EA047470B1 - METHOD OF METHANOL SYNTHESIS - Google Patents
METHOD OF METHANOL SYNTHESIS Download PDFInfo
- Publication number
- EA047470B1 EA047470B1 EA202392474 EA047470B1 EA 047470 B1 EA047470 B1 EA 047470B1 EA 202392474 EA202392474 EA 202392474 EA 047470 B1 EA047470 B1 EA 047470B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gas
- methanol
- methanol synthesis
- stream
- synthesis
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 805
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 251
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 250
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 73
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 401
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 142
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 97
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 76
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 76
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 71
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 58
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 50
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 49
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 31
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 29
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 claims description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 18
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001193 catalytic steam reforming Methods 0.000 claims 1
- XNSKKUNEEJOCLU-UHFFFAOYSA-N copper methanol Chemical compound [Cu+2].OC XNSKKUNEEJOCLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 28
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 9
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 5
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- QFYBRRIPNPVECS-UHFFFAOYSA-N copper;methanol Chemical compound [Cu].OC.OC QFYBRRIPNPVECS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Natural products CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- CNHFDBFMOYXUCG-UHFFFAOYSA-N CO.NC(=O)N.N Chemical compound CO.NC(=O)N.N CNHFDBFMOYXUCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical group [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Настоящее изобретение относится к способу синтеза метанола.
Синтез метанола по существу выполняют посредством подачи в реактор синтеза синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода и/или диоксид углерода, при повышенных температуре и давлении через один или более слоев катализатора синтеза метанола, который часто представляет собой медьсодержащую композицию. Метанол-сырец по существу извлекают путем охлаждения потока газообразного продукта до температуры ниже точки росы и отделения продукта в форме жидкости. Метанолсырец, как правило, очищают отгонкой. Способ часто реализуют с применением контура: таким образом, непрореагировавший газ можно возвращать в реактор синтеза вместе с подаваемым газом через циркуляционный насос. Свежий синтез-газ, называемый подпиточным газом, добавляют к рециркуляционному непрореагировавшему газу с получением потока подаваемого газа. Чтобы предотвратить накопление инертных газов в контуре, из потока циркуляционного газа часто отбирают продувочный поток.
Синтез метанола можно описать двумя приведенными ниже уравнениями:
Н2 + СО2 СНзОН + Н2О
Н2 + СО СНзОН
Существуют две стехиометрические величины, которые обычно используют для описания пропорций реагентов, подаваемых в реактор синтеза метанола. Они обозначаются буквами R и Z и могут быть определены по молярным концентрациям компонентов в синтез-газе следующим образом:
R = ([Н2] - [СО2]) / ([СО] + [СО2])
Z = [Н2] / (2 [СО] + 3[СО2])
Кроме того, для реакции синтеза метанола часто полезно определить значение S; которое представляет собой сумму Нм3/ч Н2+Нм3/ч СО в синтез-газе. Впоследствии S, Z и R можно связать с помощью уравнения:
Максимальный выход метанола (Hm3/4)=ZxS/(R+1) для Z < 1.
Максимальный выход метанола (Hm3/4)=S/(R+1) для Z > 1.
Идеальная стехиометрическая смесь образуется при наличии достаточного количества водорода для конвертации всех оксидов углерода в метанол. Это происходит при R=2 и Z=1. Однако различные технологии получения синтез-газа дают различные синтез-газы, имеющие различные пропорции реагентов.
В WO2006126017 (А1) описан способ синтеза метанола, включающий следующие этапы: (i) риформинг углеводородного сырья и отделение воды от полученной конвертированной газовой смеси для получения подпиточного газа, содержащего водород и оксиды углерода, причем упомянутая подпиточная газовая смесь имеет стехиометрическое число R, определяемое формулой: R=([H2]-[CO2])/([CO2]+[CO]) менее 2,0, (ii) объединение упомянутого подпиточного газа с непрореагировавшим синтез-газом с образованием смеси синтез-газа, (iii) пропускание смеси синтез-газа при повышенных температуре и давлении через слой катализатора синтеза метанола с получением продуктового потока, содержащего метанол и не прореагировавший синтез-газ, (iv) охлаждение упомянутого продуктового потока для извлечения потока метанола-сырца из упомянутого непрореагировавшего синтез-газа, (v) удаление части упомянутого непрореагировавшего синтез-газа в качестве продувочного газа и (vi) подача оставшегося непрореагировавшего газа синтез-газа на этап (ii), отличающийся тем, что водород извлекают из по меньшей мере части упомянутого продувочного газа и части упомянутого подпиточного газа, а извлеченный водород включают в состав смеси синтез-газа. Несмотря на эффективность для уравновешивания стехиометрии подаваемого газа в этом способе и других способах с извлечением водорода, обогащенный углеродом газ, извлекаемый после отделения водорода, часто имеет теплотворную способность, превышающую потребность установки в топливе. В результате снижается производство метанола.
В WO2016180812 (А1) описан способ производства метанола из синтез-газа, включающий этапы обеспечения подпиточного газа, содержащего водород и монооксид углерода, в котором содержание диоксида углерода составляет менее 0,1 мол.%, смешивание подпиточного газа с обогащенным водородом рецикловым газом и подачу газовой смеси в реактор синтеза метанола, необязательно через систему защиты от сернистых соединений, и передачу выходящего потока из реактора синтеза на этап разделения с получением таким образом метанола-сырца и обогащенного водородом рециклового газа, причем традиционное добавление диоксида углерода в подпиточный газ заменяют добавлением воды в количестве от 0,1 до 5 мол.%. Чтобы достичь приемлемой эффективности цикла, требуется диоксид углерода; поэтому этот способ предусматривает добавление воды в подпиточный газ вместо диоксида углерода, чтобы компенсировать низкое содержание диоксида углерода в нем посредством стимулирования реакции конверсии водяного газа, которая происходит над катализатором синтеза метанола. Реакция конверсии водяного газа может быть описана следующим уравнением:
СО + Н2О СО2+Н2
Заявитель обнаружил, что добавление воды или пара в подпиточный газ стимулирует реакцию конверсии водяного газа на катализаторе синтеза метанола, в результате чего повышается количество диок
- 1 047470 сида углерода и водорода в выходящем потоке преобразователя метанола, благодаря чему, в свою очередь, повышается количество растворенного диоксида углерода в сыром метанольном продукте. В результате продувочный газ, извлеченный из цикла, имеет более высокую концентрацию водорода и диоксида углерода, чем монооксида углерода, что приводит к большей рециркуляции водорода и образованию такого количества обогащенного углеродом отходящего газа из установки извлечения водорода, которое не превышает потребности способа в топливе.
Соответственно, в изобретении предложен способ синтеза метанола, включающий в себя следующие этапы: (i) подача углеводородного сырья в установку производства синтез-газа с образованием синтез-газа, содержащего водород, монооксид углерода, диоксид углерода и пар; (ii) охлаждение синтез-газа на одной или более стадиях теплообмена и извлечение технологического конденсата из охлажденного синтез-газа с образованием подпиточного газа, имеющего стехиометрическое значение R в диапазоне от 1,70 до 1,94; (iii) подача подаваемого газа, содержащего подпиточный газ, в установку синтеза метанола, содержащую один или более реакторов синтеза метанола, содержащих медный катализатор синтеза метанола; и (iv) извлечение продувочного газа и сырого метанольного продукта из установки синтеза метанола, причем обогащенный водородом газ извлекают из продувочного газа и объединяют с подпиточным газом, а поток воды или пара добавляют к подаваемому газу в установке синтеза метанола.
Стехиометрическое значение R определяется как R=([H2]-[CO2])/([CO]+[CO2]) и может быть определено посредством вычисления или измерения концентраций водорода, монооксида углерода и диоксида углерода в подпиточном газе.
Установка производства синтез-газа может содержать установку частичного окисления, имеющую одну или более каталитических или некаталитических емкостей частичного окисления, или установку газификации, содержащую один или более газификаторов, или установку риформинга, содержащую одну или более каталитических установок парового риформинга. Принимая во внимание, что любая установка производства синтез-газа производит подпиточный газ, имеющий стехиометрическое значение R в диапазоне от 1,70 до 1,94, настоящее изобретение имеет особое значение, так как установка производства синтез-газа содержит установку автотермического риформинга (ATR). Установка производства синтезгаза может содержать установку автотермического риформинга в качестве единственной установки риформинга, в которую можно подавать углеводородное сырье, необязательно смешанное с паром. Однако в предпочтительной конфигурации установка производства синтез-газа содержит установку адиабатического предриформинга и установку автотермического риформинга, соединенные последовательно. Смесь углеводородного сырья и пара подают в установку предриформинга для преобразования углеводородов С2+ в метан и образования предварительно подвергнутой риформингу газовой смеси, содержащей водород, пар, монооксид углерода, диоксид углерода и метан, которые подают в установку автотермического риформинга. Включение установки предриформинга выше по потоку от установки автотермического риформинга позволяет добавить большее количество тепла в процесс перед ATR и обеспечить более высокое значение R на выходе ATR, чем при использовании только ATR.
Если установка производства синтез-газа включает в себя установку газификации, углеводородное сырье может быть углеродосодержащим, например представлять собой уголь, биомассу или бытовые отходы. В случае когда установка производства синтез-газа включает в себя установку риформинга, углеводородное сырье может представлять собой любое газообразное или низкокипящее углеводородсодержащее сырье, такое как природный газ, попутный газ, СНГ, нефтяной дистиллят или лигроин. Оно предпочтительно представляет собой метан, попутный газ или природный газ, содержащий значительную долю, например более 85% об./об. метана. Особенно предпочтительным сырьем является природный газ. Сырье может быть доступно при приемлемом давлении или может быть компримировано до приемлемого давления, как правило, в диапазоне 10-100 бар абс.
Если углеводородное сырье содержит соединения серы до или после сжатия, сырье может быть подвергнуто десульфированию, например гидродесульфированию с использованием катализаторов Co или Ni, и абсорбции сероводорода с использованием приемлемого абсорбента, например слоя оксида цинка. Для облегчения этого и/или снижения риска образования сажи в установке производства синтезгаза в углеводородное сырье может быть добавлен водород. Количество водорода в полученном потоке смешанного газа может находиться в диапазоне 1-20 об.%, но предпочтительно находится в диапазоне 110%, более предпочтительно в диапазоне 1-5%. В предпочтительном варианте осуществления часть обогащенного водородом газа смешивают с потоком углеводородсодержащего сырья. Поток водорода можно объединять с углеводородом выше и/или ниже по потоку от любой стадии гидродесульфирования.
При необходимости в дополнение к добавлению обогащенного водородом газа к подпиточному газу можно добавлять водород, поступающий из внешнего источника.
В случае когда установка производства синтез-газа содержит установку предриформинга или другую установку парового риформинга, углеводородное сырье смешивают с паром: это введение пара можно осуществлять посредством прямого впрыска пара и/или посредством насыщения углеводородного сырья путем контакта последнего с потоком нагретой воды в сатураторе. Можно использовать один или более сатураторов. При необходимости часть углеводородного сырья может обходить добавление пара, например, сатуратор. Количество вводимого пара может быть таким, чтобы получать содержание пара от
- 2 047470
0,3 до 3, т. е. от 0,3 до 3 моль пара на грамм-атом углерода в углеводородном сырье. Предпочтительно, чтобы отношение пара к углероду составляло < 1,5:1, более предпочтительно в диапазоне 0,3-0,9:1. Впоследствии смесь углеводородов/пара можно предварительно нагревать перед риформингом, например в установке предриформинга. Этого можно достичь с помощью пламенного нагревателя. Пламенный нагреватель можно нагревать посредством сжигания части углеводородного сырья, как правило, с отработанными топливными газами, отделенными от обработки ниже по потоку, которые предпочтительно включают в себя часть обогащенного углеродом газа, полученного после извлечения обогащенного углеродом газа. Полученную смесь углеводородного сырья/пара можно впоследствии подвергать риформингу в установке производства синтез-газа.
В предпочтительной конфигурации риформинг углеводородного сырья выполняют последовательно в две стадии, которые включают в себя первую стадию адиабатического предриформинга и вторую стадию автотермического риформинга. В таком способе желательно, чтобы смесь углеводородов/пара нагревалась до температуры в диапазоне 300-650°С, а впоследствии проходила в адиабатических условиях через слой приемлемого катализатора парового риформинга, обычно катализатора, имеющего высокое содержание никеля, например выше 40 мас.%. Во время такого этапа адиабатического парового риформинга любые углеводороды выше метана вступают в реакцию с паром, образуя смесь метана, оксидов углерода и водорода. Применение такого этапа адиабатического риформинга, обычно называемого предварительным риформингом, желательно для обеспечения того, чтобы сырье для установки автотермического риформинга не содержало углеводородов выше метана, а также содержало значительное количество водорода. Это может быть желательно в случаях применения сырья с низким соотношением пара и углерода, чтобы свести к минимуму риск образования сажи в установке автотермического риформинга. Впоследствии предварительно конвертированный газ, который содержит метан, водород, пар и оксиды углерода, подают, необязательно после добавления пара и/или водородсодержащего потока, в установку автотермического риформинга, в которой его подвергают автотермическому риформингу. При необходимости перед подачей предварительно конвертированного газа в установку автотермического риформинга можно регулировать его температуру и/или давление. Реакции парового риформинга являются эндотермическими и, следовательно, особенно при использовании природного газа в качестве углеводородного сырья, может быть желательно повторно нагревать предварительно подвергнутую риформингу газовую смесь до температуры на входе установки автотермического риформинга. Если предварительно конвертированный газ нагревают, это можно также легко выполнять в пламенном нагревателе, используемом для предварительного нагрева сырья, подаваемого в установку предварительного риформинга.
