Способ производства синтез-газа, применяемого для синтеза бензина, керосина и газойля (варианты)

Патент 2199486

Авторы

Классы МПК

Реферат

Изобретение относится к способу производства синтез-газа, применяемого для синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша. Способ включает стадии подачи смешанного с водяным паром природного газа в риформинг-установку, снабженную радиационной камерой горения для сжигания топлива, причем риформинг-установка обогревается радиационной камерой горения; извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, генерированного в радиационной камере горения; добавления диоксида углерода к смешанному с водяным паром природному газу в зону на стороне впуска риформинг-установки, вследствие чего обеспечивается реакция риформинга, происходящая с получением синтез-газа, содержащего СО и Н₂ при молярном отношении Н₂/СО = 1 - 2,5. Изобретение позволяет обеспечить дешевое производство синтез-газа. 2 с. и 13 з.п.ф-лы, 14 ил., 10 табл.

Изобретение относится к способу производства синтез-газа, применяемого для синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша.

В нерассмотренной заявке на патент Японии 6-184559 раскрыт способ синтеза бензина и т.д., в котором сначала из природного газа получают синтез-газ, содержащий водород (H₂) и монооксид углерода (СО), и затем этот синтез-газ используют для синтеза бензина и т.д. путем осуществления процесса GTL (перехода газа в жидкость) с применением реакционной системы Фишера-Тропша. В этом способе природный газ, содержащий в качестве основного компонента метан, вводят вместе с водяным паром в риформинг-установку, снабженную катализатором риформинга, и риформинг-установку нагревают до заданной температуры для обеспечения взаимодействия содержащихся в природном газе углеводородов с водяным паром и получения, вследствие этого, синтез-газа.

Однако поскольку состав полученного этим способом синтез-газа является следующим: Н₂: СО: CO₂=5:1:0,5 (молярное отношение), содержание водородного газа для синтеза бензина является избыточным. В действительности, в реакционной системе Фишера-Тропша, в которой применяется кобальтовый катализатор, оптимальное молярное отношение Н₂/СО = 2. В том случае, когда в реакционной системе Фишера-Тропша применяется железный катализатор, оптимальное молярное отношение Н₂/СО = 1 - 2.

При данных обстоятельствах, на фиг.3 и 4 нерассмотренной заявки на патент Японии 6-184559 раскрыта реакционная система для производства синтез-газа, которая включает систему риформинга, состоящую из конвекционной риформинг-установки, саморазогревающейся риформинг-установки (печи неполного окисления) и нагревателя конвекционной риформинг-установки; на стороне выхода системы риформинга расположена колонна для отгонки диоксида углерода; и на стороне выхода колонны для отгонки диоксида углерода расположен реактор Фишера-Тропша.

Согласно этой реакционной системе, конвекционная риформинг-установка нагревается с использованием тепла, полученного от нагревателя конвекционной риформинг-установки, и затем в конвекционную риформинг-установку подают природный газ, смешанный с водяным паром, и диоксид углерода, который был отделен и извлечен из синтез-газа (что будет объяснено далее), вследствие чего часть, главным образом, метана из природного газа и диоксид углерода взаимодействуют с водяным паром и таким образом происходит реакция риформинга. Затем образованный риформированный газ, природный газ и кислород подают в саморазогревающуюся риформинг-установку для того, чтобы вызвать сгорание большей части водородного газа, содержащегося в риформированном газе, и нагреть газообразную смесь до температуры, которая является подходящей для реакции между, главным образом, метаном, содержащимся в риформированном газе, и водяным паром, и вызвать образование синтез-газа.

Затем тепло этого синтез-газа улавливают в нагреватель конвекционной риформинг-установки, вследствие чего обеспечивается возможность использования тепла в качестве источника нагрева конвекционной риформинг-установки. После вышеуказанного улавливания тепла синтез-газ подают в колонну для отгонки СO₂, в которой содержащийся в синтез-газе диоксид углерода отделяют и удаляют из синтез-газа с тем, чтобы получить газ, имеющий заданное молярное отношение СО/Н₂, причем полученный в результате газ потом подают в реактор Фишера-Тропша. Часть извлеченного диоксида углерода смешивают с природным газом в участке на стороне входа конвекционной риформинг-установки, и оставшийся диоксид углерода выпускают за пределы системы.

