СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

2+
1. Способ окислительной конденсации метана для получения углеводородных соединений, содержащих по меньшей мере два атома углерода (соединения C), включающий:
2+
(a) направление потока сырья, содержащего метан, из углеводородного процесса в реактор окислительной конденсации метана (ОКМ), причем реактор ОКМ выполнен с возможностью получения из указанного метана соединений C, и указанный углеводородный процесс представляет собой процесс не-ОКМ;
2+;
(b) выполнение одной или более реакций ОКМ в реакторе ОКМ с использованием указанного метана для получения потока продуктов, содержащего одно или более соединений C и
2+
2+
(c) разделение потока продуктов на по меньшей мере первый поток и второй потоки, причем первый поток имеет более низкое содержание C, чем указанный второй поток, и указанный второй поток имеет более высокое содержание C, чем указанный поток продуктов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углеводородный процесс представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов или крекинг.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть указанного первого потока направляют в указанный реактор ОКМ.
2+
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание соединений C в указанном втором потоке менее чем около 90%.
2+
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что содержание соединений C в указанном втором потоке менее чем около 80%.
2+
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что содержание соединений C в указанном втором потоке менее чем около 70%.
2+
7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что содержание соединений C в указанном втором потоке менее чем около 60%.
2+
8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанный первый поток имеет содержание соединений C менее чем около 50%.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток продуктов разделяется в не более чем трех блоках сепарации.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанный поток продуктов разделяется в не более чем двух блоках сепарации.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную сепарацию осуществляются с помощью адсорбции при переменном давлении.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная сепарация представляет собой криогенную сепарацию.
2+
13. Способ окислительной конденсации метана для получения углеводородных соединений, содержащих по меньшей мере два атома углерода (соединения C), включающий:
2+
(a) направление потока сырья, содержащего метан, в реактор окислительной конденсации метана (ОКМ), при этом реактор ОКМ выполнен с возможностью получения из указанного метана соединений C;
2+
(b) выполнение одной или более реакций ОКМ в реакторе ОКМ с использованием указанного метана для получения потока продуктов, содержащего одно или более соединений C;
2+
2+
(c) разделение потока продуктов на первый поток и второй потоки, при этом первый поток имеет более низкое содержание C, чем указанный второй поток, и указанный второй поток имеет более высокое содержание C, чем указанный поток продуктов; и
(d) направление указанного второго потока в углеводородный процесс, при этом указанный углеводородный процесс представляет собой процесс не-ОКМ.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что углеводородный процесс представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов или крекинг.
2+
2+
15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что содержание соединений C во втором потоке находится в пределах около 20% от содержания соединений C в части указанного углеводородного процесса, в который направляют второй поток.
2+
2+
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что содержание соединений C в указанном втором потоке находится в пределах около 5% от содержания соединений C в части указанного углеводородного процесса, в который направляют второй поток.
17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанный поток продуктов разделяется в не более чем трех блоках сепарации.
18. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанная сепарация происходит с помощью адсорбции при переменном давлении.
19. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанная сепарация представляет собой криогенную сепарацию.
20. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанный поток сырья направляют в реактор ОКМ при помощи нагнетательной системы.
21. Система окислительной конденсации метана (ОКМ), содержащая:
(a) углеводородный процесс не-ОКМ, обеспечивающий поток сырья, содержащий метан;
2+
2+
(b) реактор ОКМ, гидравлически сообщающийся с углеводородным процессом не-ОКМ, где указанный реактор ОКМ (i) принимает впускающий поток сырья, и (ii) создает, из указанного метана, поток продуктов, содержащий соединения C и примеси не-C; и
2+
2+
(c) по меньшей мере один блок сепарации, размещенный за реактором и гидравлически сообщающийся с ним, при этом по меньшей мере один блок сепарации (i) получает указанный поток продукта на свой впуск и (ii) разделяет соединения C из по меньшей мере подмножества указанных не-C примесей.
22. Система по п. 21, отличающаяся тем, что указанный углеводородный процесс не-ОКМ представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов или крекинг.
23. Система по п. 21, дополнительно содержащая углеводородный процесс не-ОКМ, размещенный после указанного по меньшей мере одного блока сепарации.
24. Система по п. 21, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один разделительный блок содержит блок адсорбции при переменном давлении.
25. Система по п. 21, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один разделительный блок содержит блок криогенной сепарации.
2+
2
2
2
2
4
26. Система по п. 21, отличающаяся тем, что указанные примеси не-C содержат одну или более примесей, включающих азот (N), кислород (O), воду (HO), аргон (Ar), монооксид углерода (CO), двуокись углерода (CO) и метан (CH).
