Способ конверсии метана

Способ конверсии метана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на связанную заявку

Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной патентной заявки US 61/160102, поданной 13 марта 2009 г., изложение которой полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к конверсии потоков сырья, содержащих метан, в ароматические углеводороды путем дегидроароматизации, и к способам применения попутного газа и/или получения сжиженного природного газа (СПГ).

Предпосылки создания изобретения

Как таковое, известно интегрирование систем. В качестве примера, интегрирование процесса изомеризации с процессом диспропорционирования с использованием общего компрессора описано в патентной публикации US 2010- 0004493. В другом примере получение жидких углеводородов из легкого углеводородного сырья комбинируют с процессом сжижения природного газа, включая получение синтез-газа (CO и H₂); этот пример описан в патенте US 7451618.

Ароматические углеводороды, конкретно бензол, толуол и ксилолы (эту группу веществ называют БТК), а также этилбензол, представляют собой важные товарные химические продукты в нефтехимической промышленности. В настоящее время ароматические углеводороды наиболее часто получают из сырья на основе нефти с помощью различных процессов, включающих каталитический риформинг и каталитический крекинг. Однако, поскольку поставки нефтяного сырья в мире снижаются, растет потребность в альтернативных источниках ароматических углеводородов.

Одним из возможных альтернативных источников ароматических углеводородов является метан. Авторы настоящего изобретения отмечают, что возможные источники метана включают природный газ и биогаз. В настоящее время геологическая разведка открывает больше запасов природного газа, чем нефти. Аналогично, в значительной мере возрастает получение и сбор биогаза, например, в местах захоронения отходов (например, на мусорных свалках). Однако существуют многочисленные проблемы, связанные с транспортировкой больших объемов таких газов. Например, природный газ, извлекаемый совместно с нефтью (он также известен как попутный газ), особенно в отдаленных местах добычи, обычно сжигают в факелах и таким образом теряют. Более эффективное применение таких газов является критически важным.

Подавляющее большинство процессов, предложенных в настоящее время для превращения метана в жидкие углеводороды, включают первоначальное окисление метана с получением синтез-газа, например, как в патенте US 7451618, ссылка на который приведена выше.

В патенте US 7451618 (EP 1306632) жидкие углеводороды получают из легкого углеводородного сырья в комбинации с процессом сжижения природного газа, причем процесс сжижения включает превращение легкого углеводородного сырья в синтез-газ, после чего проводят каталитическую конверсию синтез-газа в жидкие углеводороды. Хотя в данной заявке заявлены преимущества, связанные с интегрированием двух процессов (сжижение природного газа и синтез жидких углеводородов), этот способ все еще остается по сути неэффективным по меньшей мере по двум причинам; одна из них состоит в большом различии давлений между отходящим потоком процесса сжижения и предпочтительным рабочим давлением при синтезе жидких углеводородов; другая состоит в том, что получение синтез-газа в качестве промежуточной стадии при получении жидких углеводородов требует значительных капитальных и энергетических затрат. Соответственно, определенную ценность имели бы разработки более эффективного интегрирования технологий конверсии метана с процессами сжижения газа.

Для непосредственного превращения метана в высшие углеводороды предложены несколько других способов, например каталитическое окислительное сочетание метана с образованием олефинов, после которого проводят каталитическую конверсию олефинов в жидкие углеводороды, включая ароматические. См., например, патент US 5336825. Однако способы окислительного сочетания осложняются тем, что они включают реакции, имеющие значительный экзотермический эффект (и таким образом подвержены угрозе протекания опасных реакций сжигания метана), а кроме того, в этих реакциях генерируется значительное количество экологически небезопасных оксидов углерода.

Также в многочисленных патентах предложено неокислительное сочетание метана, обычно включающее контактирование метана с катализатором, включающим металл, нанесенный на цеолит, например ZSM-5, при высокой температуре, например от 600 до 1000°C. См., например, патенты, ссылки на которые даны в разделе «Предпосылки создания изобретения» патентной публикации US 2007/0260098.

