УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ВОДОРОДА И МОНОКСИДА УГЛЕРОДА

1. Способ производства высокомолекулярных углеводородных соединений и/или оксигенатов из газообразных углеводородов, содержащих метан, включающий:
получение потока первичного синтез-газа, содержащего монооксид углерода и водород, при помощи двухступенчатого процесса путем осуществления реакции в потоке газообразных углеводородов, содержащем метан, пар и кислород;
получение кислорода на установке разделения воздуха, включающей воздушный компрессор, приводимый в действие газовой турбиной;
сжигание топливного газа отработанного газа газовой турбины в нагревателе прямого нагрева для обеспечения, по меньшей мере, части тепла для предварительного нагрева исходных потоков, подаваемых в установки по производству синтез-газа;
осуществление каталитической конверсии синтез-газа с получением, по меньшей мере, одного углеводорода или оксигената в технологической установке, где в технологическую установку в качестве исходного газа подается, по меньшей мере, часть потока первичного синтез-газа;
2
разделение отходящего газа процесса конверсии синтез-газа, каковой отходящий газ содержит непрореагировавший синтез-газ исходного потока синтез-газа, инертные примеси, продукты реакции, СО и водяной пар;
получение дополнительного количества синтез-газа в установке каталитического парового реформинга углеводородов с использованием указанного отходящего газа, где первая часть отходящего газа используется для обеспечения, по меньшей мере, части топливного газа для нагревания установки реформинга, а вторая часть используется для обеспечения, по меньшей мере, части смешанного с паром сырья для установки реформинга;
объединение дополнительного синтез-газа с первичным синтез-газом с получением сырья для процесса каталитической конверсии синтез-газа;
добавление топочного газа, выходящего из печи каталитического реформинга отходящего газа, к горячему топочному газу, используемому для технологического нагрева в нагревателе с прямым нагревом отработанным газом газовой турбины; и
добавление потока реформированного синтез-газа, выходящего из печи установки каталитического реформинга отходящего газа, к потоку первичного синтез-газа по ходу потока до котла-утилизатора тепла отходящих газов, производящего пар высокого давления для производства синтез-газа.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий использование, по меньшей мере, части сжатого горячего отработанного газа газовой турбины в качестве топочного воздуха для камер сгорания печи установки каталитического реформинга отходящего газа.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий использование, по меньшей мере, части воздуха, отбираемого из надлежащей точки между ступенями воздушного компрессора установки разделения воздуха до промежуточного охладителя при необходимом для камер сгорания давлении, в качестве топочного воздуха в печи установки каталитического реформинга отходящего газа.
4. Способ по п.1, в котором получение потока первичного синтез-газа включает:
осуществление реакции углеводородсодержащего топлива с газообразным окислителем, содержащим молекулярный кислород, и паром в первом реакторе автотермического каталитического реформинга с получением продукта - синтез-газа; и
осуществление эндотермического парового реформинга углеводородсодержащего топливного газа над катализатором в теплообменном реакторе реформинга с получением продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, где, по меньшей мере, часть тепла, используемого при получении указанного продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, получают путем съема тепла синтез-газа, который является продуктом, выходящим из реактора автотермического каталитического реформинга.
5. Способ по п.1, в котором получение потока первичного синтез-газа включает:
осуществление экзотермической реакции углеводородсодержащего топлива с газообразным окислителем, содержащим молекулярный кислород, в первом реакторе с получением продукта - синтез-газа экзотермической реакции; и
осуществление эндотермического парового реформинга углеводородсодержащего топливного газа над катализатором в теплообменном реакторе реформинга с получением продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, где, по меньшей мере, часть тепла, используемого при получении указанного продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, получают путем съема тепла синтез-газа экзотермической реакции.
6. Способ по п.1, в котором процесс конверсии синтез-газа включает синтез Фишера-Тропша.
7. Способ по п.1, в котором процесс конверсии синтез-газа включает синтез метанола.
2
2
2
2
2
2
8. Способ по п.1, дополнительно включающий отделение СО от потока исходного газа, поступающего в процесс конверсии синтез-газа, и рециркулирование, по меньшей мере, части сжатого СО в систему получения первичного синтез-газа с целью получения первичного синтез-газа с более высоким отношением СО к Н, чем нужно для процесса каталитической конверсии синтез-газа, и одновременное регулирование работы установки реформинга отходящего газа с целью получения продукта - синтез-газа с низким отношением СО к Н, чтобы смесь этих потоков обладала необходимым для процесса каталитической конверсии синтез-газа отношением СО к Н, а количество рециркулируемого СО было максимальным.
2
2
9. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление свежего углеводородного сырья в отходящий газ каталитического реформинга с целью получения дополнительного количества Н, при котором весь доступный СО, отделенный от синтез-газа, подаваемого в процесс каталитической конверсии синтез-газа, можно рециркулировать в систему получения первичного синтез-газа.