27. Система окислительной конденсации метана (ОКМ), содержащая:
2+
2+
(a) реактор ОКМ, (i) принимающий впускающий поток сырья, содержащий метан, и (ii) создающий, из указанного метана, поток продуктов, содержащий соединения C и примеси не-C;
2+
2+
2+
(b) по меньшей мере один блок сепарации, размещенный за реактором и гидравлически сообщающийся с указанным реактором ОКМ, при этом по меньшей мере один блок сепарации (i) получает указанный поток продукта на свой впуск, и (ii) разделяет соединения C из по меньшей мере подмножества указанных примесей не-C в технологический поток, содержащий по меньшей мере подмножество указанных соединений C;
(с) размещенный за указанным по меньшей мере одним блоком сепарации углеводородный процесс не-ОКМ, при этом указанный углеводородный процесс не-ОКМ получает на впуске указанный технологический поток для использования в одном или более процессе не-ОКМ.
28. Система по п. 27, отличающаяся тем, что указанный углеводородный процесс не-ОКМ представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов или крекинг.
29. Система по п. 27, дополнительно содержащая углеводородный процесс не-ОКМ, размещенный после указанного по меньшей мере одного блока сепарации.
30. Система по п. 27, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один разделительный блок содержит блок адсорбции при переменном давлении.
31. Система по п. 27, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере один разделительный блок содержит блок криогенной сепарации.
32. Система по п. 27, отличающаяся тем, что указанные примеси не-C2+ содержат одну или более примесей, содержащих азот, кислород, воду, аргон и метан.
33. Способ интеграции процесса окислительной конденсации метана (ОКМ) с переработкой углеводородов, включающий:
2+
(a) направление потока сырья, содержащего метан, в реактор окислительной конденсации метана (ОКМ), при этом реактор ОКМ выполнен с возможностью получения из указанного метана соединений C;
2+
(b) выполнение одной или более реакций ОКМ в реакторе ОКМ с использованием указанного метана для получения потока продуктов, содержащего одно или более соединений C;
2+
2+
(c) разделение потока продуктов на по меньшей мере первый поток и второй потоки, при этом первый поток имеет более низкое содержание C, чем указанный второй поток, а указанный второй поток имеет более высокое содержание C, чем указанный поток продуктов; и
2+
2+
(d) направление указанного второго потока в технологический поток углеводородного процесса в точке, где содержание соединений C в указанном технологическом потоке отличается не более чем на около 10% от содержания соединений C во втором потоке.
2+
2+
34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что точка впуска второго потока в углеводородный процесс имеет содержание соединений C, отличающееся на не более чем около 5% от содержания одного или более соединений C во втором потоке.
2+
2+
35. Способ по п. 33, отличающийся тем, что содержание соединений C во втором потоке больше содержания соединений C в точке впуска второго потока в углеводородный процесса.
36. Способ по п. 33, отличающийся тем, что углеводородный процесс представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов или крекинг.
2+
37. Способ по п. 33, отличающийся тем, что указанный поток нефтепродукта дополнительно содержит примеси не-C.
2+
38. Способ по п. 33, отличающийся тем, что указанный второй поток имеет содержание указанных соединений не-C меньшее, чем указанный первый поток.
2+
2+
39. Способ по п. 33, отличающийся тем, что в (d), второй поток направляют в указанный технологический поток в точке, где содержание соединений C не более чем на около 10% ниже содержания соединений C во втором потоке.
2+
40. Способ концентрирования углеводородов, содержащих по меньшей мере два атома углерода (C), включающий:
2+
2+
(a) подачу флюида, содержащего одно или более соединений C и примесей не-C, в бак при первом давлении, при этом бак содержит адсорбирующую среду, причем во время подачи указанного флюида в указанный бак флюид находится в контакте с данной адсорбирующей средой;
2+
2+
2+
2+
(b) изменение давления в баке до второго давления для сброса (i) по меньшей мере некоторых из указанных одного или более соединений C или (ii) примесей не-C из указанной адсорбирующей среды, вследствие чего отделяются по меньшей мере некоторые из указанного одного или более соединений C от указанных примесей не-C; и
2+
(c) извлечение по меньшей мере части одного или более соединений C.
2+
41. Способ по п. 40, отличающийся тем, что указанное одно или более соединений C представляют собой углеводороды с количеством атомов углерода от двух до пяти.
2+
42. Способ по п. 40, отличающийся тем, что соединения C содержат этилен.
