将烃提质为甲醇和氢气产物流制造技术

本发明专利技术涉及一种将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的方法和系统。作为该方法/系统的一部分，合成气流在被进料至甲醇合成单元之前被压缩至高于烃进料气的进料压力的压力。通过在甲醇合成单元下游分离富氢流来提供氢气产物流。提供氢气产物流。提供氢气产物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将烃提质为甲醇和氢气产物流


[0001]本专利技术涉及一种将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的方法和系统。
[0002]专利技术背景
[0003]在全球范围内，首选的制氢途径是蒸汽甲烷重整。然而，随着人们越来越关注气候变化，人们越来越关注与从CH4中提取氢气相关的CO2排放。因此，通过所谓的“蓝氢”途径，研究与CO2捕获相关的氢气生产越来越有吸引力。
[0004]通常，该途径涉及对所产生的合成气进行胺洗CO2分离过程，该过程从加压合成气中选择性地提取CO2。然而，这是以提供低压CO2产品为代价发生的。这种低压CO2产品通常需要后续压缩才能集成到其他用途/应用程序中。对CO2的需求也很低，低压CO2的最佳用途通常是在天然气储层中封存，这会带来相关的技术困难和成本。
[0005]本专利技术的一个目的是解决与现有技术相关的问题，特别是完全或基本上完全利用来自蓝氢生产的碳。