Однако изобретению, раскрытому в вышеуказанной нерассмотренной заявке на патент Японии 6-184559, присуща проблема, связанная с тем, что поскольку конвекционная риформинг-установка нагревается с применением тепла из нагревателя конвекционной риформинг-установки, для риформинга вышеуказанного содержащего водяной пар природного газа в конвекционной риформинг-установке является доступным лишь недостаточное количество тепла, поэтому может быть риформирована лишь часть содержащегося в природном газе метана. Вследствие этого, риформированный газ из конвекционной риформинг-установки подают в саморазогревающуюся риформинг-установку (печь неполного окисления) с тем, чтобы вызвать сгорание водородного газа в риформированном газе с применением кислорода, который был подан в саморазогревающуюся риформинг-установку, и вследствие этого, нагрев газообразной смеси до температуры, необходимой для образования заданного синтез-газа.

В результате в саморазогревающуюся риформинг-установку необходимо подать большое количество кислорода. Поскольку кислород обычно получают в кислородной установке, где кислород выделяют из воздушной атмосферы путем низкотемпературной обработки, использование большого количества кислорода приводит не только к расходу огромного количества энергии, но также к увеличению масштабов установки и, вследствие этого, к увеличению расходов для производства синтез-газа.

С другой стороны, способ производства синтез-газа раскрыт также в "Chemical Engineering Progress", Wang, August 1987. pp. 46-53. Более конкретно, в левой колонке страницы 49 публикации описано получение кетоспирта реакцией олефина со смешанным газом, содержащим водород и монооксид углерода при отношении Н₂/СО = 1. В этой публикации в правой колонке страницы 49 описано также в виде способа 4А производство синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода при отношении Н₂/СО = 1 - 2, в котором в случае подачи десульфурированного природного газа в установку риформинга с водяным паром к природному газу снаружи (например, из находящейся по соседству установки для производства аммиака) добавляют монооксид углерода для обеспечения реакции между природным газом, водяным паром и диоксидом углерода. Хотя этот способ является выгодным по той причине, что получение водорода в избытке может быть сведено к минимуму без необходимости добавления кислорода, как описано в правой колонке, строки 8-11 страницы 49 публикации, однако в целом этот способ является невыгодным, главным образом потому, что для него необходим источник СО₂ (например, расположенная по соседству установка для производства аммиака). Поэтому вышеописанный способ 4А является бесполезным, за исключением случая, когда по соседству расположен источник СО₂, такой как установка для производства аммиака.

Предмет этого изобретения предусматривает способ производства синтез-газа, который делает возможным обеспечение СO₂ внутри установки для производства синтез-газа с применением реакционной системы Фишера-Тропша, вследствие чего обеспечивается возможность дешевого производства синтез-газа с помощью реакционной системы Фишера-Тропша, не ограниченной расположением источника газа СО₂, такого как установка для получения аммиака, причем синтез-газ содержит водородный газ и монооксид углерода при молярном отношении Н₂/СО, которое является подходящим для синтеза бензина, керосина и газойля.

Другой предмет этого изобретения предусматривает способ производства синтез-газа, содержащего водородный газ и монооксид углерода при молярном отношении Н₂/СО, которое является подходящим для синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша, в которой содержащий диоксид углерода природный газ подают в риформинг-установку и затем полученный в результате риформированный газ вводят из риформинг-установки в печь неполного окисления с тем, чтобы обеспечить сгорание водорода в риформированном газе в соответствии с его реакцией с кислородом, который был подан в печь неполного окисления, способ отличается тем, что он способен свести к минимуму количество кислорода, подаваемого в печь неполного окисления, вследствие чего обеспечивается возможность уменьшения размеров установки для получения кислорода.

