×
26.12.2018
218.016.ab4a

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ СИНТЕЗ-ГАЗА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002675892
Дата охранного документа
25.12.2018
Аннотация: Изобретение относится к способу получения и очистки синтез-газа, содержащего CO, H, CO, CH, HO и N. Способ включает стадии получения CO- и H-содержащего потока синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, отделения по меньшей мере CO от потока синтез-газа и криогенного выделения CO из потока синтез-газа. СО с помощью адсорбции при переменной температуре отделяется от потока синтез-газа выше по потоку относительно криогенного отделения СО до уровня менее 10 млн по объему. Насыщенный адсорбент регенерируется путем косвенного теплопереноса от среды теплоносителя к адсорбенту. Десорбция СО происходит при давлении в диапазоне от 0,5 до 9 МПа, предпочтительно от 1,5 до 6 МПа. CO после десорбции возвращается в устройство для получения синтез-газа в качестве реагента. Ниже по потоку относительно адсорбции при переменной температуре может проводиться дополнительная адсорбция при переменной температуре, чтобы отделить от потока синтез-газа оставшийся СО. Обеспечивается экономичное получение синтез-газа без необходимости в газовом промывании. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу получения и, соответственно, очистки синтез-газа, содержащего СО, а также по меньшей мере Н2, СО2, СН4, Н2О и, по обстоятельствам, N2. Синтез-газ согласно прототипу получается способом парового риформинга или, соответственно, частичного окисления. Чтобы повысить содержание СО в синтез-газе, СО2, который отделен от синтез-газа, может быть возвращен перед получением газа в качестве реактанта.

В прототипе известны способы адсорбции при переменной температуре (TSA=Temperature Swing Adsorption). В промышленности они до сих пор применяются главным образом для удаления из газовых смесей содержащихся в следовых количествах компонентов (менее 1 об.%). Как правило, для TSA-способа используются по меньшей мере два заполненных адсорбционно-активным материалом (также называемым адсорбентом) резервуара (адсорбера), которые работают в попеременном режиме. В то время как один резервуар находится в состоянии адсорбции, другой резервуар продувается горячим регенерационным газом, и тем самым нагревается посредством прямого теплопереноса, то есть, регенерационный газ контактирует с адсорбентом. Адсорбционная емкость адсорбента снижается с ростом температуры, так что это приводит к десорбции удерживаемых компонентов. Десорбированные компоненты разбавляются регенерационным газом и вымываются из адсорбера. Применение регенерационного газа дополнительно обусловливает снижение парциального давления адсорбированных компонентов в газовой фазе и тем самым благоприятствует десорбции удерживаемых следовых компонентов. Продолжительности нагревания и длительности охлаждения ограничены по большей части имеющимся в распоряжении и, соответственно, применимым количеством регенерационного газа, и типично варьируют в диапазоне многих часов (обычно свыше трех часов). Из этого следуют продолжительности циклов в основном явно дольше, чем шесть часов.

При криогенном разделении содержащего СО и Н2 синтез-газа и, соответственно, нефтегаза для получения состоящих из монооксида углерода и, соответственно, водорода продуктов (при этом, например, СО конденсируется и отделяется от Н2) из газовой смеси должны быть удалены диоксид углерода и вода, а также при необходимости метанол, чтобы предотвратить вымораживание этих компонентов в последующей холодной части установки. Для удаления бóльших количеств диоксида углерода чаще всего применяются абсорбционные способы, так называемые промывания (например, промывание амином или ректизол-процесс). После промывания синтез-газ, как правило, еще содержит следы диоксида углерода (например, менее 50 млн-1 по объему), и насыщен содержащим воду или метанол промывным средством. Поэтому перед криогенным сжижением диоксид углерода и вода, и, соответственно, метанол, обычно отделяются TSA-способом, чтобы предотвратить вымораживание в криогенном разделении.

В патентном документе ЕР 1 291 067 А2 описан основанный на теплообменнике скоростной TSA-способ удаления следов диоксида углерода и воды. В нем описывается способ тонкой очистки синтез-газа.

В прототипе неизвестно, как в этом отношении может быть отделено большое количество диоксида углерода и, в частности, также воды или метанола (так называемое отделение основного количества). Обычно для этого, например, 10 об.% СО2 в синтез-газе из риформинг-установки традиционным промыванием удаляются до содержания менее 50 млн-1 по объему, причем затем традиционным TSA (то есть, регенерацией адсорбента с помощью прямого теплопереноса воздействием на насыщенный адсорбент горячим регенерационным газом) содержание СО2 снижается до уровня менее 0,1 млн-1 по объему. Дополнительные недостатки прежнего способа (промывания, а также заключительного TSA) состоят в сравнительно высоких капитальных затратах, сравнительно высокой сложности оборудования, а также в том обстоятельстве, что речь идет о двух отдельных процессах разделения.