Не окислительные способы сочетания включают дегидроароматизацию. В настоящем описании под выражением «дегидроароматизация» понимают процессы, включающие неокислительные реакции сочетания, в которых метан превращается в ароматические углеводороды, например бензол, толуол и нафталин (обычно эту группу веществ называют БТН), при этом происходит также выделение H₂, на нанесенном металлсодержащем катализаторе. Синтез-газ не является существенным промежуточным продуктом. Такие процессы также называют дегидроциклизацией, хотя последняя может также включать получение циклических парафинов (или эти процессы путают друг с другом). Такие процессы дегидроароматизации, известные ранее в данной области техники, почти всегда проводятся в один проход (без рециркуляции), и в них не учитывается проблема разделения продуктов.

Например, в упомянутой выше патентной публикации US 2007/0260098 описан способ превращения метана в жидкие углеводороды, включая ароматические углеводороды, способ включает контактирование сырья, содержащего метан, с катализатором, способным осуществлять дегидроароматизацию, удобным образом на основе молибдена, вольфрама и/или рения, или их соединений, нанесенных на ZSM-5 или оксид алюминия, при условиях, эффективных для превращения указанного метана в ароматические углеводороды и получения первого выходящего потока, включающего ароматические углеводороды и H₂, причем указанный первый выходящий поток включает по меньшей мере на 5% масс. больше ароматических колец по сравнению с указанным сырьем; реакцию по меньшей мере части H₂ из указанного первого выходящего потока с кислород-содержащими частицами с получением второго выходящего потока, содержащего сниженное количество H₂ по сравнению с указанным первым выходящим потоком.

Другие ссылки, относящиеся к дегидроароматизации, включают патентные публикации US 2008/0047872; 2008/0058564; 2007/0249740; 2007/0129587 (теперь одобренный); 2007/0282145; 2008/0021251; 2008/0051617; 2007/0249880; 2007/0260098; 2009/0030253; патенты US 7589246 и 7659437; WO 2009/097067 и WO 2007/123808.

Чтобы процесс конверсии метана был принят для промышленного применения, большую часть газа, используемого в процессе, необходимо превратить в продукты высокой ценности, например бензол, и/или совместно получаемые продукты, обладающие ценностью от умеренной до высокой, например H₂. Не желая ограничиваться теорией, можно заметить на основе термодинамических соображений, что только ограниченное количество метанового сырья можно превратить в ароматические продукты при рациональных (то есть экономически приемлемых) условиях работы. Соответственно, поток продукта содержит большие количества непрореагировавшего метана, а также H₂ и ароматические молекулы. Отделение БТН и легких олефиновых побочных продуктов можно осуществлять способами, известными как таковые, однако отделение побочного продукта Н от метана осуществить трудно, для этого требуется дорогостоящее оборудование и значительные затраты энергии.

Также требуется выделение водорода относительно высокой чистоты (с низким содержанием метана) для применения, например, при регенерации катализатора и/или для получения синтез-газа с целью производства метанола или синтеза других продуктов, и аналогично также требуется выделение метана относительно высокой чистоты (с низким содержанием водорода), так чтобы его можно было вернуть в реактор как сырье. Кроме того, превращение метана в ароматические углеводороды в реакторе подавляется, если в сырье присутствует водород.

Соответственно, существует высокая потребность в более эффективном способе разделения водорода и метана. Ранее криогенное разделение водорода и метана, которое считалось одним из наиболее эффективных способов разделения, было очень затратным; требовались значительные капитальные затраты для строительства нескольких охлаждающих устройств с различными охладителями (например, C3, C2 и C1), или очень больших смешанных охлаждающих систем. Также получаемый жидкий метан необходимо было снова подогревать до температуры, при которой его подают в реактор, она составляет примерно 500°C или выше.