10. Система для производства высокомолекулярных углеводородных соединений и/или оксигенатов из газообразных углеводородов, содержащих метан, включающая:
установку по производству синтез-газа, в которой первичный синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, образуется в ходе двухступенчатого процесса в результате осуществления реакции газообразных углеводородов, содержащих метан, с паром и кислородом;
установку разделения воздуха, производящую кислород и включающую воздушный компрессор, приводимый в действие газовой турбиной;
2
нагреватель прямого нагрева, в котором сжигают отработанный газ газовой турбины для обеспечения, по меньшей мере, части тепла для предварительного нагрева исходных потоков, подаваемых в установки по производству синтез-газа; технологическую установку, в которой происходит каталитическая конверсия синтез-газа с получением, по меньшей мере, одного углеводорода или оксигената и отделение отходящего газа от синтез-газа, по меньшей мере, часть потока первичного синтез-газа подается в качестве исходного газа, отходящий газ содержит непрореагировавший синтез-газ подаваемого исходного потока, инертные примеси, продукты реакции, СО и пары воды;
установку каталитического парового реформинга углеводородов отходящего газа, в которой дополнительное количество синтез-газа образуется с использованием указанного отходящего газа, где первая часть отходящего газа используется для обеспечения, по меньшей мере, части топливного газа для нагревания установки реформинга, а вторая часть используется для обеспечения, по меньшей мере, части смешанного с паром сырья для установки каталитического реформинга;
первое выходное отверстие, в котором дополнительный синтез-газ соединяется с первичным синтез-газом с образованием исходного сырья процесса каталитической конверсии синтез-газа;
второе выходное отверстие, в котором топочный газ, выходящий из печи каталитического реформинга отходящего газа, соединяется с горячим топочным газом, используемым для технологического нагрева в нагревателе с прямым нагревом отработанным газом газовой турбины; и
третье выходное отверстие, в котором поток реформированного синтез-газа, выходящий из печи установки каталитического реформинга отходящего газа, соединяется с потоком первичного синтез-газа по ходу потока до котла-утилизатора тепла отходящих газов, производящего пар высокого давления для производства синтез-газа.
11. Система по п.10, дополнительно включающая использование, по меньшей мере, части сжатого горячего отработанного газа газовой турбины в качестве топочного воздуха для камер сгорания печи установки каталитического реформинга отходящего газа.
12. Система по п.10, дополнительно включающая использование, по меньшей мере, части воздуха, отбираемого из надлежащей точки между ступенями воздушного компрессора установки разделения воздуха до промежуточного охладителя при необходимом для камер сгорания давлении, в качестве топочного воздуха в печи установки каталитического реформинга отходящего газа.
13. Система по п.10, в которой установки по производству синтез-газа включают:
реактор автотермического реформинга, в котором осуществляется реакция углеводородсодержащего топлива с газообразным окислителем, содержащим молекулярный кислород, в первом реакторе с получением продукта - синтез-газа экзотермической реакции; и
реактор реформинга с газовым нагревом, в котором осуществляется эндотермический паровой реформинг углеводородсодержащего топливного газа над катализатором в теплообменном реакторе реформинга с получением продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, где, по меньшей мере, часть тепла, используемого при получении указанного продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе - получают путем съема тепла синтез-газа экзотермической реакции.
14. Система по п.10, в которой получение потока первичного синтез-газа включает:
реактор частичного окисления, в котором осуществляется экзотермическая реакция углеводородсодержащего топлива с газообразным окислителем, содержащим молекулярный кислород, в первом реакторе с получением продукта - синтез-газа экзотермической реакции; и
реактор реформинга с газовым нагревом, в котором осуществляется эндотермический паровой реформинг углеводородсодержащего топливного газа над катализатором в теплообменном реакторе реформинга с получением продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, где, по меньшей мере, часть тепла, используемого при получении указанного продукта - синтез-газа реформинга в теплообменном реакторе, получают путем съема тепла синтез-газа экзотермической реакции.
15. Система по п.10, в которой в технологической установке конверсии синтез-газа осуществляют синтез Фишера-Тропша.
16. Система по п.10, в которой процесс конверсии синтез-газа включает синтез метанола.
2
2
2
2
2
2
17. Система по п.10, дополнительно включающая фильтр для отделения СО от потока исходного газа, поступающего в процесс конверсии синтез-газа, и рециркулирование, по меньшей мере, части сжатого СО в систему получения первичного синтез-газа с целью получения первичного синтез-газа с более высоким отношением СО к Н, чем нужно для процесса каталитической конверсии синтез-газа, и одновременное регулирование работы установки реформинга отходящего газа с целью получения продукта - синтез-газа с низким отношением СО к Н, чтобы смесь этих потоков обладала необходимым для процесса каталитической конверсии синтез-газа отношением СО к Н, а количество рециркулируемого СО было максимальным.
2
2
18. Система по п.10, дополнительно включающая входное отверстие для углеводорода, в котором дополнительное свежее углеводородное сырье соединяется с отходящим газом каталитического реформинга с целью получения дополнительного количества Н, при котором весь доступный СО, отделенный от синтез-газа, подаваемого в процесс каталитической конверсии синтез-газа, можно рециркулировать в систему получения первичного синтез-газа.