ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ В СИНТЕЗЕ МЕТАНОЛА

1. Установка синтеза метанола, включающая в себя:
секцию предварительной обработки сырья, выполненную с возможностью осуществления предварительной обработки сырьевого потока, содержащего сжиженный нефтяной газ (СНГ), нафту, биогаз, метан, этан, пропан, бутан, компоненты диапазона кипения нафты, уголь, нефтяной кокс или их комбинации;
секцию получения синтез-газа (сингаза), содержащую один или несколько реакторов, выбранных из реакторов предварительного риформинга, реакторов парового риформинга, реакторов сухого риформинга, реакторов парциального окисления, реакторов автотермического риформинга, газификаторов или их комбинаций, и выполненную с возможностью получения потока продуктов синтеза сингаза, содержащего синтез-газ, образующийся из сырьевого потока;
секцию синтеза метанола, содержащую один или несколько реакторов синтеза метанола, выполненную с возможностью получения продукта синтеза, содержащего метанол; и
секцию очистки метанола, выполненную с возможностью удаления по меньшей мере одного компонента из продукта синтеза для получения очищенного метанольного продукта;
причём установка синтеза метанола потребляет количество электрической энергии, равное 20 МВт или больше,
2
2
при этом количество CO, производимого на тонну метанола, меньше 0,3 тонн CO на тонну метанола, и
при этом полезный удельный расход энергии составляет меньше 34 ГДж/т метанола.
2. Установка синтеза метанола по п. 1, на которой эффективность по углероду равна 82% или больше.
3. Установка синтеза метанола по п. 1, на которой заданная температура образования сингаза по меньшей мере в одном из отдельных или нескольких реакторов может достигаться без внешнего сгорания предназначенного для этого топлива, невозобновляемого углеродного топлива или ископаемого топлива.
4. Установка синтеза метанола по п. 1, которая не включает в себя секцию извлечения тепла топочного газа.
5. Установка синтеза метанола по п. 1, на которой один или несколько реакторов нагревают до заданной температуры образования сингаза путём нагревания на основе электрической энергии и связанного с этим конвективного, кондуктивного, радиантного или индуктивного способа теплопередачи.
6. Установка синтеза метанола по п. 1, на которой:
за исключением получения пара для использования в одном или нескольких реакторах, пар не используют в качестве главной энергопередаточной среды; или
пар не используют для совершения механической работы.
7. Установка синтеза метанола по п. 1, дополнительно включающая охлаждающее устройство, расположенное после каждого из отдельных или нескольких реакторов риформинга; охлаждающее устройство, расположенное после конечного из отдельных или нескольких реакторов риформинга; охлаждающее устройство, расположенное после реактора сдвига водяного газа; охлаждающее устройство, расположенное после секции получения сингаза и выполненное с возможностью выделения воды из потока продуктов реактора риформинга путём конденсации; охлаждающее устройство, расположенное после одного или нескольких из отдельных или нескольких реакторов синтеза метанола; охлаждающее устройство, расположенное в секции очистки метанола или их комбинации, при этом по меньшей мере 50% полезной энергии для охлаждающего устройства обеспечивают за счёт электричества.
8. Установка синтеза метанола по п. 1, в которой находятся на хранении сжатое сырьё, сжатый водород, криогенные жидкости, тепло, электроэнергию или их комбинации, так что находящиеся на хранении сжатое сырьё, сжатый водород, криогенные жидкости, тепло и/или электроэнергию можно использовать, когда возобновляемая электрическая энергия недоступна.
9. Установка синтеза метанола по п. 1, дополнительно включающая в себя устройство для фракционирования, выполненное с возможностью фракционирования отдувочного газа для получения потока метана, и реактор метанирования, выполненный с возможностью превращения монооксида углерода и диоксида углерода отдувочного газа в метан либо до, либо после фракционирования.
10. Установка синтеза метанола по п. 9, выполненная с возможностью сжигания около 50 массовых процентов (мас.%) отдувочного газа или меньше.
11. Установка синтеза метанола по п. 1, на которой образуется водород в качестве побочного продукта, причем установка синтеза метанола дополнительно включает в себя:
устройство для отделения водорода, необязательно, после секции синтеза метанола, выполненное с возможностью выделения водорода, образующегося в реакторе риформинга, из отдувочного газа, предоставляющее таким образом отделённый водород,
устройство для очистки водорода, выполненное с возможностью очистки отделённого водорода, предоставляющее посредством этого очищенный водород; и
один или несколько топливных элементов, выполненных с возможностью производства электроэнергии из очищенного водорода.
