Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU59049U1 - NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS) - Google Patents

NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS) Download PDF

Info

Publication number
RU59049U1
RU59049U1 RU2006127406/22U RU2006127406U RU59049U1 RU 59049 U1 RU59049 U1 RU 59049U1 RU 2006127406/22 U RU2006127406/22 U RU 2006127406/22U RU 2006127406 U RU2006127406 U RU 2006127406U RU 59049 U1 RU59049 U1 RU 59049U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis gas
heat
unit
reactor
synthesis
Prior art date
Application number
RU2006127406/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Генрих Семенович Фалькевич
Николай Николаевич Ростанин
Галина Викторовна Иняева
Леонид Михайлович Виленский
Андрей Юрьевич Беляев
Елена Дмитриевна Ростанина
Михаил Васильевич Барильчук
Александр Павлович Какичев
Original Assignee
Генрих Семенович Фалькевич
Николай Николаевич Ростанин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Генрих Семенович Фалькевич, Николай Николаевич Ростанин filed Critical Генрих Семенович Фалькевич
Priority to RU2006127406/22U priority Critical patent/RU59049U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU59049U1 publication Critical patent/RU59049U1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Установка может быть использована в нефтяной и газовой промышленности для получения метанола и других кислородсодержащих соединений или углеводородов из природного газа. Установка для переработки природного газа включает блок конверсии сырья в синтез-газ и блок превращения синтез-газа, причем блок конверсии сырья в синтез-газ включает реактор конверсии сырья в синтез-газ, в котором узел подвода тепла в зону реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает поступление в зону реакции тепла, необходимого для осуществления реакции конверсии углеводородов сырья в синтез-газ, а блок конверсии синтез-газа включает реактор конверсии синтез-газа, в котором узел отвода тепла из зоны реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает отвод тепла, выделяющегося при реакции синтеза кислородсодержащих соединений или углеводородов из синтез-газа. В предпочтительном варианте реакторы установки работают в изотермическом режиме.The installation can be used in the oil and gas industry to produce methanol and other oxygen-containing compounds or hydrocarbons from natural gas. A plant for processing natural gas includes a unit for converting raw materials into synthesis gas and a unit for converting synthesis gas, moreover, a unit for converting raw materials into synthesis gas includes a reactor for converting raw materials into synthesis gas, in which a unit for supplying heat to the reaction zone is formed by a plurality of heat pipes, the total surface area of which ensures the heat necessary for the conversion of raw hydrocarbons to synthesis gas to enter the reaction zone, and the synthesis gas conversion unit includes a synthesis gas conversion reactor, in which the outlet unit pla from the reaction zone formed by a plurality of heat pipes, the total surface area which provides removal of heat produced during the synthesis reaction of hydrocarbons or oxygenates from synthesis gas. In a preferred embodiment, the reactors of the installation operate in isothermal mode.

Description

Установка может быть использована в нефтехимической и газовой промышленности для получения метанола и других кислородсодержащих соединений или бензина из природного или нефтезаводского газа.The installation can be used in the petrochemical and gas industries to produce methanol and other oxygen-containing compounds or gasoline from natural or refinery gas.

Природный газ используют как сырье для получения метанола, других кислородсодержащих соединений и бензина через стадию его конверсии в синтез-газ, причем производство метанола - самый многотоннажный способ химической переработки природного газа. Эти процессы объединяет одна проблема - необходимость подвода в реактор или отвода из реактора значительного количества тепла.Natural gas is used as a raw material for the production of methanol, other oxygen-containing compounds and gasoline through the stage of its conversion into synthesis gas, and methanol production is the most multi-ton way of chemical processing of natural gas. These processes are united by one problem - the need to supply a significant amount of heat to the reactor or to remove from the reactor.

Установка для переработки природного газа (прототип, Р.В.Шнайдер, Дж.Р.Ле-Бланк. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1992, №8, с.73) включает узел очистки природного газа от серы, узел конверсии очищенного газа в синтез-газ, узел утилизации теплоты, компрессор, реакторы синтеза метанола.Installation for natural gas processing (prototype, R.V. Schneider, J.R. Le Blanc. Oil, gas and petrochemicals abroad, 1992, No. 8, p. 73) includes a unit for cleaning natural gas from sulfur, a unit for the conversion of purified gas to synthesis gas, heat recovery unit, compressor, methanol synthesis reactors.

