Способ получения углеводородов
Формула / Реферат
1. Способ получения углеводородов процессом Фишера-Тропша, включающий:
a) подвергание смеси газообразного обессеренного углеводородного сырья и пара паровому риформингу путем
i) прохождения смеси через катализатор, размещенный в нагретых трубах установки теплообменного риформинга,
ii) подвергания газа, образовавшегося в первичном риформинге, вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга кислородом, полученным из обогащенного кислородом газа, содержащего до 90% кислорода, и приведение образовавшихся газообразных продуктов частичного сгорания к равновесию с помощью катализатора вторичного риформинга, и
iii) использования газа, образованного во вторичном риформинге, для нагрева труб установки теплообменного риформинга для получения частично охлажденного риформинг-газа,
b) дальнейшее охлаждение частично охлажденного риформинг-газа ниже точки росы пара, чтобы сконденсировать воду и отделить сконденсированную воду для получения обезвоженного синтез-газа,
c) осуществление реакции синтеза углеводородов с участием обезвоженного синтез-газа с образованием потока продуктов реакции,
d) разделение по крайней мере части потока продуктов реакции на углеводородный поток продукта и поток остаточного газа,
e) сжигание по крайней мере части остаточного газа для получения рабочего газа, и
f) использование рабочего газа для приведения в действие турбины для получения энергии от турбины.
2. Способ по п.1, в котором обогащенный кислородом газ получают в воздухоразделительной установке, а азот, полученный в воздухоразделительной установке, подают в турбину.
3. Способ по п.1 или 2, в котором турбина является частью комплексного газотурбинного агрегата, включающего воздушный компрессор для подачи сжатого воздуха для использования в газотурбинном агрегате, камеру сгорания и турбину.
4. Способ по п.3, в котором часть сжатого воздуха подают в воздухоразделительную установку.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отходящие газы из газовой турбины пропускают через теплообменник, чтобы регенерировать тепло для использования в процессе.
6. Химическая установка для получения жидкого углеводородного продукта из обессеренного углеводородного сырья и пара, содержащая:
a) установку первичного теплообменного риформинга, которая включает кожух, множество реакционных труб, размещенных внутри кожуха и содержащих катализатор риформинга, и средства для перемещения теплообменной среды внутри кожуха для нагрева реакционных труб,
b) установку вторичного риформинга, включающую зону сгорания вверх по потоку и зону риформинга вниз по потоку, содержащую слой катализатора риформинга, и средства для введения обогащенного кислородом газа, содержащего до 90% кислорода, и газа первичного риформинга в зону сгорания,
c) средства для переноса газа вторичного риформинга из установки вторичного риформинга в межтрубное пространство установки первичного риформинга,
d) средства для переноса газа вторичного риформинга из межтрубного пространства установки первичного риформинга в реактор синтеза углеводородов с помощью средств удаления воды,
e) реактор синтеза углеводородов,
f) средства для разделения потока синтезированных углеводородов, полученных в реакторе синтеза углеводородов, на продуктовый поток жидких углеводородов и поток остаточного газа,
g) газотурбинный агрегат, включающий воздушный компрессор, камеру сгорания и блок турбины,
h) средства для переноса по крайней мере части указанного остаточного газа в камеру сгорания газовой турбины.
7. Установка по п.6, дополнительно содержащая воздухоразделительную установку для разделения воздуха на обогащенный кислородом газ для подачи в установку вторичного риформинга и азотсодержащий газ.
8. Установка по п.7, дополнительно содержащая средства для введения азотсодержащего газа в газотурбинный агрегат.
9. Установка по п.7 или 8, дополнительно содержащая средства для введения сжатого воздуха, полученного в воздушном компрессоре, в газотурбинный агрегат.