Обрисованные здесь недостатки ранее известного прототипа по меньшей мере частично устраняются описываемым далее изобретением. Соответствующие изобретению признаки следуют из независимых пунктов формулы изобретения, предпочтительные варианты исполнения которых показаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Признаки пунктов формулы изобретения могут быть скомбинированы всяким технически целесообразным образом, причем для этого также могут быть привлечены разъяснения из нижеследующего описания, а также признаки из фигур, которые включают дополнительные варианты осуществления изобретения.

Согласно пункту 1 формулы изобретения, согласно изобретению предусматривается, что СО2, который присутствует в полученном потоке синтез-газа с концентрацией в диапазоне от 5 об.% до 30 об.%, удаляется с помощью адсорбции при переменной температуре из потока синтез-газа выше по потоку относительно криогенного отделения СО до уровня менее 10 млн-1 по объему, причем СО2 адсорбируется на адсорбенте (который, в частности, присутствует в форме неупорядоченной сыпучей массы адсорбента), и причем адсорбент при поглощении СО2 охлаждается путем косвенного теплопереноса с адсорбента на теплоносительную среду, и насыщенный СО2 адсорбент нагревается для десорбции СО2 по меньшей мере частично (в частности, исключительно) косвенным теплопереносом с текучей теплоносительной среды на адсорбент (такая адсорбция при переменной температуре называется также RTSA, то есть, короткоцикловая адсорбция при переменной температуре).

Соответствующий изобретению способ особенно пригоден для отделения СО2 от полученного синтез-газа с концентрацией от 5 об.% до 30 об.%. Содержащий СО2 вводимый сырьевой поток с помощью RTSA перед криогенным отделением СО разделяется до концентрации менее 10 млн-1 по объему, в частности, менее 1 млн-1 по объему, еще более предпочтительно менее 0,1 млн-1 по объему. Это значит, что отделяются по меньшей мере 99,98 об.% содержащегося в синтез-газе СО2. Эта высокая степень отделения достигается тем, что адсорбент во время адсорбции СО2 охлаждается с помощью теплоносительной среды так, что адсорбент уже более не разогревается теплотой адсорбции, и процесс адсорбции может эффективно протекать при относительно низкой температуре.

Для получения синтез-газа известны многие способы, например, паровой риформинг углеводорода, в частности, СН4, или частичное окисление природного газа. Наряду с этим еще имеется возможность получения синтез-газа автотермическим риформингом или сухим риформингом. Соответствующий изобретению способ не ограничивается единственным способом получения синтез-газа, он пригоден также для таких комбинаций, как последовательное или параллельное объединение подходящих способов, если достигается получение синтез-газа.

Таким образом, изобретением предусматривается, что используется способ короткоцикловой адсорбции при переменной температуре (RTSA), который, в частности, имеет сравнительно короткие продолжительности циклов (предпочтительно от 1 до 4 часов), для отделения по меньшей мере СО2, и, в частности, также воды и/или метанола. При этом нагревание и охлаждение адсорбента производится косвенным путем, а именно, предпочтительно посредством отделенной стенкой теплоносительной среды и, соответственно, теплоносительной текучей среды, вместо применения напрямую обтекающего адсорбент регенерационного газа, как это имеет место при традиционном TSA-способе. Тем самым можно вышеуказанное промывание для удаления СО2 и также при необходимости последующий ниже по потоку стандартный TSA-способ заменить единственным быстрым TSA-способом и, соответственно, в соответствующей установке с косвенным теплопереносом и, в частности, со сравнительно короткими продолжительностями циклов.

Согласно одному дополнительному предпочтительному варианту исполнения способа, диоксид углерода отделяется при избыточном давлении в диапазоне от 10 бар до 50 бар (1-5 МПа), предпочтительно от 15 бар до 40 бар (1,5-4 МПа), при соответствующей изобретению короткоцикловой адсорбции при переменной температуре, от потока синтез-газа, и, в частности, возвращается в процесс получения синтез-газа с незначительными, преимущественно обусловленными исключительно характеристиками течения падениями давления.

Сравнительно с прототипом, предлагаемый здесь способ имеет не только то преимущество, что можно сэкономить на вышеуказанном промывании для удаления основного количества СО2, но также, сверх того, может поддерживаться давление в трубопроводе. Тем самым диоксид углерода может быть без больших затрат, например, со сравнительно меньшими ступенями сжатия, или даже всего лишь с помощью вентилятора, введен обратно в процесс получения синтез-газа.

