Способ получения соединений с более высокой молекулярной массой из синтез-газа с использованием со2 из tsa-процесса с косвенным нагреванием



Способ получения соединений с более высокой молекулярной массой из синтез-газа с использованием со2 из tsa-процесса с косвенным нагреванием
Способ получения соединений с более высокой молекулярной массой из синтез-газа с использованием со2 из tsa-процесса с косвенным нагреванием
Способ получения соединений с более высокой молекулярной массой из синтез-газа с использованием со2 из tsa-процесса с косвенным нагреванием

Владельцы патента RU 2684104:

ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Настоящее изобретение относится к способу получения одного или многих реакционных продуктов с помощью последующей сопутствующей реакции, в которой соединения с более высокой молекулярной массой образуются, по меньшей мере частично, из низкомолекулярных соединений синтез-газа (3), включающему следующие стадии:

- образование синтез-газа (3), включающего СО и Н2,

- введение по меньшей мере части синтез-газа (3) в реактор (104), и также проведение последующей сопутствующей реакции в реакторе (104), причем образуется продуктовый поток (5), содержащий соединения с более высокой молекулярной массой, СО2, СО и Н2,

- разделение продуктового потока (5) в разделительном устройстве (105) на первый поток (8), имеющий соединения с более высокой молекулярной массой, и также на второй поток (6), включающий СО2, СО и Н2. При этом по меньшей мере СО2 отделяют от второго потока (6) в устройстве (103) для адсорбции при переменной температуре ниже по потоку относительно разделительного устройства (105) с помощью адсорбции при переменной температуре, причем, в адсорбции при переменной температуре, СО2 адсорбируется по меньшей мере на одном адсорбенте, и по меньшей мере один насыщенный СО2 адсорбент регенерируется нагреванием по меньшей мере одного адсорбента, причем СО2 десорбируется, и причем по меньшей мере один насыщенный адсорбент нагревают по меньшей мере косвенным теплопереносом от текучей среды теплоносителя на адсорбент, при том, что поток, который выводят из устройства (103) для адсорбции при переменной температур, и из которого был отделен СО2, подают в циркуляционный контур к реактору (104), и что синтез-газ (3), прежде чем будет введен в реактор (104), пропускают в устройство (103) для адсорбции при переменной температуре. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность использования углерода и снизить выбросы СО2. 11 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу получения одного или многих реакционных продуктов с помощью дополнительной сопутствующей реакции, в которой соединения с более высокой молекулярной массой образуются, по меньшей мере частично, из низкомолекулярных соединений синтез-газа.

В разнообразных областях класс веществ, имеющих низкую молекулярную массу, называется низкомолекулярным соединением. Как правило, они составляют группу, противоположную соединениям с большей молекулярной массой, которые имеют более высокую молекулярную массу, нежели низкомолекулярное соединение. Низкомолекулярные соединения синтез-газа здесь предпочтительно подразумевают СО и Н2, из которых могут быть образованы многочисленные различные соединения с более высокой молекулярной массой, например, такие как метанол, этилен, и т.д. Также может быть, что один или многие первые продукты, образованные из СО и Н2, преобразуются в один или многие дополнительные продукты, которые, по сравнению с первыми продуктами, имеют продукты с еще более высокой молекулярной массой. Одним примером их является гидроформилирование алкенов для образования альдегидов/кетонов (алкен+Н2+СО→альдегид, Н2:СО=1, без СО2), и также гидроформилирование алкенов для образования спиртов (алкен+2Н2+СО→спирт, Н2:СО=2, без СО2).

В качестве дополнительного примера, простой диметиловый эфир (DME) может быть получен прямым синтезом дегидратации метанола. Для этого метанол генерируют из синтез-газа со стехиометрическим числом SN=(хН2СО2)/(хСОСО2), равным приблизительно 2. Этот двухстадийный процесс подробно описан, например, в докладе «Dimethyl Ether Technology and Markets («Технология и рынки диметилового эфира»). CHEMYSTEMS PERP Program, Nexant Inc., November 2008», а также в издании «Japan DME Forum. 2007. DME Handbook. Japan DME Forum, Tokyo».

В качестве альтернативы этому, DME может быть приготовлен из синтез-газа в одностадийном процессе, который также называется прямым синтезом. Такие прямые синтезы описаны, например, в вышеупомянутом прототипе, и также в статье авторов Takashi Ogawa, Norio Inoue, Tutomu Shikada, Yotaro Ohno, «Direct Dimethyl Ether Synthesis» («Прямой синтез диметилового эфира»), Journal of Natural Gas Chemistry, том 12, стр. 219-227, 2003, и Lee, Seung-Ho, Cho, Wonjun, Song, Taekyong, & Ra, Young-Jin, «Scale Up Study of DME Direct Synthesis Technology» («Исследования масштабирования в технологии прямого синтеза DME»), в трудах конференции «Proceedings of the 24th World Gas Conference», 2009, Буэнос-Айрес, Аргентина.

В прямом синтезе DME синтез-газ, содержащий СО и Н2, генерируют в установке для получения синтез-газа (например, в реакторе для получения синтез-газа, таком как, например, установка парового риформинга для парового риформинга углеводородов, в частности, СН4), и вводят в DME-реактор, в котором проводится прямой синтез DME каталитической конверсией синтез-газа с помощью подходящего катализатора, причем образуется продуктовый поток или реакторный эфлюент, содержащий DME, СО2, Н2О, СН3ОН и непрореагировавший синтез-газ (СО и Н2). В этом случае синтез-газ из СО и Н2 может быть получен, например, из природного газа, например, паровым риформингом: СН42О→2СО+4Н2.