Текст
005783 Углеводороды Данное изобретение относится к процессу Фишера-Тропша получения углеводородов и, в частности, к эффективному использованию углеродных значений в сырье для получения синтез-газа, содержащего водород и оксиды углерода, путем каталитической реакции пара с углеводородным сырьем, которое будет использовано в процессе Фишера-Тропша для получения углеводородов. В процессе Фишера-Тропша синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, реагирует в присутствии катализатора, который обычно является композицией, содержащей кобальт и/или железо. Процесс может быть осуществлен с использованием одного или нескольких неподвижных слоев катализатора или с использованием подвижного катализатора, например суспензии катализатора в углеводородной жидкости. Полученную углеводородную жидкость отделяют от остаточного газа. Эта реакция может быть проведена за один проход, или часть остаточного газа может быть соединена со свежим синтез-газом и возвращена в реактор Фишера-Тропша. Любой остаточный газ, который не возвращается в реактор Фишера-Тропша для последующих реакций, называется здесь хвостовым газом. Остаточный газ,помимо непрореагировавшего водорода и монооксида углерода, содержит некоторые легкие углеводороды, например парафины, включая метан, этан, бутан, олефины, такие как пропилен, спирты, как этанол, и следы других малых составляющих, таких как органические кислоты. Он также обычно содержит немного двуокиси углерода, которая может присутствовать в синтез-газе, подаваемом на процесс ФишераТропша и/или образовываться в результате побочных реакций. Возможно, как результат неполного разделения жидкого углеводородного продукта остаточный газ может также содержать небольшую долю высших углеводородов, т.е. углеводородов, содержащих 5 или более атомов углерода. Эти компоненты остаточного газа являются ценным источником горючего. В настоящем изобретении по крайней мере часть остаточного газа используется для сжигания в газовой турбине, чтобы обеспечить подачу энергии в процесс. Это дает выигрыш в выходе по энергии процесса и может привести к значительной экономии стоимости установки, так как может быть значительно сокращена или совсем устранена потребность в паровой турбине высокого давления. Паровой риформинг широко практикуется и используется для получения потока водорода и синтезгаза для ряда процессов, таких как получение аммиака, метанола и процесс Фишера-Тропша. В процессе парового риформинга обессеренное углеводородное сырье, например, природный газ или неочищенная смесь смешиваются с паром и проводятся при повышенной температуре и давлении через подходящий катализатор, обычно переходной металл, в частности, никель, на подходящей подложке, например, из окиси алюминия, окиси магния, двуокиси циркония или глиноземистого цемента. В процессе парового риформинга любые присутствующие углеводороды, содержащие два или более атомов углерода, превращаются в монооксид углерода и водород, и, кроме того, происходят обратимые реакции метанирование/паровой риформинг и реакции водяного газа. Степень, до которой доходят эти обратимые реакции, зависит от условий процесса, например температуры и давления, состава питания и активности катализатора риформинга. Реакция метанирование/паровой риформинг является сильно эндотермической, и поэтому для конверсии метана в оксиды углерода благоприятны высокие температуры. По этой причине паровой риформинг обычно проводят при температурах на выходе выше 600 С, обычно в интервале от 650 до 950 С, пропуская смесь сырье/пар через катализатор первичного парового риформинга, расположенный на трубах, нагретых снаружи. Кроме того, состав полученного газа зависит от соотношения между компонентами сырья, давления и температуры. Продукт обычно содержит метан,водород, оксиды углерода, пар и какой-нибудь газ, как азот, который присутствует в подаче и который инертен в применяемых условиях. Для синтеза Фишера-Тропша желательно, чтобы мольное отношение водорода к монооксиду углерода составляло около 2 и чтобы количество присутствующего диоксида углерода было незначительным. Чтобы получить синтез-газ, более подходящий для синтеза Фишера-Тропша, газ первичного риформинга может подвергаться вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга, используя подходящий окислитель, например воздух или кислород. Это повышает температуру риформинг-газа, который затем в адиабатических условиях проходит через слой катализатора вторичного риформинга, снова обычно из никеля на подходящей подложке, чтобы довести состав газа до равновесного. Вторичный риформинг отвечает трем факторам: температуре, повышенной в результате частичного сжигания и последующего адиабатического риформинга, приводящей к большей