Это изобретение предусматривает способ производства синтез-газа, содержащего СО и Н₂, который является подходящим для использования в синтезе бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша; способ включает стадии: подачи смешанного с водяным паром природного газа в риформинг-установку, которая снабжена радиационной камерой горения для сгорания топлива, причем риформинг-установка обогревается радиационной камерой горения; извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, генерированного в радиационной камере горения; добавления диоксида углерода к смешанному с водяным паром природному газу в участок на стороне впуска риформинг-установки, вследствие чего обеспечивается реакция риформинга, происходящая с получением синтез-газа, содержащего СО и Н₂ при молярном отношении Н₂/СО = 1 - 2,5, которое является подходящим для применения в синтезе бензина, керосина и газойля.

В способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением из синтез-газа, полученного в риформинг-установке, может быть извлечен диоксид углерода, при этом полученный диоксид углерода рециркулируют в зону на стороне впуска риформинг-установки.

В способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением процесс извлечения диоксида углерода из синтез-газа может быть осуществлен с использованием того же самого поглощающего раствора, который используется в процессе извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, применяемого для обогрева риформинг-установки. Процесс извлечения диоксида углерода из синтез-газа может быть осуществлен с использованием поглощающего раствора на основе амина или поглощающего раствора на основе карбоната калия, тогда как процесс извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения может быть осуществлен с применением аминоспирта, который по сравнению с традиционно используемым поглощающим раствором моноэтаноламина оказывает лишь минимальное отрицательное действие.

В способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением на стороне впуска риформинг-установки может быть расположена установка предварительного риформинга, при этом природный газ, к которому был добавлен водяной пар, подают в риформинг-установку через установку предварительного риформинга, извлеченный из отходящего газообразного продукта диоксид углерода подают в канал, соединяющий риформинг-установку и установку предварительного риформинга.

В способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением стадия добавления диоксида углерода к смешанному с паром природному газу может быть осуществлена с помощью размещения на последующей ступени риформинга увлажняющего устройства, введения в увлажняющее устройство синтез-газа из риформинг-установки, нагрева увлажняющего устройства отходящим теплом синтез-газа, подачи природного газа и воды в увлажняющее устройство и добавления к природному газу в увлажняющем устройстве водяного пара.

В способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением в зону на стороне впуска риформинг-установки может быть циркулирован продувочный газ, содержащий диоксид углерода, причем в случае синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша и использования синтез-газа, полученного в риформинг-установке, продувочный газ получают в реакционной системе Фишера-Тропша.

Это изобретение также предусматривает альтернативный способ производства синтез-газа, содержащего СО и Н₂, который является подходящим для использования в синтезе бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша; способ включает стадии: подачи смешанного с водяным паром природного газа в риформинг-установку, которая снабжена радиационной камерой горения для сгорания топлива, причем риформинг-установка обогревается радиационной камерой горения; извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, генерированного в радиационной камере горения; добавления диоксида углерода к смешанному с водяным паром природному газу в участок на стороне впуска риформинг-установки, вследствие чего обеспечивается протекание реакции риформинга; введения риформированного газа из риформинг-установки в печь неполного окисления одновременно с введением кислорода в печь неполного окисления, вследствие чего риформированный газ взаимодействует с кислородом с получением синтез-газа, содержащего СО и Н₂ при молярном отношении Н₂/СО = 1 - 2,5, которое является подходящим в синтезе бензина, керосина и газойля, В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением из синтез-газа, полученного в печи неполного окисления, может быть извлечен диоксид углерода, при этом полученный диоксид углерода рециркулирует в зону на стороне впуска риформинг-установки.

В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением процесс извлечения диоксида углерода из синтез-газа может быть осуществлен с использованием того же самого поглощающего раствора, который используется в процессе извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, выпущенного из радиационной камеры горения риформинг-установки. Процесс извлечения диоксида углерода из синтез-газа может быть осуществлен с использованием поглощающего раствора на основе амина или поглощающего раствора на основе карбоната калия, хотя процесс извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения может быть осуществлен с применением аминоспирта, который, по сравнению с традиционно используемым поглощающим раствором моноэтаноламина, оказывает лишь минимальное отрицательное действие.

В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением на стороне впуска риформинг-установки может быть расположена установка предварительного риформинга, при этом природный газ, к которому был добавлен водяной пар, подают в риформинг-установку через установку предварительного риформинга, извлеченный из отходящего газообразного продукта диоксид углерода подают в канал, соединяющий риформинг-установку и установку предварительного риформинга.