Часто, вместо химического превращения метана в другой материал для транспортировки, метан охлаждают до достаточно низких температур, при которых он сжижается, и его можно транспортировать в жидком виде как сжиженный природный газ (СПГ). Чтобы достичь сжижения газов, взятых в устье скважины, и/или биогаза, требуется экстенсивное (расширительное) охлаждение для достижения температур сжижения. Конечной стадией является снижение давления до атмосферного, сопровождающееся автоохлаждением, и получение газового потока низкого давления (отпарной газ, СПГ ОГ). В зависимости от температуры и давления потока до снижения давления до атмосферного при автоохлаждении получают больше или меньше СПГ ОГ. Если существует рынок сбыта для больших количеств СПГ ОГ, криогенное охлаждение будет более привлекательным с экономической точки зрения, например, если большее количество СПГ ОГ может найти применение, температуру системы (систем) охлаждения можно увеличить. Таким образом, с точки зрения эффективности, если объем производимого СПГ ОГ устанавливается на основании требуемого применения (продажи) этого потока, например, этот поток будет применяться в качестве топлива в комплексе сжижения природного газа, это будет в существенной степени определять требуемую температуру до отгонки. СПГ ОГ необходимо также компримировать до примерно 350 фунт./кв.дюйм с целью применения в газовых турбинах, используемых для работы комплекса СПГ. Более того, когда танкеры наполняют СПГ, также образуется причальный ОГ и замещает объем пара. СПГ ОГ и причальный ОГ в настоящем описании будут называться совместно ОГ, если не указано иное. ОГ имеет тенденцию к обогащению инертными компонентами (преимущественно азотом), и эти инертные компоненты в природном газе практически не способны к конденсации. Таким образом, необходимо более эффективное применение ОГ.

СПГ производят в тех частях земного шара, в которых имеются большие запасы природного газа, однако его негде применять. Поэтому природный газ транспортируют в виде СПГ в места, в которых его можно применять для обогрева, выработки энергии или в других отраслях промышленности. Однако СПГ нельзя применять в жидком виде, и, следовательно, его необходимо превратить опять в газ под высоким давлением для распределения потребителям. Чтобы получить испаренный газ, имеющий необходимое для помещения в трубопровод давление, часть газа сжигают с выделением тепла, что неэффективно, поскольку приводит к потере части газа. Было бы выгодным, если бы газификацию СПГ можно было интегрировать с одним или более других процессов.

В патенте US 7019184 описан способ, в котором природный газ в неокислительных условиях превращают в жидкие ароматические продукты, причем обеспечивается интегрирование разделения жидкостей, полученных из устья скважины, на попутный газ и сырую нефть, а также смешивание жидких ароматических продуктов, полученных из газа, с сырой нефтью, и/или интегрирование использования побочного продукта H₂ для получения энергии с неокислительным превращением газа в жидкие ароматические продукты. Также описано отделение непрореагировавшего метана и его возврат в реактор.

В WO 2010004300 описан способ обработки шельфового природного газа. Способ включает (1) сжижение и фракционирование природного газа с получением потока сжиженного природного газа и потока высших углеводородов; (2) испарение по меньшей мере части указанного потока высших углеводородов; (3) пропускание испаренного потока высших углеводородов и водяного пара над катализатором парового риформинга с получением риформированной газовой смеси, включающей метан, водяной пар, оксиды углерода и водород; (4) пропускание риформированной газовой смеси над катализатором метанирования с получением богатого метаном газа; и (5) соединение богатого метаном газа с природным газом перед стадией сжижения. В данном способе требуется сначала отделить высшие углеводороды от метана; затем осуществить реакцию высших углеводородов с водяным паром с получением CO и H₂; затем (с применением второго катализатора при втором наборе условий реакции) осуществить реакцию CO и H₂ с получением метана и воды.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что процесс поставки газов из устья скважины потребителю можно интегрировать с получением ароматических углеводородов методом дегидроароматизации.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение направлено на интегрирование процессов СПГ, включая получение и применение, с процессом дегидроароматизации углеводородных потоков, содержащих метан, с получением ароматических углеводородов.