степени риформинга, так что газ вторичного риформинга содержит пониженное количество остаточного метана. Во-вторых, повышенная температура благоприятна для обратной реакции водяного пара, так что увеличивается отношение монооксида углерода к диоксиду углерода. В-третьих, при частичном сжигании эффективно используется часть водорода, присутствующего в риформинг-газе, снижая таким образом отношение водорода к оксидам углерода. Все вместе эти факторы делают газ вторичного риформинга, образованный из природного газа как сырья, более подходящим для использования в качестве синтез-газа для таких применений, как синтез Фишера-Тропша, чем если бы стадия вторичного риформинга отсутствовала. Также из газа вторичного риформинга может быть извлечено больше тепла: в частности, регенерированное тепло может быть использовано для нагрева труб установки первичного риформинга, содержащих катализатор. Таким образом, первичный риформинг может быть осуществлен в установке тепло-1 005783 обменного риформинга, в которой содержащие катализатор трубы установки риформинга нагреваются газом вторичного риформинга. Использование в качестве окислителя не воздуха, а кислорода, обеспечивает дальнейшие преимущества, так как в синтез-газ не вводят инертный азот. Это означает, что возможны как рецикл СО 2, который легко может поглощаться из синтез-газа в отсутствие азота, так и рецикл непрореагировавшего остаточного газа процесса Фишера-Тропша, что увеличивает степень превращения подаваемого газа в жидкости процесса Фишера-Тропша. Примеры таких установок риформинга и процессов, использующих их,раскрыты, например, в патентах US 4 690 690 и US 4 695 442. В публикации WO 00/09441 описан процесс риформинга, в котором смесь сырье/пар подвергают первичному риформингу с помощью катализатора, размещенного в нагретых трубах установки теплообменного риформинга, затем полученный газ первичного риформинга подвергают вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга газом, содержащим кислород, и доводя полученные газообразные продукты частичного сгорания до равновесия на катализаторе вторичного риформинга, и затем полученный газ вторичного риформинга используется для нагревания труб установки теплообменного риформинга. В этой публикации WO 00/09441 двуокись углерода отделяют от продукта до или после его использования в синтезе соединений, содержащих углерод, и возвращают на питание установки риформинга. В одном варианте исполнения, описанном в этой публикации, возвращаемый диоксид углерода был частью остаточного газа процесса синтеза Фишера-Тропша, и добавляют к сырью- природному газу - до десульфуризации последнего. В патенте US-A-5733941 описан процесс Фишера-Тропша, в котором синтез-газ производится в установке автотермического риформинга. Остаточный газ процесса Фишера-Тропша сжигают и используют для приведения в действие силовой турбины. Тепло из установки риформинга проходит через множество теплообменников, и регенерированное тепло используется для нагрева пара и предварительного нагревания углеводородного газа, подаваемого на установку риформинга, синтез-газа, подаваемого на процесс Фишера-Тропша, и остаточного газа процесса Фишера-Тропша. Хотя остаточный газ используется для производства энергии, все еще остается необходимость в производстве пара высокого давления из тепла установки риформинга. В патенте US-B-6172124 описан так называемый процесс "газ в жидкости", в котором остаточный газ процесса Фишера-Тропша используется для топки в газовой турбине, которая приводит в действие воздушные компрессоры, используемые в процессе. Синтез-газ производится также в установке автотермического риформинга, в которой воздух и пар реагируют с подаваемым углеводородным газом с образованием смеси синтез-газа, содержащей азот, монооксид углерода и водород. Тепло, произведенное в установке риформинга, регенерируется из потока синтез-газа и используется для получения пара. Когда газ вторичного риформинга используется для нагревания труб установки теплообменного риформинга, в которой происходит процесс первичного риформинга, т.е. когда для получения синтезгаза используется установка риформинга с газовым нагревом (УРГН), тепло от процесса риформинга эффективно регенерируется без необходимости использования парогенератора высокого давления. Это отличается от работы обычной автотермической установки риформинга, которая описана, например, в патентах US-A-5733941 и US-B-6172124, где тепло от продуктового потока синтез-газа должно быть регенерировано в системе теплообменников и использовано для производства пара. Хотя использование УРГН для получения синтез-газа открывает возможности для уменьшения требуемого парогенератора,общие потребности в энергии процесса "газ в жидкости" обычно требуют наличия парогенератора для получения энергии с помощью паровых турбин и т.