии первого и второго теплообмена, когда используется стадия предварительного риформинга;
стадию увеличения тепла синтеза, выделяемого на стадии синтеза бензина или простого диметилового эфира, как результат того, что стадия выделения диоксида углерода и стадия подачи диоксида углерода увеличивают подачу метанола на стадию синтеза бензина или простого диметилового эфира, что приводит к увеличению производства бензина или простого диметилового эфира на стадии синтеза бензина или простого диметилового эфира, когда используется стадия выделения диоксида углерода; и
стадию уменьшения количества топлива, подаваемого на стадию парового риформинга, за счет осуществления стадии предварительного нагрева воздуха, включающей теплообмен дымовой газ-топочный воздух и стадию введения топочного воздуха, когда используется стадия предварительного нагрева.
3. Система по п. 1, в которой используется устройство (40) предварительного риформинга.
4. Система по п. 1, в которой используется устройство (50) выделения диоксида углерода.
5. Система по п. 1, в которой используется устройство (60) предварительного нагрева топочного воздуха.
6. Система по п. 1, в которой используется устройство (40) предварительного риформинга, устройство (50) выделения диоксида углерода и устройство (60) предварительного нагрева топочного воздуха.
7. Способ по п. 2, в котором используется стадия предварительного риформинга.
8. Способ по п. 2, в котором используется стадия выделения диоксида углерода.
9. Способ по п. 2, в котором используется стадия предварительного нагрева топочного воздуха.
10. Способ по п. 2, в котором используется стадия предварительного риформинга, стадия выделения диоксида углерода и стадия предварительного нагрева топочного воздуха.
RU2014121982/04A 2011-11-30 2012-11-26 Способ и система для получения бензина или простого диметилового эфира RU2573563C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-261759 2011-11-30
JP2011261759A JP5863421B2 (ja) 2011-11-30 2011-11-30 ガソリン又はジメチルエーテルを製造するシステム又は方法
PCT/JP2012/080435 WO2013080906A1 (ja) 2011-11-30 2012-11-26 ガソリン又はジメチルエーテルを製造するシステム又は方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2573563C1 true RU2573563C1 (ru) 2016-01-20

Family

ID=48535362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121982/04A RU2573563C1 (ru) 2011-11-30 2012-11-26 Способ и система для получения бензина или простого диметилового эфира

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9266805B2 (ru)
EP (1) EP2787060A4 (ru)
JP (1) JP5863421B2 (ru)
CA (1) CA2856691C (ru)
RU (1) RU2573563C1 (ru)
WO (1) WO2013080906A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6116801B2 (ja) 2012-01-17 2017-04-19 三菱重工業株式会社 ガソリンを製造するシステム又は方法
US9938217B2 (en) 2016-07-01 2018-04-10 Res Usa, Llc Fluidized bed membrane reactor
US10189763B2 (en) 2016-07-01 2019-01-29 Res Usa, Llc Reduction of greenhouse gas emission
WO2018004992A1 (en) 2016-07-01 2018-01-04 Res Usa, Llc Conversion of methane to dimethyl ether
DE112022002561T5 (de) 2021-05-13 2024-03-21 ESEP Inc. CO2-Umwandlungsvorrichtung
JP7190774B2 (ja) * 2021-05-13 2022-12-16 イーセップ株式会社 Ｃｏ２転換装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126376C1 (ru) * 1993-08-27 1999-02-20 Снампрогетти С.П.А. Способ каталитического частичного окисления природного газа, способ синтеза метанола, способ синтеза фишера-тропша
US6218439B1 (en) * 1998-12-07 2001-04-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of manufacturing methanol
RU2204527C2 (ru) * 2000-08-16 2003-05-20 Мицубиси Хэви Индастриз, Лтд. Способ получения синтез-газа (варианты)
EA004130B1 (ru) * 2001-05-03 2003-12-25 Институт Нефтехимического Синтеза Имени А.В. Топчиева Российской Академии Наук (Инхс Ран) Способ получения бензина из углеводородного газового сырья