Установка автотермического риформинга по существу содержит горелку, расположенную вблизи верхней части установки риформинга, в которую подают углеводородное сырье или предварительно конвертированный газ и кислородсодержащий газ, зону сгорания под горелкой, через которую, как правило, пламя проходит над неподвижным слоем катализатора парового риформинга в форме твердых частиц. Таким образом, при автотермическом риформинге тепло для эндотермических реакций парового риформинга обеспечивают за счет сжигания части углеводорода и всего водорода, которые присутствуют в подаваемом газе. Углеводородное сырье или предварительно конвертированный газ, как правило, подают в верхнюю часть установки риформинга, а кислородсодержащий газ подают в горелку, смешивание и сжигание происходят ниже по потоку от горелки с образованием нагретой газовой смеси, которую доводят до равновесия по мере ее прохождения через катализатор парового риформинга. В то время как в кислородсодержащий газ может быть добавлено некоторое количество пара, предпочтительно не добавлять пар, чтобы достигалось низкое общее соотношение пара для процесса риформинга. Катализатор автотермического риформинга, как правило, представляет собой никель, нанесенный на огнеупорную подложку, такую как кольца или гранулы алюмината кальция, алюминат магния, альфа-глинозем, диоксид титана, диоксид циркония и их смеси. В предпочтительном варианте осуществления катализатор автотермического риформинга содержит слой более активного катализатора Rh на подложке, такого как Rh на альфа-глиноземе или Rh на стабилизированном цирконии по сравнению с традиционным катализатором Ni на оксиде алюминия для снижения улетучивания носителя катализатора.
Кислородсодержащий газ, подаваемый в установку автотермического риформинга, предпочтительно содержит >95 об.%. O2, который может поступать из установки разделения воздуха (ASU) или из другого источника кислорода.
Количество кислородсодержащего газа, необходимого в установке автотермического риформинга, определяется требуемой композицией газообразного продукта. Как правило, увеличение количества кислорода, и таким образом повышение температуры синтез-газа, выходящего из установки автотермического риформинга, приводит к снижению соотношения [Н2]/[СО] и снижению доли диоксида углерода.
Предпочтительно добавляют такое количество кислородсодержащего газа, что на стадиях предварительного риформинга и автотермического риформинга добавляют от 50 до 70 моль кислорода на 100 г атомов углерода, содержащихся в сырье. Предпочтительно таким образом добавляют количество кислорода, чтобы синтез-газ выходил из катализатора автотермического риформинга при температуре в диапазоне 750-1100°С. Для данной сырьевой/паровой смеси, количества и состава кислородсодержащего газа и давления риформинга эта температура в значительной степени определяет состав синтез-газа. На количе
- 3 047470 ство метана влияет температура выхода из ATR. Высокие температуры на выходе снижают содержание метана в синтез-газе, а также уменьшают значение R.
Газ, извлеченный из установки производства синтез-газа, представляет собой синтез-газ, содержащий водород, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и пар. Синтез-газ, производимый установкой автотермического риформинга, может содержать от 2,5 до 7 об.% диоксида углерода в пересчете на влажное вещество, предпочтительно от 3 до 5 об.% диоксида углерода в пересчете на влажное вещество. В пересчете на сухой газ, т. е. без пара, содержание диоксида углерода может находиться в диапазоне от 2,8 до 13 об.%, предпочтительно от 4 до 8 об.%.
После выхода из установки автотермического риформинга синтез-газ впоследствии охлаждают за один или более этапов теплообмена, по существу включающих по меньшей мере первую стадию производства пара. После такого производства пара синтез-газ предпочтительно охлаждают посредством теплообмена с одним или более из следующих потоков: углеводородное сырье, вода (включая технологический конденсат), использованная для получения пара, который можно использовать для нагрева или использовать на стадии предварительного риформинга, смесь углеводородов и пара, предварительно подвергнутая риформингу газовая смесь и полученная при отгонке метанола-сырца. По соображениям безопасности синтез-газ предпочтительно не используют для нагрева кислородсодержащего газа, подаваемого в установку автотермического риформинга.
Охлаждение выполняют для понижения температуры синтез-газа ниже точки росы таким образом, чтобы конденсировать пар. Жидкий технологический конденсат может быть отделен от синтез-газа, который на данном этапе может называться подпиточным газом, посредством стандартного оборудования для разделения газа и жидкости.
Способ включает в себя этап охлаждения и извлечения конденсата с последующим этапом добавления воды или пара, что может выглядеть алогично. Однако было обнаружено, что попытки скорректировать содержание пара в синтез-газе при нормальных рабочих давлениях для способа представляют собой значительные технические проблемы, решение которых, вероятно, будет затратным. Например, при работе при 30 бар абс. содержание воды в подпиточном газе находится в диапазоне от 0,25 до 3,44 моль. % в диапазоне температур от 40 до 100°С. При 40 бар абс. в том же диапазоне температур содержание воды варьируется от 0,19 до 2,66 мол.%.
Подпиточный газ содержит водород, монооксид углерода, диоксид углерода и небольшие количества непрореагировавшего метана, аргона и азота. Кроме того, может присутствовать небольшое количество остаточного пара. Подпиточный газ имеет значение R в диапазоне от 1,70 до 1,94. Значение R подаваемого газа после добавления обогащенного водородом газа, исключая любой поток рециклового газа, предпочтительно находится в оптимальном диапазоне для синтеза метанола от 1,95 до 2,05. В случаях когда в смесь подпиточного газа и обогащенного водородом газа добавляют поток рециклового или циркуляционного газа, значение R будет выше 2,05, поскольку добавление воды или пара в подаваемый газ приводит к увеличению содержания диоксида углерода, извлекаемого в виде растворенного газа в жидком метаноле-сырце.
При необходимости часть подпиточного газа может быть передана во внешние процессы.
Подпиточный газ можно сжимать в компрессоре синтез-газа до достижения требуемого давления перед подачей подпиточного газа в установку синтеза метанола. В подпиточный газ добавляют обогащенный водородом газ, извлеченный из продувочного газа. Обогащенный водородом газ может быть добавлен в подпиточный газ до или после сжатия в компрессоре синтез-газа.
Подаваемый газ, поступающий в установку синтеза метанола, перед добавлением воды или пара, может состоять из подпиточного газа и обогащенного водородом газа, или, когда первый реактор в установке синтеза метанола работает циклически, подаваемый газ, направляемый в установку синтеза метанола, перед добавлением воды или пара, может состоять из потока подпиточного газа, обогащенного водородом газа и рециклового газа, содержащего непрореагировавшие газы, извлеченные из первого реактора синтеза метанола и/или последующего реактора синтеза метанола в установке синтеза метанола.
Установка синтеза метанола приемлемо содержит один или более реакторов синтеза метанола, например первый, второй и необязательно третий реакторы синтеза метанола, причем каждый из них содержит слой катализатора синтеза метанола, расположенные последовательно и/или параллельно так, что каждый из них производит газопродуктовый поток, содержащий метанол. Таким образом, установка синтеза метанола может содержать один, два или более реакторов синтеза метанола, причем каждый из них содержит слой медного катализатора синтеза метанола, и при этом в каждый из реакторов подают подаваемый газ, содержащий водород и диоксид углерода, причем каждый из них производит газопродуктовую смесь, содержащую метанол.
Продуктовый поток метанола-сырца извлекают из одной или более газопродуктовых смесей. Это можно осуществлять посредством охлаждения одной или более газопродуктовых смесей до температуры ниже точки росы, конденсации сырого метанольного продукта и отделения сырого жидкого метанольного продукта от непрореагировавших газов. После отделения сырого жидкого метанольного продукта от одного или более метальнольных газопродуктовых потоков образуется одна или более смесей непрореагировавших газов.
- 4 047470
Установка синтеза метанола, как правило, работает циклически. Соответственно, часть смеси непрореагировавших газов возвращают в качестве рециркуляционного или циркуляционного потока газа в один или более реакторов синтеза метанола. Непрореагировавший газ, отделенный от смеси газообразного продукта, извлеченной из одного реактора синтеза метанола, может быть возвращен в тот же самый или другой реактор синтеза метанола. Смесь непрореагировавших газов содержит водород, монооксид углерода и диоксид углерода и поэтому ее можно использовать для получения дополнительного количества метанола. Поток рециклового газа можно извлекать из по меньшей мере одного из одного из метальнольных газопродуктовых потоков и рециркулировать в по меньшей мере один из реакторов синтеза метанола. При наличии множества потоков рециклового газа эти потоки можно рециркулировать в один или более реакторов синтеза метанола по отдельности, или их можно объединять и подавать в один или более реакторов синтеза метанола.
Установка синтеза метанола может содержать первый реактор синтеза метанола и второй реактор синтеза метанола, соединенные последовательно. В такой конфигурации газ, подаваемый во второй реактор синтеза метанола, может содержать по меньшей мере часть смеси непрореагировавших газов из метанольного газопродуктового потока, извлеченного из первого реактора синтеза метанола. В то время как газ, подаваемый во второй реактор синтеза метанола, может содержать все непрореагировавшие газы из метанольного газопродуктового потока из первого реактора синтеза метанола, при необходимости часть потока непрореагировавшего газа, не подаваемого во второй реактор синтеза метанола, можно рециркулировать в линию подачи в первый реактор синтеза метанола. В частности, предпочтительные установки синтеза метанола описаны в US7790775, WO2017/121980 и WO2017/121981.
Например, установка синтеза метанола может содержать первый реактор синтеза метанола и второй реактор синтеза метанола, соединенные последовательно, причем первый реактор синтеза метанола работает по прямоточному принципу, а газ, подаваемый во второй реактор синтеза метанола, состоит из потока всего непрореагировавшего газа, извлеченного из первого реактора синтеза метанола, и потока рециклового газа, извлеченного из второго реактора синтеза метанола.
Альтернативно установка синтеза метанола может содержать первый реактор синтеза метанола и второй реактор синтеза метанола, соединенные последовательно, причем часть потока непрореагировавшего газа, извлеченного из первого реактора синтеза метанола, рециркулируют в первый реактор синтеза метанола, а часть потока непрореагировавшего газа, извлеченного из второго реактора синтеза метанола, рециркулируют во второй реактор синтеза метанола.
Альтернативно установка синтеза метанола может содержать первый реактор синтеза метанола и второй реактор синтеза метанола, соединенные последовательно, причем часть потока непрореагировавшего газа, извлеченного из второго реактора синтеза метанола, рециркулируют в первый реактор синтеза метанола.
В способе к подаваемому газу, направляемому в установку синтеза метанола, добавляют поток воды или пара. Вода может представлять собой водопроводную воду или деминерализованную воду или поток воды, извлеченный в процессе, такой как конденсат, поток воды, извлеченный перегонкой из потока метанола-сырца, или поток воды, извлеченный из установки промывки продувочного газа. Поток воды или пара может состоять из воды или пара, хотя могут присутствовать небольшие количества метанола или других веществ при извлечении воды или пара из процесса. Например, содержание H2O в воде или паре может составлять >90 об.%, предпочтительно > 95 об.%, более предпочтительно > 98 об.%.
Воду или пар можно добавлять к подаваемому газу, подаваемому в один или более реакторов синтеза метанола в установке синтеза метанола. Например, воду или пар можно добавлять в подаваемый газ, подаваемый в установку синтеза метанола, содержащую один реактор синтеза метанола, работающий циклически. Альтернативно воду или пар можно добавлять в подаваемый газ, подаваемый в установку синтеза метанола, содержащую два или более реакторов синтеза метанола, работающих последовательно или параллельно. В случае когда установка синтеза метанола содержит два или более реакторов синтеза метанола, работающих последовательно, воду или пар предпочтительно добавляют в подаваемый газ перед первым реактором синтеза метанола.
Воду можно добавлять с помощью испарителя, который может содержать емкость, через которую проходит подаваемый газ и в которую добавляют жидкую воду, например распылением, вызывая ее испарение. Емкость может содержать структурированную набивку или слой формованного инертного материала, например гранулы глинозема или экструдаты, для обеспечения поверхности, с которой вода может более эффективно испаряться. Вода может представлять собой питающую воду для бойлера или воду, полученную из технологического конденсата. Особенно практичным источником воды является вода, извлеченная из колонны промывки продувочного газа. Преимущества использования этого источника заключаются в том, что этот поток уже находится под высоким давлением, а небольшое количество содержащегося метанола будет способствовать контролю пиковой температуры реактора за счет более строгого подхода к равновесию.
Пар можно добавлять в подаваемый газ посредством непосредственного добавления с использованием известных способов. Пар может быть получен из питающей воды для бойлера или из технологического конденсата, извлеченного из синтез-газа.
- 5 047470
Добавление воды или пара к подаваемому газу может быть выполнено до или после предварительного нагрева подаваемого газа выше по потоку от установки синтеза метанола, например до или после предварительного нагрева подаваемого газа в газо-газовом теплообменнике. Добавление воды или пара перед газо-газовым теплообменником может обеспечивать улучшенное смешивание воды или пара перед реактором синтеза метанола.
Добавление воды или пара в сырье для реактора синтеза метанола стимулирует реакцию конверсии водяного газа на катализаторе синтеза метанола, посредством чего монооксид углерода вступает в реакцию с водой или паром с образованием диоксида углерода и водорода. Таким образом, отношение диоксида углерода к монооксиду углерода в газопродуктовой смеси увеличивается. Количество воды или пара, добавляемых к подаваемому газу, направляемому в установку синтеза метанола, может находиться в диапазоне от 0,1 до 6 мол.% подпиточного газа. Добавление слишком большого количества воды или пара может приводить к увеличению значения R подаваемого газа, содержащего поток рециклового газа, из-за удаления избыточного количества растворенного диоксида углерода в сыром метанольном продукте. Кроме того, из продувочного газа может также быть удален избыток водорода, что приведет к снижению выработки метанола для фиксированного количества подпиточного газа. При слишком большом количестве воды или пара также может снижаться выработка метанола из-за ограничений равновесия и снижения скорости прямой реакции. И наоборот при добавлении слишком малого количества воды или пара значение R подаваемого газа, содержащего поток рециклового газа, может снизиться ниже требуемого минимума, что может привести к увеличению количества нежелательных побочных продуктов.
