天然气转化成烃和氨制造技术

生产烃和氨气的方法，更具体地说，使用联合的烃类合成设备和氨合成设备来优化烃和氨的生产的方法。离开烃类合成过程的重整段的合成气被送至氢气抽提装置，在其中将它分成富氢的气流或贫氢的气流。富氢的气流然后加入到氨合成过程中。贫氢的气流可以返回到烃类合成过程中或可用作燃气。该方法减少ＣＯ↓［２］排放到大气，对于两个过程需要仅仅一个重整段和一个空气分离装置。在合成气进入费－托反应器中之前从烃类合成过程中除去氢气也会降低合成气的Ｈ↓［２］／ＣＯ比率，所以导致更好的烃选择性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
天然气转化成烃和氨本专利技术涉及生产烃和氨的方法，更具体地说涉及使用联合的费-托法合成设备和氨合成设备来优化生产烃和氨的方法。在说明书和权利要求中，术语“合成气”是指希望用于制造液体烃的主要含有CO和H2的气体。除非能够从上下文中清楚地看出，否则该术语不是指用于制造氨气的气体。本专利技术的背景氨是第二大的化学合成产物，全世界有大约400家氨合成工厂在运转。H2和N2在400和500℃之间的温度下和在高于100巴的压力下，在基于铁的催化剂上进行反应。氮和氢的生产是在合成过程中最昂贵的一个步骤。因此大部分的努力都投入到降低合成气生产的成本。液化石油气体(LPG)，石脑油，石油焦炭，煤和天然气已经用作原料，虽然绝大多数的工艺利用天然气作为原料和燃料。CO、CO2和H2O全部被认为是催化剂的毒害物，甚至在ppm浓度下，因此需要花费很大的努力从合成气中除去它们。硫，主要为H2S形式，也是永久性毒物并需要从合成气中除去，以达到非常低的水平。现有技术的氨合成方法使用两步的重整过程。主要的重整器是装填Ni催化剂的间接加热的管式反应器。天然气在与蒸汽混合之后流过该反应器。控制该反应，以使得有大约15％甲烷保留在排出气流中。发生部分重整的气体然后转移到副反应器中。空气被加入到燃烧器中，氧和甲烷进行放热反应。热气以绝热方式通过催化剂床并在大约1000℃下排出。所获得的合成气含有CO、CO2、H2、N2、H2O和少量CH4及其它未转化的烃。-->该合成气被冷却并首先通过在320-350℃下操作的高温变换器，然后进一步冷却并通过低温变换器。该结合将几乎全部的CO通过与水反应转化成CO2和H2。该气体然后使用合适的溶剂处理以除去CO2。若干市场上可买到的技术能够用于这一步骤。溶剂通过闪蒸方法来再生，排出CO2。甲烷化被用作最终的处理步骤。在这一装置中，几乎全部的残余碳氧化物与H2反应形成甲烷和水。使用分子筛吸收剂除去水。一些氨合成技术卖主(例如Linde和KTI)不使用如上所述的二级重整器，而是使用变压吸附(PSA)来从其它合成气成分中分离出H2。N2是由低温空气分离站来提供。这一方法的总体效率据报道与普通技术一样好。主要包括CO和H2的合成气能够使用费-托合成法用于制造液体烃。烃类典型地通过合成气与优选的选择性催化剂如Co或Fe在200-260℃和10-50巴下接触来生产。虽然已知费-托反应能够在N2存在下进行，但是一般来讲这不是优选的。在该方法中，N2会充当惰性气体而降低该反应物气体分压，因此需要更大的反应器或更多的催化剂。对重质烃的选择性也受到较大浓度的惰性气体的不利影响。与氨合成一样，烃生产用的合成气典型地是利用蒸汽甲烷(管状)重整装置、自热重整装置或两者的结合，从天然气原料生产的。为了满足烃生产的需要而生产合成气的方法是在重整步骤中使用高纯度O2气流而不是空气，因为惰性气体(特别是N2)的添加通常被认为有害于该过程的经济性。在独立的气体-到-液体(GTL)装置中，氮气是空气分离步骤的无用副产物。GTL是非常强劲的氧气用户，每桶产物消耗0.2至0.3公吨(tonne)的氧气。因此，在0.5至0.7公吨的氮/每桶烃之间是可行的。如同氨合成催化剂一样，费-托(Fischer-Tropsch)催化剂对硫化合-->物的毒害非常敏感，这些都需要除去，以使得残留仅仅极低的量以确保经济的催化剂寿命。如现有技术中已知的，在大多数情况下，所述费-托方法需要以等于或低于大约2.5，更优选等于或低于2.0的比率含有H2和CO的合成气。这是因为当使用某些催化剂时，例如Co催化剂，当上述比率等于或低于2.0时获得了对重质烃类的更好选择性。普通的蒸汽重整和自热重整技术生产出比率高于这一理想值的合成气。已有人提出了各种可供选择的方案来获得这种恰当的比率。这些包括能够从合成循环中各位置上抽提的CO2的再利用或将费-托尾气返回到重整段中。此类方法是有用的，这不仅因为它们降低了H2/CO比，而且因为它们提高了该方法中的总体碳利用率。相反地，氨合成需要很高的H2/CO比。这甚至可以在重整段之后通过使用变换器来进一步调节，所述变换器将CO和水转化成CO2和H2。CO2使用已知方法来抽提并排放到大气中。仅仅在一种情况下所述氨合成法与费-托法实现工业上的联合应用(由Sasol公司提出)。在这一方法中，离开费-托反应器的尾气用作氢气源。在处理这一气体并除去烃之后，一部分被送至变换器中。H2被回收，然后与从氨合成过程的低温制氧厂中获得的N2进行反应。这一方法是有用的，当：1)该合成气进入费-托反应器，其中H2/CO比率大于化学计算比。