В дополнение, существует возможность преобразования природного газа в синтез-газ частичным окислением: 2СН42→2СО+4Н2.

В дополнение, синтез-газ также может быть получен автотермическим риформингом (сочетание парового риформинга и частичного окисления в одной установке). Два процесса объединяются друг с другом так, что преимущество окисления (подведение тепловой энергии) благоприятным образом дополняется преимуществом парового риформинга (более высоким выходом водорода).

Наконец, синтез-газ также может быть получен способом, который называется комбинированным риформингом (комбинацией парового риформинга и частичного окисления в отдельных установках).

Кроме того, синтез-газ может быть приготовлен еще и сухим риформингом (углекислотной конверсией), или разнообразными комбинациями известных способов получения синтез-газа, например, последовательным или параллельным соединением автотермического риформинга или частичного окисления с паровым риформингом или сухим риформингом. Способ согласно изобретению не ограничивается единственным процессом генерирования синтез-газа, который также применим к комбинациям подходящих способов при условии, что достигается образование синтез-газа.

Прямой синтез DME из синтез-газа проходит согласно следующему обобщенному уравнению реакции: 3Н2+3СО→DME+СО2.

Соответственно стехиометрическому соотношению может быть использован, например, синтез-газ, имеющий соотношение Н2/СО около 1:1. Также возможны иные составы синтез-газа.

В качестве механизма в настоящее время предполагается следующий путь взаимодействия через промежуточный метанол:

2+СО→СН3ОН,

2СН3ОН→DME+Н2О, и

Н2О+СО→СО22 (реакция конверсии водяного газа).

Чтобы повысить эффективность использования углерода в прямом синтезе DME и снизить выбросы СО2, предпочтительным является повторное использование углеродного компонента СО2, и в частности СО и СН4, и возвращением его рециркуляцией в процесс производства синтез-газа. Цель состоит не только в прямом синтезе DME, но также в общем в отношении других дополнительных сопутствующих реакций.

Эта задача решается с помощью способа, имеющего признаки согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны, помимо прочего, в зависимых пунктах формулы изобретения. Признаки пунктов формулы изобретения могут быть объединены любым технически осуществимым путем, причем, в этом контексте, могут быть применены разъяснения из нижеследующего описания, а также признаки из фигур, которые включают дополнительные варианты осуществления изобретения.

В соответствии с пунктом 1 формулы изобретения, согласно изобретению предусматривается, что создается поток синтез-газа, включающий СО и Н2 (например, смотри выше), и вводится в реактор, в котором проводится последующая сопутствующая реакция. Выражение «синтез-газ» подразумевает газовую смесь, в частности, полученную в промышленном масштабе газовую смесь, которая в основном содержит монооксид углерода и водород, и, необязательно, другие газы. Соединения с более высокой молекулярной массой образуются из низкомолекулярных соединений синтез-газа, причем по меньшей мере частично формируется поток продуктов, содержащий соединения с более высокой молекулярной массой, СО2, непрореагировавший синтез-газ и, необязательно, СН4. В этом случае компоненты синтез-газа, по меньшей мере частично, химически преобразуются в соединения, которые имеют более высокую молекулярную массу, чем компоненты синтез-газа, которые используются.

Полученный поток продуктов, имеющий соединения с более высокой молекулярной массой, разделяют в разделительном устройстве на первый поток, содержащий соединение с более высокой молекулярной массой, и также на второй поток, включающий СО2, СО, Н2, и также, необязательно, СН4. В устройстве для адсорбции при переменной температуре ниже по потоку относительно разделительного устройства, посредством адсорбции при переменной температуре, от второго потока отделяют СО2, причем в ходе адсорбции при переменной температуре СО2 адсорбируется на адсорбенте. Насыщенный СО2 адсорбент регенерируют нагреванием адсорбента, в результате чего СО2 десорбируется.

Насыщенный адсорбент нагревают, по меньшей мере частично, косвенным теплопереносом от текучей теплоносительной среды на адсорбент. Адсорбент также может быть нагрет исключительно косвенным теплопереносом от текучей теплоносительной среды на адсорбент. В этом отношении возможно, что только часть тепла, необходимого для регенерации, подводится непосредственно к адсорбенту посредством теплоносительной текучей среды, и еще одна часть, например, прямым нагреванием горячим газом, как в традиционном TSA-процессе. Адсорбент также может быть сформирован из многочисленных адсорбентов, например, в форме послойно загруженного слоя.

Адсорбент предпочтительно охлаждают при адсорбции косвенным теплопереносом на текучую теплоносительную среду или посредством нее.

Такой процесс адсорбции при переменной температуре, в котором адсорбция происходит при относительно низкой температуре, и регенерация адсорбента проходит при более высокой температуре, которая достигается косвенным теплопереносом, описан и также называется быстрой адсорбцией при переменной температуре (RTSA). Такие процессы известны, например, из патентных документов EP1291067A2, WO2012085128A1, US8226746B2, и WO2008143966A1.

Благодаря косвенному теплопереносу посредством текучей среды теплоносителя, которая пропускается отдельно в пространственном отношении, достигаются более короткие продолжительности циклов по сравнению с традиционной адсорбцией при переменной температуре, при которой адсорбент нагревается напрямую воздействием горячего регенерационного газа.

В дополнение, косвенное охлаждение в RTSA во время адсорбции обеспечивает возможность удаления бóльших количеств примесей сравнительно с традиционным TSA. В дополнение, для RTSA-установок постоянно требуется меньшее количество адсорбента, что позволяет более компактно сконструировать такую установку, снижает затраты и обеспечивает возможность повторного использования адсорбированного компонента с высокой концентрацией, поскольку, вследствие возможности обойтись без регенерационного газа или использовать меньшее количество регенерационного газа, не происходит разбавление или имеет место меньшее разбавление десорбированных компонентов.