Если установка синтеза метанола содержит один реактор синтеза метанола, реактор может представлять собой неохлаждаемый адиабатический реактор. Альтернативно реактор можно охлаждать посредством теплообмена с подаваемым газом для синтеза метанола, например в квенч-реакторе, конвертере с трубчатым охлаждением или конвертере с газовым охлаждением. Альтернативно реактор синтеза метанола можно охлаждать кипящей водой под давлением, например в конвертере с осевым восходящим потоком пара или конвертере с радиальным восходящим потоком пара. Если установка синтеза метанола содержит два или более реакторов синтеза метанола, они могут использовать любую комбинацию, хотя предпочтительными являются комбинации конвертеров с осевым или радиальным восходящим потоком пара и конвертеров с трубчатым охлаждением или газовым охлаждением, или же комбинации конвертеров с осевым восходящим потоком пара, за которыми следуют конвертеры с радиальным восходящим потоком пара.
В адиабатическом реакторе подаваемый газ для синтеза метанола может проходить в осевом, радиальном или осевом и радиальном направлении через неподвижный слой катализатора синтеза метанола в форме твердых частиц. Экзотермический характер реакций синтеза метанола приводит к увеличению температуры реакционных газов. Таким образом, желательно, чтобы температура на входе в слой была ниже, чем в системах с охлаждаемыми реакторами, чтобы избежать перегрева катализатора, что может отрицательно сказаться на селективности и сроке службы катализатора. Альтернативно можно применять охлаждаемый реактор, в котором для сведения к минимуму или регулирования температуры можно применять теплообмен с охлаждающей средой внутри реактора. Существует ряд типов охлаждаемых реакторов, которые можно использовать в данной ситуации. В одной конфигурации неподвижный слой катализатора в форме твердых частиц охлаждают с помощью трубок или пластин, через которые проходит охлаждающая теплообменная среда. В другой конфигурации катализатор помещен в трубы, вокруг которых проходит охлаждающая теплообменная среда. Реакторы синтеза метанола можно охлаждать с помощью подаваемого газа или кипящей воды, как правило, под давлением. Например, реактор синтеза метанола может представлять собой конвертер с осевым восходящим потоком пара, конвертер с радиальным восходящим потоком пара, конвертер с газовым охлаждением или конвертер с трубчатым охлаждением.
В конвертере с осевым восходящим потоком пара (aSRC) подаваемый газ для синтеза метанола, как правило, проходит в осевом направлении через вертикальные трубы, заполненные катализатором, которые охлаждают посредством теплообмена с кипящей водой под давлением, протекающей в межтрубном пространстве. Катализатор может обеспечиваться в гранулированной форме непосредственно в трубах или может обеспечиваться в одном или более цилиндрических контейнерах, которые направляют поток синтез-газа в радиальном и осевом направлениях для интенсификации теплопередачи. Указанные содержащиеся катализаторы и их применение в синтезе метанола описаны в патенте США № US8785506. Особенно подходящим средством отвода тепла от катализатора являются конвертеры с восходящим потоком пара, в которых катализатор находится в трубах, охлаждаемых кипящей водой под давлением.
В конвертере с радиальным восходящим потоком пара (rSRC) подаваемый газ для синтеза метанола, как правило, проходит в радиальном направлении (внутрь или наружу) через слой катализатора в виде твердых частиц, который охлаждают посредством множества труб или пластин, через которые в качестве охлаждающей среды подают кипящую воду под давлением. Такие реакторы известны и описаны, например, в патенте США № US4321234. Они обеспечивают более низкий перепад давления, чем конвертеры aSRC, но имеют более сложную внутреннюю конструкцию.
В конвертере с трубчатым охлаждением (ТСС) слой катализатора охлаждают посредством подачи
- 6 047470 подаваемого газа для синтеза метанола через трубы с открытыми торцами, расположенные внутри слоя, и выпуска нагретого газа в пространство над катализатором в межтрубном пространстве реактора. Впоследствии нагретый газ может пропускаться непосредственно через слой катализатора без выхода из конвертера. Конвертер ТСС может обеспечивать достаточную площадь охлаждения для ряда композиций синтез-газа, и его можно использовать в широком диапазоне условий. В качестве альтернативы конвертеру ТСС для охлаждения слоя катализатора можно использовать конвертер с газовым охлаждением (GCC), в котором подаваемый газ для синтеза метанола пропускают через трубы или пластины по принципу теплообменника. В этом случае нагретый синтез-газ отводится из конвертера и затем возвращается обратно в слой катализатора. Пример конвертера GCC описан в патенте США № US 5827901.
Альтернативно реактор синтеза метанола может представлять собой квенч-реактор, в котором один или более неподвижных слоев катализатора синтеза метанола в виде твердых частиц охлаждают с помощью смеси подаваемого газа для синтеза метанола, которую вводят в реактор внутрь слоев или между слоями. Такие реакторы описаны, например, в патенте США № US4411877.
В способе, включающем первый и второй реакторы синтеза метанола, первый реактор синтеза метанола предпочтительно охлаждают кипящей водой, например, в конвертере с осевым восходящим потоком пара или конвертере с радиальным восходящим потоком пара, более предпочтителен конвертер с осевым восходящим потоком пара. Второй реактор синтеза метанола может представлять собой конвертер с радиальным восходящим потоком пара. Такие конструкции, в частности, используют для настоящего изобретения из-за эксплуатационных характеристик этих реакторов и их способности работать с различными подаваемыми газовыми смесями. Альтернативно второй реактор синтеза метанола может представлять собой конвертер с газовым охлаждением или конвертер трубчатым охлаждением.
Катализаторы синтеза метанола представляют собой приемлемые медьсодержащие катализаторы синтеза метанола, которые доступны в продаже. В частности, приемлемые катализаторы синтеза метанола представляют собой катализаторы на основе оксида меди/оксида цинка/оксида алюминия в виде твердых частиц, которые могут содержать один или более промоторов. Катализаторы синтеза метанола в каждом из реакторов синтеза метанола могут быть одними и теми же или разными. Например, катализатор синтеза метанола в реакторе синтеза метанола, в который направляется содержащий воду или пар подаваемый газ, может иметь композицию, которая устойчива к воде или пару и способствует реакции конверсии водяного газа. Содержание оксида меди в катализаторе (в расчете на CuO) может находиться в диапазоне от 30 до 70 мас.%. В рамках этого диапазона содержание оксида меди в диапазоне от 50 до 70 мас.%, предпочтительно от 60 до 70 мас.%, находит общее применение в синтезе метанола, тогда как для реакции конверсии водяного газа можно использовать по существу меньшее содержание оксида меди, например в диапазоне от 30 до 60 мас.%. Массовое соотношение Cu:Zn (в расчете на CuO:ZnO) может составлять 1:1 или более, но предпочтительно находится в диапазоне от 2:1 до 3,5:1, в частности от 2,5:1 до 2,75:1, для катализаторов синтеза метанола и в диапазоне от 1,4:1 до 2,0:1 для катализаторов конверсии водяного газа. В случае катализаторов синтеза метанола катализатор предпочтительно содержит 20-30% по массе оксида цинка. Катализатор, как правило, содержит оксид алюминия, который может присутствовать в количестве в диапазоне от 5 до 20 мас.%. Особенно приемлемыми катализаторами являются катализаторы синтеза метанола с добавлением кремнезема, как описано в WO2020212681 (А1), которые неожиданно стабильны под воздействием подаваемых газов, содержащих воду или пар.
Синтез метанола можно выполнять в реакторах синтеза метанола при давлениях в диапазоне от 10 до 120 бар абс. и при температурах в диапазоне от 130°С до 350°С. Давление на входах реактора предпочтительно составляет 50-100 бар абс, более предпочтительно 70-90 бар абс. Температура синтез-газа на входах реактора предпочтительно находится в диапазоне 200-250°С, а на выходах предпочтительно в диапазоне 230-280°С.
Каждый реактор синтеза метанола производит газопродуктовую смесь. В настоящем способе из каждой газопродуктовой смеси перед ее дальнейшем использованием предпочтительно извлекают жидкий метанол-содержащий поток. Это можно осуществлять посредством охлаждения одной или более газопродуктовых смесей до температуры ниже точки росы, конденсации сырого метанольного продукта и отделения сырого жидкого метанольного продукта от непрореагировавших газов. Можно использовать традиционное теплообменное оборудование и оборудование для сепарации газа и жидкости. В частности, приемлемый теплообменный аппарат включает газо-газовый теплообменник, в котором подаваемую газовую смесь для реактора синтеза метанола применяют для охлаждения потока газообразного метанольного продукта из этого реактора. Использование газо-газового теплообменника, как правило, позволяет улучшить управление генерацией пара в конвертерах с восходящим потоком пара. При наличии двух или более реакторов синтеза метанола газопродуктовые смеси могут быть охлаждены по отдельности или объединены и охлаждены вместе для получения потока метанола-сырца. Охлаждение газопродуктовой смеси предпочтительно выполняют до 50°С или менее, предпочтительно 45°С или менее таким образом, что улавливание растворенного диоксида углерода в сыром метанольном продукте является максимальным. Однако охлаждение до температуры ниже 40°С не обязательно.
Жидкий метанол-сырец, извлеченный из одной или более газопродуктовых смесей, содержит растворенный диоксид углерода и, следовательно, его предпочтительно обрабатывают сначала посредством
- 7 047470 снижения его давления и/или увеличения его температуры и отделения парообразного диоксида углерода с помощью резервуара мгновенного испарения.
Способ может включать в себя этап извлечения потока диоксида углерода из метанола-сырца. Извлеченный поток диоксида углерода не рециркулируют в процесс, но после необязательной очистки можно использовать во внешних процессах химического синтеза для повышения нефтеотдачи или можно подвергать секвестированию в установке сбора и хранения углерода. Поток диоксида углерода можно использовать в качестве химического сырья, например для производства уксусной кислоты или в производстве мочевины в процессе совместного производства аммиака-метанола-мочевины.
Впоследствии метанол-сырец, лишенный диоксида углерода, может быть обработан традиционным способом посредством дистилляции для получения очищенного метанольного продукта. При необходимости часть лишенного диоксида углерода сырого метанольного продукта может быть целесообразно рециркулировать в виде промывочного потока в газожидкостный сепаратор для улучшения улавливания диоксида углерода в сыром метанольном продукте.
Часть непрореагировавшей газовой смеси, составляющей поток газа, рециркулируемого в цикл, сжимается одним или более компрессорами или циркуляционными насосами. Сжатие может происходить до разделения потока, например для обеспечения потока продувочного газа, или после его разделения, или после объединения потока рециклового газа с подаваемым газом. Коэффициенты рециркуляции для формирования подаваемых газовых смесей, подаваемых в один или более реакторов синтеза метанола, могут находиться в диапазоне от 0,5:1 или ниже до 5:1, предпочтительно от 1:1 до 3:1. Под термином коэффициент рециркуляции подразумевается молярное соотношение расхода рециркуляционного потока непрореагировавшего газа и подпиточного газа, в результате которого образуется газовая смесь, подаваемая в реактор синтеза метанола.
Часть непрореагировавшей газовой смеси, отделенной от жидкого метанола-сырца, удаляют из цикла или рециркуляционного потока в качестве потока продувочного газа, который используют для предотвращения накопления нежелательных инертных веществ в процессе. Поток продувочного газа можно удалять непрерывно или периодически. Поток продувочного газа можно извлекать из отделенных непрореагировавших газов до или после компримирования в циркуляционном насосе. Продувочный газ, извлеченный ниже по потоку от компрессора, может обеспечивать более значительную движущую силу и способствовать разделению мембраны.
В способе по меньшей мере часть потока продувочного газа разделяют на газовый поток, обогащенный водородом, который рециркулируют в подпиточный газ для способа. В результате получают обогащенный углеродом поток отходящего газа. Под обогащенным углеродом потоком отходящего газа понимается поток газа, который имеет более высокую долю углеродсодержащих соединений (монооксид углерода, диоксид углерода и метан), чем продувочный газ. Хотя отдельные компоненты могут иметь такую же или даже более низкую долю, чем в продувочном газе, общее количество всех углеродсодержащих компонентов в обогащенном углеродом газе будет составлять более высокую долю по сравнению с продувочным газом. Предпочтительно весь поток продувочного газа проходит этап разделения. Разделение обогащенных водородом и обогащенных углеродом потоков газа можно осуществлять с использованием известного оборудования для разделения, такого как мембранный сепаратор водорода, или установка адсорбции при переменном давлении, система разделения в холодильной камере или любую их комбинацию. С помощью этих методов можно извлекать более 50% водорода, присутствующего в потоке продувочного газа.
Следует понимать, что при добавлении потока обогащенного водородом газа к подпиточному газу будет увеличено стехиометрическое значение R подаваемого газа. При необходимости может также быть добавлен дополнительный водород из внешнего источника.
В настоящем способе обогащенный углеродом отходящий газ, который содержит инертные вещества, желательно направлять в качестве топлива, например в пламенный нагреватель, такой как пламенный нагреватель, используемый для перегрева пара, или предварительного нагрева и/или повторного нагрева сырья в установке производства синтез-газа. Альтернативно обогащенный углеродом отходящий газ может быть выведен из процесса для применения в качестве топлива.
Желательно, чтобы обогащенный водородом газ, извлеченный из потока продувочного газа, содержал > 80 об.% H2. Отделенный водород в дополнение к рециркуляции в контур метанола можно также использовать выше по потоку при гидродесульфированию углеводородного сырья и/или выводить из процесса для другого применения. Однако в предпочтительном варианте осуществления большую часть, например по меньшей мере 51 об.% отделенного водорода, подают в контур синтеза метанола.
Обогащенный углеродом газ, который, как правило, будет содержать оксиды углерода и метан, можно использовать в качестве топлива, например в пламенном нагревателе. Обогащенный углеродом газ можно эффективно использовать в качестве топлива для пламенного нагревателя, используемого для нагрева сырья способа, такого как потоки сырья для установки предриформинга и установки автотермического риформинга.