В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением стадия добавления диоксида углерода к смешанному с водяным паром природному газу может быть осуществлена с помощью размещения на последующей ступени риформинга увлажняющего устройства, введения в увлажняющее устройство синтез-газа из риформинг-установки, нагрева увлажняющего устройства отходящим теплом синтез-газа, подачи природного газа и воды в увлажняющее устройство и добавления к природному газу в увлажняющем устройстве водяного пара.

В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением кислород, смешанный с диоксидом углерода, предпочтительно подают в печь неполного окисления. Кроме того, в печь неполного окисления может быть подан водяной пар.

В этом альтернативном способе производства синтез-газа в соответствии с этим изобретением в зону на стороне впуска риформинг-установки может быть циркулирован продувочный газ, содержащий диоксид углерода, причем в случае синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша и использования синтез-газа, полученного в печи неполного окисления, продувочный газ получают в реакционной системе Фишера-Тропша.

Дополнительные цели и преимущества изобретения изложены в последующем описании и частично будут очевидными из описания, или могут быть изучены при реализации изобретения. Цели и преимущества изобретения могут быть осуществлены и получены с помощью далее указанных средств и способов.

Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и составляют его часть, иллюстрируют предпочтительные варианты изобретения и вместе с вышеприведенным описанием общего характера и подробным описанием приведенных ниже предпочтительных вариантов служат для объяснения сущности изобретения.

Фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с первым вариантом изобретения.

Фиг. 3 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с третьим вариантом изобретения.

Фиг. 4 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с четвертым вариантом изобретения.

Фиг. 5 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с пятым вариантом изобретения.

Фиг. 6 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с шестым вариантом изобретения.

Фиг. 7 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с седьмым вариантом изобретения.

Фиг. 8 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с восьмым вариантом изобретения.

Фиг. 9 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с девятым вариантом изобретения.

Фиг.10 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с десятым вариантом изобретения.

Фиг.11 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с одиннадцатым вариантом изобретения.

Фиг.12 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с двенадцатым вариантом изобретения.

Фиг.13 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с тринадцатым вариантом изобретения.

Фиг.14 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии с четырнадцатым вариантом изобретения.

Далее способ производства синтез-газа, который является подходящим для применения в синтезе бензина, керосина и газойля, будет объяснен со ссылкой на чертежи.

Первый вариант.

Как следует из фиг.1, риформинг-установка 10 содержит реакционную трубу 11, приспособленную к применению для риформинга водяного пара, радиационную камеру горения 12, расположенную вокруг реакционной трубы 11, и вытяжную трубу 14, которая сообщается через конвекционную камеру 13 (камеру извлечения отходящего тепла) с радиационной камерой горения 12. Реакционную трубу 11 заполняют, например, катализатором на основе никеля.

Канал для ввода топлива 20₃ сообщается с радиационной камерой горения 12 риформинг-установки 10. Канал для ввода неочищенного газа 20₁ сообщается через конвекционную камеру 13 риформинг-установки 10 с верхним концом реакционной трубы 11. Этот канал для ввода неочищенного газа 20₁ может быть снабжен десульфуризатором (не показан). Канал для ввода водяного пара 20₂ сообщается с каналом для ввода неочищенного газа 20₁, который расположен на стороне впуска конвекционной камеры 13.

В конвекционной камере 13 риформинг-установки 10 располагают первое устройство для извлечения диоксида углерода 31₁, обеспечивающее возможность извлечения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения, существующего в конвекционной камере 13. Первое устройство для извлечения диоксида углерода 31₁ сообщается через канал 20₄ с компрессором 32. Компрессор 32 сообщается через канал 20₅ с каналом для ввода неочищенного газа 20₁, который расположен на стороне впуска риформинг-установки 10.