43. Способ по п. 40, отличающийся тем, что адсорбент выбирают из группы, содержащей активированный уголь, силикагель, окись алюминия и цеолит.
44. Способ по п. 40, отличающийся тем, что второе давление больше, чем первое давление.
45. Способ по п. 40, отличающийся тем, что второе давление меньше, чем первое давление.
2+
46. Способ извлечения углеводородов, имеющих два или более атомов углерода (C), из процесса окислительной конденсации метана (ОКМ), включающий:
2+
(a) направление потока сырья, содержащего метан, в реактор окислительной конденсации метана (ОКМ), при этом реактор ОКМ выполнен с возможностью получения из указанного метана соединений C;
2+
(b) выполнение одной или более реакций ОКМ в реакторе ОКМ с использованием указанного метана для получения потока продуктов, содержащего одно или более соединений C;
2+
(c) подачу указанного потока продуктов на адсорбцию при переменном давлении (АПД) для получения по меньшей мере первого и второго потоков, при этом первый поток имеет более низкое содержание C, чем указанный второй поток.
47. Способ по п. 46, дополнительно включающий, между (b) и (c), высушивание указанного потока продуктов.
2+
48. Способ по п. 46, отличающийся тем, что подача указанного потока продукта в АПД отделяет C от метана и примесей.
49. Способ по п. 46, отличающийся тем, что указанный первый поток содержит метан и примеси.
50. Способ по п. 49, дополнительно включающий последующее (с) отделение указанного метана от указанных примесей.
51. Способ по п. 50, дополнительно включающий возврат по меньшей мере части указанного метана в указанный реактор ОКМ.
2
2
2
52. Способ по п. 49, отличающийся тем, что примеси содержат аргон (Ar), водород (H), монооксид углерода (CO), двуокись углерода (CO), азот (N) или любую их комбинацию.
53. Способ по п. 49, отличающийся тем, что в блоке АПД удаляют по меньшей мере 95% примесей.
2+
54. Способ извлечения углеводородов, имеющих два или более атомов углерода (C), из процесса окислительной конденсации метана (ОКМ), включающий:
2+
(a) подачу из реактора ОКМ потока продуктов, содержащего соединения C, примеси и метан;
2+
(b) разделение потока продуктов для получения по меньшей мере первого потока, обогащенного примесями, (ii) второго потока, обогащенного метаном, и (iii) третьего потока, обогащенного соединениями C; и
2+
(c) охлаждение третьего потока для конденсации соединений C.
55. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный первый поток имеет содержание примесей по меньшей мере около 70%.
56. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный второй поток имеет содержание метана по меньшей мере около 70%.
2+
57. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный третий поток имеет содержание соединений C по меньшей мере около 70%.
2
2
2
58. Способ по п. 54, отличающийся тем, что примеси содержат аргон (Ar), водород (H), монооксид углерода (CO), двуокись углерода (CO), азот (N) или любую их комбинацию.
59. Способ по п. 54, отличающийся тем, что массовый расход третьего потока составляет менее чем 30% от массового расхода потока продуктов.
60. Способ по п. 54, дополнительно включающий подачу второго потока в реактор.
61. Способ по п. 54, дополнительно включающий подачу третьего потока в углеводородный процесс.
62. Способ по п. 54, дополнительно включающий подачу потока сырья, содержащего метан, из углеводородного процесса в указанный реактор ОКМ.
63. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный третий поток охлаждают в блоке криогенной сепарации.
64. Способ интеграции процесса окислительной конденсации метана (ОКМ) с переработкой углеводородов, включающий:
2+
(a) подачу из реактора ОКМ потока продуктов, содержащего углеводородные соединения, содержащие два или более атомов углерода (C) и метан;
2+
(b) разделение потока продуктов на первый поток, обогащенный метаном, и второй поток, обогащенный соединениями C; и
(c) сжигание метана в первом потоке для обеспечения энергией для использования в переработке углеводородов.
65. Способ по п. 64, отличающийся тем, что сжигаемый метан направляют через теплообменник, сообщающийся с технологическим потоком указанного углеводородного процесса.
66. Способ по п. 64, отличающийся тем, что углеводородный процесс представляет собой нефтепереработку, переработку газоконденсатов (ГК) или крекинг.
67. Система переработки природного газа, содержащая:
(a) систему реактора ОКМ, содержащую по меньшей мере первый бак реактора, содержащий по меньшей мере первый катализатор ОКМ, размещенный в нем;
(b) одну или более систем экстрагирования для отделения по меньшей мере одного углеводородного соединения от по меньшей мере одного не углеводородного соединения, и систему фракционирования для разделения по меньшей мере двух различных углеводородных соединений; и
(c) соединительный трубопровод, гидравлически сообщающий один или более впусков и выпусков системы реактора ОКМ с одним или более впуском и выходом одной или более системам экстрагирования и системами фракционирования.