Установка для удаления CO2 может быть необязательно включена в систему для извлечения диоксида углерода из непрореагировавшего газа, извлеченного из газопродуктовой смеси, например перед
- 8 047470 рециркулированием непрореагировавшего газа или его подачей в один или более дополнительных реакторов синтеза метанола в установке синтеза метанола. В случаях когда используют установку для удаления CO2, полученный газопродуктовый поток, лишенный диоксида углерода, может быть возвращен для ввода в состав подаваемого газа. Установка для удаления CO2 может представлять собой любую традиционную установку для удаления CO2, работа которой основана на физической абсорбции, химической абсорбции, адсорбции в пористом материале или используется мембрана для выборочного отделения CO2 от обогащенного углеродом потока с образованием таким образом обогащенного метаном потока. Предпочтительной является мембранная установка для удаления CO2. Извлеченный поток CO2 может содержать небольшие количества метана и инертных веществ, и поэтому его можно использовать в качестве топлива, например в пламенном нагревателе. Альтернативно поток извлеченного CO2, необязательно после дополнительной очистки, может быть подан во внешний процесс химического синтеза, используемый для повышения нефтеотдачи, или может быть подвергнут секвестированию.
Смесь потока продувочного газа может содержать метанол и поэтому при необходимости выше по потоку от разделения обогащенного водородом газа и обогащенного углеродом газа метанол можно извлекать из потока продувочного газа с использованием водной отмывки. Предпочтительно по меньшей мере часть полученной промывочной воды, содержащей метанол, добавляют в подаваемый газ, подаваемый в установку синтеза метанола. Любая промывочная вода для продувочного газа, содержащая метанол, не добавляемая в подаваемый газ, поступающий в установку синтеза метанола, может быть направлена для очистки вместе с метанолом-сырцом.
Поток метанола-сырца, извлеченного из установки по производству метанола, содержит воду, а также небольшие количества высших спиртов и других примесей. Сначала метанол-сырец можно подавать в испарительную емкость или колонну, где растворенные газы высвобождают и отделяют от потока жидкого метанола-сырца. Сырой жидкий метанол можно подвергать одной или более стадиям очистки, включая одну или более, предпочтительно две или три стадии отгонки в установке очистки метанола, содержащей одну, две или более ректификационных колонн. На стадии дегазации и стадиях отгонки можно осуществлять нагрев с использованием тепла, извлеченного из процесса, например при охлаждении газопродуктового потока, потока синтез-газа или из других источников. Как правило, по меньшей мере часть метанола-сырца очищают отгонкой с получением очищенного метанольного продукта.
Очищенный метанольный продукт можно подвергать дополнительной обработке, например, для получения таких производных, как диметиловый эфир или формальдегид. Альтернативно метанол можно использовать в качестве топлива.
Далее приводится описание изобретения со ссылками на прилагаемые графические материалы, причем:
на фиг. 1 представлен способ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 2 представлен дополнительный способ в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 3 представлен дополнительный способ в соответствии другим вариантом осуществления изобретения; и на фиг. 4 представлен дополнительный способ в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 1-4 установка производства синтез-газа содержит установку предриформинга и установку автотермического риформинга. На фиг. 1 установка синтеза метанола содержит одну ступень, т. е. один конвертер синтеза метанола, или параллельные конвертеры одинаковой конструкции, которые работают циклически. На фиг. 2 и 3 установка синтеза метанола содержит две ступени, соединенные последовательно, причем первая ступень работает по прямоточному принципу, а вторая ступень работает циклически. На фиг. 4 установка синтеза метанола содержит две метанольные ступени, соединенные последовательно, причем обе ступени работают циклически.
Специалистам в данной области будет понятно, что графические материалы являются схематическими и что в промышленной установке могут потребоваться дополнительные элементы оборудования, такие как емкости для сырья, насосы, вакуумные насосы, компрессоры, компрессоры для рециркуляции газа, датчики температуры, датчики давления, предохранительные клапаны, управляющие клапаны, контроллеры расхода, контроллеры уровня, резервуары для временного хранения, резервуары для хранения и т.п. Обеспечение таких вспомогательных элементов оборудования не является частью настоящего изобретения и осуществляется в соответствии с обычной практикой проектирования объектов химической промышленности.
На фиг. 1 смесь природного газа и пара, подаваемую по трубопроводу 10, подают в пламенный нагреватель 12, где ее нагревают. Нагретую газовую смесь подают из пламенного нагревателя 12 по трубопроводу 14 в установку 16 предварительного риформинга, содержащую неподвижный слой катализатора парового риформинга в форме твердых частиц. Нагретую газовую смесь подвергают риформингу в адиабатических условиях на катализаторе, таким образом превращая высшие углеводороды, присутствующие в природном газе, в метан, оксиды углерода и водород. Предварительно подвергнутую риформингу газовую смесь подают из установки предриформинга 16 по трубопроводу 18 в пламенный нагреватель 12, в
- 9 047470 котором ее нагревают до температуры на входе в установку автотермического риформинга. Повторно нагретую предварительно подвергнутую риформингу газовую смесь подают из пламенного нагревателя 12 по трубопроводу 20 в установку 22 автотермического риформинга с подачей потока 24 кислорода. В установке автотермического риформинга предварительно подвергнутую риформингу газовую смесь частично сжигают, при этом кислород в горелке устанавливают вблизи верхней части, а полученный горячий частично сжигаемый газ доводят до равновесия через слой катализатора парового риформинга, расположенный под горелкой. Полученный поток синтез-газа автотермического риформинга подают из установки 22 автотермического риформинга по трубопроводу 26 в теплоутилизационную установку 28, содержащую один или более теплообменников, где его охлаждают до температуры ниже точки росы для конденсации пара. Технологический конденсат 30 удаляют из охлажденной газовой смеси с использованием оборудования для разделения газа и жидкости в теплоутилизационную установку с получением подпиточного газа. Часть конденсата 30 может быть использована для генерирования пара, используемого для приготовления подаваемого газа 14, подаваемого в установку 16 предриформинга. Подпиточный газ извлекают из теплоутилизационной установки 28 по трубопроводу 32 вместе с обогащенным водородом потоком, поступающим по трубопроводу 34, и полученную смесь подают по трубопроводу 36 в компрессор 38 синтез-газа, где ее сжимают. Сжатую газовую смесь извлекают из компрессора 38 синтезгаза по трубопроводу 40 и объединяют с газом рециркуляционного контура, поступающим по трубопроводу 42, для образования подаваемый газовой смеси, которую подают по трубопроводу 44 в циркуляционный компрессор 46, в котором смесь сжимается до давления контура. Сжатый подаваемый газ извлекают из циркуляционного компрессора 46 по трубопроводу 48 и смешивают с потоком пара, подаваемого по линии 50 впрыска пара. Полученную смесь подаваемого газа и пара подают по трубопроводу 52 в газо-газовый теплообменник 54, где она нагревается до температуры на входе конвертера метанола, и впоследствии подают по трубопроводу 56 на вход реактора 58 синтеза метанола. Хотя показан один преобразователь, следует понимать, что эта схема технологического процесса может работать с двумя или более конвертерами параллельно. Реактор 58 синтеза метанола представляет собой конвертер с осевым восходящим потоком пара, содержащий заполненные катализатором синтеза метанола трубы 60, охлаждаемые кипящей водой под давлением 62. Реакции синтеза метанола и конверсии водяного газа происходят в реакторе 58 с получением газопродуктовой смеси, содержащей метанол, непрореагировавший водород и диоксид углерода. Газопродуктовую смесь извлекают из реактора 58 по трубопроводу 64, охлаждают в теплообменнике 54 и подают по трубопроводу 66 в один или более дополнительных теплообменников 68, где ее охлаждают до температуры ниже точки росы для конденсации жидкого метаноласырца. Охлажденную смесь подают из одного или более теплообменников 68 по трубопроводу 70 в газожидкостный сепаратор 72, где непрореагировавшие газы отделяют от жидкого метанола-сырца, который извлекают из сепаратора 72 по трубопроводу 74. Метанол-сырец направляют в установку перегонки и очистки (не показан), где его дегазируют и перегоняют за две или три стадии перегонки с получением очищенного метанольного продукта. Непрореагировавшие газы извлекают из сепаратора 72 и разделяют. Часть подают по трубопроводу 42 в виде газа контура рециркуляции для образования части подаваемого газа, подаваемого в реактор 58 синтеза метанола. Оставшуюся часть подают по трубопроводу 78 в качестве продувочного газа в установку 80 промывки продувочного газа, в которую подают поток 82 воды и которая создает промывочный поток 84 продувочного газа, содержащий небольшое количество метанола. Промывочный поток продувочного газа нагревают для генерирования пара, часть которого может поступать в подаваемую газовую смесь по трубопроводу 50. Промытый продувочный газ извлекают из установки 80 промывки продувочного газа и подают по трубопроводу 86 в мембранную установку 88 извлечения водорода, где обогащенный водородом поток отделяют от промытого продувочного газа и подают по трубопроводу 34 в поток подпиточного газа в трубопровод 32. Обогащенный углеродом отходящий газ извлекают из установки 88 извлечения водорода по трубопроводу 90 и направляют в качестве топлива для сжигания в пламенный нагреватель 12.
На фиг. 2 установка производства синтез-газа такая же, как показана на фиг. 1. Однако в то время как на фиг. 1 установка синтеза метанола работает с одним реактором циклически, установка синтеза метанола на фиг. 2 работает с двумя реакторами синтеза метанола, соединенными последовательно, причем первый реактор работает по прямоточному принципу, и непрореагировавшие газы из сепаратора ниже по потоку от первого реактора подают в отличие от первого варианта в дополнительный реактор синтеза метанола, работающий циклически. Таким образом, на фиг. 2 сжатую смесь подпиточного газа и насыщенного водородом газа в трубопроводе 40 смешивают с паром в трубопроводе 50, нагревают в газо-газовом теплообменнике 54, проводят через реактор 58, охлаждают в теплообменнике 54 и дополнительных теплообменниках 68 и подают в газожидкостный сепаратор 72, из которого извлекают первый поток жидкого метанола-сырца 74. Первую непрореагировавшую газовую смесь 76, извлеченную из газожидкостного сепаратора 72, объединяют со второй непрореагировавшей газовой смесью из трубопровода 110, и объединенный подаваемый газ подают через линию 112 в циркуляционный компрессор 114. Сжатый подаваемый газ поступает из компрессора 114 по трубопроводу 116 во второй газо-газовый теплообменник 118, где он нагревается, а впоследствии поступает по трубопроводу 120 на вход конвертера 122 с радиальным восходящим потоком пара, содержащего кольцевой слой катализатора 124, охлаждае
- 10 047470 мого трубками или пластинами, в которых находится кипящая вода под давлением 126. Хотя изображен конвертер с радиальным восходящим потоком пара, способ может быть в равной степени реализован с использованием конвертера с осевым восходящим потоком пара, конвертера с газовым охлаждением или конвертера с трубчатым охлаждением. Вторую газопродуктовую смесь извлекают из реактора 122 по трубопроводу 128 и охлаждают в теплообменнике 118 и одном или более дополнительных теплообменниках 130 до температуры ниже точки росы. Впоследствии охлажденная смесь поступает из теплообменников 130 во второй газожидкостный сепаратор 132, из которого по трубопроводу 134 извлекают второй поток жидкого метанола-сырца. Первый и второй потоки жидкого метанола-сырца при необходимости могут быть объединены, а затем отправлены на очистку для получения очищенного метанольного продукта, как описано выше. Непрореагировавшую газовую смесь 136 извлекают из второго газожидкостного сепаратора 132 и делят на второй поток 110 непрореагировавшего газа и поток 138 продувки. Поток 138 продувки подают в установку 140 промывки продувочного газа, в которую поступает поток 142 воды и которая создает поток 144 промывки продувочного газа, содержащий небольшое количество метанола. Промывочный поток продувочного газа нагревают для генерирования пара, часть которого может поступать в подаваемую газовую смесь по трубопроводу 50. Промытый продувочный газ извлекают из установки 140 промывки продувочного газа и подают по трубопроводу 146 в мембранную установку 148 извлечения водорода, где обогащенный водородом поток отделяют от промытого продувочного газа и подают по трубопроводу 34 в поток подпиточного газа в трубопроводе 32. Обогащенный углеродом отходящий газ извлекают из установки 148 извлечения водорода по трубопроводу 150 и направляют в качестве топлива для сжигания в пламенном нагревателе 12.
На фиг. 3 установка производства синтез-газа и установка синтеза метанола такие же, как изображены на фиг. 2, за исключением того, что часть газа, подаваемого в конвертер с радиальным восходящим потоком пара рециркулируют для добавления к подаваемому газу, поступающему в конвертер с осевым восходящим потоком пара. Таким образом, подаваемый газ 116, поступающий в конвертер 122 с радиальным восходящим потоком пара разделяют на первую и вторую части. Первую часть нагревают в теплообменнике 118 и подают в конвертер 122 с радиальным восходящим потоком пара. Вторую часть подают по трубопроводу 152 в сжатый подаваемый газ в трубопроводе 40 выше по потоку от пара или добавления воды через трубопровод 50, нагревают в теплообменнике 54 и подают в конвертер 58 с осевым восходящим потоком пара.
Необязательно, как показано пунктирными линиями, по меньшей мере часть непрореагировавшей газовой смеси 76, извлеченной из первого газожидкостного сепаратора 72, может быть подана в установку 160 для удаления CO2 для удаления части диоксида углерода из первой непрореагировавшей газовой смеси. В качестве приемлемой установки 160 для удаления CO2 можно использовать мембранную установку, которая производит лишенную CO2 газовую смесь 164, которую объединяют со второй непрореагировавшей газовой смесью 110 с образованием подаваемого газа для конвертера с радиальным восходящим потоком пара. Установка для удаления CO2 также производит поток 162 CO2, который можно направлять во внешний процесс или подвергать секвестированию в установке получения CO2.