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048250A (en) * 1975-04-08 1977-09-13 Mobil Oil Corporation Conversion of natural gas to gasoline and LPG
US4282187A (en) 1979-09-21 1981-08-04 Grumman Aerospace Corporation Production of synthetic hydrocarbons from air, water and low cost electrical power
US4523046A (en) 1982-02-25 1985-06-11 Mobil Oil Corporation Method for gasoline yield enhancement in the fixed bed methanol-to-gasoline process
US5177114A (en) * 1990-04-11 1993-01-05 Starchem Inc. Process for recovering natural gas in the form of a normally liquid carbon containing compound
JP2001097906A (ja) * 1998-12-07 2001-04-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd メタノールの製造方法
US20020165417A1 (en) 2001-03-14 2002-11-07 Toyo Engineering Corporation Process for producing synthesis gas
JP2002338206A (ja) * 2001-03-14 2002-11-27 Toyo Eng Corp 合成ガスの製造方法
US20130109888A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Korea Institute Of Science And Technology Dme-fpso system for conversion of associated gas in oil fields and stranded gas in stranded gas fields, and process for production of dimethyl ether using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126376C1 (ru) * 1993-08-27 1999-02-20 Снампрогетти С.П.А. Способ каталитического частичного окисления природного газа, способ синтеза метанола, способ синтеза фишера-тропша
US6218439B1 (en) * 1998-12-07 2001-04-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of manufacturing methanol
RU2204527C2 (ru) * 2000-08-16 2003-05-20 Мицубиси Хэви Индастриз, Лтд. Способ получения синтез-газа (варианты)
EA004130B1 (ru) * 2001-05-03 2003-12-25 Институт Нефтехимического Синтеза Имени А.В. Топчиева Российской Академии Наук (Инхс Ран) Способ получения бензина из углеводородного газового сырья

Also Published As

Publication number Publication date
AU2012344925A1 (en) 2014-06-19
JP5863421B2 (ja) 2016-02-16
US9266805B2 (en) 2016-02-23
WO2013080906A1 (ja) 2013-06-06
JP2013112769A (ja) 2013-06-10
EP2787060A4 (en) 2015-07-29
CA2856691A1 (en) 2013-06-06
US20140336420A1 (en) 2014-11-13
EP2787060A1 (en) 2014-10-08
CA2856691C (en) 2017-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2573563C1 (ru) Способ и система для получения бензина или простого диметилового эфира
JP5868951B2 (ja) ガス液化技術
KR20070050071A (ko) 수소 및/또는 일산화탄소의 제조방법
CN107021454B (zh) 用于制氢的方法
CN106029613B (zh) 由天然气生产芳族烃的方法和实施所述方法的加工单元
MX2013006531A (es) Proceso de reforma con metano en vapor.
KR20240012479A (ko) 수소 생산을 위한 암모니아 크래킹
AU2012366430B2 (en) Gasoline producing device
RU2573565C1 (ru) Система для получения бензина и способ его получения
JP2004315473A (ja) メタノールの製造方法
RU2016112550A (ru) Способ и система для производства метанола с использованием интегрированной системы риформинга на основе кислородопроводящей мембраны
JP2018012635A (ja) 天然ガスの水蒸気改質方法であって、２基の燃焼チャンバを有し、この２基の燃焼チャンバは、方法に必要な熱を供給する高温煙霧を発生させ、かつ、直列にまたは並列に接続される、方法
CN110392666A (zh) 通过预加热预重整的燃料气体使蒸汽甲烷重整器的燃烧效率最大化
KR20220010000A (ko) 합성 가스 생성을 위한 로 및 공정
RU2575848C1 (ru) Устройство для получения бензина
KR20240012459A (ko) 합성 가스의 생성 및 공정 응축수의 발생을 위한 방법 및 플랜트
CN117049475A (zh) 制氢方法和设备
RU2007136610A (ru) Способ риформинга для получения синтез-газа и установка для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180621