Получение синтез-газа из природного газа осуществляют в процессе парокислородной конверсии, паровой, паровой и парокислородной с дозированием диоксида углерода, высокотемпературной, а также в комбинированных процессах (М.М.Караваев, В.Е.Леонов и др. Технология синтетического метанола. М.: Химия, 1984 г., с.21-30). Способ получения синтез-газа зависит от состава природного газа и технико-экономических факторов.The synthesis gas from natural gas is produced in the process of steam-oxygen conversion, steam, steam and steam-oxygen with the dosing of carbon dioxide, high temperature, as well as in combined processes (M.M. Karavaev, V.E. Leonov and others. Synthetic methanol technology. M .: Chemistry, 1984, p.21-30). The method of producing synthesis gas depends on the composition of natural gas and technical and economic factors.

Паровая конверсия метана является наиболее распространенным способом получения синтез-газа из углеводородов. Из-за высокого эндотермического эффекта процесса паровой конверсии метана его осуществляют в трубчатом реакторе, обогреваемом горячими дымовыми газами и тепловым излучением в радиантной секции печи.Steam methane conversion is the most common way to produce synthesis gas from hydrocarbons. Due to the high endothermic effect of the methane steam reforming process, it is carried out in a tubular reactor heated by hot flue gases and thermal radiation in the radiant section of the furnace.

С целью снижения тепловой нагрузки радиантной секции печи используют дополнительный адиабатический реактор предварительной конверсии метана в синтез-газ и дважды нагревают поток сырья в печи (Р.В.Шнайдер, Дж.Р.Ле-Бланк. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1992, №8, с.69).In order to reduce the heat load of the radiant section of the furnace, an additional adiabatic reactor for the preliminary conversion of methane to synthesis gas is used and the feed stream in the furnace is heated twice (R.V. Schneider, J.R. Le-Blank. Oil, gas and petrochemicals abroad, 1992 , No. 8, p. 69).

Процессы синтеза кислородсодержащих соединений или углеводородов из синтез-газа являются экзотермическими, их осуществляют в стационарном слое катализатора с подачей холодного сырьевого газа в слои катализатора, со съемом тепла реакции между слоями катализатора или в трубчатых реакторах (М.М.Караваев, В.Е.Леонов и др. Технология синтетического метанола. М.: Химия, 1984 г., с.116-120; Ю.Фальбе, ред. Химические вещества из угля. М.: Химия, 1980, с.311-316). Наиболее близкий к изотермическому режим реакции достигают в трубчатом реакторе, но и в этом случае при различном расположении горелок в конверторе температура стенки трубы по длине ее обогреваемой части изменяется почти на 100 градусов (Т.Иогансен и др. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1993, №5, с.93-99).The processes for the synthesis of oxygen-containing compounds or hydrocarbons from synthesis gas are exothermic, they are carried out in a stationary catalyst bed with cold feed gas supplied to the catalyst beds, with the removal of the reaction heat between the catalyst beds or in tubular reactors (M.M. Karavaev, V.E. Leonov et al. Synthetic methanol technology, Moscow: Chemistry, 1984, p. 116-120; Y. Falbe, red. Chemical substances from coal. M: Chemistry, 1980, p. 311-316). The reaction mode closest to the isothermal is achieved in a tubular reactor, but even in this case, with a different arrangement of burners in the converter, the temperature of the pipe wall changes by almost 100 degrees along the length of its heated part (T. Johansen et al. Oil, gas and petrochemicals abroad, 1993, No. 5, pp. 93-99).

Большая эффективность переработки природного газа может быть достигнута при использовании изотермических реакторов для его конверсии в синтез-газ и конверсии синтез-газа в кислородсодержащие соединения или углеводороды. Любой химический процесс предпочтительно осуществлять в некоторой оптимальной области температур, для каталитических процессов это связано не только с количеством и качеством продукта, но и с продолжительностью работы катализатора. Максимальный выход продукта получают в изотермическом процессе, одним из условий более или менее Greater efficiency in processing natural gas can be achieved by using isothermal reactors to convert it to synthesis gas and to convert synthesis gas to oxygen-containing compounds or hydrocarbons. Any chemical process is preferably carried out in a certain optimal temperature range, for catalytic processes this is associated not only with the quantity and quality of the product, but also with the duration of the catalyst. The maximum yield of the product is obtained in an isothermal process, one of the conditions more or less

полного приближения к которому является непрерывная компенсация теплового эффекта реакции.full approximation to which is the continuous compensation of the thermal effect of the reaction.