п. Такой парогенератор может топиться остаточным газом Фишера-Тропша, дополненным другим источником топлива, например природным газом, который иначе мог бы использоваться для получения синтез-газа. Очевидно, что использование дополнительного топлива снижает полную конверсию углерода процесса "газ в жидкости", а необходимость обеспечить производство пара увеличивает стоимость установки. В патенте ЕР-А-1197471 описан способ получения синтез-газа, подходящий для питания процессов Фишера-Тропша, в котором углеводородное сырье, например природный газ, реагирует с паром и/или кислородом и по крайней мере часть потребности в паре обеспечивается теплообменом от отходящего газа газовой турбины, приводящей в действие воздухоразделительную установку, обеспечивающую по крайней мере часть кислорода, требуемого для получения синтез-газа. Поскольку газовая турбина питается горючим топливным газом, который может содержать часть остаточного газа процесса ФишераТропша, производство синтез-газа не включает первичный риформинг смеси углеводородное сырье/пар на катализаторе, размещенном в нагретых трубах установки теплообменного риформинга, подвергая газ,полученный в первичном риформинге, вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга кислородосодержащим газом и доведения газа, полученного в результате частичного сжигания, до равновесия с помощью катализатора вторичного риформинга, а затем используя газ, полученный во вторичном риформинге для нагрева труб установки теплообменного риформинга. Было обнаружено, что процесс "газ в жидкости", использующий такой способ получения синтезгаза, может быть сделан более эффективным, когда остаточный газ процесса Фишера-Тропша используется как топливо в газовой турбине для генерации энергии.-2 005783 В соответствии с изложенным настоящее изобретение относится к способу получения углеводородов процессом Фишера-Тропша, включающему:a) подвергание смеси газообразного обессеренного углеводородного сырья и пара паровому риформингу путемi) прохождения смеси через катализатор, размещенный в нагретых трубах установки теплообменного риформинга,ii) подвергания газа, образовавшегося в первичном риформинге, вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга кислородом и приведение образовавшихся газообразных продуктов частичного сгорания к равновесию с помощью катализатора вторичного риформинга, иiii) использования газа, образованного во вторичном риформинге, для нагрева труб установки теплообменного риформинга для получения частично охлажденного риформинг-газа,b) дальнейшее охлаждение частично охлажденного риформинг-газа ниже точки росы пара, чтобы сконденсировать воду и отделить сконденсированную воду с получением обезвоженного синтез-газа,c) прохождение обезвоженного синтез-газа через реакцию синтеза углеводородов для получения потока продуктов реакции,d) разделение по крайней мере части потока продуктов реакции на углеводородный поток продукта и поток остаточного газа,e) сжигание по крайней мере части остаточного газа для получения рабочего газа, иf) использование рабочего газа для приведения в действие турбины для получения энергии от турбины. В другом аспекте изобретения предложена химическая установка для получения жидкого углеводородного продукта из обессеренного углеводородного сырья, подаваемого на питание, и пара, содержащая:a) установку первичного теплообменного риформинга, которая включает кожух, множество реакционных труб, размещенных внутри указанного кожуха и содержащих катализатор риформинга, и средства для перемещения теплообменной среды внутри кожуха для нагрева реакционных труб,b) установку вторичного риформинга, включающую зону сгорания вверх по потоку и зону риформинга вниз по потоку, содержащую слой катализатора риформинга, и средства для введения обогащенного кислородом газа и газа первичного риформинга в зону сгорания,c) средства для переноса газа вторичного риформинга из установки вторичного риформинга в кожух установки первичного риформинга,d) средства для переноса газа вторичного риформинга из кожуха установки первичного риформинга в реактор синтеза углеводородов с помощью средств удаления воды,e) реактор синтеза углеводородов,f) средства для разделения потока синтезированных углеводородов, полученных в реакторе синтеза углеводородов, на продуктовый поток жидких углеводородов и поток остаточного газа,g) газотурбинный агрегат, включающий воздушный компрессор, камеру сгорания и блок турбины,h) средства для переноса по крайней мере части остаточного газа в камеру сгорания газовой турбины. Количество кислорода, необходимое для установки вторичного риформинга, определяется