По сравнению с другими известными из прототипа способами отделения компонентов от газовой смеси, например, такими как адсорбция при переменном давлении, способы мембранного разделения или промывания в аминных скрубберах, RTSA в принципе позволяет обрабатывать компоненты, которые должны быть отделены при высоком давлении. Конструкция устройства для проведения RTSA может основываться, например, на теплообменнике с трубным пучком, как описывается, например, в патентном документе EP1291067 A2, на микроканальном устройстве (например, сравни патентный документ US6974496 B2), на структурированном адсорбентном контакторе (например, смотри патентный документ WO2008143823 A1), или на полых волокнах, как описано в патентном документе WO2009003171 A1). Описанные в литературе способы относятся к удалению С2+-фракций из природного газа (смотри патентный документ WO2012118747 A1), а также к удалению СО2 из дымовых газов (смотри патентный документ WO2012064919A1).

Поток, который выводится из устройства для адсорбции при переменной температуре, и из которого был отделен СО2, предпочтительно подается в циркуляционный контур к реактору, и синтез-газ, прежде чем он будет введен в реактор, пропускается в устройство для адсорбции при переменной температуре. В таком варианте исполнения устройство для адсорбции при переменной температуре используется не только для удаления СО2 из второго потока, но также для удаления СО2 из синтез-газа, образованного перед проведением последующей сопутствующей реакции, в результате чего достигаются повышенная эффективность использования углерода и также более низкие выбросы СО2.

СО2, который адсорбирован (или десорбирован) в процессе адсорбции при переменной температуре, предпочтительно вовлекается в рециркуляцию для питания реактора для получения синтез-газа, в котором генерируется синтез-газ, подлежащий обработке в последующей сопутствующей реакции. Однако СО2 также может быть использован для других синтезов. Тогда адсорбированный СО2 отличается более высокой чистотой, чем в большинстве других способов, и не содержит, в частности, - за исключением возможных компонентов в следовых количествах - О2 и также амины.

В дополнение, СО2 предпочтительно извлекается в адсорбции при переменной температуре при давлении на высоком уровне в диапазоне от 5 бар до 40 бар (0,5-4 МПа), предпочтительно от 15 бар до 25 бар (1,5-2,5 МПа), таким образом, что по сравнению с другими способами очистки, может быть применено сравнительно меньшее число ступеней сжатия, или же можно вообще обойтись без сжатия СО2, который должен быть возвращен рециркуляцией.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что в устройстве для адсорбции при переменной температуре СО2 предпочтительно отделяется только из второго потока, и возвращается рециркуляцией в реактор для получения синтез-газа, причем очищенный удалением СО2 второй поток, содержащий СО и Н2, по меньшей мере частично, возвращается рециркуляцией в реактор.

В дополнение, согласно одному варианту осуществления изобретения, в устройстве для адсорбции при переменной температуре, в дополнение к СО2, из второго потока также отделяются СО и СН4 в устройстве для адсорбции при переменной температуре (и более точно, также на вышеописанном высоком уровне давления) с помощью адсорбции при переменной температуре, и вовлекаются в рециркуляцию в реактор для получения синтез-газа, причем Н2-обогащенный и также содержащий N2 второй поток, который очищен удалением СО2, СО и СН4, по меньшей мере частично, возвращается рециркуляцией в реактор, и/или подвергается дополнительной очистке, по меньшей мере частично, в устройстве для адсорбции при переменном давлении с помощью адсорбции при переменном давлении, причем, в частности, поглощается N2, и, в частности, Н2 либо подается в реактор, направляется на обессеривание, или получается для иных вариантов применения.

В дополнение, есть возможность отведения частичного потока синтез-газа в обход мимо RTSA, чтобы этим путем целенаправленно скорректировать содержание СО2 в синтез-газе.

В порядке обобщения, техническое решение согласно изобретению позволяет отделять СО2 от синтез-газа и возвращать рециркуляцией в процесс получения синтез-газа (в частности, в случае технологий получения синтез-газа на основе риформинга), и/или получать дополнительно или исключительно в качестве выпускного потока, причем требуется сравнительно малая энергия на сжатие, или же можно вообще обойтись без компрессора. В дополнение, углеродсодержащие компоненты могут быть выделены при высоком давлении из газового потока, рециркулирующего из последующей сопутствующей реакции, и вовлечены в рециркуляцию в процесс получения синтез-газа. В дополнение, водород может быть направлен в рециркуляцию в последующую сопутствующую реакцию и/или выделен в качестве побочного продукта. Избыточный пар, который генерирован во время процесса, может быть использован в качестве текучей среды теплоносителя для RTSA, или может быть применен для нагревания среды теплоносителя, например, с помощью теплообменника. Необязательно, для регенерации адсорбента может быть использован сравнительно малый продувочный поток или промывочный поток, чтобы дополнительно ускорить десорбцию. Для этой цели могут быть применены обогащенные метаном и/или водородом потоки.

В дополнение, содержание СО2 в сырьевом потоке, подаваемом в последующую сопутствующую реакцию, может контролироваться благоприятным образом точно так же, как содержание СО2 в рециркуляционном потоке. Генерированный в реакторе СО2 может быть отделен от продуктового потока при высоком давлении. В дополнение, от продуктового потока могут быть отделены дополнительные углеродсодержащие компоненты, например, такие как СО и СН4, и вовлечены в рециркуляцию в процесс получения синтез-газа при высоком давлении. В результате этого может быть снижена необходимость в продувочном потоке для сокращения инертных компонентов в последующей сопутствующей реакции. Водород может быть получен как побочный продукт в комбинации с повторным использованием углеродсодержащих компонентов при высоком давлении для получения синтез-газа.