Канал для потока синтез-газа 20₆ одним его концом сообщается с нижним концом реакционной трубы 11 риформинг-установки 10 и, кроме того, другим его концом сообщается с реакционной системой Фишера-Тропша (ФТ) 33, которую заполняют, например, катализатором на основе кобальта. Кстати, загружаемый в реакционную систему ФТ 33 катализатор не может быть ограничен катализатором на основе кобальта, но может быть, например, катализатором на основе железа. В середине канала для потока синтез-газа 20₆, расположенного в вышеупомянутом порядке на стороне выпуска риформинг-установки 10, последовательно размещены теплообменник 34 и второе устройство для извлечения диоксида углерода 31₂. Теплообменник 34 пересекается с каналом 20₇ для обогрева, например, поступающей в этот канал 20₇ котельной воды, вследствие которого генерируется пар высокого давления. Второе устройство для извлечения диоксида углерода 31₂ сообщается через канал 20₈ с компрессором 32. Кстати, например, для протекания котельной воды с конвекционной камерой 13 риформинг-установки 10 пересекается канал 20₉, обеспечивающий теплообмен отходящего газообразного продукта горения с вышеуказанной котельной водой, вследствие чего отходящий газообразный продукт горения охлаждается и в то же самое время происходит нагрев котельной воды для генерации пара высокого давления.

Далее способ производства синтез-газа будет объяснен со ссылкой на вышеуказанную установку синтеза, показанную на фиг.1.

Прежде всего, через канал для ввода топлива 20₃ в радиационную камеру горения 12 риформинг-установки 10 подают топливо для сжигания с целью обеспечения его сгорания вместе с воздухом, вследствие этого реакционная труба 11 нагревается до заданной температуры. Отходящий газообразный продукт горения, содержащий диоксид углерода и генерированный в радиационной камере горения 12, протекает через конвекционную камеру 13 в вытяжную трубу 14. Когда отходящий газообразный продукт горения проходит через конвекционную камеру 13, он подвергается теплообмену с природным газом, проходящим через канал для ввода неочищенного газа 20₁, а также с котельной водой, проходящей через канал 20₉, вследствие чего отходящий газообразный продукт горения охлаждается. Находящийся в охлажденном таким образом отходящем продукте горения диоксид углерода извлекают с помощью первого устройства для извлечения диоксида углерода 31₁ и затем перемещают через канал 20₄ в компрессор 32. Затем отходящий газообразный продукт горения, из которого удален диоксид углерода, выпускают через вытяжную трубу 14 в воздушную атмосферу.

В канал для ввода неочищенного газа 20₁ подают природный газ, содержащий в качестве основного компонента метан. В этот момент времени через канал 20₅ к природному газу при заданном соотношении добавляют диоксид углерода, который был подвергнут сжатию под повышенным давлением компрессором 32. Кроме того, к природному газу при заданном отношении через канал для ввода водяного пара 20₂ добавляют также водяной пар. Кстати, что касается водяного пара, то может быть использован водяной пар, который был генерирован посредством теплообмена между котельной водой и синтез-газом в теплообменнике 34, а также водяной пар, который был генерирован посредством теплообмена между котельной водой и отходящим газообразным продуктом горения в конвекционной камере 13 риформинг-установки 10.

Природный газ, смешанный с диоксидом углерода и водяным паром, при прохождении через конвекционную камеру 13 риформинг-установки 10 протекает внутри канала для ввода неочищенного газа 20₁ и нагревается (предварительный нагрев). После этого смешанный природный газ подают в реакционную трубу 11. Смешанный газ, включающий природный газ, содержащий метан (СН₄) в качестве основного компонента, водяной пар и диоксид углерода, который был подан в реакционную трубу 11 риформинг-установки 10, подвергают затем риформингу с водяным паром, при котором в основном метан риформируется с водяным паром в присутствии помещенного в реакционную трубу 11 катализатора, вследствие чего происходит превращение смешанного газа в синтез-газ, содержащий водородный газ, монооксид углерода и диоксид углерода, в соответствии со следующими уравнениями (1) и (2); CH₄H₂O CO+3H₂; (1) CO+H₂O CO₂+H₂. (2) В соответствии с уравнениями (1) и (2) реакции риформинга 4 моля водорода и один моль диоксида углерода могут быть получены реакцией между одним молем метана и двумя молями водяного пара. Однако в действительной реакционной системе может быть получен состав, который является близким к составу химического равновесия, которое может быть определено температурой и давлением на выходе риформинг-установки. Поэтому в случае добавления к природному газу водяного пара и диоксида углерода производство синтез-газа, имеющего молярное отношение Н₂/СО = 1 - 2,5, возможно путем установления отношений между природным газом, водяным паром и диоксидом углерода до таких значений, чтобы отношение между метаном (CH₄) и водяным паром (Н₂О) СН₄:Н₂О было равно от 1: 1,5 до 1: 3; тогда как соотношение метана (СН₄) и диоксида углерода (CO₂) CH₄:СО₂ было бы равно от 1:1 до 1:3.