На фиг. 4 установка производства синтез-газа и установка синтеза метанола такие же, как изображены на фиг. 2, за исключением того, что смесь 138 продувочного газа, полученную из непрореагировавшего газовой смеси 136, разделяют на части. Первая часть поступает в установку 140 промывки продувочного газа и установку 148 отделения водорода для образования обогащенного водородом потока 34. Вторая часть обходит эти установки, и ее рециркулируют в сжатый подаваемый газ в трубопроводе 40 выше по потоку от добавления пара по трубопроводу 50 в подаваемый газ для конвертера 58 с осевым восходящим потоком пара. В этой конфигурации второй поток 110 непрореагировавшего газа не объединяют с потоком непрореагировавшего газа в трубопроводе 76 (или необязательно с лишенным CO2 потоком 164), а вместо этого подают непосредственно в циркуляционный компрессор 114. Необязательно, как показано на фиг. 3, по меньшей мере часть непрореагировавшей газовой смеси 76, извлеченной из первого газожидкостного сепаратора 72, может быть подана в установку 160 для удаления CO2 для удаления части диоксида углерода из первой непрореагировавшей газовой смеси с получением таким образом потока 162 СО2 и лишенного CO2 газа 164, которые могут быть поданы в циркуляционный компрессор 114.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на следующие расчетные примеры, полученные с использованием традиционного программного обеспечения моделирования, приемлемого для процессов синтеза метанола. Все эти примеры основаны на одном и том же количестве Н2+СО в Нм3/ч на выходе из ATR, который работал при соотношении пара и углерода 0,6:1 и давлении 34 бар.
- 11 047470
Пример 1.
Пример 1 представляет собой пример схемы технологического процесса в соответствии с фиг. 1. Условия способа и композиции различных потоков указаны ниже.
- 12 047470
Пример 2. Сравнительный.
Пример 2 аналогичен примеру 1 и основан на способе, изображенном на фиг. 1, но не содержит линию 50 впрыска пара и дополнительно содержит линию подачи подпиточного газа, которая пропускает часть подпиточного газа, обозначенную ниже как трубопровод 41, из линии смеси сжатого подпиточного газа в промытый продувочный газ 86, который поступает в установку 88 извлечения водорода. Это пример способа, заявленного в WO2016180812 А1. Условия способа и композиции различных потоков указаны ниже.
- 13 047470
Пример 3.
Пример 3 относится к способу в соответствии с фиг. 2, в котором используют две стадии синтеза метанола, причем первая стадия включает в себя конвертер с осевым восходящим потоком пара, работающий по прямоточному принципу, за которым следует конвертер с радиальным восходящим потоком пара, работающий циклически. Условия способа и композиции различных потоков указаны ниже.
- 14 047470
Номер потока 20 24 26 30 32 34 36 Температура (°C) 650 228 1050 93 45 53 46 Давление (бар абс.) 35,4 39,5 34,0 30,9 30,9 30,9 30,9 Массовый расход (тонн/ч) 201,1 126,0 327,1 76,3 250,8 21,8 272,7 Молярный расход (кгмоль/ч) 11 971 3960 25 665 4231 21 435 2806 24 241 Молекулярная масса 16,79 31,83 12,74 18,02 11,70 7,78 11,25 Композиция (кгмоль/ч) Вода 3986,4 55,5 4306,4 4229,0 77,4 9,0 86,5 Водород 485,8 - 13 848,0 - 13 848,4 2347,0 16 195,6 Монооксид углерода 3,8 - 6109,7 0,7 6109,2 58,0 6167,2 Диоксид углерода 267,4 - 974,9 0,9 974,0 314,2 1288,3 Азот 35,9 - 35,9 - 35,9 7,8 43,7 Аргон - 11,7 И,7 - И,7 5,9 17,6 Метан 7191,6 - 378,4 - 378,3 63,7 442,0 Метанол - - - - - - - Кислород - 3892,7 - - - - - Легкие - - - - - - - Тяжелые - - - - - - - Номер потока 50 56 64 70 74 76 110 Температура (°C) 301 230 247 45 45 45 45 Давление (бар абс.) 82,5 82,1 80 78,2 78,1 78,1 78,1 Массовый расход (тонн/ч) 10,8 283,5 283,5 283,5 107,3 176,2 440,0 Молярный расход (кгмоль/ч) 600 24 841 18 447 18 447 3374 15 073 40 697 Молекулярная масса 18,02 11,41 15,37 15,37 31,80 11,69 10,81 Композиция (кгмоль/ч) Вода 600,0 686,5 133,6 133,6 131,5 2,1 31,4 Водород - 16 195,6 10 361,9 10 361,9 13,6 10 348,3 28 102,1 Монооксид углерода - 6167,3 2412,1 2412,1 16,0 2396,0 2645,1 Диоксид углерода - 1288,3 1844,3 1844,3 121,8 1722,5 4874,5 Азот - 43,7 43,7 43,7 0,2 43,5 435,5 Аргон - 17,6 17,6 17,6 - 17,5 174,4 Метан - 442,0 442,0 442,0 6,5 435,5 4196,8 Метанол - - 3185,2 3185,2 3078,8 106,4 231,2 Кислород - - - - - - - Легкие - - 5,2 5,2 4,0 1,2 5,9 Тяжелые - - 1,4 1,4 1,3 -The present invention relates to a method for synthesizing methanol.
Methanol synthesis is essentially carried out by feeding a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide and/or carbon dioxide at elevated temperature and pressure into a synthesis reactor through one or more beds of a methanol synthesis catalyst, which is often a copper-containing composition. Raw methanol is essentially recovered by cooling the gaseous product stream to a temperature below the dew point and separating the product in liquid form. The raw methanol is typically purified by distillation. The process is often implemented using a loop: thus, unreacted gas can be returned to the synthesis reactor together with the feed gas via a circulation pump. Fresh synthesis gas, called make-up gas, is added to the recirculated unreacted gas to form a feed gas stream. To prevent the accumulation of inert gases in the loop, a purge stream is often taken from the cycle gas stream.
The synthesis of methanol can be described by the two equations below:
H2 + CO2 CH3OH + H2O
H2 + COCH3OH
There are two stoichiometric quantities that are commonly used to describe the proportions of reactants fed to a methanol synthesis reactor. They are designated by the letters R and Z and can be determined from the molar concentrations of the components in the synthesis gas as follows:
R = ([H 2 ] - [CO 2 ]) / ([CO] + [CO 2 ])
Z = [H 2 ] / (2 [CO] + 3 [CO 2 ])
In addition, for the methanol synthesis reaction it is often useful to determine the value of S; which is the sum of Nm3 /h H2 + Nm3 /h CO in the synthesis gas. Subsequently, S, Z and R can be related using the equation:
Maximum yield of methanol ( Hm3 /4)=ZxS/(R+1) for Z < 1.
Maximum yield of methanol ( Hm3 /4)=S/(R+1) for Z>1.
The ideal stoichiometric mixture is formed when there is enough hydrogen to convert all carbon oxides to methanol. This occurs when R=2 and Z=1. However, different technologies for producing synthesis gas produce different synthesis gases with different proportions of reactants.
WO2006126017 (A1) describes a method for synthesizing methanol comprising the following steps: (i) reforming a hydrocarbon feedstock and separating water from the resulting converted gas mixture to produce a make-up gas containing hydrogen and carbon oxides, said make-up gas mixture having a stoichiometric number R defined by the formula: R=([ H2 ]-[ CO2 ])/([ CO2 ]+[CO]) less than 2.0, (ii) combining said make-up gas with unreacted synthesis gas to form a synthesis gas mixture, (iii) passing the synthesis gas mixture at elevated temperature and pressure through a bed of methanol synthesis catalyst to produce a product stream containing methanol and unreacted synthesis gas, (iv) cooling said product stream to recover a crude methanol stream from said unreacted synthesis gas, (v) removing a portion of said unreacted synthesis gas as a purge gas, and (vi) feeding the remaining unreacted synthesis gas to step (ii), characterized in that hydrogen is recovered from at least a portion of said purge gas and a portion of said make-up gas, and the recovered hydrogen is included in the synthesis gas mixture. Although effective for equilibrating the stoichiometry of the feed gas in this and other hydrogen recovery processes, the carbon-rich gas recovered after hydrogen separation often has a calorific value that exceeds the plant's fuel requirement. As a result, methanol production is reduced.
WO2016180812 (A1) describes a method for producing methanol from synthesis gas, comprising the steps of providing a make-up gas containing hydrogen and carbon monoxide, in which the carbon dioxide content is less than 0.1 mol%, mixing the make-up gas with a hydrogen-rich recycle gas and feeding the gas mixture to a methanol synthesis reactor, optionally through a sulfur protection system, and passing the effluent from the synthesis reactor to a separation step to thereby obtain raw methanol and a hydrogen-rich recycle gas, wherein the traditional addition of carbon dioxide to the make-up gas is replaced by the addition of water in an amount of from 0.1 to 5 mol%. In order to achieve an acceptable cycle efficiency, carbon dioxide is required; therefore, this method provides for the addition of water to the make-up gas instead of carbon dioxide in order to compensate for the low carbon dioxide content in it by promoting the water gas shift reaction that occurs over the methanol synthesis catalyst. The water gas shift reaction can be described by the following equation:
CO + H 2 O CO 2+ H 2
The applicant has found that the addition of water or steam to the make-up gas stimulates the water gas shift reaction on the methanol synthesis catalyst, resulting in an increase in the amount of dioxins
- 1,047,470 carbon and hydrogen in the methanol converter outlet stream, which in turn increases the amount of dissolved carbon dioxide in the crude methanol product. As a result, the purge gas extracted from the cycle has a higher concentration of hydrogen and carbon dioxide than carbon monoxide, which leads to greater hydrogen recirculation and the formation of such an amount of carbon-rich off-gas from the hydrogen recovery unit that does not exceed the fuel requirements of the process.
Accordingly, the invention provides a method for synthesizing methanol, comprising the following steps: (i) feeding a hydrocarbon feedstock to a synthesis gas production unit to form a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and steam; (ii) cooling the synthesis gas in one or more heat exchange stages and extracting a process condensate from the cooled synthesis gas to form a make-up gas having a stoichiometric value R in the range from 1.70 to 1.94; (iii) feeding the feed gas containing the make-up gas to a methanol synthesis unit containing one or more methanol synthesis reactors containing a copper methanol synthesis catalyst; and (iv) recovering a purge gas and a crude methanol product from the methanol synthesis unit, wherein the hydrogen-rich gas is recovered from the purge gas and combined with the make-up gas and a stream of water or steam is added to the feed gas in the methanol synthesis unit.
The stoichiometric value R is defined as R=([ H2 ]-[ CO2 ])/([CO]+[ CO2 ]) and can be determined by calculating or measuring the concentrations of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide in the make-up gas.
The synthesis gas production plant may comprise a partial oxidation plant having one or more catalytic or non-catalytic partial oxidation vessels, or a gasification plant comprising one or more gasifiers, or a reforming plant comprising one or more catalytic steam reformers. Taking into account that any synthesis gas production plant produces a make-up gas having a stoichiometric R value in the range from 1.70 to 1.94, the present invention is of particular importance since the synthesis gas production plant comprises an autothermal reforming (ATR) unit. The synthesis gas production plant may comprise an autothermal reforming unit as the only reforming unit, which can be fed with hydrocarbon feedstock, optionally mixed with steam. However, in a preferred configuration, the synthesis gas production plant comprises an adiabatic pre-reforming unit and an autothermal reforming unit, connected in series. The hydrocarbon feedstock and steam mixture is fed to a prereformer to convert the C2+ hydrocarbons to methane and form a prereformed gas mixture containing hydrogen, steam, carbon monoxide, carbon dioxide, and methane, which is fed to an autothermal reformer. Including a prereformer upstream of the autothermal reformer allows more heat to be added to the process before the ATR and provides a higher R-value at the ATR outlet than using the ATR alone.
If the synthesis gas production plant includes a gasification plant, the hydrocarbon feedstock may be carbonaceous, such as coal, biomass or municipal waste. In the case where the synthesis gas production plant includes a reforming plant, the hydrocarbon feedstock may be any gaseous or low-boiling hydrocarbon-containing feedstock, such as natural gas, associated gas, LPG, petroleum distillate or naphtha. It is preferably methane, associated gas or natural gas containing a significant proportion, such as more than 85% v/v, of methane. A particularly preferred feedstock is natural gas. The feedstock may be available at a suitable pressure or may be compressed to a suitable pressure, typically in the range of 10-100 bar abs.
If the hydrocarbon feedstock contains sulphur compounds before or after compression, the feedstock may be subjected to desulphurisation, such as hydrodesulfurisation using Co or Ni catalysts, and hydrogen sulphide absorption using a suitable absorbent, such as a zinc oxide layer. To facilitate this and/or reduce the risk of soot formation in the synthesis gas production unit, hydrogen may be added to the hydrocarbon feedstock. The amount of hydrogen in the resulting mixed gas stream may be in the range of 1-20 vol.%, but is preferably in the range of 110%, more preferably in the range of 1-5%. In a preferred embodiment, a portion of the hydrogen-rich gas is mixed with the hydrocarbon-containing feedstock stream. The hydrogen stream may be combined with hydrocarbon upstream and/or downstream of any hydrodesulfurisation stage.
If necessary, in addition to adding hydrogen-rich gas to the make-up gas, hydrogen supplied from an external source can be added.
In the case where the synthesis gas production plant comprises a pre-reformer or other steam reformer, the hydrocarbon feedstock is mixed with steam: this introduction of steam can be carried out by direct steam injection and/or by saturating the hydrocarbon feedstock by contacting the latter with a stream of heated water in a saturator. One or more saturators can be used. If necessary, part of the hydrocarbon feedstock can bypass the addition of steam, for example, the saturator. The amount of steam introduced can be such as to obtain a steam content of
- 2 047470
0.3 to 3, i.e. from 0.3 to 3 moles of steam per gram atom of carbon in the hydrocarbon feedstock. Preferably, the steam to carbon ratio is < 1.5:1, more preferably in the range of 0.3-0.9:1. The hydrocarbon/steam mixture can subsequently be preheated before reforming, for example in a pre-reformer. This can be achieved by means of a fired heater. The fired heater can be heated by burning a portion of the hydrocarbon feedstock, typically with waste fuel gases separated from downstream processing, which preferably includes a portion of the carbon-rich gas obtained after recovery of the carbon-rich gas. The resulting hydrocarbon feedstock/steam mixture can subsequently be reformed in a synthesis gas production unit.