Согласно одному дополнительному предпочтительному варианту исполнения способа, после применяемого согласно изобретению RTSA-процесса присоединяется обычный процесс адсорбции при переменной температуре для тонкой очистки синтез-газа от СО2, а также, в частности, Н2О и/или метанола.

С помощью последующего TSA-процесса могут быть удалены еще и компоненты в следовых количествах. Тем самым проводимый выше по потоку быстрый TSA-процесс рассчитан только на отделение основного количества, причем затем возможные пропущенные в потоке остаточные компоненты могут быть отделены в последующем ниже по потоку TSA-процессе.

В частности, предпочтительным является один вариант осуществления изобретения, в котором содержащийся в синтез-газе СО2 удаляется по существу полностью с помощью RTSA до содержания менее 1 млн-1 по объему, причем еще остающийся в синтез-газе СО2 отделяется посредством стандартного TSA, в частности, до уровня по меньшей мере 0,1 млн-1 по объему или менее, чем 0,1 млн-1 по объему.

При таком подключении (сначала RTSA, затем TSA) адсорбент может быть благоприятным образом использован еще лучше, так что RTSA может меньше простаивать. При RTSA, отделяющем СО2 до уровня, например, от 10 об.% до 0,1 млн-1 по объему, часть адсорбента могла бы по существу не использоваться.

Согласно одному дополнительному аспекту изобретения, предлагается установка, которая имеет по меньшей мере:

- устройство для получения потока синтез-газа;

- ниже по потоку относительно процесса получения синтез-газа по меньшей мере одно устройство для адсорбции при переменной температуре с адсорбентом в форме неупорядоченной сыпучей массы адсорбента для поглощения СО2 (а также, в частности, Н2О и/или метанола) из потока синтез-газа, причем устройство для адсорбции при переменной температуре сформировано таким образом, чтобы тепло в результате косвенного теплопереноса от адсорбента регенерировалось из текучей теплоносительной среды на адсорбент, причем СО2 десорбируется из адсорбера,

- ниже по потоку относительно устройства для адсорбции при переменной температуре блок криогенного разделения, который предназначен для криогенного отделения монооксида углерода (например, конденсацией) от потока синтез-газа;

- возвратный трубопровод (в частности, с вентилятором) от устройства для адсорбции при переменной температуре к процессу получения синтез-газа, который предназначен для возвращения десорбированного СО2 в процесс получения синтез-газа; а также

- в частности, ниже по потоку относительно устройства для адсорбции при переменной температуре устройство для адсорбции при переменном давлении для отделения водорода от потока синтез-газа.

Эта установка для получения синтез-газа рассчитана на исполнение вышеуказанного способа. Газовое промывание, например, промывание амином или ректизол-процесс, опять же не требуется, и, соответственно, в явной форме не предусматривается. Скорее вышеуказанное устройство для адсорбции при переменной температуре заменяет блок газового промывания (смотри выше). С помощью возвратного трубопровода в процесс получения синтез-газа вводится диоксид углерода в качестве реагента. При этом, в отличие от известных до сих пор установок, не требуются дорогостоящие ступени сжатия, так как СО2 в вышеуказанном устройстве для адсорбции при переменной температуре может быть регенерирован при высоком давлении (смотри выше). Тем самым возникают обусловленные только характеристиками течения потери давления (например, потери вследствие трения в трубе), которые могут быть компенсированы уже с помощью (простого) вентилятора. Тем самым возвращение упрощается и проводится экономично. Согласно одному дополнительному предпочтительному варианту исполнения установки для обработки синтез-газа, ниже по потоку относительно вышеуказанного устройства для адсорбции при переменной температуре присоединено стандартное устройство для адсорбции при переменной температуре, в котором адсорбент для его регенерации подвергается воздействию горячим регенерационным газом (смотри выше). С помощью этого последующего ниже по потоку простого устройства для адсорбции при переменной температуре для выполнения традиционного TSA-способа могут быть удалены еще и следовые количества СО2. Тем самым вышеуказанное устройство для адсорбции при переменной температуре может быть предназначено только для отделения основной массы, причем затем возможные пропущенные в потоке остаточные компоненты могут быть отделены в последующем ниже по потоку традиционном устройстве для адсорбции при переменной температуре.

С помощью предлагаемого здесь способа и предлагаемой здесь установки для обработки синтез-газа возможно экономичное получение синтез-газа, без необходимости в газовом промывании.