Кстати, поскольку вышеприведенная реакция риформинга является эндотермической реакцией, для нагрева внутренней области реакционной трубы 11, например до температуры от 850 до 900^oС в вышеуказанной радиационной камере горения 12 риформинг-установки 10 необходимо сжигать топливный газ вместе с воздухом.

Для нагрева котельной воды, протекающей через канал 20₇, полученный таким образом синтез-газ подают через канал для потока синтез-газа 20₆ в теплообменник 34, вследствие чего генерируется пар высокого давления. Одновременно сам синтез-газ охлаждается и затем его подают во второе устройство для извлечения диоксида углерода 31₂, в котором извлекают включенный в синтез-газ диоксид углерода, и в то же самое время через канал 20₁₀ за пределы системы сливают одновременно полученную воду. Извлеченный таким образом диоксид углерода перемещают через канал 20₈ в компрессор 32 с тем, чтобы его сжать вместе с диоксидом углерода, который был извлечен в первом устройстве для извлечения диоксида углерода 31₁, при этом полученный в результате сжатый диоксид углерода перемещают через канал 20₅ в канал для ввода неочищенного газа 20₁ и добавляют к природному газу, имеющемуся в канале для ввода неочищенного газа 20₁.

Синтез-газ, из которого удален, как объяснялось выше, диоксид углерода, перемещают затем через канал 20₆ в реакционную систему Фишера-Тропша (ФТ) 33, которую заполняют, например, катализатором на основе кобальта, вследствие чего весь включенный в синтез-газ водород и монооксид углерода взаимодействуют друг с другом и происходит синтез бензина, керосина и газойля.

В соответствии с первым вариантом, в случае осуществления реакции риформинга смешанного с водяным паром природного газа путем подачи смешанного с водяным паром природного газа через канал для ввода неочищенного газа 20₁ в реакционную трубу 11 риформинг-установки 10, с целью нагрева реакционной трубы 11 риформинг-установки 10, вследствие того, что реакция риформинга является эндотермической реакцией, предусмотрена радиационная камера горения 12. После этого отходящий газообразный продукт горения, выпущенный из радиационной камеры горения 12, охлаждают и затем содержащийся в отходящем газообразном продукте горения диоксид углерода извлекают в первом устройстве для извлечения диоксида углерода 31₁ и сжимают в компрессоре 32, причем полученный в результате. сжатый диоксид углерода перемещают через канал 20₅ в канал для ввода неочищенного газа 20₁, размещенный на стороне впуска риформинг-установки 10, для его добавления к природному газу, протекающему через канал для ввода неочищенного газа 20₁. Кроме того, диоксид углерода, содержащийся в синтез-газе, полученном в риформинг-установке 10, извлекают также во втором устройстве для извлечения диоксида углерода 31₂ и затем перемещают через канал 20₈ в компрессор 32 для того, чтобы его сжать вместе с диоксидом углерода, извлеченным в первом устройстве для извлечения диоксида углерода 31₁, причем полученный в результате сжатый диоксид углерода перемещают через канал 20₅ в канал для ввода неочищенного газа 20₁ и добавляют к природному газу, протекающему через канал для ввода неочищенного газа 20₁.

Путем подачи таким образом диоксида углерода к смешанному с водяным паром природному газу можно осуществить производство синтез-газа, содержащего СО и Н₂ при молярном отношении Н₂/СО = 1 - 2,5. Затем синтез-газ, имеющий такое молярное отношение Н₂/СО, перемещают в реакционную систему Фишера-Тропша (ФТ) 33, которую заполняют, например, катализатором на основе кобальта, вследствие чего весь включенный в синтез-газ водород и монооксид углерода взаимодействуют друг с другом, и обеспечивается возможность синтеза бензина, керосина и газойля.