Настоящее изобретение может быть использовано для обработки синтез-газов в дополнительных устройствах, причем основное внимание предпочтительно уделяется сокращению содержания СО2 в синтез-газе, а также повторному использованию СО2, который отделен, для получения синтез-газа или в риформинг-установке.

В последующей сопутствующей реакции один или многие реагенты, имеющие низкомолекулярные соединения, преобразуются в один или многие продукты, имеющие соединения с более высокой молекулярной массой. Реагенты предпочтительно представляют собой монооксид углерода и водород, с которыми, например, может быть проведен синтез Фишера-Тропша, в котором образуются соответствующие соединения с более высокой молекулярной массой, такие как алкены, спирт, и т.д. В дополнение, реагенты также могли бы представлять собой углеводороды, такие как алкены, которые могут быть преобразованы в последующей сопутствующей реакции в соединения с еще большей молекулярной массой, такие как альдегиды. Продукты могут представлять собой кислородсодержащие соединения, такие как DME, этанол, ацетон, и также могут быть углеводородами, такими как этилен, пропен.

Эта последующая сопутствующая реакция представляет собой, например, получение метанола из синтез-газа (СО+2Н2→СН4О), синтез Фишера-Тропша, гидроформилирование алкенов для образования альдегидов/кетонов (алкен+Н2+СО→альдегид, Н2:СО=1, без СО2), и также гидроформилирование алкенов для образования спиртов (алкен+2Н2+СО→спирт, Н2:СО=2, без СО2).

Рециркуляция СО2 в процесс получения синтез-газа в особенности благоприятна, когда желателен СО-обогащенный синтез-газ. Такие технологии синтез-газа относятся, в частности, к паровому риформингу с введением СО2, а также к сухому риформингу.

Вышеописанное изобретение подробно разъясняется ниже на примере получения DME, со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые показывают предпочтительные варианты исполнения. Изобретение никоим образом не ограничивается чисто схематическими чертежами. В чертежах

фиг. 1: показывает первый вариант исполнения способа согласно изобретению, в котором RTSA предусматривается ниже по потоку относительно разделительного устройства;

фиг. 2: показывает второй вариант исполнения, в котором RTSA размещается ниже по потоку относительно разделительного устройства и обработки синтез-газа, и выше по потоку относительно DME-реактора;

фиг. 3: показывает третий вариант исполнения, в котором RTSA предусматривается ниже по потоку относительно устройства для отделения DME; и

фиг. 4: показывает четвертый вариант исполнения, в котором RTSA располагается ниже по потоку относительно устройства для отделения DME.

Настоящее изобретение относится к различным вариантам размещения вышеописанного RTSA при прямом синтезе DME в DME-реакторе 104, основанном на Н2- и СО-содержащем синтез-газе 2, который генерирован в реакторе 101 для получения синтез-газа (например, паровым риформингом СН4-содержащего сырьевого материала 1), и затем кондиционирован, то есть, охлажден и/или подвергнут сжатию. В этом случае следует отметить, что сжатие синтез-газа в этой конфигурации также может происходить ниже по потоку относительно RTSA. Обе конфигурации имеют преимущества: если сжатие выполняется сначала, и затем проводится RTSA, синтез-газ имеет более высокое давление, чем в риформинг-установке. СО2 может быть вовлечен в рециркуляцию в риформинг-установку без дополнительного компрессора; адсорберы могут становиться меньшими. Если сначала выполняется адсорбция, и затем проводится сжатие, расходуется меньшая энергия. Однако вследствие возникших падений давления СО2 должен быть затем подвергнут сжатию до давления риформинг-установки с использованием отдельного компрессора. В обоих вариантах охлаждение и отделение воды предпочтительно проводятся выше по потоку относительно RTSA.

В фигуре 1 синтез-газ, обработанный охлаждением синтез-газа и обработкой 102, подается в DME-реактор 104. Ниже по потоку относительно DME-реактора 104 продуктовый поток 5 из синтеза DME разделяется в разделительном устройстве 105 на первый DME-обогащенный поток 8 (DME-продукт), а также второй поток 6, который содержит СО2 и также непрореагировавший синтез-газ (Н2 и СО).

Первый поток 8 также может содержать МеОН и также Н2О, причем МеОН и Н2О могут быть впоследствии отделены от первого потока 8. В этом случае МеОН может быть повторно использован в подходящем месте в процессе.

Второй поток 6 пропускается в RTSA-устройство 103. В RTSA-устройстве 103 СО2 отделяется от второго потока 6 и затем возвращается рециркуляцией в реактор 101 для получения синтез-газа (например, паровым риформингом СН4). Поток 11, очищенный удалением СО2 и имеющий Н2 и СО, частично возвращается рециркуляцией в DME-реактор или выводится 9 наружу (например, чтобы сократить накопление легкого инертного материала, такого как N2, в рециркуляционном контуре).

Обогащенный СО2 поток 10 утилизируется при высоком давлении, в этом случае с помощью RTSA-устройства 103. В результате этого можно регулировать содержание СО2 в сырье 4, подаваемом в синтез DME, как желательно, причем можно обойтись без повторного сжатия рециркулирующего СО2, или же могут быть значительно сокращены затраты на повторное сжатие сравнительно с прототипом (промывание в аминном скруббере или ректизольном скруббуре).