Изобретение также направлено на комбинацию процессов отбора метана из устья скважины к потребителю с процессами получения ароматических углеводородных соединений способом дегидроароматизации.

Изобретение дополнительно направлено на процессы, включающие СПГ, и процессы, включающие дегидроароматизацию, причем для проведения указанных процессов применяют по меньшей мере один общий прибор, и/или стадию процесса, и/или поток процесса.

Изобретение также направлено на систему, включающую оборудование для дегидроароматизации и оборудование для получения СПГ.

Изобретение также направлено на дегидроароматизацию углеводородного потока, включающего метан и высшие углеводороды, например C_2-5парафины, например попутный газ, с получением ароматических углеводородов, которая в предпочтительных вариантах приводит к суммарному увеличению количества получаемого метана.

Изобретение также относится к выделению смеси H₂ и CH₄ из зоны дегидроароматизации, в предпочтительных вариантах смеси содержатся относительно большие количества газообразного метана и относительно маленькие количества водорода.

В предпочтительных вариантах изобретение относится к способу дегидроароматизации и повторной газификации СПГ, причем в двух процессах применяется или два процесса интегрированы с использованием общего охладительного оборудования и/или применения топливного газа.

В предпочтительных вариантах изобретение направлено на применение ОГ в качестве сырьевого потока при дегидроароматизации.

В предпочтительных вариантах для криогенного разделения метана и газообразного водорода (Н₂) применяют испарение СПГ.

В предпочтительных вариантах настоящее изобретение дополнительно включает стадию отделения бензола и/или нафталина перед разделением H₂ и метана.

Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении более эффективного применения разнообразных процессов, происходящих при поставке метана от устья скважины к потребителю, и соединении этих процессов с процессом обеспечения потока сырья в реактор дегидроароматизации, а также получении из этого реактора ароматических продуктов.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в обеспечении эффективного способа разделения метана и водорода.

Эти и другие цели, особенности и преимущества будут очевидными при ссылке на приведенное ниже подробное описание, особенно предпочтительные варианты, примеры и приложенную формулу изобретения.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие настоящее описание чертежи схематически иллюстрируют различные предпочтительные варианты настоящего изобретения.

На фиг.1 представлен предпочтительный вариант, показывающий конфигурацию процесса дегидроароматизации, в котором метан и водород подвергают криогенному разделению и применяют по меньшей мере часть водорода с целью регенерации катализатора дегидроароматизации, а по меньшей мере часть метана возвращают на стадию дегидроароматизации.

На фиг.2 показан предпочтительный вариант изобретения, в котором процесс дегидроароматизации интегрирован со стадией отгонки, которую применяют для отделения потока СПГ с получением СПГ ОГ и конечного потока СПГ.

На фиг.3 показана базовая комплектация системы компримирования потоков ОГ, полученных при СПГ или загрузке судов.

На фиг.4 схематически проиллюстрирована комбинация модернизированной модели и интеграция компрессоров, используемых в системе в соответствии с настоящим изобретением, как на фиг.3.

На фиг.5 показано интегрирование обработки СПГ с производством ароматических продуктов из метана, при котором для обеспечения охлаждения с целью разделения метана и водорода применяют повторную газификацию СПГ.

Подробное описание сущности изобретения

Настоящее изобретение описывает комбинацию или интегрирование дегидроароматизации и сжижения и применения природного газа. В соответствии с настоящим изобретением при интегрировании процесса превращения метана в ароматические соединения со сжижением природного газа или оборудованием для повторной газификации достигаются многочисленные позитивные эффекты. В настоящем описании под выражением «интегрирование» понимают комбинацию двух или более устройств или двух или более процессов с целью улучшения объединенного процесса в целом. Это целостный подход к конструированию процесса, в котором рассматривают взаимодействия между работой различных устройств с самого начала, а не оптимизируют их работу по отдельности. Интегрирование процессов иногда называют конструированием интегрированного процесса или сведением процесса в единое целое. Определение лучшего и наиболее реального в техническом отношении способа интегрирования таких систем является нетривиальной задачей.