Описанное выше изобретение далее более подробно, с учетом соответствующего технического уровня, разъясняется со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые показывают предпочтительные варианты исполнения. Изобретение никоим образом не ограничивается чисто схематическими чертежами, причем следует отметить, что чертежи выполнены не в масштабе и непригодны для выявления размерных соотношений. Как показано,

Фиг. 1 представляет технологическую блок-схему известного из прототипа способа получения/очистки синтез-газа;

Фиг. 2 представляет первый вариант исполнения соответствующего изобретению способа и, соответственно, соответствующей изобретению установки для обработки синтез-газа; и

Фиг. 3 представляет технологическую блок-схему второго варианта исполнения соответствующего изобретению способа и, соответственно, соответствующей изобретению установки для обработки синтез-газа.

В Фиг. 1 представлена традиционная установка 11 для получения синтез-газа, в которой углеводородсодержащее подводимое сырье 5 (например, природный газ) сначала подвергается преобразованию в блоке для получения синтез-газа с образованием потока S синтез-газа, который содержит по меньшей мере СО и Н2, а также СН4 и, по обстоятельствам следы N2. Синтез-газ S подается на промывание 9, при котором отделяются СО2 и вода. Затем в традиционном устройстве 3 для адсорбции при переменной температуре, в котором для регенерации адсорбента горячий регенерационный газ контактирует с адсорбентом, чтобы проводить прямой теплоперенос на адсорбент, от потока синтез-газа отделяются содержащиеся в следовых количествах СО2 и, по обстоятельствам, вода и метанол. Наконец, в блоке 6 криогенного разделения (также называемом Cold Box (холодной камерой)) от потока синтез-газа отделяется монооксид углерода и, при необходимости, хвостовой газ 8 (содержащий, например, СО, СН4, а также, по обстоятельствам, Н2 и N2). Кроме того, ниже по потоку в устройстве 7 для адсорбции при переменном давлении в процессе адсорбции при переменном давлении от потока синтез-газа отделяются водород 7а, а также хвостовой газ 8а (содержащий, например, СО, СН4, а также, по обстоятельствам, Н2 и N2). Кроме того, отделенный в промывном устройстве 9 диоксид углерода по возвратному трубопроводу 14 рециркулирует в процесс 4 получения синтез-газа, причем вследствие необходимого для промывания 9 падения давления нужен многоступенчатый компрессор 10. С помощью этой традиционной установки для получения синтез-газа от потока синтез-газа отделяется диоксид углерода с концентрацией от 10 об.% до менее 50 млн-1 по объему.

В Фиг. 2 представлен первый вариант исполнения соответствующего изобретению способа и, соответственно, соответственной установки 12 согласно приведенному выше описанию. При этом промывное устройство 9 и традиционное устройство 3 для адсорбции при переменной температуре (смотри Фиг. 1) заменены устройством 1 для быстрой адсорбции при переменной температуре, которое само по себе в состоянии отделять большое количество диоксида углерода и воды. При адсорбции 1 при переменной температуре адсорбент регенерируется в форме неупорядоченной сыпучей массы, для чего он нагревается путем косвенного теплопереноса. При этом тепло подводится пространственно-отделенной от адсорбента текучей средой теплоносителя. Выделенный таким образом диоксид углерода под высоким давлением газа может быть сразу же вовлечен в рециркуляцию, причем обусловленное только характеристиками течения падение давления компенсирует только вентилятор 2. С помощью такого способа диоксид углерода с концентрацией, например, от 5 об.% до 30 об.% отделяется от потока синтез-газа до уровня менее 10 млн-1 по объему, в частности, по меньшей мере до 0,1 млн-1 по объему или менее 0,1 млн-1 по объему.

В Фиг. 3 показан второй вариант исполнения соответствующего изобретению способа и, соответственно, соответствующей изобретению установки 13 для обработки синтез-газа, которая похода на установку 12 в Фиг. 2. При этом после устройства 1 для быстрой адсорбции при переменной температуре дополнительно присоединено еще и традиционное устройство 3 для адсорбции при переменной температуре, которое регенерируется посредством прямого теплопереноса (смотри выше), и назначением которого является отделение содержащихся в следовых количествах СО2 и, по обстоятельствам, воды.