В фигуре 2 представлен дополнительный вариант размещения RTSA-устройства 103, в котором поток, выводимый из RTSA-устройства 103, из которого был отделен поток СО2, подается в контур к DME-реактору 104, и обработанный синтез-газ 3, прежде чем будет введен в DME-реактор 104, пропускается в RTSA-устройство 103. RTSA-устройство 103 размещается выше по потоку относительно DME-реактора 104 и ниже по потоку относительно устройства 102 для охлаждения и обработки синтез-газа, и в то же время также располагается ниже по потоку относительно разделительного устройства 105. Второй поток 6, отделенный в разделительном устройстве 105, подается в RTSA-устройство 103 или выводится 9 наружу. В RTSA-устройстве 103 СО2 отделяется от второго потока и затем вовлекается в рециркуляцию в реактор 101 для получения синтез-газа. Такое размещение RTSA-устройства 103 рекомендуется, например, когда соотношение Н2:СО в синтез-газе, подаваемом в DME-реактор 104, должно быть в диапазоне от 1 до 2, и сравнительно малое количество СО2 должно поступать в DME-реактор 104.

В фигуре 3 RTSA-устройство 103 размещается идентично положению в фигуре 1. Различие состоит в том, что все углеродсодержащие компоненты во втором потоке 6, например, такие как СО2, СО и СН4, отделяются в RTSA 103, и затем возвращаются как обогащенные углеродом потоки 10 в процесс 101 получения синтез-газа. Поток 11, отделенный от обогащенных углеродом потоков 10, содержащий Н2, частично возвращается в DME-реактор 104 или выводится 9 наружу.

Согласно фигуре 4, Н2-обогащенный второй (продувочный) поток 9 может быть сожжен или (целиком или частично) дополнительно очищен, например, с использованием адсорбции 106 при переменном давлении, чтобы получить технически чистый водород 12 как побочный продукт DME-синтеза 104 (например, при давлении от 30 до 60 бар (3-6 МПа)). Второй поток 9, если требуется, может быть всегда очищен. В дополнение, всегда имеется возможность проведения части потока для RTSA 103 в обход RTSA 103, чтобы регулировать состав синтез-газа. В этом случае в особенности часть СО2 может оставаться в синтез-газе, в частности, в диапазоне от 100 млн-1 до 5 об.%.

Конфигурации, описанные в фигурах, пригодны не только для синтеза DME, но также для других последующих сопутствующих реакций, в которых из низкомолекулярных соединений синтез-газа образуются, по меньшей мере частично, соединения с более высокой молекулярной массой.

Список условных обозначений

1 Сырье для получения синтез-газа, имеющее, например, СН4
2 Сырой синтез-газ
3 Обработанный синтез-газ
4 Синтез-газ
5 Продуктовый поток, или первый поток
6 Второй поток
8 DME-продукт
9 Продувка
10 Рециркуляционный поток
11 Второй поток
12 Продуктовый водород
101 Реактор для получения синтез-газа
102 Охлаждение и обработка синтез-газа
103 RTSA-устройство
104 DME-реактор
105 Разделительное устройство
106 Адсорбция при переменном давлении

1. Способ получения одного или многих реакционных продуктов с помощью последующей сопутствующей реакции, в которой соединения с более высокой молекулярной массой образуются, по меньшей мере частично, из низкомолекулярных соединений синтез-газа (3), включающий стадии:

- образования синтез-газа (3), включающего СО и Н2

- введения по меньшей мере части синтез-газа (3) в реактор (104), и также проведения последующей сопутствующей реакции в реакторе (104), причем образуется продуктовый поток (5), содержащий соединения с более высокой молекулярной массой, СО2, СО и Н2,

- разделения продуктового потока (5) в разделительном устройстве (105) на первый поток (8), имеющий соединения с более высокой молекулярной массой, и также на второй поток (6), включающий СО2, СО и Н2

отличающийся тем, что

по меньшей мере СО2 отделяют от второго потока (6) в устройстве (103) для адсорбции при переменной температуре ниже по потоку относительно разделительного устройства (105) с помощью адсорбции при переменной температуре, причем, в адсорбции при переменной температуре, СО2 адсорбируется по меньшей мере на одном адсорбенте, и по меньшей мере один насыщенный СО2 адсорбент регенерируется нагреванием по меньшей мере одного адсорбента, причем СО2 десорбируется, и причем по меньшей мере один насыщенный адсорбент нагревают по меньшей мере косвенным теплопереносом от текучей среды теплоносителя на адсорбент, при том, что поток, который выводят из устройства (103) для адсорбции при переменной температуре, и из которого был отделен СО2, подают в циркуляционный контур к реактору (104), и что синтез-газ (3), прежде чем будет введен в реактор (104), пропускают в устройство (103) для адсорбции при переменной температуре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез-газ получают в реакторе для получения синтез-газа, и что СО2 (10), который адсорбируется при адсорбции (103) при переменной температуре, возвращают рециркуляцией в реактор (101) для получения синтез-газа, и/или получают для других вариантов применения.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что СО2 извлекают при адсорбции (103) при переменной температуре под высоким давлением в диапазоне от 5 бар до 40 бар (0,5-4 МПа), предпочтительно от 15 бар до 25 бар (1,5-2,5 МПа).

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что второй поток (11), очищенный удалением СО2 и включающий СО и Н2, по меньшей мере частично возвращают рециркуляцией в реактор (104).