Соответственно в предпочтительных вариантах настоящее изобретение описывает способ превращения газообразного потока углеводородов, включающего метан, в Н₂ и поток ароматических углеводородов, включающий по меньшей мере одно ароматическое соединение, указанный способ включает следующие стадии: (а) пропускание указанного газообразного потока углеводородов в одну или более зон конверсии, включающих по меньшей мере один катализатор дегидроароматизации, при условиях, подходящих для превращения метана в указанное по меньшей мере одно ароматическое соединение и водород; (б) выделение указанных ароматических соединений, которые таким образом уходят из остаточного потока, включающего газообразные метан и водород; причем способ интегрирован с устройствами для получения, транспортировки или применения СПГ и/или интегрирован с применением потока метана, содержащего более тяжелые углеводороды. В предпочтительных вариантах интегрирование или комбинация осуществляется в общих устройствах для выгрузки и загрузки СПГ и/или криогенных (например, устройства для охлаждения) или нагревательных операциях и процессах, входящих в данные предпочтительные варианты.

Для лучшего объяснения настоящего изобретения будут сделаны ссылки на многочисленные предпочтительные варианты, которые представляют настоящее изобретение и не предназначены для его ограничения. Лица, квалифицированные в данной области техники, с которой связано настоящее изобретение, оценят, что изобретение можно осуществлять на практике другими способами по сравнению с теми, которые конкретно изложены в представительных предпочтительных вариантах.

Дегидроароматизация метана в бензол характеризуется сильными термодинамическими затруднениями; при доступных в настоящее время условиях в реакторе можно превратить в ароматические молекулы только от примерно 5 до примерно 30% мольн. метана. Это приводит к недостаточно эффективному использованию метана. Казалось бы, наиболее желательным улучшением будет возвращение непрореагировавшего метана обратно в реактор, но это нельзя осуществить без предварительного отделения побочного продукта реакции дегидроароматизации, водорода, поскольку, если водород останется в метане, это будет по термодинамическим соображениям подавлять получение дополнительных количеств ароматических продуктов. Существуют различные способы разделения метана и водорода, подробности этих способов сами по себе известны в данной области техники: мембраны, адсорбция, абсорбция, фракционирование и подобные. Авторы настоящего изобретения полагают, что криогенное фракционирование, по-видимому, является наиболее привлекательным с экономической точки зрения способом, даже несмотря на то, что он все еще является очень затратным в отношении требований к оборудованию и затрат энергии.

Дополнительная оценка подхода, связанного с криогенным разделением, приводит к открытию, что способ можно было бы улучшить, если, вместо повторной газификации и рециркуляции потока метана со стадии криогенного фракционирования, часть метана оставить в виде жидкости для применения в качестве продукта СПГ. В предпочтительных вариантах настоящее изобретение позволяет осуществить одно или более из следующих улучшений: (1) сэкономить на размерах охлаждающего оборудования и других устройств; (2) исключить использование некоторых устройств, например теплообменников, предназначенных для повторной газификации метана в случае, если бы его было необходимо повторно использовать; (3) использовать более высокую температуру отгонки перед сжижением (например, выше более чем на 1°C, предпочтительно выше более чем на 5°C, более предпочтительно выше более чем на 10°C), поскольку можно генерировать больше отпарного газа (СПГ ОГ), предназначенного для топливного применения, благодаря более высокой потребности в энергии всего комплекса. Вариант состоит в совмещении систем охлаждения и систем топливного газа в качестве средств обеспечения, при сохранении сырьевых потоков и потоков продуктов процесса высокой ценности разделенными; например, (1) можно было бы применять общие системы охлаждения (полностью или частично) для процесса сжижения метана в СПГ и криогенного разделения потока из реакции дегидроароматизации, содержащего метан и водород; (2) разделенные потоки из процесса получения СПГ, предназначенные для топливного использования, и разделенные потоки из процесса дегидроароматизации (включая выделение и регенерацию), предназначенные для топливного использования, можно применять в качестве топлива для получения СПГ и/или в качестве топлива для процесса дегидроароматизации.