该化学计算比是在费-托反应器中使用的H2与CO的比率。当其中H2/CO的比率较高的该合成气进入反应器中时，则H2会积累而且尾气含有比原料气更高比例的H2。(若干反应会影响最终的化学计算比，例如，各种烃类的产生和水煤气变换反应：  (石蜡产生)-->(烯烃产生)  (醇产生)  (水煤气变换)各种特定的催化剂和具体的工艺操作条件决定了H2和CO利用的化学计量比，因为这些反应中的每一个的相对速率各不相同。然而一般而言，在现有技术中熟知的是，基于铁的催化剂对于水煤气变换反应具有活性，而基于Co的催化剂则不是。因此，用于Co催化剂的该化学计算比接近2.0，而对于基于Fe的催化剂则稍低一些；2)该转化率是低的，以至于并不是所有的可用H2被利用，因此能够从尾气中抽提出来以用于氨合成。现代GTL设备已被设计出来，主要生产液体燃料。这能够在三步骤方法中实现，包括a)合成气产生，b)烃类合成和c)加氢处理。该方法经过设计后对于高转化率和良好的选择性而言是高效的，因此该液体燃料产物与从原油制取的普通燃料相比更具经济性。因此在现代GTL设备中，以上Sasol方法不是合适的，因为以上选择(1)和/或(2)不认为是可行的。所以，仍然需要将天然气转化成合成气的方法加以优化，使得能够获得所需的H2/CO比率，以用于烃的生产和氨的生产。本专利技术的概述本专利技术提供了克服在现有氨气费-托联合装置的操作中存在的诸多问题的新途径。本专利技术涉及用于烃和氨的生产的优化方法，它显著降低联合方法的资金投入和操作成本。特别地，本专利技术提供了将烃和氨两者的生产相结合的方法，减少CO2排放到大气中。在该方法中，氢气是从烃类合成过程的重整段中-->抽提出来而不是从尾气料流中抽提出来，然后加入到氨合成反应器。以前，氨合成所需要的氢气是通过使用转移反应来生产，它也产生大量的CO2，随后排放到大气中。该氢气可以使用现有技术中已知的方法从重整段中抽提出来。根据本专利技术的第一方面，提供了将天然气转变成合成气以同时生产烃和氨的方法，该方法包括下面的步骤：在合成气进入费-托反应器中之前从烃类合成过程中的合成气中抽提氢气；和将至少一部分的所抽提氢气加入到氨合成过程中。所述氢气可以从烃类合成方法的重整段中抽提，直至合成气的H2/CO比率低于或等于预选值为止，该预选值典型的是2.5，更优选是2.0。在进入费-托反应器中之前从合成气中除去CO2。离开重整段的合成气可以分成至少两股气流，第一股气流进入费-托反应器中，第二股气流被送至氢气抽提装置中。该合成气可以在氢气抽提装置中分成富氢的气流和贫氢的气流本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产烃和氨气的方法，该方法包括以下步骤：在合成气进入费－托反应器中之前从烃类合成过程中的合成气中抽提氢气；和将至少一部分的所抽提氢气加入到氨合成过程中。

【技术特征摘要】
ZA 1999-7-29 99/048791.生产烃和氨气的方法，该方法包括以下步骤：在合成气进入费-托反应器中之前从烃类合成过程中的合成气中抽提氢气；和将至少一部分的所抽提氢气加入到氨合成过程中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢气是从烃类合成过程的重整段的产品气流中抽提出来。3.根据权利要求2所述的方法，其中从重整段中抽提氢气，直至供应给烃类合成过程的合成气的H2/CO比率低于或等于2.5为止。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述H2/CO比率低于或等于2。5.根据权利要求1-4中任何一项所述的方法，其中合成气中的一部分被送至氢气抽提装置并分成富氢的气流和贫氢的气流，所述富氢的气流的至少一部分被加入到氨气合成过程中。6.根据权利要求5所述的方法，其中贫氢的气流返回到烃合成过程中。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中贫氢的气流用作燃气。8.根据权利要求5-7中任何一项所述的方法，其中从贫氢气流中除去CO和/或CO2。9.根据权利要求1-8中任何一项所述的方法，其中在合成气流进入费-托反应器中之前从合成气流中除去至少一部分的CO2。10.根据权利要求1-9中任何一项所述的方法，其中费-托尾气的一部分返回到烃类合成过程的重整段。11.根据权利要求1-10中任何一项所述的方法，其中一台空气分离装置同时用于烃类合成过程和氨合成过程。12.根据权利要求1-11中任何一项所述的方法，其中一个重整段同时用于烃类合成过程和氨合成过程。13.一种烃，其是根据权利要求1-12中任何一项中描述的方法生产的。14.一种柴油产品，其是根据权利要求1-12中任何一项中描述的方法生产的。15.一种石脑油产品，其是根据权利要求1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安格雷厄姆普赖斯，巴里安东尼廷德尔，
申请(专利权)人：萨索尔技术控股有限公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]