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в устройстве (103) для адсорбции при переменной температуре, в дополнение к СО2, от второго потока (6) также отделяют СО и СН4 с помощью адсорбции при переменной температуре, и возвращают рециркуляцией в реактор (101) для получения синтез-газа, причем второй поток (11), который очищен удалением СО2, СО и СН4, по меньшей мере частично возвращают рециркуляцией в реактор (104) и/или пропускают, по меньшей мере частично, в устройство (106) для адсорбции при переменном давлении, и там дополнительно очищают (12) с помощью адсорбции при переменном давлении, где адсорбируются N2 и, также, углеродистые компоненты.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что низкомолекулярные соединения содержат монооксид углерода и водород.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединения с более высокой молекулярной массой представляют собой кислородсодержащие соединения.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединения с более высокой молекулярной массой представляют собой углеводороды.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что последующая сопутствующая реакция представляет собой получение DME.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что последующая сопутствующая реакция представляет собой синтез Фишера-Тропша.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что последующая сопутствующая реакция представляет собой получение метанола.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что последующая сопутствующая реакция включает гидроформилирование алкенов с образованием альдегидов или кетонов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения и очистки синтез-газа, содержащего CO, H2, CO2, CH4, H2O и N2. Способ включает стадии получения CO- и H2-содержащего потока синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, отделения по меньшей мере CO2 от потока синтез-газа и криогенного выделения CO из потока синтез-газа.
Изобретение относится к способу производства жидкого топлива. Способ включает: а) конверсию твердого углеродсодержащего материала в блоке газификации с образованием сингаза газификатора; b) проведение сингаза газификатора в блок обработки газа и обработку в нем сингаза газификатора, при этом указанный блок обработки газа включает в себя блок удаления кислого газа, предназначенный для удаления менее 50% CО2, присутствующего в сингазе газификатора; c) образование по меньшей мере потока обработанного сингаза газификатора, содержащего по меньшей мере 50% CО2 сингаза газификатора, газового потока, обогащенного CО2, и потока, обогащенного серой; d) использование по меньшей мере 90% обогащенного CО2 газового потока при образовании сингаза газификатора; e) конверсию легкого ископаемого топлива в блоке конверсии легкого ископаемого топлива с образованием обогащенного H2 сингаза, содержащего H2 и CO в молярном отношении H2/CO по меньшей мере 2:1; f) объединение обработанного сингаза газификатора и обогащенного H2 сингаза с образованием смешанного сингаза, имеющего более высокое отношение Н2/СО, чем в потоке обработанного сингаза газификатора; g) конверсию смешанного сингаза с образованием жидкого топливного продукта и потока побочного продукта, содержащего одно или более веществ из водорода, CO, водяного пара, метана и углеводородов, содержащих 2-8 атомов углерода и 0-2 атомов кислорода; и h) реакцию до 100% потока побочного продукта в блоке конверсии легкого ископаемого топлива, чтобы способствовать образованию обогащенного H2 сингаза.

Изобретение предлагает систему и способ парогазовой конверсии. Способ парогазовой когенерации на основе газификации и метанирования биомассы включает: 1) газификацию биомассы путем смешивания кислорода и водяного пара, полученных из воздухоразделительной установки, с биомассой, транспортировку образующейся в результате смеси через сопло в газификатор, газификацию биомассы при температуре 1500-1800°С и давлении 1-3 МПа с получением неочищенного газифицированного газа и транспортировку перегретого пара, имеющего давление 5-6 МПа, полученного в результате целесообразной утилизации тепла, к паровой турбине; 2) конверсию и очистку: в соответствии с требованиями реакции метанирования корректировку отношения водород/углерод неочищенного газифицированного газа, образованного на стадии 1), до 3:1 с использованием реакции конверсии и извлечение при низкой температуре неочищенного газифицированного газа с использованием метанола для десульфуризации и декарбонизации, в результате чего получают очищенный сингаз; 3) проведение метанирования: введение очищенного сингаза стадии 2) в секцию метанирования, состоящую из секции первичного метанирования и секции вторичного метанирования, причем секция первичного метанирования содержит первый реактор первичного метанирования и второй реактор первичного метанирования, соединенные последовательно; предоставление возможности части технологического газа из второго реактора первичного метанирования вернуться к входу первого реактора первичного метанирования для смешивания со свежим подаваемым газом и далее возможности войти в первый реактор первичного метанирования, так что концентрация реагентов на входе первого реактора первичного метанирования уменьшается и температура слоя катализатора регулируется технологическим газом; введение сингаза после первичного метанирования в секцию вторичного метанирования, содержащую первый реактор вторичного метанирования и второй реактор вторичного метанирования, соединенные последовательно, где небольшое количество непрореагировавшего СО и большое количество CO2 превращается в CH4, и транспортировку перегретого пара промежуточного давления, образованного в секции метанирования, к паровой турбине; и 4) концентрирование метана: концентрирование метана синтетического природного газа, содержащего следовые количества азота и водяного пара, полученного на стадии 3), с помощью адсорбции при переменном давлении, так что молярная концентрация метана достигает 96% и теплотворная способность синтетического природного газа достигает 8256 ккал/Nм3.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки потока исходного продукта (сырого синтез-газа/сингаза), получаемого в процессе подземной газификации угля (ПГУ).