Соответственно, в предпочтительных вариантах изобретения рассматривается способ превращения газообразного углеводородного потока, включающего метан, в СПГ, обогащенный водородом поток и поток ароматических углеводородов, включающий по меньшей мере одно ароматическое соединение, указанный способ включает: (а) пропускание указанного газообразного углеводородного потока в одну или более зон конверсии, включающих по меньшей мере один катализатор дегидроароматизации, при условиях, подходящих для превращения метана в указанное по меньшей мере одно ароматическое соединение и водород; (б) выделение указанных ароматических соединений, которые таким образом удаляют из остающегося потока, включающего газообразные метан и водород; (в) разделение указанного метана и водорода на газообразный обогащенный водородом поток и жидкий обогащенный метаном поток; причем указанное разделение включает криогенное разделение с применением одного или более криогенных охладителей; (г) направление указанного обогащенного водородом потока в желаемое место использования с последующей переработкой или без нее; (д) направление указанного жидкого обогащенного метаном потока в место использования СПГ с последующей переработкой или без нее.

Кроме того, другой предпочтительный вариант изобретения описывает способ превращения газообразного углеводородного потока, включающего метан, в СПГ, обогащенный водородом поток и поток ароматических углеводородов, включающий по меньшей мере одно ароматическое соединение, указанный способ включает: (а) пропускание первой части указанного газообразного углеводородного потока в одну или более зон конверсии, содержащих по меньшей мере один катализатор дегидроароматизации, при условиях, подходящих для превращения метана в указанное по меньшей мере одно ароматическое соединение и водород; (б) выделение указанных ароматических соединений, покидающих таким образом остаточный поток, включающий газообразные метан и водород; (в) разделение указанного метана и водорода на обогащенный водородом поток и обогащенный метаном поток; причем указанное разделение включает криогенное разделение с применением одного или более криогенных охладителей; (г) направление указанного обогащенного водородом потока в желаемое место использования с дальнейшей переработкой или без нее; (д) пропускание второй части указанного газообразного углеводородного потока в процесс сжижения СПГ с использованием одного или более криогенного охладителя для получения жидкого содержащего метан потока; (е) направление указанного жидкого содержащего метан потока в место использования СПГ с дальнейшей переработкой или без нее; способ дополнительно отличается тем, что по меньшей мере один из одного или более криогенных охладителей на стадиях (в) и (д) подают из одной и той же системы охлаждения.

Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят, ознакомившись с приведенной выше информацией, что описанное выше интегрирование процесса будет обеспечивать значительное снижение капитальных затрат и по меньшей мере некоторое снижение потребления энергии.

Настоящее изобретение также описывает применение отпарного газа (ОГ) в качестве сырья для дегидроароматизации.