Предлагаемая установка для переработки природного газа включает реактор конверсии метана в синтез-газ и реактор конверсии синтез-газа в метанол или углеводороды, в которых для подвода тепловой энергии в зону реакции или ее отвода из зоны реакции используют тепловые трубы, являющиеся самым эффективным средством теплопередачи (мощность теплопередачи - до 20 квт/см2, скорость теплопередачи ограничивается звуковым пределом), позволяющим осуществлять термостатирование и регулирование температуры. Химические реакции в таких реакторах могут быть осуществлены в изотермическом режиме.The proposed installation for processing natural gas includes a reactor for converting methane to synthesis gas and a reactor for converting synthesis gas to methanol or hydrocarbons, in which heat pipes are used to supply heat energy to the reaction zone or to remove it from the reaction zone, which are the most effective means of heat transfer ( heat transfer power - up to 20 kW / cm 2 , heat transfer rate is limited by the sound limit), which allows temperature control and temperature control. Chemical reactions in such reactors can be carried out in isothermal mode.

Установка для переработки природного газа включает блок конверсии сырья в синтез-газ и блок конверсии синтез-газа и отличается тем, что блок конверсии сырья в синтез-газ включает реактор конверсии сырья в синтез-газ, в котором узел подвода тепла в зону реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает поступление в зону реакции тепла, необходимого для осуществления реакци конверсии углеводородов сырья в синтез-газ, а блок конверсии синтез-газа включает реактор конверсии синтез-газа, в котором узел отвода тепла из зоны реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает отвод тепла, выделяющегося при реакции синтеза кислородсодержащих соединений из синтез-газа. В предпочтительном случае оба реактора установки работают в режиме, близком к изотермическому.A plant for processing natural gas includes a unit for converting raw materials into synthesis gas and a unit for converting synthesis gas, and is characterized in that the unit for converting raw materials into synthesis gas includes a reactor for converting raw materials into synthesis gas, in which a unit for supplying heat to the reaction zone is formed by a plurality of heat pipes, the total surface area of which provides the heat necessary for the conversion of raw hydrocarbons to synthesis gas to enter the reaction zone, and the synthesis gas conversion unit includes a synthesis gas conversion reactor, in which l heat removal from the reaction zone is formed by many heat pipes, the total surface area of which provides heat dissipation during the synthesis of oxygen-containing compounds from synthesis gas. In a preferred case, both reactors of the installation operate in a mode close to isothermal.

В другом варианте установка для переработки природного газа включает блок конверсии сырья в синтез-газ и блок конверсии синтез-газа и отличается тем, что блок конверсии сырья в синтез-газ включает реактор конверсии сырья в синтез-газ, в котором узел подвода тепла в зону реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает поступление в зону реакции тепла, необходимого для In another embodiment, the installation for processing natural gas includes a unit for converting raw materials into synthesis gas and a unit for converting syngas, and characterized in that the unit for converting raw materials into synthesis gas includes a reactor for converting raw materials into synthesis gas, in which a unit for supplying heat to the zone the reaction is formed by many heat pipes, the total surface area of which provides the heat necessary for

осуществления реакции конверсии углеводородов сырья в синтез-газ, а блок конверсии синтез-газа включает реактор конверсии синтез-газа, в котором узел отвода тепла из зоны реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает отвод тепла, выделяющегося при реакции синтеза углеводородов из синтез-газа. В предпочтительном случае оба реактора установки работают в режиме, близком к изотермическому.a reaction for converting raw hydrocarbons to synthesis gas, and a synthesis gas conversion unit includes a synthesis gas conversion reactor in which a heat removal unit from the reaction zone is formed by a plurality of heat pipes, the total surface area of which provides heat removal from the hydrocarbon synthesis reaction from synthesis gas. In a preferred case, both reactors of the installation operate in a mode close to isothermal.