Предложен способ очистки синтез-газа из биомассы при отрицательном давлении для получения нефтепродуктов и его система. В данном способе высокотемпературный синтез-газ, извлеченный из газификатора, поступает в водоохлаждаемый башенный охладитель по водоохлаждаемой трубе и газ частично охлаждается распыляемой водой с затвердеванием шлака; отходящее тепло отбирают с помощью бойлера-утилизатора отходящего тепла водотрубного типа и бойлера-утилизатора отходящего тепла жаротрубного типа в двух стадиях с двумя давлениями; побочные продукты, пар среднего давления и пар низкого давления, выпускают наружу; после конденсации тяжелой смолы и отбора тепла с помощью бойлера-утилизатора отходящего тепла жаротрубного типа выполняют очистку и извлечение пыли с помощью скруббера Вентури без наполнителя, глубокую очистку от пыли с помощью мокрого электросборника пыли и очистку путем удаления тумана из смолы; затем полученный продукт извлекают вентилятором газа и направляют в бак мокрого газа для хранения или направляют для использования ниже по потоку.
Изобретение относится к области захвата оксидов углерода, в частности диоксида углерода. Способ захвата оксидов углерода включает приведение газового потока, содержащего оксид углерода, в контакт с соединением следующей формулы: X-(OCR2)n-OX′ (1), в которой n является целым числом от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 8, включая предельные значения, X и X′, одинаковые или разные, обозначают независимо друг от друга радикал CmH2m+1, где m обозначает число от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 10, включая предельные значения, и R обозначает водород или X.
Изобретение относится к присадке для повышения цетанового числа дизельного топлива на основе алкилнитрата, характеризующейся тем, что присадка представляет собой алкилнитритсодержащий продукт нитрования фракции НК-195°С, выделенной из кубового остатка производства бутиловых спиртов и содержащей изопентанол от 0 до 5,0 мас.%, изогептанолы от 5,0 до 10,0 мас.%, диметилциклогексанолы от 5,0 до 10,0 мас.%, изооктанолы от 10,0 до 40,0 мас.%, полибутоксибутаны от 0 до 15,0 мас.%, дибутоксибутаны остальное.

Изобретение относится к области химии. Сырьевой поток 209 разделяют в первой адсорбционной системе с переменным давлением (PSA1) на первую фракцию 210, включающую в значительной степени адсорбированные компоненты и на вторую фракцию 212, включающую в значительной степени неадсорбированные компоненты, при этом первая фракция 210 включает большую часть СН4 и CO2 из сырьевого потока, а вторая фракция 212 включает большую часть Н2 и СО из сырьевого потока.

Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к синтезу Фишера-Тропша. Способ проведения синтеза Фишера-Тропша включает хлорщелочной процесс, при этом в целом способ включает: 1) газификацию исходного материала с целью получения сырого синтез-газа для синтеза Фишера-Тропша, содержащего Н2, СО и СО2; 2) электролиз насыщенного раствора NaCl с использованием промышленного хлорщелочного процесса с целью получения раствора NaOH, Cl2 и H2; 3) удаление СО2 из сырого синтез-газа с использованием раствора NaOH, полученного на стадии 2), с целью получения чистого синтез-газа или на стадии 3) СО2 сначала отделяют от сырого синтез-газа с получением чистого синтез-газа, а затем СО2 абсорбируют водным раствором NaOH, полученным на стадии 2); 4) вдувание Н2, полученного на стадии 2), в чистый синтез-газ с целью регулирования молярного отношения СО/Н2 в чистом синтез-газе так, чтобы оно удовлетворяло требованиям реакции синтеза Фишера-Тропша, и затем осуществляют производство соответствующих жидких углеводородов и парафиновых продуктов.

Изобретение относится к области нанокатализатора для синтеза Фишера-Тропша. Описан нанокатализатор из монодисперсного переходного металла для синтеза Фишера-Тропша, включающий переходный металл и органический растворитель, где переходный металл устойчиво диспергирован в органическом растворителе в виде монодисперсных наночастиц; переходным металлом является марганец, железо, кобальт, рутений или смесь из них; переходный металл имеет размер зерна в пределах 1-100 нм; органическим растворителем является бензиловый эфир, ароматический спирт, пирролидон или жидкий парафин; и катализатор имеет удельную площадь поверхности в пределах 5-300 м2/г, причем указанный катализатор получен способом, включающим: (1) растворение органической соли указанного переходного металла в указанном органическом растворителе, содержащем многоатомный спирт, с получением смеси; и (2) нагревание и перемешивание смеси в присутствии воздуха или инертного газа, выдержку смеси при температуре в диапазоне 150-250°C в течение 30-240 мин с получением указанного нанокатализатора из монодисперсного переходного металла для синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к установке конверсии биомассы в жидкие углеводороды, используемые как компонент авиабензина. Установка для получения жидких углеводородов из биомассы включает в себя последовательно соединенные блоки: блок получения синтез-газа, блок очистки и осушки СГ(синтез-газа) и блок синтеза углеводородов, отличается тем, что в блоке получения СГ реализуется процесс двухстадийной термической конверсии биомассы в синтез-газ, сочетающий пиролиз с высокотемпературным крекингом летучих продуктов на коксовом остатке перерабатываемого сырья, а блок синтеза углеводородов включает в себя два последовательно соединенных реактора - реактор синтеза оксигенатов (метанола, ДМЭ) и легких углеводородов бензинового ряда (Р1) и реактор синтеза ароматических углеводородов (Р2) из оксигенатов, образующихся в первом реакторе, после их отделения от углеводородной части продукта, при этом ароматические углеводороды, образующиеся в Р2, в различных пропорциях смешивают с углеводородами бензинового ряда, образующимися в первом реакторе, с образованием углеводородной (у/в) смеси, используемой в дальнейшем как исходный компонент авиабензина.