двумя основными факторами, а именно, желаемым составом полученного газа и тепловым балансом установки теплообменного риформинга. Так, обычно увеличение количества кислорода вызывает снижение отношения [Н 2]/[СО] и снижение доли двуокиси углерода. С другой стороны, если условия подобраны так,что состав продукта и температура поддерживаются постоянными, увеличение температуры, при которой сырье подается на установку теплообменного риформинга, снижает потребность в кислороде (при постоянной температуре подачи кислорода). Снижение требуемого количества кислорода выгодно, так как это означает, что можно использовать меньшую, а значит, более дешевую воздухоразделительную установку для получения кислорода. Температура сырья может быть увеличена с помощью любого подходящего источника тепла, который при необходимости может быть топочным нагревателем, который для сжигания может использовать воздух, а не кислород. Кислород, который сгорает с газом первичного риформинга на этапе a)(ii), доставляется путем подачи обогащенного кислородом газа, который предпочтительно более чем на 90%, в частности, 95% является кислородом. Обогащенный кислородом газ предпочтительно производится на воздухоразделительной установке. Использование обогащенного кислородом газа вместо воздуха для подачи кислорода для частичного сжигания газа первичного риформинга сокращает объем инертного газа (главным образом азота), вводимого в процесс. Присутствие инертных газов снижает теплоту сгорания топлива, т.е. теплосодержание образованного потока остаточного газа, так что предпочтительно их минимизировать. Реакция синтеза углеводородов предпочтительно является процессом Фишера-Тропша (Ф-Т), хорошо известным в уровне техники. В процессе Ф-Т синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, реагирует в присутствии катализатора, который обычно является композицией, содержащей кобальт и/или железо. Реактор Ф-Т может быть реактором с неподвижным слоем, реактором с катализаторной суспензией или другой подходящей конфигурацией реактора, известной специалистам в данной области.-3 005783 Желаемыми продуктами являются жидкие углеводороды (Ф-Т-углеводороды), которые отделяют, обычно на стадии первичного разделения, вместе с образовавшейся водой от газообразных продуктов реакции, которые содержат непрореагировавшие газы. Часть потока газообразных продуктов реакции обычно возвращается в процесс Ф-Т, однако, чтобы избежать образования инертных газов в процессе, продувочный поток остаточного Ф-Т-газа также отделяют от потока продуктов реакции. Реактор Ф-Т требует непрерывного охлаждения, и отведенное тепло может использоваться для генерации пара низкого давления. По крайней мере часть потока остаточного Ф-Т-газа, который содержит некоторое количество водорода и углеводорода, используется для отопления газотурбинного агрегата для получения энергии. При желании один или более дополнительных продувочных потоков, например из установки регенерации Н 2 или установки гидрокрекинга, могут объединяться с потоком остаточного Ф-Т-газа до подачи в камеру сгорания газовой турбины. Другая часть потока остаточного Ф-Т-газа может возвращаться на установку вторичного риформинга, т.е. часть остаточного Ф-Т-газа может подаваться в газ первичного риформинга до его сжигания. Теплота сгорания топлива остаточного газа обычно составляет 2000-10000(британских тепловых единиц) бте/фт, и такой рецикл обеспечивает полезный источник топлива. Газовая турбина имеет обычную форму и включает воздушный компрессор, камеру сгорания и турбинный агрегат, в котором рабочие газы расширяются, чтобы привести в действие турбину, и таким образом вращают приводной(ые) вал(ы). Остаточный газ подается в камеру сгорания газовой турбины, где он сжигается вместе с воздухом из воздушного компрессора. Тепло предпочтительно регенерируется из отходящего газа турбины и используется в процессе. Например, теплота, присутствующая в отходящем газе газовой турбины, может использоваться для перегревания пара низкого давления (НД) из реактора Ф-Т и для снабжения теплом системы сатурации рабочего пара. Дополнительное топливо может сжигаться в вытяжном канале, чтобы обеспечить эффективный нагрев. Перегретый пар НД используется для приведения в действие паровых турбин. Было обнаружено, что паром НД может быть произведено значительное количество энергии. В предпочтительном исполнении часть воздуха из секции воздушного компрессора газовой турбины отводится на воздухоразделительную установку, которая подает обогащенный кислородом рабочий газ на установку вторичного риформинга. В этом случае в установке предусмотрены средства, такие как трубопровод для транспортировки отведенного воздуха. Это имеет то преимущество, что снижается