In a preferred configuration, the hydrocarbon feedstock is reformed in two stages sequentially, comprising a first adiabatic pre-reforming stage and a second autothermal reforming stage. In such a process, it is desirable for the hydrocarbon/steam mixture to be heated to a temperature in the range of 300-650°C and subsequently passed under adiabatic conditions over a bed of a suitable steam reforming catalyst, typically a catalyst having a high nickel content, such as above 40 wt%. During such an adiabatic steam reforming stage, any hydrocarbons above methane react with the steam to form a mixture of methane, carbon oxides and hydrogen. The use of such an adiabatic reforming stage, commonly referred to as pre-reforming, is desirable to ensure that the feed to the autothermal reformer does not contain hydrocarbons above methane and also contains a significant amount of hydrogen. This may be desirable in cases where feedstocks with a low steam to carbon ratio are used, in order to minimise the risk of soot formation in the autothermal reformer. The pre-reformed gas, which contains methane, hydrogen, steam and carbon oxides, is subsequently fed, optionally after addition of steam and/or a hydrogen-containing stream, to the autothermal reformer, where it is autothermally reformed. If necessary, the temperature and/or pressure of the pre-reformed gas can be adjusted before feeding it to the autothermal reformer. Steam reforming reactions are endothermic and therefore, particularly when using natural gas as the hydrocarbon feedstock, it may be desirable to reheat the pre-reformed gas mixture to the inlet temperature of the autothermal reformer. If the pre-reformed gas is heated, this can also be easily accomplished in a fired heater used to preheat the feedstock to the pre-reformer.
An autothermal reformer essentially comprises a burner located near the top of the reformer into which a hydrocarbon feedstock or pre-reformed gas and an oxygen-containing gas are fed, a combustion zone below the burner through which, as a rule, a flame passes over a fixed bed of steam reforming catalyst in the form of solid particles. Thus, in autothermal reforming, the heat for the endothermic steam reforming reactions is provided by burning a portion of the hydrocarbon and all of the hydrogen that are present in the feed gas. The hydrocarbon feedstock or pre-reformed gas is typically fed to the top of the reformer and the oxygen-containing gas is fed to the burner, mixing and combustion occur downstream of the burner to form a heated gas mixture that is brought to equilibrium as it passes over the steam reforming catalyst. While some steam may be added to the oxygen-containing gas, it is preferable not to add steam so that a low overall steam ratio is achieved for the reforming process. The autothermal reforming catalyst is typically nickel supported on a refractory support such as calcium aluminate rings or granules, magnesium aluminate, alpha alumina, titanium dioxide, zirconium dioxide and mixtures thereof. In a preferred embodiment, the autothermal reforming catalyst comprises a layer of a more active Rh catalyst on the support such as Rh on alpha alumina or Rh on stabilized zirconium compared to a traditional Ni catalyst on alumina to reduce volatilization of the catalyst support.
The oxygen-containing gas fed to the autothermal reformer preferably contains >95 vol.% O2, which may come from an air separation unit (ASU) or another source of oxygen.
The amount of oxygen-containing gas required in an autothermal reformer is determined by the desired composition of the product gas. Generally, increasing the amount of oxygen, and thus increasing the temperature of the synthesis gas leaving the autothermal reformer, results in a decrease in the [ H2 ]/[CO] ratio and a decrease in the proportion of carbon dioxide.
Preferably, such an amount of oxygen-containing gas is added that 50 to 70 moles of oxygen per 100 g of carbon atoms contained in the feedstock are added in the pre-reforming and autothermal reforming stages. Preferably, an amount of oxygen is added in such a way that the synthesis gas leaves the autothermal reforming catalyst at a temperature in the range of 750-1100°C. For a given feed/steam mixture, the amount and composition of the oxygen-containing gas, and the reforming pressure, this temperature largely determines the composition of the synthesis gas. At a quantity
- 3 047470 methane content is affected by the ATR outlet temperature. High outlet temperatures reduce the methane content of the synthesis gas and also reduce the R value.
The gas extracted from the synthesis gas production unit is a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and steam. The synthesis gas produced by the autothermal reforming unit may contain from 2.5 to 7 vol.% carbon dioxide on a wet basis, preferably from 3 to 5 vol.% carbon dioxide on a wet basis. On a dry gas basis, i.e. without steam, the carbon dioxide content may be in the range from 2.8 to 13 vol.%, preferably from 4 to 8 vol.%.
After leaving the autothermal reformer, the synthesis gas is subsequently cooled in one or more heat exchange stages, essentially comprising at least a first stage of steam production. After such steam production, the synthesis gas is preferably cooled by heat exchange with one or more of the following streams: hydrocarbon feedstock, water (including process condensate) used to generate steam that can be used for heating or used in the pre-reforming stage, a mixture of hydrocarbons and steam, a pre-reformed gas mixture and obtained by stripping raw methanol. For safety reasons, the synthesis gas is preferably not used to heat the oxygen-containing gas fed to the autothermal reformer.
Cooling is performed to reduce the temperature of the synthesis gas below the dew point so that the vapor is condensed. The liquid process condensate can be separated from the synthesis gas, which at this stage may be referred to as make-up gas, by standard gas-liquid separation equipment.
The process involves a cooling and condensate recovery step followed by a water or steam addition step, which may appear counterintuitive. However, it has been found that attempts to adjust the steam content of the synthesis gas at normal operating pressures for the process present significant technical challenges, which are likely to be expensive to resolve. For example, when operating at 30 bar abs., the make-up gas water content ranges from 0.25 to 3.44 mol.% over the temperature range of 40 to 100°C. At 40 bar abs., over the same temperature range, the water content ranges from 0.19 to 2.66 mol.%.
The make-up gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and small amounts of unreacted methane, argon and nitrogen. In addition, a small amount of residual steam may be present. The make-up gas has an R value in the range of 1.70 to 1.94. The R value of the feed gas after the addition of the hydrogen-rich gas, excluding any recycle gas stream, is preferably in the optimum range for methanol synthesis from 1.95 to 2.05. In cases where a recycle or cycle gas stream is added to the make-up gas and hydrogen-rich gas mixture, the R value will be higher than 2.05, since the addition of water or steam to the feed gas results in an increase in the carbon dioxide content recovered as dissolved gas in the liquid raw methanol.
If necessary, part of the make-up gas can be transferred to external processes.
The make-up gas may be compressed in a synthesis gas compressor to achieve the required pressure before the make-up gas is fed to the methanol synthesis unit. Hydrogen-rich gas extracted from the purge gas is added to the make-up gas. Hydrogen-rich gas may be added to the make-up gas before or after compression in the synthesis gas compressor.
The feed gas entering the methanol synthesis unit, prior to the addition of water or steam, may consist of make-up gas and hydrogen-rich gas, or, when the first reactor in the methanol synthesis unit is operated cyclically, the feed gas directed to the methanol synthesis unit, prior to the addition of water or steam, may consist of a stream of make-up gas, hydrogen-rich gas and recycle gas containing unreacted gases extracted from the first methanol synthesis reactor and/or a subsequent methanol synthesis reactor in the methanol synthesis unit.
The methanol synthesis plant suitably comprises one or more methanol synthesis reactors, such as a first, second and optionally third methanol synthesis reactors, each of which comprises a bed of methanol synthesis catalyst, arranged in series and/or parallel so that each of them produces a gas product stream containing methanol. Thus, the methanol synthesis plant may comprise one, two or more methanol synthesis reactors, each of which comprises a bed of copper methanol synthesis catalyst, and wherein each of the reactors is fed with a feed gas containing hydrogen and carbon dioxide, each of which produces a gas product mixture containing methanol.
A crude methanol product stream is recovered from one or more gas product mixtures. This may be accomplished by cooling the one or more gas product mixtures to a temperature below the dew point, condensing the crude methanol product, and separating the crude liquid methanol product from the unreacted gases. After separating the crude liquid methanol product from the one or more methanol gas product streams, one or more unreacted gas mixtures are formed.
- 4 047470
The methanol synthesis unit typically operates in a cyclic manner. Accordingly, a portion of the unreacted gas mixture is returned as a recycle or cycle gas stream to one or more methanol synthesis reactors. The unreacted gas separated from the product gas mixture extracted from one methanol synthesis reactor may be returned to the same or another methanol synthesis reactor. The unreacted gas mixture contains hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide and can therefore be used to produce additional methanol. The recycle gas stream may be extracted from at least one of the methanol product gas streams and recycled to at least one of the methanol synthesis reactors. If multiple recycle gas streams are present, these streams may be recycled to one or more methanol synthesis reactors separately, or they may be combined and fed to one or more methanol synthesis reactors.
The methanol synthesis unit may comprise a first methanol synthesis reactor and a second methanol synthesis reactor connected in series. In such a configuration, the gas fed to the second methanol synthesis reactor may comprise at least a portion of the mixture of unreacted gases from the methanol product gas stream extracted from the first methanol synthesis reactor. While the gas fed to the second methanol synthesis reactor may comprise all of the unreacted gases from the methanol product gas stream from the first methanol synthesis reactor, if necessary, a portion of the unreacted gas stream not fed to the second methanol synthesis reactor may be recycled to the feed line to the first methanol synthesis reactor. In particular, preferred methanol synthesis units are described in US7790775, WO2017/121980 and WO2017/121981.
For example, a methanol synthesis plant may comprise a first methanol synthesis reactor and a second methanol synthesis reactor connected in series, wherein the first methanol synthesis reactor operates on a straight-through principle, and the gas supplied to the second methanol synthesis reactor consists of a stream of all unreacted gas extracted from the first methanol synthesis reactor and a stream of recycle gas extracted from the second methanol synthesis reactor.
Alternatively, the methanol synthesis unit may comprise a first methanol synthesis reactor and a second methanol synthesis reactor connected in series, wherein a portion of the unreacted gas stream extracted from the first methanol synthesis reactor is recycled to the first methanol synthesis reactor, and a portion of the unreacted gas stream extracted from the second methanol synthesis reactor is recycled to the second methanol synthesis reactor.
Alternatively, the methanol synthesis unit may comprise a first methanol synthesis reactor and a second methanol synthesis reactor connected in series, wherein a portion of the unreacted gas stream extracted from the second methanol synthesis reactor is recycled to the first methanol synthesis reactor.
In the method, a stream of water or steam is added to the feed gas sent to the methanol synthesis unit. The water may be tap water or demineralized water or a water stream recovered in the process, such as condensate, a water stream recovered by distillation from a raw methanol stream, or a water stream recovered from a purge gas scrubbing unit. The water or steam stream may consist of water or steam, although small amounts of methanol or other substances may be present when water or steam is recovered from the process. For example, the H2O content of the water or steam may be >90 vol.%, preferably >95 vol.%, more preferably >98 vol.%.
Water or steam can be added to a feed gas fed to one or more methanol synthesis reactors in a methanol synthesis unit. For example, water or steam can be added to a feed gas fed to a methanol synthesis unit comprising one methanol synthesis reactor operated cyclically. Alternatively, water or steam can be added to a feed gas fed to a methanol synthesis unit comprising two or more methanol synthesis reactors operated in series or in parallel. In the case where the methanol synthesis unit comprises two or more methanol synthesis reactors operated in series, water or steam is preferably added to the feed gas before the first methanol synthesis reactor.
Water can be added by means of an evaporator, which may comprise a vessel through which the feed gas passes and into which liquid water is added, for example by spraying, causing it to evaporate. The vessel may comprise a structured packing or a bed of shaped inert material, such as alumina granules or extrudates, to provide a surface from which the water can evaporate more efficiently. The water may be boiler feed water or water obtained from process condensate. A particularly practical source of water is water recovered from the purge gas scrubber. The advantages of using this source are that this stream is already at high pressure and the small amount of methanol contained will assist in controlling the reactor peak temperature by a more stringent approach to equilibrium.
Steam can be added to the feed gas by direct addition using known methods. Steam can be obtained from boiler feed water or from process condensate recovered from synthesis gas.
- 5 047470
The addition of water or steam to the feed gas may be performed before or after preheating the feed gas upstream of the methanol synthesis unit, such as before or after preheating the feed gas in a gas-gas heat exchanger. The addition of water or steam before the gas-gas heat exchanger may provide improved mixing of water or steam before the methanol synthesis reactor.
Addition of water or steam to the feed to the methanol synthesis reactor promotes the water gas shift reaction over the methanol synthesis catalyst, whereby carbon monoxide reacts with water or steam to form carbon dioxide and hydrogen. Thus, the ratio of carbon dioxide to carbon monoxide in the product gas mixture is increased. The amount of water or steam added to the feed gas sent to the methanol synthesis unit can range from 0.1 to 6 mol % of the make-up gas. Addition of too much water or steam can result in an increase in the R value of the feed gas containing the recycle gas stream due to the removal of excess dissolved carbon dioxide in the crude methanol product. In addition, excess hydrogen can also be removed from the purge gas, resulting in a decrease in methanol production for a fixed amount of make-up gas. Too much water or steam can also decrease methanol production due to equilibrium limitations and a decrease in the forward reaction rate. Conversely, if too little water or steam is added, the R-value of the feed gas containing the recycle gas stream may drop below the required minimum, which may result in increased amounts of undesirable by-products.
If the methanol synthesis plant comprises a single methanol synthesis reactor, the reactor may be an uncooled adiabatic reactor. Alternatively, the reactor may be cooled by heat exchange with the methanol synthesis feed gas, such as in a quench reactor, a tubular cooled converter or a gas-cooled converter. Alternatively, the methanol synthesis reactor may be cooled with boiling water under pressure, such as in an axial steam upflow converter or a radial steam upflow converter. If the methanol synthesis plant comprises two or more methanol synthesis reactors, they may use any combination, although combinations of axial or radial steam upflow converters and tubular cooled or gas-cooled converters, or combinations of axial steam upflow converters followed by radial steam upflow converters are preferred.