Изобретение относится к способу синтеза углеводородов. Способ синтеза углеводорода осуществляют путем восстановления диоксида углерода в воде, в котором нанопузырьки кислорода образуются путем подачи кислорода в воду, содержащую диоксид углерода; вода, содержащая нанопузырьки кислорода, облучается ультрафиолетовым светом в присутствии фотокатализатора для производства активного кислорода; и диоксид углерода восстанавливается в присутствии активного кислорода.
Изобретение относится к способу производства жидкого топлива. Способ включает: а) конверсию твердого углеродсодержащего материала в блоке газификации с образованием сингаза газификатора; b) проведение сингаза газификатора в блок обработки газа и обработку в нем сингаза газификатора, при этом указанный блок обработки газа включает в себя блок удаления кислого газа, предназначенный для удаления менее 50% CО2, присутствующего в сингазе газификатора; c) образование по меньшей мере потока обработанного сингаза газификатора, содержащего по меньшей мере 50% CО2 сингаза газификатора, газового потока, обогащенного CО2, и потока, обогащенного серой; d) использование по меньшей мере 90% обогащенного CО2 газового потока при образовании сингаза газификатора; e) конверсию легкого ископаемого топлива в блоке конверсии легкого ископаемого топлива с образованием обогащенного H2 сингаза, содержащего H2 и CO в молярном отношении H2/CO по меньшей мере 2:1; f) объединение обработанного сингаза газификатора и обогащенного H2 сингаза с образованием смешанного сингаза, имеющего более высокое отношение Н2/СО, чем в потоке обработанного сингаза газификатора; g) конверсию смешанного сингаза с образованием жидкого топливного продукта и потока побочного продукта, содержащего одно или более веществ из водорода, CO, водяного пара, метана и углеводородов, содержащих 2-8 атомов углерода и 0-2 атомов кислорода; и h) реакцию до 100% потока побочного продукта в блоке конверсии легкого ископаемого топлива, чтобы способствовать образованию обогащенного H2 сингаза.

Изобретение относится к синтезу Фишера-Тропша. Способ синтеза Фишера-Тропша предусматривает подачу газообразных реагентов, содержащих по меньшей мере СО, Н2 и СО2, в реактор, содержащий катализатор на основе железа, причем Н2 и СО подают в мольном отношении H2 : СО по меньшей мере 2:1, а СО2 и СО подают в мольном отношении СО2 : СО по меньшей мере 0,5:1; регулирование рабочей температуры реактора в диапазоне от 260°С до 300°С, отвод жидкого продукта и газообразного продукта, содержащих углеводороды, СО, Н2, воду и СО2, из реактора; причем приближение к равновесию конверсии водяным паром в газообразном продукте, отводимом из реактора, согласно уравнению 5 составляет менее 0,9, где Т является рабочей температурой реактора в градусах Кельвина, а Р является парциальным давлением газов СО, СО2, H2 и водяного пара в газообразном продукте.

Изобретение относится к усовершенствованному способу обработки природного газа с применением способа Фишера-Тропша (FT) для синтеза не содержащих серы полностью сгорающих углеводородных топлив, примерами которых являются, в частности, дизельное топливо и авиационное топливо.

Изобретение относится к области синтеза Фишера-Тропша в промышленном катализе. Описан катализатор на основе кобальта для синтеза Фишера-Тропша, способ его приготовления и его применение.
Изобретение относится к технической области каталитического синтеза жидких топливных фракций. Описан носитель для селективного синтеза керосиновой фракции из синтез-газа, данный носитель содержит следующие компоненты в частях по массе: 5-50 частей мезопористого диоксида циркония (ZrO2), 10-55 частей силикоалюмофосфатного (SAPO) молекулярного сита, 5-50 частей модифицированного мезопористого молекулярного сита Al-SBA-16, 1-3 части порошка смолы сесбании и 10-70 частей глинозема.

Изобретение используется в способе синтеза углеводородов С5 и выше из природного газа через промежуточное превращение природного газа в синтез-газ и последующую конверсию СО и Н2 по реакции Фишера-Тропша.

Изобретение относится к способу получения α-метилзамещенных карбонильных соединений общей формулы R1-CO-CR3(CH3)-R2, где: R1 и R2 - водород Н или линейный или разветвленный алкил радикал, содержащий от 1 до 12 углеродных атомов, R3 - Н или СН3 радикал, которые являются исходным сырьем для получения ряда химических продуктов и лекарственных средств, используются в качестве растворителей, а также могут выступать в качестве основы для получения высокооктановых компонентов моторного топлива.

Настоящее изобретение относится к способу получения одного или многих реакционных продуктов с помощью последующей сопутствующей реакции, в которой соединения с более высокой молекулярной массой образуются, по меньшей мере частично, из низкомолекулярных соединений синтез-газа, включающему следующие стадии:- образование синтез-газа, включающего СО и Н2,- введение по меньшей мере части синтез-газа в реактор, и также проведение последующей сопутствующей реакции в реакторе, причем образуется продуктовый поток, содержащий соединения с более высокой молекулярной массой, СО2, СО и Н2,- разделение продуктового потока в разделительном устройстве на первый поток, имеющий соединения с более высокой молекулярной массой, и также на второй поток, включающий СО2, СО и Н2. При этом по меньшей мере СО2 отделяют от второго потока в устройстве для адсорбции при переменной температуре ниже по потоку относительно разделительного устройства с помощью адсорбции при переменной температуре, причем, в адсорбции при переменной температуре, СО2 адсорбируется по меньшей мере на одном адсорбенте, и по меньшей мере один насыщенный СО2 адсорбент регенерируется нагреванием по меньшей мере одного адсорбента, причем СО2 десорбируется, и причем по меньшей мере один насыщенный адсорбент нагревают по меньшей мере косвенным теплопереносом от текучей среды теплоносителя на адсорбент, при том, что поток, который выводят из устройства для адсорбции при переменной температур, и из которого был отделен СО2, подают в циркуляционный контур к реактору, и что синтез-газ, прежде чем будет введен в реактор, пропускают в устройство для адсорбции при переменной температуре. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность использования углерода и снизить выбросы СО2. 11 з.п.ф-лы, 4 ил.

Наверх