СПОСОБ, УСТАНОВКА И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ ПОСРЕДСТВОМ МИКРОКАНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

2
2
1. Способ превращения природного газа в высокомолекулярные углеводороды посредством микроканальной технологии, включающий подачу питающего потока парового риформинга метана (ПРМ), содержащего метан и пар, в микроканальный реактор парового риформинга метана, снабженный группой рабочих микроканалов ПРМ, содержащих метан, пар и, по меньшей мере, один катализатор ПРМ, находящийся в контакте с метаном и паром, и группой каналов горения, содержащих, по меньшей мере, один катализатор горения, в котором питающий поток ПРМ подвергают контакту с, по меньшей мере, одним катализатором парового риформинга метана с получением первого промежуточного продукта, содержащего СО и H, затем часть водорода отделяют от первого промежуточного продукта с получением второго промежуточного продукта, содержащего СО и H, отделенный водород смешивают с кислородом или с источником кислорода с получением смеси реакции горения, которую подвергают контакту с, по меньшей мере, одним катализатором горения с получением реакции горения и образованием тепла и выхлопных продуктов горения, после этого тепло из каналов горения переносят в рабочие микроканалы ПРМ, при этом второй промежуточный продукт подают в первый микроканальный реактор Фишера-Тропша, снабженный группой рабочих микроканалов Фишера-Тропша, содержащих, по меньшей мере, один катализатор Фишера-Тропша, и группой теплообменных каналов, в котором второй промежуточный продукт подвергают контакту с, по меньшей мере, одним катализатором Фишера-Тропша в рабочих микроканалах первого реактора Фишера-Тропша с получением продукта Фишера-Тропша, содержащего, по меньшей мере, один высокомолекулярный углеводород, причем тепло из микроканалов первого реактора Фишера-Тропша переносят в теплообменную жидкость в теплообменных каналах.
2
2. Способ по п.1, в котором продукт Фишера-Тропша включает газообразную смесь, содержащую СО и H, при этом указанную газообразную смесь отделяют от продукта Фишера-Тропша с получением третьего промежуточного продукта, содержащегося в указанной газообразной смеси, который подают во второй микроканальный реактор Фишера-Тропша, снабженного группой рабочих микроканалов, содержащих, по меньшей мере, один катализатор второго реактора Фишера-Тропша, и группой теплообменных каналов, и подвергают в рабочих микроканалах второго реактора Фишера-Тропшаего контакту с, по меньшей мере, одним катализатором второго реактора Фишера-Тропша с получением второго продукта Фишера-Тропша, содержащего, по меньшей мере, один высокомолекулярный углеводород, при этом тепло из рабочих микроканалов второго реактора Фишера-Тропша переносят в теплообменную жидкость в теплообменных каналах второго реактора.
3. Способ по п.1, в котором питающий поток ПРМ получают из природного газа, в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша образуют остаточный газ, по крайней мере, часть которого смешивают с питающим потоком природного газа, или в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша образуют отработанную воду, по крайней мере, часть которой с питающим потоком природного газа, или в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша образуют отработанную воду и остаточный газ, по крайней мере, часть которых смешивают с питающим потоком природного газа.
4. Способ по п.3, в котором питающий поток природного газа, отработанную воду и остаточный газ смешивают в сатураторе, который располагают вверх по потоку от микроканального реактора ПРМ.
5. Способ по п.2, в котором питающий поток ПРМ получают из питающего потока природного газа, а остаточный газ образуют во втором микроканальном реакторе Фишера-Тропша и, по крайней мере, часть остаточного газа смешивают с питающим потоком природного газа.
6. Способ по п.1, в котором питающий поток ПРМ содержит, по меньшей мере, один высокомолекулярный углеводород и осуществляют подачу питающего потока ПРМ и пара в пре-риформинг-установку для превращения, по крайней мере, части высокомолекулярных углеводородов в составе питающего потока ПРМ в метан, при этом пре-риформинг-установку располагают вверх по потоку от микроканального реактора ПРМ или встраивают в микроканальный реактор ПРМ, а ее нагрев осуществляют посредством тепла из каналов горения.
7. Способ по п.1, в котором питающий поток ПРМ содержит, по меньшей мере, один высокомолекулярный углеводород и осуществляют подачу питающего потока ПРМ и пара в рабочие микроканалы ПРМ при первой температуре в первой части рабочих микроканалов ПРМ с превращением, по крайней мере, части высокомолекулярных углеводородов в составе питающего потока ПРМ в метан и с получением продукта, содержащего модифицированный питающий поток ПРМ, включающий в себя метан, после чего производят подачу модифицированного питающего потока ПРМ во вторую часть рабочих микроканалов ПРМ при второй температуре с превращением модифицированного питающего потока ПРМ в первый промежуточный продукт.