In an adiabatic reactor, the methanol synthesis feed gas may pass axially, radially, or both axially and radially through a fixed bed of particulate methanol synthesis catalyst. The exothermic nature of the methanol synthesis reactions results in an increase in the temperature of the reaction gases. Thus, it is desirable to have a lower inlet temperature to the bed than in cooled reactor systems to avoid overheating the catalyst, which can adversely affect selectivity and catalyst life. An alternative is to use a cooled reactor, which can utilize heat exchange with a cooling medium within the reactor to minimize or control the temperature. There are a number of types of cooled reactors that can be used in this situation. In one configuration, the fixed bed of particulate catalyst is cooled by tubes or plates through which a cooling heat exchange medium passes. In another configuration, the catalyst is contained in tubes around which a cooling heat exchange medium passes. Methanol synthesis reactors can be cooled by a feed gas or boiling water, usually under pressure. For example, a methanol synthesis reactor can be an axial steam upflow converter, a radial steam upflow converter, a gas-cooled converter, or a tubular-cooled converter.
In an axial steam upflow converter (aSRC), the feed gas for methanol synthesis typically passes axially through vertical tubes filled with catalyst, which are cooled by heat exchange with boiling water under pressure flowing in the shell side. The catalyst may be provided in granular form directly in the tubes or may be provided in one or more cylindrical containers that direct the flow of synthesis gas in radial and axial directions to intensify heat transfer. Said contained catalysts and their use in methanol synthesis are described in U.S. Patent No. US8785506. A particularly suitable means for removing heat from the catalyst are upflow converters in which the catalyst is contained in tubes cooled by boiling water under pressure.
In a radial steam upflow converter (rSRC), the feed gas for methanol synthesis typically passes radially (inward or outward) through a bed of particulate catalyst, which is cooled by a plurality of tubes or plates through which pressurized boiling water is fed as a cooling medium. Such reactors are known and are described, for example, in US Patent No. US4321234. They provide lower pressure drop than aSRC converters, but have a more complex internal structure.
In a tube cooled converter (TCC), the catalyst bed is cooled by feeding
- 6 047 470 feed gas for methanol synthesis through open-ended tubes located inside the bed and releasing the heated gas into the space above the catalyst in the shell side of the reactor. Subsequently, the heated gas can be passed directly through the catalyst bed without leaving the converter. The TCC converter can provide sufficient cooling area for a number of synthesis gas compositions and can be used over a wide range of conditions. As an alternative to the TCC converter, a gas-cooled converter (GCC) can be used to cool the catalyst bed, in which the feed gas for methanol synthesis is passed through tubes or plates according to the heat exchanger principle. In this case, the heated synthesis gas is removed from the converter and then returned back to the catalyst bed. An example of a GCC converter is described in U.S. Patent No. US 5827901.
Alternatively, the methanol synthesis reactor may be a quench reactor in which one or more fixed beds of particulate methanol synthesis catalyst are cooled by a methanol synthesis feed gas mixture that is introduced into the reactor within or between the beds. Such reactors are described, for example, in U.S. Patent No. US4411877.
In a method comprising first and second methanol synthesis reactors, the first methanol synthesis reactor is preferably cooled with boiling water, for example in an axial steam upflow converter or a radial steam upflow converter, more preferably an axial steam upflow converter. The second methanol synthesis reactor may be a radial steam upflow converter. Such designs are particularly used for the present invention due to the performance characteristics of these reactors and their ability to handle various feed gas mixtures. Alternatively, the second methanol synthesis reactor may be a gas-cooled converter or a tubular-cooled converter.
The methanol synthesis catalysts are suitable copper-containing methanol synthesis catalysts that are commercially available. In particular, suitable methanol synthesis catalysts are copper oxide/zinc oxide/aluminum oxide catalysts in the form of solid particles, which may contain one or more promoters. The methanol synthesis catalysts in each of the methanol synthesis reactors may be the same or different. For example, the methanol synthesis catalyst in the methanol synthesis reactor to which the water- or steam-containing feed gas is directed may have a composition that is stable with water or steam and promotes the water gas shift reaction. The copper oxide content of the catalyst (calculated as CuO) may be in the range of from 30 to 70 wt.%. Within this range, a copper oxide content in the range of 50 to 70 wt.%, preferably 60 to 70 wt.%, finds general use in the synthesis of methanol, whereas for the water gas shift reaction a substantially lower copper oxide content can be used, for example in the range of 30 to 60 wt.%. The weight ratio of Cu:Zn (based on CuO:ZnO) can be 1:1 or more, but is preferably in the range of 2:1 to 3.5:1, in particular 2.5:1 to 2.75:1, for methanol synthesis catalysts and in the range of 1.4:1 to 2.0:1 for water gas shift catalysts. In the case of methanol synthesis catalysts, the catalyst preferably contains 20-30 wt.% zinc oxide. The catalyst typically contains aluminum oxide, which can be present in an amount in the range of 5 to 20 wt.%. Particularly suitable catalysts are silica-doped methanol synthesis catalysts as described in WO2020212681 (A1), which are surprisingly stable under the influence of feed gases containing water or steam.
Methanol synthesis can be carried out in methanol synthesis reactors at pressures in the range of 10 to 120 bar abs and at temperatures in the range of 130°C to 350°C. The pressure at the reactor inlets is preferably 50-100 bar abs, more preferably 70-90 bar abs. The temperature of the synthesis gas at the reactor inlets is preferably in the range of 200-250°C, and at the outlets is preferably in the range of 230-280°C.
Each methanol synthesis reactor produces a gas product mixture. In the present method, a liquid methanol-containing stream is preferably recovered from each gas product mixture prior to further use. This can be accomplished by cooling one or more gas product mixtures to a temperature below the dew point, condensing the crude methanol product, and separating the crude liquid methanol product from unreacted gases. Conventional heat exchange equipment and gas-liquid separation equipment can be used. In particular, a suitable heat exchange apparatus includes a gas-gas heat exchanger in which the feed gas mixture to the methanol synthesis reactor is used to cool the gaseous methanol product stream from that reactor. The use of a gas-gas heat exchanger typically allows for improved control of steam generation in updraft converters. In the presence of two or more methanol synthesis reactors, the gas product mixtures can be cooled separately or combined and cooled together to produce a crude methanol stream. Cooling of the gas product mixture is preferably performed to 50°C or less, preferably 45°C or less, so that the capture of dissolved carbon dioxide in the crude methanol product is maximized. However, cooling to a temperature below 40°C is not necessary.
The liquid crude methanol extracted from one or more gas product mixtures contains dissolved carbon dioxide and is therefore preferably treated first by
- 7 047470 reducing its pressure and/or increasing its temperature and separating the vaporous carbon dioxide using a flash tank.
The method may include a step of extracting a carbon dioxide stream from the raw methanol. The extracted carbon dioxide stream is not recycled to the process, but after optional purification, may be used in external chemical synthesis processes to enhance oil recovery or may be sequestered in a carbon collection and storage unit. The carbon dioxide stream may be used as a chemical feedstock, such as for the production of acetic acid or in the production of urea in an ammonia-methanol-urea co-production process.
Subsequently, the carbon dioxide-depleted crude methanol can be processed in a conventional manner by distillation to produce a purified methanol product. If necessary, a portion of the carbon dioxide-depleted crude methanol product can be advantageously recycled as a wash stream to the gas-liquid separator to improve the capture of carbon dioxide in the crude methanol product.
A portion of the unreacted gas mixture constituting the gas stream recycled to the cycle is compressed by one or more compressors or circulation pumps. The compression may occur before the stream is split, for example to provide a purge gas stream, or after its splitting, or after the recycle gas stream is combined with the feed gas. Recycle ratios for forming feed gas mixtures fed to one or more methanol synthesis reactors may be in the range from 0.5:1 or lower to 5:1, preferably from 1:1 to 3:1. The term recycle ratio means the molar ratio of the flow rate of the recycle stream of unreacted gas and the make-up gas, as a result of which the gas mixture fed to the methanol synthesis reactor is formed.
A portion of the unreacted gas mixture separated from the liquid raw methanol is removed from the cycle or recycle stream as a purge gas stream, which is used to prevent the accumulation of undesirable inerts in the process. The purge gas stream may be removed continuously or intermittently. The purge gas stream may be recovered from the separated unreacted gases before or after compression in the recirculating pump. Purge gas recovered downstream of the compressor may provide a higher driving force and assist in membrane separation.
In the method, at least a portion of the purge gas stream is separated into a hydrogen-rich gas stream, which is recycled into makeup gas for the method. As a result, a carbon-rich off-gas stream is obtained. The carbon-rich off-gas stream is understood to be a gas stream, which has a higher proportion of carbon-containing compounds (carbon monoxide, carbon dioxide and methane) than the purge gas. Although individual components can have the same or even a lower proportion than in the purge gas, the total amount of all carbon-containing components in the carbon-rich gas will be a higher proportion compared to the purge gas. Preferably, the entire purge gas stream undergoes a separation step. The separation of hydrogen-rich and carbon-rich gas streams can be carried out using known separation equipment, such as a hydrogen membrane separator, or a pressure swing adsorption unit, a separation system in a cold box, or any combination thereof. Using these methods, more than 50% of the hydrogen present in the purge gas stream can be recovered.
It should be understood that by adding a stream of hydrogen-rich gas to the make-up gas, the stoichiometric value R of the feed gas will be increased. Additional hydrogen from an external source can also be added if necessary.
In the present method, the carbon-rich off-gas, which contains inerts, is desirably fed as fuel, for example to a fired heater, such as a fired heater used for superheating steam, or preheating and/or reheating feedstock in a synthesis gas plant. Alternatively, the carbon-rich off-gas may be withdrawn from the process for use as fuel.
It is desirable that the hydrogen-rich gas recovered from the purge gas stream contains > 80 vol.% H2. The separated hydrogen, in addition to being recycled to the methanol loop, can also be used upstream in the hydrodesulfurization of the hydrocarbon feedstock and/or withdrawn from the process for another use. However, in a preferred embodiment, a major portion, such as at least 51 vol.% of the separated hydrogen, is fed to the methanol synthesis loop.
Carbon-rich gas, which will typically contain carbon oxides and methane, can be used as a fuel, for example in a fired heater. Carbon-rich gas can be effectively used as a fuel for a fired heater used to heat process feedstocks, such as feed streams to a pre-reformer and an autothermal reformer.
A CO2 removal unit may optionally be included in a system for recovering carbon dioxide from unreacted gas extracted from a gas product mixture, such as before
- 8 047 470 by recycling the unreacted gas or feeding it to one or more additional methanol synthesis reactors in the methanol synthesis unit. In cases where a CO2 removal unit is used, the resulting product gas stream, deprived of carbon dioxide, can be returned for inclusion in the feed gas. The CO2 removal unit can be any conventional CO2 removal unit, the operation of which is based on physical absorption, chemical absorption, adsorption in a porous material or uses a membrane to selectively separate CO2 from a carbon-rich stream, thereby forming a methane-rich stream. A membrane CO2 removal unit is preferred. The recovered CO2 stream may contain small amounts of methane and inerts, and can therefore be used as a fuel, for example in a fired heater. Alternatively, the recovered CO2 stream, optionally after further purification, can be fed to an external chemical synthesis process used for enhanced oil recovery, or can be sequestered.
The purge gas stream mixture may contain methanol and therefore, if desired, methanol may be recovered from the purge gas stream upstream of the separation of the hydrogen-rich gas and the carbon-rich gas using a water wash. Preferably, at least a portion of the resulting methanol-containing wash water is added to the feed gas supplied to the methanol synthesis unit. Any methanol-containing purge gas wash water not added to the feed gas entering the methanol synthesis unit may be sent for purification together with the raw methanol.
The crude methanol stream recovered from the methanol production plant contains water as well as small amounts of higher alcohols and other impurities. The crude methanol can first be fed to a flash vessel or column where dissolved gases are liberated and separated from the liquid crude methanol stream. The crude liquid methanol can be subjected to one or more purification stages, including one or more, preferably two or three stripping stages in a methanol purification plant comprising one, two or more fractionating columns. The degassing stage and the stripping stages can be heated using heat recovered from the process, such as from cooling a product gas stream, a synthesis gas stream or from other sources. Typically, at least a portion of the crude methanol is purified by stripping to produce a purified methanol product.
The purified methanol product can be further processed, for example to produce derivatives such as dimethyl ether or formaldehyde. Alternatively, methanol can be used as a fuel.
The following is a description of the invention with references to the accompanying graphic materials, wherein:
Fig. 1 shows a method according to one embodiment of the invention;
Fig. 2 shows an additional method according to another embodiment of the invention;
Fig. 3 shows an additional method according to another embodiment of the invention; and Fig. 4 shows an additional method according to another embodiment of the invention.
In Fig. 1-4, the synthesis gas production plant comprises a pre-reforming plant and an autothermal reforming plant. In Fig. 1, the methanol synthesis plant comprises one stage, i.e., one methanol synthesis converter, or parallel converters of the same design, which operate cyclically. In Fig. 2 and 3, the methanol synthesis plant comprises two stages connected in series, wherein the first stage operates according to the straight-through principle, and the second stage operates cyclically. In Fig. 4, the methanol synthesis plant comprises two methanol stages connected in series, wherein both stages operate cyclically.
It will be understood by those skilled in the art that the graphical materials are schematic and that an industrial plant may require additional equipment items such as feedstock tanks, pumps, vacuum pumps, compressors, gas recirculation compressors, temperature sensors, pressure sensors, relief valves, control valves, flow controllers, level controllers, temporary storage tanks, storage tanks, etc. The provision of such additional equipment items is not part of the present invention and is carried out in accordance with normal practice in the design of chemical industry facilities.