68. Система переработки по п. 67, отличающаяся тем, что система экстрагирования содержит впуск обогащенного метаном эффлюента, при этом впуск системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с выпуском обогащенного метаном эффлюента системы экстракции для передачи обогащенного метаном эффлюента из системы экстрагирования в по меньшей мере первый реакторный бак.
69. Система переработки по п. 67, отличающаяся тем, что система фракционирования содержит один или более блоков деэтанизации, блоков депропанизации и блоков дебутанизации, а выпуск системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с впуском системы фракционирования для передачи продукта ОКМ в систему фракционирования.
70. Система переработки по п. 69, отличающаяся тем, что впуск системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с выпуском блока деэтанизации системы фракционирования для передачи продукта ОКМ в блок деэтанизации.
71. Система переработки по п. 67, отличающаяся тем, что выпуск системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с впуском блока системы экстрагирования для передачи продукта ОКМ в систему экстрагирования.
72. Система переработки по п. 68 или 71, отличающаяся тем, что система экстрагирования выбрана из криогенной системы экстрагирования и системы экстракции поглотительным маслом.
73. Система переработки по п. 68 или 71, отличающаяся тем, что система экстрагирования содержит криогенную систему экстрагирования, при этом криогенная система экстрагирования содержит блок удаления азота и криогенный блок деметанизации для отделения метана от продуктов ОКМ.
2+
74. Система переработки по п. 67, отличающаяся тем, что система реактора ОКМ содержит катализатор ОКМ, катализирующий реакцию ОКМ метана и кислорода при температуре на впуске в реактор в диапазоне от 400°C до 600°C, и давлению менее чем 150 psig, при этом реакция преобразует метан по меньшей мере на 10% при однократном проходе и имеет избирательность C по меньшей мере 50%.
75. Система по п. 74, отличающаяся тем, что катализатор ОКМ содержит нановолоконные компоненты.
76. Система переработки по п. 75, отличающаяся тем, что нановолоконные компоненты содержат каталитические нановолоконные компоненты.
77. Система переработки по п. 67, отличающаяся тем, что впуск системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с одни или более выпуском системы очистки, системы экстрагирования и выпуска системы фракционирования, а выход системы реактора ОКМ гидравлически сообщается с впуском одной или более системы экстрагирования и систем фракционирования.
78. Система переработки природного газа, содержащая:
(a) систему реактора ОКМ, содержащую по меньшей мере первый бак реактора, содержащий по меньшей мере первый катализатор ОКМ, размещенный в нем;
(b) систему экстрагирования для отделения по меньшей мере одного не углеводородного соединения от по меньшей мере одного углеводородного соединения;
(c) систему фракционирования для разделения по меньшей мере двух различных углеводородных соединений; и
(d) соединительный трубопровод, гидравлически связывающий один или более впусков или выпусков системы реактора ОКМ с одним или более впусков или выпусков системы фракционирования и системы экстракции.
79. Интегрированная система переработки углеводородов, содержащая:
(a) систему парового крекинга, выполненную с возможностью преобразовывать один или более насыщенных углеводородов в один или более ненасыщенных углеводородов;
(b) систему реактора ОКМ, выполненную с возможностью преобразовывать метан в этилен; и
(c) систему фракционирования углеводородов, причем выходы каждой крекинг-установки и системы реактора ОКМ гидравлически сообщаются с впуском системы фракционирования так, что в систему фракционирования подают потоки из каждой системы парового крекинга и системы реактора ОКМ, содержащие C2+.
80. Интегрированная система переработки углеводородов по п. 79, отличающаяся тем, что система реактора ОКМ содержит систему удаления азота.
81. Интегрированная система переработки углеводородов по п. 79, отличающаяся тем, что система реактора ОКМ содержит деметанизатор.
82. Интегрированная система переработки углеводородов по п. 79, отличающаяся тем, что система реактора ОКМ содержит по меньшей мере первый реактор ОКМ, содержащий по меньшей мере один нановолоконный катализатор.
83. Способ получения углеводородных соединений, включающий:
(a) приведение в контакт метана и воздуха/кислорода с катализатором ОКМ в условиях реакции ОКМ в первой реакторной системе для получения продукта ОКМ, который содержит два или более разных углеводородных соединений;
(b) передачу продукта ОКМ, созданного на этапе обеспечения контакта, в интегрированную систему фракционирования, гидравлически сообщающуюся с первой реакторной системой; и
(c) отделение по меньшей мере одного углеводородного соединения в продукте ОКМ от по меньшей мере одного другого углеводородного соединения в продукте ОКМ.