8. Способ по п.1, в котором предусматривают ступенчатые дополнительные каналы, которые располагают соседними с каналами горения, при этом подачу кислорода или источника кислорода в каналы горения осуществляют через ступенчатые дополнительные каналы или предусматривают парожидкостной сепаратор, в котором в выхлопных продуктах горения пар отделяют от жидкости, при этом жидкость содержит воду.
2
2
2
2
2
9. Способ по п.1, в котором питающий поток ПРМ получают из питающего потока природного газа, а остаточный газ, содержащий H, CO, CO и, по меньшей мере, один углеводород, образуют в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша, пропускают через сепаратор водорода с получением обогащенного углеродом остаточного газа и обогащенного водородом остаточного газа, после чего обогащенный углеродом остаточный газ смешивают с питающим потоком природного газа, а обогащенный водородом остаточный газ используют в качестве топлива или остаточный газ, содержащий азот, образуют в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша и пропускают через сепаратор азота, в котором азот отделяют от остаточного газа, или остаточный газ, содержащий H, N, СО, CO и, по меньшей мере, один углеводород, образуют в первом микроканальном реакторе Фишера-Тропша, пропускают через сепаратор водорода с получением обогащенного углеродом остаточного газа, содержащего азот, и обогащенного водородом остаточного газа, после чего обогащенный углеродом остаточный газ пропускают через сепаратор азота, в котором азот отделяют от обогащенного углеродом остаточного газа, и смешивают с питающим потоком природного газа, а обогащенный водородом остаточный газ используют в качестве топлива.
10. Способ по п.2, в котором используют давление в рабочих микроканалах второго реактора Фишера-Тропша, отличное от давления в рабочих микроканалах первого реактора Фишера-Тропша.
11. Способ по п.1, в котором перед подачей в первый микроканальный реактор Фишера-Тропша второй промежуточный продукт сжимают или питающий поток ПРМ получают из питающего потока природного газа, а остаточный газ образуют в микроканальном реакторе Фишера-Тропша, по крайней мере, часть остаточного газа смешивают с питающим потоком природного газа и, по крайней мере, часть остаточного газа сжимают перед смешиванием с питающим потоком природного газа.
12. Способ по п.1, в котором, по крайней мере, частично испаряют теплообменную жидкость в теплообменных каналах.
13. Способ по п.1, в котором продукт Фишера-Тропша содержит, по меньшей мере, один алкан и/или, по меньшей мере, один олефин, содержащих от приблизительно 5 до приблизительно 100 атомов углерода или имеющих соотношение олефины/алканы в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,8, или является обработанным в условиях гидрокрекинга, гидроизомеризации или депарафинизации.
14. Способ по п.1, в котором для образования питающего потока ПРМ используют природный газ, процентное содержание углерода в продукте Фишера-Тропша по сравнению с содержанием углерода в составе природного газа находится в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 70%.
15. Способ по п.2, в котором для образования питающего потока ПРМ используют природный газ, общее процентное содержание углерода в первом и втором продуктах Фишера-Тропша по сравнению с содержанием углерода в природном газе составляет, по крайней мере, приблизительно 75%.
2
2
16. Способ по п.1, в котором каждый рабочий микроканал ПРМ снабжают, по крайней мере, одной теплообменной стенкой и обеспечивают посредством теплового потока теплообмен в микроканальном реакторе ПРМ в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 500 Вт/см площади поверхности теплообменной стенки или каждый рабочий микроканал ПРМ имеет первую часть, температура которой составляет величину в диапазоне от приблизительно 150 до приблизительно 400°С, и вторую часть, расположенную вниз по потоку первой части и имеющую температуру во второй части в диапазоне от приблизительно 600 до приблизительно 1000°С, или каждый рабочий микроканал Фишера-Тропша содержит, по крайней мере, одну теплообменную стенку, при этом обеспечивают тепловым потоком теплообмен в микроканальном реакторе Фишера-Тропша в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 500 Вт/см площади поверхности теплообменной стенки.
17. Способ по п.1, в котором предусматривают, по меньшей мере, один многопоточный теплообменник, которым обеспечивают теплообмен между питающим потоком ПРМ и первым промежуточным продуктом, а также между водородом и кислородом или источником кислорода в смеси реакции горения и в выхлопных продуктах горения.
2
18. Способ по п.1, в котором H отделяют от первого промежуточного продукта с использованием адсорбции в амплитуде циклических колебаний температуры, адсорбции в амплитуде циклических колебаний давления, мембран или комбинации, по меньшей мере, из двух вышеперечисленных процессов или устройств.