потребность в энергии для любого воздушного компрессора, который питает воздухоразделительную установку. Обычно для питания воздухоразделительной установки может быть взято до 20% объемного воздушного потока газотурбинного компрессора. Когда обогащенный кислородом газ для процесса вторичного риформинга обеспечивается воздухоразделительной установкой, значительное количество нежелательного инертного газа (главным образом азота) также образуется при повышенном давлении. Далее, предпочтительно, чтобы инертные газы, образованные в процессе разделения воздуха, вводились в газовую турбину, чтобы увеличить объем газа,проходящего через турбину и, таким образом, увеличить выход энергии. В этом варианте исполнения предусмотрены трубопроводы, чтобы транспортировать газ из воздухоразделительной установки в газотурбинный агрегат. Между потоком сжатого воздуха и потоком инертных газов из воздухоразделительной установки может проходить некоторый теплообмен, чтобы немного нагреть инертные газы и охладить сжатый воздух перед вводом в газовую турбину. В случае работы с введением инертных газов желательно уравнять,по крайней мере приблизительно, потоки через газотурбинный компрессор и турбину. Поэтому мольная скорость потока инертного газа, вводимого в турбину, и мольная скорость потока сжатого воздуха, отведенного от газотурбинного компрессора, предпочтительно поддерживаются приблизительно одинаковыми. Энергия, произведенная газовой турбиной, может использоваться непосредственно для подачи энергии в ряде технологических операций в рамках процесса "газ в жидкости". Энергия может быть использована непосредственно для приведения в действие, например, воздухоразделительной установки,компрессора рецикла Ф-Т, компрессора остаточного газа или холодильной системы регенерации Ф-Туглеводородов. Часть или вся энергия может быть проведена на генератор переменного тока, чтобы получить электричество, необходимое в процессе. Если необходимо, дополнительное углеводородное топливо может подаваться в газотурбинный агрегат, если теплосодержание в остаточном газе недостаточно для обеспечения энергии, требуемой для технологических операций. Обычно добавочное топливо может быть природным газом, потому что очень возможно, чтобы подача природного газа была доступна для снабжения углеводородным сырьем операции риформинга. Газотурбинный агрегат выбирается так, чтобы быть подходящего размера и спецификаций для установки, учитывая имеющиеся потоки газа и требуемый выход по энергии. Предпочтительно газовая турбина выбирается так, чтобы она работала при 80-100% своей мощности, чтобы максимизировать экономическую эффективность установки. Специалист может, используя свой опыт, выбрать подходящий газотурбинный агрегат для конкретной конструкции установки.-4 005783 Изобретение иллюстрируется ссылками на приложенный чертеж, который является схематической картой технологического процесса одного варианта исполнения изобретения. На чертеже смесь обессеренного углеводородного сырья, например природного газа, и пара подается обычно при давлении от 10 до 50 абс. бар. по линии 10 в теплообменник 12 и оттуда по линии 14 в содержащие катализатор трубы 16 установки теплообменного риформинга 18. До ввода в трубы 16 смесь обычно нагревают до температуры в интервале от 350 до 550 С. Для простоты на чертеже показаны только три трубы, на практике может быть несколько десятков или сотен таких труб. Смесь сырье/пар подвергается паровому риформингу в трубах 16, и газ первичного риформинга покидает установку теплообменного риформинга 18 по линии 20 обычно при температуре в интервале от 600 до 800 С. Газ первичного риформинга подается по линии 20 в установку вторичного риформинга 30,в которую кислород поступает по линии 28. Воздух в трубопроводе 22 сжимается воздушным компрессором 24 и подается в воздухоразделительную установку 26, из которой обогащенный кислородом газ подается по линии 28 в установку вторичного риформинга 30. Смесь газа первичного риформинга и остаточного газа частично сгорает в установке вторичного риформинга и приводится в равновесие путем прохождения через катализатор вторичного риформинга 32. Газ вторичного риформинга покидает установку вторичного риформинга по линии 34, обычно при температуре в интервале от 850 до 1150 С. Тепло регенерируется из горячего газа вторичного риформинга при прохождении газа вторичного риформинга по линии 34 в межтрубное пространство установки теплообменного риформинга 18, то есть газ вторичного риформинга образует теплообменную среду установки теплообменного риформинга. Газ вторичного риформинга таким образом охлаждается в результате теплообмена с газом, подвергающимся риформингу в трубах 16, и покидает установку теплообменного