Список условных обозначений

1 Устройство для адсорбции при переменной температуре (RTSA)
2 Вентилятор
3 Устройство для адсорбции при переменной температуре (TSA)
4 Реактор и, соответственно, получение синтез-газа
5 Подводимое сырье
6 Cold Box, или, соответственно, блок криогенного разделения
7 Устройство для адсорбции при переменном давлении
Поток сырьевого водорода
8, 8а Хвостовой газ
9 Промывание для удаления СО2
10 Многоступенчатый компрессор
11 Традиционная установка для получения синтез-газа
12 Первая установка для обработки синтез-газа
13 Вторая установка для обработки синтез-газа
14 Возвратный трубопровод
S Поток синтез-газа


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ СИНТЕЗ-ГАЗА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 114.
10.07.2015
№216.013.5b63

Способ получения линейных α-олефинов

Изобретение относится к способу получения линейных α-олефинов путем олигомеризации этилена в реакторе в присутствии органического растворителя и гомогенного жидкого катализатора. Этилен вводят в реактор по меньшей мере частично в жидком агрегатном состоянии. Этилен покидает реактор в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554936
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.08.2015
№216.013.6ccf

Удаление азота из природного газа

Изобретение относится к способу разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа, при этом: исходную фракцию частично сжижают и методом ректификации разделяют на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559413
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.09.2015
№216.013.7a9a

Получение кислорода в больницах

Изобретение относится к системе для получения кислорода в учреждении, содержащей по меньшей мере одно устройство для получения медицинского воздуха, блок адсорбции с перепадом давления, который служит для получения потока кислорода, и учреждение, содержащее сеть трубопроводов для медицинского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562975
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7c79

Многопламенная горелка с передачей пламени

Предлагается многопламенная горелка, содержащая снабжаемые горючим газом форсунки (10-15) горелки, в частности, для термической обработки материалов, в которой по меньшей мере одна из форсунок (10-15) горелки снабжена по меньшей мере одним расположенным сбоку от системы (30) основных форсунок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563462
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.11.2015
№216.013.90d9

Способ сжижения фракции, обогащенной углеводородами

Изобретение относится к способу сжижения фракции, обогащенной углеводородами. Способ сжижения фракции, обогащенной углеводородами, включает следующие этапы. Охлаждение и сжижение фракции, обогащенной углеводородами, происходят путем косвенного теплообмена с холодильной смесью циркуляционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568697
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.01.2016
№216.013.a036

Паровая система

Группа изобретений относится к паровой системе для использования в установках для производства олефинов. Паровая система включает дегазатор (16) низкого давления для дегазации питательной воды, рабочее давление которого находится на первом уровне (Р1) давления выше атмосферного давления Р1>1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572656
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a1e1

Способ получения фракции чистого гелия

Изобретение относится к способу получения фракции чистого гелия из исходной фракции, содержащей гелий, метан и азот. Исходную фракцию подвергают разделению N/CH(А). Полученную при разделении N/CH фракцию, содержащую в основном гелий и азот, сжимают (В). Сжатую фракцию подвергают удалению N (D),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573083
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a33e

Способ и устройство для разделения смеси веществ перегонкой

Группа изобретений относится к способу и устройству для разделения смеси веществ путем перегонки в системе перегонных колонн, а также к способу получения криптона и ксенона в этих колоннах. Система содержит одну первую перегонную колонну, причем смесь веществ вводится в первую перегонную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573432
Дата охранного документа: 20.01.2016
27.01.2016
№216.014.bc9e

Устройство и способ очистки потока газа

Изобретение касается устройства и способа удаления загрязняющих примесей из потока газа. Указанный способ включает: (а) введение потока газа в реакционную камеру газопромывной колонны; (b) окисление первых загрязняющих примесей в жидкой фазе реакционноспособными элементами в сборнике...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573677
Дата охранного документа: 27.01.2016
20.03.2016
№216.014.ca02

Усовершенствованный способ окисления и реактор

Изобретение относится к способу и устройству для окисления реагентов в водной реакционной среде с использованием газообразного молекулярного кислорода. Способ окисления материала в окислительном реакторе, включающем внешний циркуляционный контур, имеющий приспособление для увеличения давления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577839
Дата охранного документа: 20.03.2016
Показаны записи 11-12 из 12.
04.04.2020
№220.018.131a

Серия клапанов

Изобретение относится к конструктивному ряду клапанов, прежде всего к конструктивному ряду газовых клапанов, имеющих различные типоразмеры. Серия (11) клапанов, включающая в себя несколько типов (А, В, С) клапанов различного типоразмера, причем: каждый тип (А, В, С) клапана из серии (11)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718369
Дата охранного документа: 02.04.2020
29.06.2020
№220.018.2ce5

Способ получения мочевины

Изобретение относится к способу получения мочевины. Способ, включающий стадии: преобразование содержащего метан, а также предпочтительно обессеренного исходного потока газа (NG) с кислородом посредством частичного окисления с образованием потока синтез-газа (S), содержащего водород и монооксид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724901
Дата охранного документа: 26.06.2020
+ добавить свой РИД