84. Способ получения углеводородных соединений, включающий:
(a) приведение в контакт метана и воздуха/кислорода с катализатором ОКМ в условиях реакции ОКМ в первой реакторной системе для получения продукта ОКМ, который содержит одно или более разных углеводородных соединений;
(b) передачу продукта ОКМ, созданного на этапе обеспечения контакта, в интегрированную систему олигомеризации для получения одного или более высших углеводородных соединений из одного или более углеводородных соединений в продукте ОКМ;
(c) передачу продукта высших углеводородов, созданных в системе олигомеризации, в систему фракционирования, гидравлически сообщающуюся с системой олигомеризации; и
(d) отделение по меньшей мере одного углеводородного соединения в продукте ОКМ от по меньшей мере одного другого углеводородного соединения в продукте ОКМ.
85. Способ получения углеводородных соединений, включающий:
(a) приведение в контакт метана и воздуха/кислорода с катализатором ОКМ в условиях реакции ОКМ в первой реакторной системе для получения продукта ОКМ, который содержит одно или более углеводородных соединений и по меньшей мере одно не углеводородное соединение;
(b) передачу продукта ОКМ, созданного на этапе обеспечения контакта, в систему экстрагирования, гидравлически сообщающуюся с первой реакторной системой; и
(c) отделение по меньшей мере одного углеводородного соединения в продукте ОКМ от по меньшей мере одного другого углеводородного или не углеводородного соединения в продукте ОКМ.
86. Способ получения необходимых углеводородных соединений, включающий:
(a) направление потока первого углеводородного сырья, содержащего насыщенные углеводороды, в установку парового крекинга для получения потока ненасыщенных углеводородов;
(b) направление потока второго углеводородного сырья, содержащего метан, в систему реактора ОКМ для получения этиленсодержащего потока; и
(c) направление потока ненасыщенных углеводородов и этиленсодержащего потока в интегрированную систему фракционирования для получения одного или более необходимых углеводородных потоков продуктов.
87. Система переработки природного газа, содержащая:
(a) систему реактора ОКМ для переработки природного газа для получения продукта ОКМ, которая содержит систему извлечения термической энергии, термически сообщающейся с системой реактора ОКМ для удаления термической энергии из системы реактора ОКМ; и
(b) блок фракционирования природного газа для выделения одного или более углеводородных компонентов природного газа или продукте ОКМ из по меньшей мере одного другого углеводородного продукта в природном газе или продукте ОКМ; и
(c) один или более теплообменников, термически сообщающихся с каждой из систем извлечения термической энергии, и блока фракционирования для передачи термической энергии из системы извлечения термической энергии в блок фракционирования для нагрева природного газа или продукта ОКМ в блоке фракционирования для отделения одного или более углеводородных компонентов природного газа или продукта ОКМ от по меньшей мере одного другого углеводородного продукта в природном газе или продукте ОКМ.
88. Система переработки природного газа, содержащая:
(a) систему экстракции для отделения метана из ГК в природном газе, которая содержит выпускной канал эффлюента, обогащенного метаном;
(b) систему реактора ОКМ, содержащую впускной канал, гидравлически сообщающийся с выпускным каналом обогащенного метаном эффлюента системы экстракции;
(c) систему извлечения термической энергии для удаления термической энергии из системы реактора ОКМ; и
(d) теплообменник, термически сообщающийся с каждой системой удаления термической энергии, а также гидравлические сообщения между выпускным каналом обогащенного метаном эффлюента и впускным каналом реактора ОКМ для нагрева обогащенного метаном эффлюента системы экстракции до более чем 400°C.
89. Система переработки природного газа, содержащая:
(a) систему реактора ОКМ;
(b) парогенератор, термически сообщающийся с реактором ОКМ для получения пара из термической энергии, создаваемой реактором ОКМ; и
(c) электрический генератор, сообщающийся с парогенератором, для получения электричества из пара, создаваемого парогенератором.
2
90. Способ сбора соединений CO, включающий:
2
(a) приведение в контакт в системе реактора ОКМ, метана и воздуха/кислорода с катализатором ОКМ в условиях реакции ОКМ для получения потока продуктов, содержащего один или более газоконденсатов («ГК») и CO;
2
(b) выделение CO из ГК потока продуктов системе экстрагирования ГК, интегрированной с системой реактора ОКМ; и
2
(c) сбор CO, выделенного из потока продуктов.