риформинга по линии 36 обычно при температуре на 50-150 С выше температуры, при которой смесь углеводородное сырье/пар подается в трубы 16. Затем частично охлажденный газ вторичного риформинга охлаждается далее с регенерацией тепла в одном или более теплообменниках 38 до температуры ниже точки росы воды в газе вторичного риформинга. Регенерированное тепло может использоваться для нагрева сатуратора процесса (не показан), который снабжает рабочим паром процесс синтеза. Охлажденный газ вторичного риформинга затем подается по линии 40 в сепаратор 42, в котором сконденсированная вода отделяется как поток жидкой воды 44. Эта вода может возвращаться путем ее нагрева и контактирования углеводородного сырья с образовавшейся горячей водой в сатураторе для получения смеси углеводородов и пара. Оставшийся обезвоженный газ проводится затем по линии 45 в необязательную установку разделения водорода 46, например мембранную установку или стадию адсорбции с колебаниями давления, чтобы разделить часть водорода в обезвоженном газе в виде потока водорода 48. Водород из сепаратора водорода может быть использован для гидродесульфуризации исходного углеводородного сырья, подаваемого в установку теплообменного риформинга 18. Также, водород с этой стадии может соединяться с остаточным Ф-Т-газом перед сжиганием в газовой турбине. Образовавшийся обезвоженный газ с отделенным водородом подается затем по линии 50 в реактор синтеза Фишера-Тропша 52, и целевой поток разделяется в разделительной установке 56 на поток жидких углеводородов и побочной воды как целевой углеводородный поток 58 и поток газообразных продуктов 61, который также содержит непрореагировавшие газы. Желаемые жидкие углеводороды затем отделяют от продуктового потока жидких углеводородов 58 (не показано). Пар НД может образовываться, прямо или косвенно, в охладителе, необходимом для охлаждения реактора Ф-Т, и этот пар может быть перегрет для приведения в действие паровых турбин. Газообразный целевой поток 61 возвращается в реактор Ф-Т 52 по линии 50. Остаточный Ф-Т-газ продувают как поток 60 из газообразного целевого потока 61, чтобы избежать образование инертных газов, например азота, который может присутствовать в углеводородном сырье как загрязняющая примесь и/или часто присутствует в малых количествах как примесь в кислороде, используемом для частичного сжигания. Продувочный поток остаточного газа 60 сжигают в камере сгорания 62 газотурбинной установки. Газотурбинная установка включает воздушный компрессор 66, камеру сгорания 62 и турбину 68. Воздух подается в компрессор 66 по линии 64. Газообразные продукты сгорания расширяются в турбинной установке 68, производя таким образом энергию в вале турбины. Тепло может быть рекуперировано из вытяжного канала 74 турбины с помощью обменников 78 и использовано в процессе для перегревания пара НД или нагрева сатуратора процесса. Дополнительное тепло может вводиться в вытяжной канал путем сжигания в канале дополнительного топлива из природного газа, введенного из линии 76. В одном варианте исполнения изобретения линия 70 может быть использована для транспортировки сжатого азота и других инертных газов из воздухоразделительной установки на вход турбины, чтобы увеличить поток газа через турбину 68. Линия 72 может использоваться в другом исполнении изобретения для транспортировки части сжатого воздуха, произведенного установкой воздушного компрессора 66, в воздухоразделительную установку, что сокращает количество энергии, требуемой воздушным компрессором 24, который снабжает сжатым воздухом воздухоразделительную установку 26.-5 005783 Далее изобретение иллюстрируется следующим расчетным примером процесса в соответствии с приведенной выше последовательностью технологических операций. В следующей таблице приведены давления (Р, в абс.бар), температуры (Т, в С) и скорости потока (кг/ч) различных компонентов потоков,округленные до ближайшего целого. Примеры в таблице показывают характеристики процесса "газ в жидкость" (ГВЖ), производящего 15000 баррелей в день жидкого углеводородного продукта Ф-Т. В сравнительном примере (а) остаточный Ф-Т-газ сжигают в котле сбросного тепла (с дополнительным сжиганием природного газа), чтобы получить пар ВД для производства энергии. В случае (b), который является способом согласно изобретению, остаточный Ф-Т-газ сгорает в газовой турбине (с дополнительным сжиганием природного газа) для производства энергии. В случае (b) процесс является в основном тем процессом, что описан выше и проиллюстрирован на чертеже. Процесс включает необязательный ввод N2, полученного в воздухоразделительной установке, в газовую турбину и подачу сжатого воздуха, полученного в воздушном компрессоре газовой турбины, в воздухоразделительную установку.