Как упомянуто выше, дегидроароматизация метана в бензол ограничена термодинамически, поэтому при достижимых в настоящее время условиях в реакторе конверсия метана составляет примерно от 5 до 30% мольн. Вместо отделения водорода от метана и повторного применения метана можно рассмотреть направление всего потока, включающего метан и водород, для топливного использования или другого потребления. Однако, чтобы выполнить такое действие, поток необходимо подвергнуть компримированию от давлений на выходе из реактора дегидроароматизации, составляющих примерно от 20 до 40 фунт./кв.дюйм, до давления, необходимого в следующем процессе, которое составляет 300 фунт./кв.дюйм или более. Для осуществления такого компримирования необходимы значительные затраты на оборудование и энергопотребление.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что существует возможность интегрирования этого компримирования с существующими устройствами, действующими при СПГ, способствующая значительному снижению капитальных затрат и потребления энергии, В процессе СПГ образуются потоки низкого давления, близкого к атмосферному. Они могут представлять собой хвостовой отпарной газ СПГ (СПГ ОГ) или отпарной газ загрузки судов на причалах (причальный газ). СПГ ОГ получают в том случае, когда после конечной стадии теплообмена в системе охлаждения сбрасывают давление до значения, близкого к атмосферному, с целью получения жидкого потока продукта СПГ при давлении, близком к атмосферному, и СПГ ОГ. Причальный ОГ получают в том случае, если СПГ находится в емкостях для хранения и некоторое количество жидкости превращается в пар при поступлении тепла в емкость, или когда СПГ загружают в стационарные или находящиеся на судах емкости и пар образуется при замещении инертного газа, находящегося в емкости, а также при испарении, происходящем в том случае, если температура в емкости выше, чем температура СПГ. ОГ обычно содержит от 85 до 95% мольн. метана и от 10 до 15% мольн. азота. ОГ сжимают от давления, близкого к атмосферному, до нужного давления в последовательности компрессоров. Образуется поток газа более высокого давления, который можно направить для применения в качестве топлива или получения энергии в комплексе СПГ или его можно направить для внешних потребителей с целью использования в качестве топлива, для получения энергии или применения в качестве сырья.

Возможности интегрирования в этом предпочтительном варианте включают отбор ОГ на средней стадии компримирования, направление его на стадию дегидроароматизации и затем применение оставшихся стадий компримирования ОГ с целью поставки для применения непрореагировавшего метана и водорода в качестве побочного продукта. Сырье, содержащее дополнительное (по отношению к ОГ) количество метана, можно также вводить в реактор наряду с CO₂, СО, H₂O и/или O₃. Количество дополнительного метана должно быть достаточным для получения количества отходящего газа для повторной подачи на установку компримирования ОГ, так чтобы компрессоры использовались в полной мере.

Необходимы одна или более дополнительных стадий компримирования с целью обеспечения желаемого давления на входе, так чтобы имевшиеся ранее компрессоры могли все еще производить поток продукта достаточно высокого давления для поставки в желаемое место применения. Бензол, толуол и нафталин (БТН) будут подвергаться выделению из потока с применением одной или более стадий, предназначенных для выделения фракции БТН в виде жидких продуктов. Способы выделения БТН из такого потока известны сами по себе и включают адсорбцию, абсорбцию, конденсацию, мембранное выделение и подобные.

Установки выделения БТН могут также располагаться ниже по потоку и/или быть интегрированными со стадиями компримирования. После выделения БТН поток будет содержать непрореагировавший метан (в иллюстративном варианте 66% мольн.), побочный продукт водород (в иллюстративном варианте 29% мольн.), остатки побочного продукта этилена, инертные компоненты (N_2, Не и т.д.), кислородсодержащие молекулы (преимущественно CO), а также загрязнители (соединения серы, соединения азота, соединения металлов и т.д.). Часть потока можно применять для подачи в топливные установки и установки для выработки энергии, работающие при более низком давлении, связанные с установками для получения ароматических продуктов. Остаточный поток направляют в существовавшую ранее последовательность установок компримирования ОГ. Поскольку газовый поток обладает более низкой плотностью, полезными могут быть небольшие модификации (роторы и т.д.) этих компрессоров. Лица, квалифицированные в данной области техники, располагающие описанием настоящего изобретения, могут осуществить такие модификации без особых конструкторских усилий.