12. Установка синтеза метанола по п. 1, которая выполнена с возможностью получения около двух тонн или меньше топочного газа сгорания, образующегося при сгорании топлива, на тонну полученного метанола.
13. Установка синтеза метанола по п. 1, выполненная с возможностью:
2
введения диоксида углерода выше по ходу потока от одного или нескольких реакторов синтеза метанола для расходования избыточного водорода, достижения баланса тепла в одном или нескольких реакторах синтеза метанола и обеспечения условий для превращения CO в метанол при помощи электроэнергии или;
2
введения CO в реактор сдвига водяного газа (WGS).
2
14. Установка синтеза метанола по п. 1, выполненная с возможностью получения диоксида углерода (CO) в результате сжигания в секции получения сингаза для добавления тепла в секцию получения сингаза и уменьшения выделения тепла в одном или нескольких реакторах синтеза метанола.
15. Способ получения метанола на установке синтеза метанола, включающий в себя следующее:
(a) осуществляют риформинг сырья, содержащего метан, этан, пропан, бутан, СНГ, нафту, биогаз или их комбинации, для получения продукта реактора риформинга, содержащего монооксид углерода и водород, при этом температуру риформинга поддерживают путём подвода Q1 полезного тепла;
(b) охлаждают продукт реактора риформинга для получения охлаждённого продукта реактора риформинга путём осуществления отвода Q2 полезного тепла;
(c) осуществляют реакцию сдвига продукта реактора риформинга для получения подвергнутого реакции сдвига продукта реактора риформинга;
(d) охлаждают подвергнутый реакции сдвига продукт путём выполнения отвода Q3 полезного тепла;
(e) охлаждают и конденсируют воду, выделяющуюся из продукта реактора риформинга, путём выполнения отвода Q4 полезного тепла для получения очищенного продукта реактора риформинга;
(f) сжимают очищенный продукт реактора риформинга;
(g) нагревают сжатый, очищенный продукт реактора риформинга путём подвода Q5 полезного тепла для получения сырья синтеза метанола;
(h) получают продукт, содержащий метанол, из сырья синтеза метанола;
(i) охлаждают продукт, содержащий метанол, путём отвода Q6 полезного тепла для выделения потока сырого метанола и получения потока рециркуляционного газа, содержащего монооксид углерода и водород;
(j) сжимают поток рециркуляционного газа циркуляционным компрессором;
(k) осуществляют отдув через систему отдува газа, при этом отдув можно выполнять при подводе или отводе Q7 полезного тепла; и
(l) очищают метанол, содержащийся в сыром метанольном продукте, путём удаления лёгких фракций, тяжёлых побочных продуктов, воды или их комбинаций из потока сырого метанола, причём удаление лёгких фракций, тяжёлых побочных продуктов, воды или их комбинаций требует подвода или отвода Q8 полезного тепла;
при этом в данном способе потребляется 20 МВт или больше электрической энергии в день,
2
2
причём количество CO, полученного на тонну метанола, составляет меньше 0,3 тонны CO на тонну метанола, а полезный удельный расход энергии составляет меньше 34 ГДж/т метанола.
16. Способ по п. 15, в котором эффективность по углероду равна 82% или больше.
17. Способ по п. 15, в котором тепло, получаемое в результате охлаждения продукта реактора риформинга путём отвода Q2, Q3 и Q4 тепла, используют для предварительного нагрева сырья при подаче первой части подвода Q1 тепла.
18. Способ по п. 15, в котором вторую часть тепла, необходимого для подвода Q1 тепла, подают при помощи электронагрева, перегретого пара, внутреннего окисления, достигаемого путём добавления небольшого количества кислорода или воздуха, или их комбинаций.
19. Способ по п. 15, в котором пар используют только в качестве реагента или для разбавления на стадии (a), и пар, используемый как реагент или разбавитель, генерируют с использованием электронагрева.
20. Способ по п. 15, в котором механический нагрев используют для нагревания сырья, подаваемого в реактор риформинга (a), реактор сдвига водяного газа стадии (c), реактор синтеза метанола стадии (h) или их комбинации.
21. Способ по п. 15, в котором массовое отношение потока рециркуляционного газа в (i) к потоку отдувочного газа в (k) составляет по меньшей мере 19:1.
2
22. Способ по п. 15, в котором образуется водород как побочный продукт и который дополнительно включает в себя сжигание по меньшей мере части совместно образовавшегося водорода с целью получения тепла, высокотемпературного пара для использования в качестве реагента в паровом риформинге или для обеих целей, без образования CO.