19. Способ по п.9, в котором для отделения обогащенного углеродом остаточного газа от обогащенного водородом остаточного газа используют адсорбцию в амплитуде циклических колебаний температуры, адсорбцию в амплитуде циклических колебаний давления, мембраны или комбинацию, по меньшей мере, из двух вышеперечисленных процессов или устройств или для отделения азота от остаточного газа используют адсорбцию в амплитуде циклических колебаний температуры, адсорбцию в амплитуде циклических колебаний давления, мембраны или комбинацию, по меньшей мере, из двух вышеперечисленных процессов или устройств или для отделения водорода от остаточного газа и для отделения азота от обогащенного углеродом остаточного газа используют адсорбцию в амплитуде циклических колебаний температуры, адсорбцию в амплитуде циклических колебаний давления, мембраны или комбинацию, по меньшей мере, из двух вышеперечисленных процессов или устройств.
2
3
2
2
2
3
2
20. Способ по п.1, в котором катализатор ПРМ содержит La, Pt, Fe, Ni, Ru, Rh, In, Ir, W и/или оксид указанных металлов, или смесь, по меньшей мере, из двух указанных материалов, или катализатор ПРМ содержит МgО, АlО, SiO, TiO или смесь, по меньшей мере, из двух указанных оксидов, или катализатор горения содержит Pd, Pr, Pt, Rh, Ni, Сu и/или оксид указанных металлов, или смесь, по меньшей мере, из двух указанных материалов, или катализатор горения содержит АlО, SiO, МgО или смесь, по меньшей мере, из двух указанных оксидов, или катализатор Фишера-Тропша содержит, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей Со, Fe, Ni, Ru, Re, Os и/или оксиды указанных металлов, или смесь, по меньшей мере, из двух указанных материалов, или катализатор Фишера-Тропша содержит, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей IA, IIА, IIIB или IIВ периодической таблицы и/или оксиды указанных металлов, металл группы лантанидов и/или его оксид, металл группы актинидов и/или его оксид, или смесь, по меньшей мере, из двух указанных материалов.
21. Способ по п.1, в котором катализатор Фишера-Тропша, катализатор горения и/или катализатор Фишера-Тропша получают в виде твердых частиц или катализатор ПРМ, катализатор горения и/или катализатор Фишера-Тропша наносят на внутренние стенки каналов, выращивают на внутренних стенках или наносят на ребристую структуру или катализатор ПРМ, катализатор горения и/или катализатор Фишера-Тропша наносят на структуру подложки, характеризующуюся обтекаемой конфигурацией, прямоточной конфигурацией или змеевидной конфигурацией, или катализатор ПРМ, катализатор горения, катализатор Фишера-Тропша и/или катализатор наносят на подложку, характеризующуюся структурой пены, войлока, шарика, ребра или комбинации, по меньшей мере, из двух указанных структур, или катализатор ПРМ, катализатор горения и/или катализатор Фишера-Тропша наносят на структуру подложки в форме ребристой структуры, содержащей, по крайней мере, одно ребро.
22. Способ по любому из пп.1 -21, в котором продукт Фишера-Тропша и/или второй продукт Фишера-Тропша обрабатывают в условиях гидрокрекинга в установке для гидрокрекинга, присоединенной последовательно к микроканальному реактору Фишера-Тропша и/или второму микроканальному реактору Фишера-Тропша.
23. Установка превращения природного газа в высокомолекулярные углеводороды посредством микроканальной технологии, включающая группу микроканальных реакторов ПРМ, расположенных в резервуаре ПРМ и каждый содержащий группу рабочих микроканалов ПРМ, группу каналов горения и группу ступенчатых дополнительных каналов, расположенных соседними с каждым каналом горения, при этом резервуар ПРМ снабжен коллектором для подачи питающего потока ПРМ в рабочие микроканалы ПРМ, коллектором для отвода продукта ПРМ из рабочих микроканалов ПРМ, коллектором для подачи топлива в каналы горения, коллектором для подачи кислорода или источника кислорода в ступенчатые дополнительные каналы и коллектором для отвода выхлопных продуктов горения из каналов горения.
24. Установка превращения природного газа в высокомолекулярные углеводороды посредством микроканальной технологии, включающая группу микроканальных реакторов Фишера-Тропша, расположенных в резервуаре Фишера-Тропша и каждый содержащий группу рабочих микроканалов Фишера-Тропша и группу теплообменных каналов, при этом резервуар Фишера-Тропша снабжен коллектором для подачи питающего потока Фишера-Тропша в рабочие микроканалы Фишера-Тропша, коллектором для отвода продукта Фишера-Тропша из рабочих микроканалов Фишера-Тропша, коллектором для подачи теплообменной жидкости в теплообменные каналы и коллектором для отвода теплообменной жидкости из теплообменных каналов.
25. Композиция, включающая смесь олефинов и алканов, содержащих от приблизительно 5 до приблизительно 100 атомов углерода при молярном соотношении олефины/алканы в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,8.