Сжатый поток газа можно необязательно направить в установку очистки (например, мембранной или адсорбционной) с получением потока водорода высокой чистоты (или потока, обогащенного водородом) и потока с более низким содержанием водорода, последний можно направить для топливного использования или получения энергии в комплексе СПГ, или с получением выгоды направить внешним потребителям для получения энергии, для применения в качестве топлива или сырья, например в качестве сырья для синтеза метанола или получения синтез-газа. Обогащенный водородом поток можно направлять для внешнего применения непосредственно в качестве продукта, или его можно смешивать с регенераторным отходящим газом, направляемым в компрессор; затем для дальнейшей очистки (например, мембранным или адсорбционным методом) с получением потока водорода высокой чистоты и потока с более низким содержанием водорода (который можно возвратить в процесс или направить для топливного применения). Газовый поток более высокой чистоты можно подвергнуть расширению с целью выделения энергии, а затем направить в реактор регенерации катализатора, в котором загружен катализатор с высоким содержанием кокса, выгруженный из реактора дегидроароматизации; в реакторе регенерации удаляют часть кокса при его реакции с водородом при повышенных температурах и давлениях с получением метана; затем катализатор, содержащий меньшее количество кокса, возвращают в реактор дегидроароматизации.

Отходящий газ из реактора регенерации будет содержать меньшие количества водорода и повышенные количества метана, но его можно очистить с целью дальнейшего использования. Один неожиданный результат такого интегрирования состоит в том, что содержание инертного компонента (например, N₂) в ОГ способствует повышению превращения метана при заданном наборе условий реакции по сравнению с применением потока чистого метана. Таким образом достигается еще одно преимущество, состоящее в возможности обеспечения работы при более высоком давлении, то есть оптимизации работы реактора дегидроароматизации.

Соответственно, один предпочтительный вариант изобретения описывает превращение газообразного потока, содержащего СПГ ОГ и/или причальный ОГ, включающего метан, в поток ароматических углеводородов, включающий по меньшей мере одно ароматическое соединение, указанный способ включает: (а) направление газообразного потока СПГ ОГ и/или причального ОГ в реакторную систему и при необходимости компримирование указанного газообразного потока до давления, необходимого для подачи в реакторную систему; (б) пропускание указанного газообразного потока в одну или более зон конверсии, содержащих по меньшей мере один катализатор дегидроароматизации, при условиях, подходящих для превращения метана в водород и указанное по меньшей мере одно ароматическое соединение; (в) выделение указанных ароматических соединений с получением остаточного потока, содержащего газообразный метан и водород; (г) необязательно дополнительно включающий компримирование указанного потока остаточного метана и водорода со стадии (в) и направление указанного потока на топливное использование или другое использование; (д) необязательно дополнительно включающий выделение по меньшей мере части водорода в виде обогащенного водородом потока из указанного потока метана и водорода после компримирования и до топливного или другого применения.

Лица, квалифицированные в данной области техники, ознакомившись с приведенной выше информацией, оценят, что описанное выше интегрирование процесса будет обеспечивать существенное снижение капитальных затрат и снижение энергопотребления.

В предпочтительных вариантах изобретение также описывает способ дегидроароматизации и повторной газификации СПГ. В данном предпочтительном варианте продукт из реактора дегидроароматизации подвергают криогенному разделению, соединенному с повторной газификацией СПГ.

В местах, отдаленных от мест, в которых существует потребность в газообразном метане, содержащий метан газ направляют в одну или более установок сжижения с получением СПГ. СПГ транспортируют с помощью множества специализированных судов в места, в которых СПГ подвергают повторной газификации с целью применения. СПГ нельзя применять в жидкой форме и необходимо превращать обратно в газ, находящийся под высоким давлением, для поставки потребителям. Чтобы подавать испаренный газ при давлении, существующем в трубопроводе, часть газа сжигают с получением тепла, что неэффективно, поскольку при этом расходуется часть газа. В этом предпочтительном варианте ценность СПГ в качестве охладителя при криогенном охлаждении используют для криогенного разделения метана и побочного продукта, водорода, выходящих со стадии дегидроароматизации, при этом также исчезает или снижается необходимость сжигания газа для повторной газификации СПГ. Таким образом, СПГ подвергают испарению, и одновременно обеспечивается криогенное охлаждение с целью отделения водорода от метана. Подвергнутый повторной газификации метан разделяют на поток метанового п