技术实现思路

[0006]本专利技术描述了一种将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的方法，包括以下步骤：
[0007]a)向重整反应器提供含烃进料气，
[0008]b)在所述重整反应器中重整含烃进料气，以提供第一合成气流，
[0009]b1)任选地，将来自步骤b)的第一合成气流的至少一部分进料至水煤气变换反应器，以提供经变换的合成气流，
[0010]c)在冷却单元中冷却所述第一合成气流和/或经变换的合成气流，以提供第二合成气流，
[0011]d)在脱水单元中从所述第二合成气流中去除水，以提供第三合成气流，
[0012]e)在压缩单元中将所述第三合成气流压缩至第一压力，所述第一压力高于所述烃进料气的进料压力，以提供第四合成气流，
[0013]e1)任选地，将来自步骤e)的第四合成气流的至少一部分进料至CO2去除单元，以提供富CO2气流和第五合成气流，
[0014]f)将来自步骤e)的第四合成气流的至少一部分和/或第五合成气流的至少一部分进料至甲醇合成单元，以提供富甲醇流，
[0015]g)将来自步骤f)的富甲醇流的至少一部分进料至分离单元，以提供甲醇产物流和富氢流。
[0016]还提供了一种用于将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的系统，所述系统包括：
[0017]‑
含烃进料气，其被布置为进料至重整反应器，
[0018]‑
重整反应器，其被布置为重整所述含烃进料气；从而提供来自重整反应器的第一合成气流，
[0019]‑
任选地，水煤气变换反应器，其被布置为接收来自重整反应器的第一合成气流的至少一部分，并提供经变换的合成气流，
[0020]‑
冷却单元，其被布置为冷却所述第一合成气流和/或经变换的合成气流，从而提供第二合成气流，
[0021]‑
脱水单元，其被布置为从所述第二合成气流中去除水，从而提供第三合成气流，
[0022]‑
压缩单元，其被布置为将所述第三合成气流压缩至第一压力，所述第一压力高于所述烃进料气的进料压力，从而提供第四合成气流，
[0023]‑
任选地，CO2去除单元，其被布置为接收第四合成气流的至少一部分，并提供富CO2气流和第五合成气流，
[0024]‑
甲醇合成单元，其被布置为将第四合成气流的至少一部分和/或第五合成气流的至少一部分转化为富甲醇流，
[0025]‑
分离单元，其被布置为从富甲醇流的至少一部分提供甲醇产物流和富氢流。
[0026]因此，本专利技术提供了一种用于蓝氢生产的替代方法/系统，其中使用低温CO2分离单元和甲醇反应器的组合来优化从合成气中的碳提取。这两个单元(低温CO2分离单元和甲醇反应器)优选在升高的和相似的压力下操作，因此可以很好地进行顺序操作。通过这种方式，CO2产品得到了增值，并且也更容易作为高压CO2或液体甲醇粗品进行处理。
[0027]还可以利用CO2分离和甲醇反应器之间的协同作用，因为该组合允许本专利技术的方法/系统在高CO2产量、低MeOH产量和高H2产量之间切换。或者，可以将生产切换为低CO2产量、高MeOH产量和低H2产量。
[0028]附图简要说明
[0029]图1是用于将烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的系统的示意图。
[0030]图2是类似于图1的系统的示意图，其进一步包括预转化单元和气体纯化单元。
[0031]图3是类似于图1的系统的示意图，其进一步包括位于压缩单元和甲醇合成单元之间的CO2去除单元。
[0032]图4和5是根据本专利技术的系统的示意图。
具体实施方式
[0033]除非另有说明，否则气体含量的任何给定百分比均为体积％。
[0034]合成气的模数M定义为
[0035]在第一方面，提供了一种将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的方法。
[0036]在该方法的第一步骤(a)中，将含烃进料气提供给重整反应器。在本文中，术语“含烃进料”是指含有一种或多种烃和可能的其他成分的气体。因此，含烃进料通常包含烃气体，例如CH4和任选地还有通常相对少量的高级烃，以及少量的其他气体。高级烃是具有两个或更多个碳原子的组分，例如乙烷和丙烷。“含烃进料”的实例可以是天然气、城市煤气、石脑油或甲烷和高级烃的混合物、沼气或LPG。烃也可以是具有除碳和氢以外的其他原子例如氧或硫的组分。
[0037]含烃进料可另外包含以下一种或多种共反应物进料或与以下一种或多种共反应
物进料混合：蒸汽、氢气和可能的其他成分，例如一氧化碳、二氧化碳、氮气和氩气。通常，含烃进料具有预定比率的烃、蒸汽和氢气，以及潜在的二氧化碳。在大多数实际应用中，烃进料将包含蒸汽。
[0038]一方面，含烃进料是沼气。沼气是有机物在缺氧条件下分解产生的气体混合物。沼气可以从农业废弃物、粪肥、城市废弃物、植物材料、污水、绿色废弃物或食物废弃物等原材料产生。沼气主要是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)，可能含有少量硫化氢(H2S)、水分、硅氧烷和可能的其他成分。高达30％或甚至50％的沼气可能是二氧化碳。
[0039]含烃进料可能至少经过了蒸汽添加(以共反应物进料的形式存在)和任选地预处理(在下文更详细地描述)。
[0040]在一个实施方案中，含烃进料为CH4、CO、CO2、H2和H2O的混合物，其中CH4的浓度为5
‑
50mol％，CO的浓度为0.01
‑
5％，CO2的浓度为0.1
‑
50％，H2的浓度为1
‑
10％，H2O的浓度为30
‑
70％。
[0041]术语“含烃进料气”是指涵盖含烃进料气以及纯化的含烃进料气和添加了蒸汽和/或添加了氢气和/或添加了来自甲醇合成单元的尾气的含烃进料气。含烃进料气的所有成分在重整反应器上游单独或联合加压。选择含烃进料气的成分的压力，使得重整反应器内的压力在5至50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将含烃进料气提质为甲醇产物流和氢气产物流的方法，包括以下步骤：a)向重整反应器(10)提供含烃进料气(1)，b)在所述重整反应器(10)中重整所述含烃进料气(1)，以提供第一合成气流(11)，b1)任选地，将来自步骤b)的第一合成气流(11)的至少一部分进料至水煤气变换反应器(14)，以提供经变换的合成气流(15)，c)在冷却单元(20)中冷却所述第一合成气流(11)和/或经变换的合成气流(15)，以提供第二合成气流(21)，d)在脱水单元(30)中从所述第二合成气流(21)中去除水，以提供第三合成气流(31)，e)在压缩单元(40)中将所述第三合成气流(31)压缩至第一压力，所述第一压力高于所述烃进料气的进料压力，以提供第四合成气流(41)，e1)任选地，将来自步骤e)的第四合成气流(41)的至少一部分进料至CO2去除单元(80)，以提供富CO2气流(82)和第五合成气流(81)，f)将来自步骤e)的第四合成气流(41)的至少一部分和/或第五合成气流(81)的至少一部分进料至甲醇合成单元(50)，以提供富甲醇流(51)，g)将来自步骤f)的富甲醇流(51)的至少一部分进料至分离单元(60)，以提供甲醇产物流(61)和富氢流(62)。2.根据权利要求1所述的方法，还包括调节氢气产物流和甲醇产物流之间的摩尔比的步骤。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括相对于第四合成气流(41)中的CO2含量调节在CO2去除单元(80)中去除的CO2的量的步骤。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述CO2去除单元(80)为低温分离单元(80')，并且通过降低低温分离单元(80')中的操作温度来实现所述低温分离单元中去除的CO2量的增加。5.根据权利要求3
‑
4中任一项所述的方法，其中将来自步骤e)的第四合成气流(41)的第一部分进料至CO2去除单元(80)，以提供富CO2气流(82)和第五合成气流(81)；并且其中在步骤f中将第五合成气流(81)的至少一部分与第四合成气流(41)的第二部分一起进料至所述甲醇合成单元(50)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括向所述重整反应器(10)提供含CO2进料(2)的步骤。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述重整反应器(10)包括自热重整器，所述方法还包括向所述自热重整器提供含O2进料(3)的步骤。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在甲醇合成单元(50)上游提供含H2进料(4)的步骤，优选与第四合成气流(41)的至少一部分和/或第五合成气流(81)的至少一部分混合。9.根据权利要求6
‑
8中任一项所述的方法，其中通过调节含CO2进料(2)、含O2进料(3)和/或含H2进料(4)来改变甲醇产物流和氢气产物流之间的摩尔比。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述重整反应器(10)包括管式重整器、对流重整器、电加热重整器、自热重整器或其组合，特别是管式重整器与自热重整器串联布置的组合，或电加热重整器与自热重整器串联布置的组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中来自步骤g)的富氢流(62)的一部分被压缩并作为甲醇回路再循环流返回到甲醇合成单元(50)。12.一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：