-6 005783 Как можно видеть из таблицы, случай (b) обнаруживает улучшения в эффективности по сравнению со случаем (а). Кроме того, требования к производству пара ВД в случае (b) отсутствуют, таким образом,капитальные затраты на установку могут быть соответственно снижены. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения углеводородов процессом Фишера-Тропша, включающий:a) подвергание смеси газообразного обессеренного углеводородного сырья и пара паровому риформингу путемi) прохождения смеси через катализатор, размещенный в нагретых трубах установки теплообменного риформинга,ii) подвергания газа, образовавшегося в первичном риформинге, вторичному риформингу путем частичного сжигания газа первичного риформинга кислородом, полученным из обогащенного кислородом газа, содержащего до 90% кислорода, и приведение образовавшихся газообразных продуктов частичного сгорания к равновесию с помощью катализатора вторичного риформинга, иiii) использования газа, образованного во вторичном риформинге, для нагрева труб установки теплообменного риформинга для получения частично охлажденного риформинг-газа,b) дальнейшее охлаждение частично охлажденного риформинг-газа ниже точки росы пара, чтобы сконденсировать воду и отделить сконденсированную воду для получения обезвоженного синтез-газа,c) осуществление реакции синтеза углеводородов с участием обезвоженного синтез-газа с образованием потока продуктов реакции,d) разделение по крайней мере части потока продуктов реакции на углеводородный поток продукта и поток остаточного газа,e) сжигание по крайней мере части остаточного газа для получения рабочего газа, иf) использование рабочего газа для приведения в действие турбины для получения энергии от турбины. 2. Способ по п.1, в котором обогащенный кислородом газ получают в воздухоразделительной установке, а азот, полученный в воздухоразделительной установке, подают в турбину. 3. Способ по п.1 или 2, в котором турбина является частью комплексного газотурбинного агрегата,включающего воздушный компрессор для подачи сжатого воздуха для использования в газотурбинном агрегате, камеру сгорания и турбину. 4. Способ по п.3, в котором часть сжатого воздуха подают в воздухоразделительную установку. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отходящие газы из газовой турбины пропускают через теплообменник, чтобы регенерировать тепло для использования в процессе. 6. Химическая установка для получения жидкого углеводородного продукта из обессеренного углеводородного сырья и пара, содержащая:a) установку первичного теплообменного риформинга, которая включает кожух, множество реакционных труб, размещенных внутри кожуха и содержащих катализатор риформинга, и средства для перемещения теплообменной среды внутри кожуха для нагрева реакционных труб,b) установку вторичного риформинга, включающую зону сгорания вверх по потоку и зону риформинга вниз по потоку, содержащую слой катализатора риформинга, и средства для введения обогащенного кислородом газа, содержащего до 90% кислорода, и газа первичного риформинга в зону сгорания,c) средства для переноса газа вторичного риформинга из установки вторичного риформинга в межтрубное пространство установки первичного риформинга,d) средства для переноса газа вторичного риформинга из межтрубного пространства установки первичного риформинга в реактор синтеза углеводородов с помощью средств удаления воды,e) реактор синтеза углеводородов,f) средства для разделения потока синтезированных углеводородов, полученных в реакторе синтеза углеводородов, на продуктовый поток жидких углеводородов и поток остаточного газа,д) газотурбинный агрегат, включающий воздушный компрессор, камеру сгорания и блок турбины,h) средства для переноса по крайней мере части указанного остаточного газа в камеру сгорания газовой турбины. 7. Установка по п.6, дополнительно содержащая воздухоразделительную установку для разделения воздуха на обогащенный кислородом газ для подачи в установку вторичного риформинга и азотсодержащий газ. 8. Установка по п.7, дополнительно содержащая средства для введения азотсодержащего газа в газотурбинный агрегат. 9. Установка по п.7 или 8, дополнительно содержащая средства для введения сжатого воздуха, полученного в воздушном компрессоре, в газотурбинный агрегат.
МПК / Метки
Метки: получения, способ, углеводородов
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-5783-sposob-polucheniya-uglevodorodov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения углеводородов</a>
Предыдущий патент: Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов
Следующий патент: Способ обработки полиэфирных отходов
Случайный патент: Способ возведения подземных сооружений и устройство для его осуществления