Поэтому, поскольку можно получить диоксид углерода в установке для производства синтез-газа (главным образом, в риформинг-установке), которая включает реакционную систему Фишера-Тропша, не зависящую от отдельного источника диоксида углерода, в любом месте без ограничения места расположения источника газа СО₂, такого, как установка для получения аммиака, может быть дешево получен синтез-газ, содержащий водородный газ и монооксид углерода при молярном отношении Н₂/СО, которое является подходящим для синтеза бензина, керосина и газойля с помощью реакционной системы Фишера-Тропша.

Пример 1.

В примере 1 производство синтез-газа в соответствии с вышеприведенным первым вариантом будет конкретно объяснено со ссылкой на фиг.1.

Топливо (природный газ) подавали в радиационную камеру горения 12 риформинг-установки 10 со скоростью потока 625 кгмоль/час и сжигали вместе с воздухом в радиационной камере горения 12. Затем природный газ, водяной пар и диоксид углерода (который был извлечен из отходящего газообразного продукта горения и синтез-газа, оба из которых были получены из риформинг-установки 10) вводили в канал для ввода неочищенного газа 20₁ при условиях, показанных в таблице 1, затем подвергали риформингу с водяным паром в реакционной трубе 11 риформинг-установки 10, вследствие этого получали синтез-газ. Состав полученного таким образом синтез-газа показан в таблице 1.

В таблице 1 обозначение (А) представляет собой природный газ, подаваемый в канал для ввода неочищенного газа 20₁; обозначение (В) представляет собой водяной пар, подаваемый в канал для ввода неочищенного газа 20₁; обозначение (С) представляет собой диоксид углерода, который был извлечен из отходящего газообразного продукта горения, генерированного в радиационной камере горения 12 риформинг-установки 10, посредством первого устройства для извлечения диоксида углерода 31₁; обозначение (D) представляет собой диоксид углерода, который был извлечен из синтез-газа посредством второго устройства для извлечения диоксида углерода 31₂; обозначение (Е) представляет собой диоксид углерода, который был извлечен посредством первого и второго устройств для извлечения диоксида углерода 31₁ и 31₂, причем извлеченный диоксид углерода после его сжатия компрессором 32 перемещают в канал для ввода 20₁; обозначение (F) представляет собой синтез-газ, который был произведен в риформинг-установке 10 и перемещен через теплообменник 34 во второе устройство для извлечения диоксида углерода 31₂, обозначение (G) представляет собой воду, слитую из второго устройства для извлечения диоксида углерода 31₂; и обозначение (Н) представляет собой синтез-газ, полученный после удаления диоксида углерода посредством второго устройства для извлечения диоксида углерода 31₂, причем синтез-газ в дальнейшем подают в реакционную систему ФТ 33. Указанные обозначения (А)-(Н) показаны также на фиг.1.

Как видно из таблицы 1, вследствие того, что в способе, в котором диоксид углерода, извлеченный посредством первого и второго устройства для извлечения диоксида углерода 31₁ и 31₂, добавляли к смешанному с водяным паром природному газу, стало возможным производство синтез-газа, имеющего молярное отношение Н₂/СО = примерно 2.

Второй вариант.

Фиг. 2 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую основные стадии производства синтез-газа, применяемого в установке синтеза бензина, керосина и газойля, которая может быть использована в соответствии со вторым вариантом этого изобретения. На фиг.2 те же самые элементы схемы, которые применялись на вышеуказанной фиг.1, обозначены такими же цифрами, вследствие чего их объяснение не приведено.

Эта установка синтеза отличается тем, что в конвекционной камере 13 риформинг-установки 10 расположена первая поглотительная башня для диоксида углерода 35₁, и внутри первой поглотительной башни для диоксида углерода 35₁ помещен поглощающий раствор для поглощения диоксида углерода из отходящего газообразного продукта горения в конвекционной камере 13. Кроме того, в канале для потока синтез-газа 20₆, который размещен на стороне выпуска теплообменника 34, размещена вторая поглотительная башня для диоксида углерода 35₂,