In Fig. 1, a mixture of natural gas and steam fed through pipeline 10 is fed to a flame heater 12, where it is heated. The heated gas mixture is fed from the flame heater 12 through pipeline 14 to a pre-reformer 16 containing a fixed bed of steam reforming catalyst in the form of solid particles. The heated gas mixture is reformed under adiabatic conditions on the catalyst, thereby converting higher hydrocarbons present in the natural gas into methane, carbon oxides and hydrogen. The pre-reformed gas mixture is fed from the pre-reformer 16 through pipeline 18 to the flame heater 12, in
- 9 047470 in which it is heated to the temperature at the inlet of the autothermal reforming unit. The reheated pre-reformed gas mixture is fed from the flame heater 12 through the pipeline 20 to the autothermal reforming unit 22 with the supply of an oxygen stream 24. In the autothermal reforming unit, the pre-reformed gas mixture is partially burned, wherein the oxygen in the burner is installed near the upper part, and the resulting hot partially burned gas is brought to equilibrium through a layer of steam reforming catalyst located under the burner. The resulting autothermal reforming synthesis gas stream is fed from the autothermal reforming unit 22 through the pipeline 26 to the heat recovery unit 28, containing one or more heat exchangers, where it is cooled to a temperature below the dew point for condensing the steam. The process condensate 30 is removed from the cooled gas mixture using gas-liquid separation equipment into a heat recovery unit to produce make-up gas. A portion of the condensate 30 may be used to generate steam used to prepare feed gas 14 fed to the pre-reforming unit 16. The make-up gas is extracted from the heat recovery unit 28 via a pipeline 32 together with a hydrogen-enriched stream supplied via a pipeline 34, and the resulting mixture is fed via a pipeline 36 to a synthesis gas compressor 38, where it is compressed. The compressed gas mixture is extracted from the synthesis gas compressor 38 via a pipeline 40 and combined with the recirculation loop gas supplied via a pipeline 42 to form a feed gas mixture, which is fed via a pipeline 44 to a circulation compressor 46, in which the mixture is compressed to the loop pressure. Compressed feed gas is withdrawn from circulation compressor 46 via pipeline 48 and mixed with a stream of steam supplied via steam injection line 50. The resulting mixture of feed gas and steam is supplied via pipeline 52 to gas-gas heat exchanger 54 where it is heated to the temperature at the inlet of methanol converter and subsequently supplied via pipeline 56 to the inlet of methanol synthesis reactor 58. Although one converter is shown, it should be understood that this process flow diagram can operate with two or more converters in parallel. Methanol synthesis reactor 58 is a converter with an axial ascending steam flow, containing tubes 60 filled with a methanol synthesis catalyst, cooled by boiling water under pressure 62. The reactions of methanol synthesis and water gas conversion occur in reactor 58 to obtain a gas product mixture containing methanol, unreacted hydrogen and carbon dioxide. The gas product mixture is extracted from the reactor 58 via the pipeline 64, cooled in the heat exchanger 54 and fed via the pipeline 66 to one or more additional heat exchangers 68, where it is cooled to a temperature below the dew point for condensation of the liquid raw methanol. The cooled mixture is fed from one or more heat exchangers 68 via the pipeline 70 to the gas-liquid separator 72, where the unreacted gases are separated from the liquid raw methanol, which is extracted from the separator 72 via the pipeline 74. The raw methanol is sent to the distillation and purification unit (not shown), where it is degassed and distilled in two or three distillation stages to obtain a purified methanol product. The unreacted gases are extracted from the separator 72 and separated. A portion is fed through a pipeline 42 as a recirculation loop gas to form a portion of the feed gas fed to the methanol synthesis reactor 58. The remaining portion is fed through a pipeline 78 as a purge gas to a purge gas scrubbing unit 80, to which a water stream 82 is fed and which creates a purge gas scrubbing stream 84 containing a small amount of methanol. The purge gas wash stream is heated to generate steam, some of which may be fed into the feed gas mixture via pipeline 50. The washed purge gas is extracted from the purge gas wash unit 80 and fed via pipeline 86 to the membrane hydrogen recovery unit 88, where the hydrogen-enriched stream is separated from the washed purge gas and fed via pipeline 34 to the makeup gas stream in pipeline 32. The carbon-enriched exhaust gas is extracted from the hydrogen recovery unit 88 via pipeline 90 and sent as fuel for combustion to the flame heater 12.
In Fig. 2, the synthesis gas production plant is the same as shown in Fig. 1. However, while in Fig. 1 the methanol synthesis plant operates with one reactor in a cyclic manner, the methanol synthesis plant in Fig. 2 operates with two methanol synthesis reactors connected in series, with the first reactor operating on a straight-through principle, and the unreacted gases from the separator downstream of the first reactor are fed, unlike in the first embodiment, to an additional methanol synthesis reactor operating in a cyclic manner. Thus, in Fig. 2 compressed mixture of make-up gas and hydrogen-saturated gas in pipeline 40 is mixed with steam in pipeline 50, heated in gas-gas heat exchanger 54, passed through reactor 58, cooled in heat exchanger 54 and additional heat exchangers 68 and fed to gas-liquid separator 72, from which a first stream of liquid raw methanol 74 is extracted. First unreacted gas mixture 76 extracted from gas-liquid separator 72 is combined with second unreacted gas mixture from pipeline 110, and the combined feed gas is fed through line 112 to circulation compressor 114. Compressed feed gas is fed from compressor 114 through pipeline 116 to second gas-gas heat exchanger 118, where it is heated, and subsequently fed through pipeline 120 to the inlet of the converter 122 with a radial ascending flow of steam containing an annular layer of catalyst 124, cools
- 10 047470 tubes or plates containing boiling water under pressure 126. Although a radial updraft converter is shown, the method can equally be implemented using an axial updraft converter, a gas-cooled converter, or a tube-cooled converter. A second gas product mixture is withdrawn from the reactor 122 via a conduit 128 and cooled in a heat exchanger 118 and one or more additional heat exchangers 130 to a temperature below the dew point. The cooled mixture is then passed from the heat exchangers 130 to a second gas-liquid separator 132, from which a second stream of liquid raw methanol is withdrawn via a conduit 134. The first and second streams of liquid raw methanol can be combined if necessary and then sent for purification to obtain a purified methanol product, as described above. The unreacted gas mixture 136 is extracted from the second gas-liquid separator 132 and divided into a second stream 110 of unreacted gas and a purge stream 138. The purge stream 138 is fed to a purge gas scrubbing unit 140, which receives a water stream 142 and which creates a purge gas scrubbing stream 144 containing a small amount of methanol. The purge gas wash stream is heated to generate steam, some of which may be fed into the feed gas mixture via pipeline 50. The washed purge gas is extracted from the purge gas wash unit 140 and fed via pipeline 146 to the membrane hydrogen recovery unit 148, where the hydrogen-enriched stream is separated from the washed purge gas and fed via pipeline 34 to the makeup gas stream in pipeline 32. The carbon-enriched exhaust gas is extracted from the hydrogen recovery unit 148 via pipeline 150 and sent as fuel for combustion in the flame heater 12.
In Fig. 3, the synthesis gas production unit and the methanol synthesis unit are the same as those shown in Fig. 2, except that a portion of the gas fed to the radial updraft converter is recycled to add to the feed gas entering the axial updraft converter. Thus, the feed gas 116 entering the radial updraft converter 122 is divided into a first and a second portion. The first portion is heated in a heat exchanger 118 and fed to the radial updraft converter 122. The second portion is fed through a line 152 to the compressed feed gas in a line 40 upstream of the steam or water addition through a line 50, heated in a heat exchanger 54 and fed to the axial updraft converter 58.
Optionally, as shown in dotted lines, at least a portion of the unreacted gas mixture 76 recovered from the first gas-liquid separator 72 can be fed to a CO2 removal unit 160 to remove a portion of the carbon dioxide from the first unreacted gas mixture. A suitable CO2 removal unit 160 can be a membrane unit that produces a CO2-free gas mixture 164 that is combined with the second unreacted gas mixture 110 to form a feed gas for a radial upflow vapor converter. The CO2 removal unit also produces a CO2 stream 162 that can be sent to an external process or sequestered in a CO2 production unit.
In Fig. 4, the synthesis gas plant and the methanol synthesis plant are the same as those shown in Fig. 2, except that the purge gas mixture 138 obtained from the unreacted gas mixture 136 is divided into portions. The first portion is fed to a purge gas scrubber 140 and a hydrogen separation unit 148 to form a hydrogen-rich stream 34. The second portion bypasses these units and is recycled to the compressed feed gas in conduit 40 upstream of the steam addition via conduit 50 to the feed gas for the axial steam riser converter 58. In this configuration, the second unreacted gas stream 110 is not combined with the unreacted gas stream in conduit 76 (or optionally with the CO 2 -deprived stream 164), but is instead fed directly to the recycle compressor 114. Optionally, as shown in Fig. 3, at least a portion of the unreacted gas mixture 76 extracted from the first gas-liquid separator 72 can be fed to a CO2 removal unit 160 to remove a portion of the carbon dioxide from the first unreacted gas mixture to thereby produce a CO2 stream 162 and a CO2- free gas 164 that can be fed to a circulation compressor 114.
The present invention will be further described with reference to the following calculation examples obtained using conventional modeling software suitable for methanol synthesis processes. All these examples are based on the same amount of H2 +CO in Nm3 /h at the outlet of the ATR, which was operated at a steam to carbon ratio of 0.6:1 and a pressure of 34 bar.
- 11 047470
Example 1.
Example 1 is an example of a process flow diagram in accordance with Fig. 1. The process conditions and compositions of the various streams are indicated below.
- 12 047470
Example 2. Comparative.
Example 2 is similar to example 1 and is based on the method shown in Fig. 1, but does not contain the steam injection line 50 and additionally contains a make-up gas supply line that passes a portion of the make-up gas, designated below as line 41, from the compressed make-up gas mixture line into the washed purge gas 86, which enters the hydrogen recovery unit 88. This is an example of the method claimed in WO2016180812 A1. The process conditions and the compositions of the various streams are indicated below.
- 13 047470
Example 3.
Example 3 relates to the process according to Fig. 2, in which two stages of methanol synthesis are used, the first stage comprising an axial updraft converter operating on a straight-through principle, followed by a radial updraft converter operating cyclically. The process conditions and the compositions of the various streams are indicated below.
- 14 047470
Stream number 20 24 26 30 32 34 36 Temperature (°C) 650 228 1050 93 45 53 46 Pressure (bar abs.) 35.4 39.5 34.0 30.9 30.9 30.9 30.9 Mass flow (ton/h) 201.1 126.0 327.1 76.3 250.8 21.8 272.7 Molar flow (kgmol/h) 11,971 3,960 25,665 4,231 21,435 2,806 24,241 Molecular mass 16.79 31.83 12.74 18.02 11.70 7.78 11.25 Composition (kgmol/h) Water 3986.4 55.5 4306.4 4229.0 77.4 9.0 86.5 Hydrogen 485.8 - 13,848.0 - 13,848.4 2347.0 16,195.6 Carbon monoxide 3.8 - 6109.7 0.7 6109.2 58.0 6167.2 Dioxide Carbon 267.4 - 974.9 0.9 974.0 314.2 1288.3 Nitrogen 35.9 - 35.9 - 35.9 7.8 43.7 Argon - 11.7 I.7 - I.7 5.9 17.6 Methane 7191.6 - 378.4 - 378.3 63.7 442.0 Methanol - - - - - - - Oxygen - 3892.7 - - - - - Light - - - - - - Heavy - - - - - - - Number flow 50 56 64 70 74 76 110 Temperature (°C) 301 230 247 45 45 45 45 Pressure (bar abs.) 82.5 82.1 80 78.2 78.1 78.1 78.1 Mass flow (tonnes/hr) 10.8 283.5 283.5 283.5 107.3 176.2 440.0 Molar flow (kgmol/hr) 600 24,841 18,447 18,447 3,374 15,073 40,697 Molecular mass 18.02 11.41 15.37 15.37 31.80 11.69 10.81 Composition (kgmol/h) Water 600.0 686.5 133.6 133.6 131.5 2.1 31.4 Hydrogen - 16,195.6 10,361.9 10,361.9 13.6 10,348.3 28,102.1 Carbon monoxide - 6,167.3 2,412.1 2,412.1 16.0 2,396.0 2,645.1 Dioxide Carbon - 1288.3 1844.3 1844.3 121.8 1722.5 4874.5 Nitrogen - 43.7 43.7 43.7 0.2 43.5 435.5 Argon - 17.6 17.6 17.6 - 17.5 174.4 Methane - 442.0 442.0 4 42.0 6.5 435.5 4196.8 Methanol - - 3185.2 3185.2 3078.8 106.4 231.2 Oxygen - - - - - - Light - - 5.2 5.2 4.0 1.2 5.9 Heavy - - 1.4 1.4 1.3 -Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB2106692.3 | 2021-05-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA047470B1 true EA047470B1 (en) | 2024-07-24 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11851394B2 (en) | Process for synthesising methanol | |
CN112638849A (en) | Process for the preparation of methanol from synthesis gas without carbon dioxide emissions | |
AU2019269094B2 (en) | Process for synthesising methanol | |
EA033955B1 (en) | Integrated process for the production of formaldehyde-stabilized urea | |
GB2027737A (en) | Producing hydrogen | |
RU2758773C2 (en) | Method for producing formaldehyde-stabilised urea | |
GB2585478A (en) | Process for synthesising methanol | |
AU2017242105A1 (en) | A methanol synthesis process layout for large production capacity | |
US20240140891A1 (en) | Process for synthesising methanol | |
WO2023218160A1 (en) | Process for synthesising methanol | |
GB2606855A (en) | Process for synthesising methanol | |
WO2023281238A1 (en) | Process for synthesising methanol | |
AU2023232982A1 (en) | Process for producing hydrogen and method of retrofitting a hydrogen production unit | |
EA047470B1 (en) | METHOD OF METHANOL SYNTHESIS | |
EP4495061A1 (en) | Process for producing a synthesis gas | |
EA042869B1 (en) | METHANOL SYNTHESIS METHOD | |
GB2630460A (en) | Process for synthesising methanol | |
EA042659B1 (en) | METHANOL SYNTHESIS METHOD | |
DK202100198A1 (en) | Process for synthesis gas generation |