Тепловые трубы известны с 1942 года и используются в различных областях техники (Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. М., Энергия, 1979 г.). Тепловая труба состоит из корпуса, рабочей жидкости и фитиля - капиллярно-пористого материала. Корпус изолирует рабочую жидкость от внешней среды и обеспечивает подвод теплоты к рабочей жидкости и отвод теплоты от нее. Теплопередача от источника тепла до точки (зоны) поглощения тепла в тепловой трубе осуществляется парами рабочей жидкости, образующимися в зоне испарения (нагревания) и конденсирующимися в зоне конденсации (поглощения тепла).Heat pipes have been known since 1942 and are used in various fields of technology (Dan P.D., Ray D.A. Heat pipes. M., Energy, 1979). The heat pipe consists of a body, a working fluid and a wick - a capillary-porous material. The housing isolates the working fluid from the external environment and provides the supply of heat to the working fluid and the removal of heat from it. The heat transfer from the heat source to the point (zone) of heat absorption in the heat pipe is carried out by the vapor of the working fluid formed in the evaporation (heating) zone and condensed in the condensation zone (heat absorption).

Рабочая жидкость имеет высокую теплоту парообразования и температуру фазового перехода в диапазоне рабочих температур в зоне реакции. В тепловых трубах реактора конверсии природного газа в синтез-газ используют расплавленный натрий. Рабочая жидкость в тепловой трубе в предпочтительном случае имеет температуру кипения на 5-150°С выше, чем температура в зоне реакции. Температура кипения рабочей жидкости зависит от давления в тепловой трубе и изменяется адекватно изменению температуры в зоне реакции.The working fluid has a high heat of vaporization and a phase transition temperature in the range of operating temperatures in the reaction zone. In the heat pipes of a reactor converting natural gas to synthesis gas, molten sodium is used. The working fluid in the heat pipe preferably has a boiling point 5-150 ° C higher than the temperature in the reaction zone. The boiling point of the working fluid depends on the pressure in the heat pipe and varies adequately with the temperature in the reaction zone.

Капиллярно-пористый материал обеспечивает возврат рабочей жидкости из зоны конденсации в зону испарения независимо от их взаимного расположения, а также ее равномерное распределение по всей зоне испарения. Обычно используют металлические сетки, металлические ткани, металлический войлок, спеченные металлические порошки. Наиболее часто используемые металлы - медь, никель, титан, нержавеющая сталь, The capillary-porous material ensures the return of the working fluid from the condensation zone to the evaporation zone, regardless of their relative position, as well as its uniform distribution throughout the evaporation zone. Usually used metal mesh, metal fabric, metal felt, sintered metal powders. The most commonly used metals are copper, nickel, titanium, stainless steel,

фосфористая бронза. Вертикальная тепловая труба в вертикальном реакторе может работать без фитиля.Phosphor bronze. A vertical heat pipe in a vertical reactor can operate without a wick.

При осуществлении эндотермического процесса конверсии природного газа в синтез-газ подвод тепловой энергии в зону реакции осуществляют при теплообмене зоны реакции с поверхностью зоны конденсации тепловых труб. От внешнего источника подводят тепло к зоне подогрева тепловых труб, рабочая жидкость испаряется и в зоне конденсации, охлаждаемой при контакте поверхности тепловой трубы с зоной эндотермической реакции, происходит конденсация паров рабочей жидкости с выделением тепловой энергии, которая и поглощается реакционной средой при теплообмене с поверхностью каждой тепловой трубы. Конденсат по капиллярным каналам фитиля возвращается в зону испарения.When carrying out the endothermic process of converting natural gas to synthesis gas, heat energy is supplied to the reaction zone by heat exchange of the reaction zone with the surface of the condensation zone of the heat pipes. Heat is supplied from an external source to the heating zone of the heat pipes, the working fluid evaporates and in the condensation zone cooled by contact of the surface of the heat pipe with the endothermic reaction zone, the vapor of the working fluid is condensed with the release of thermal energy, which is absorbed by the reaction medium during heat exchange with the surface of each heat pipe. Condensate returns through the capillary channels of the wick to the evaporation zone.

Подвод тепла к зоне подогрева тепловых труб осуществляют хотя бы одним способом: открытым пламенем при сжигании топлива или конвективным теплообменом с различными теплоносителями (дымовыми газами, водяным паром и т.п.). Далее теплоносители могут быть использованы для нагревания сырья перед подачей его в зону реакции. Не исключаются и другие способы подвода тепла в зону испарения. Для нагревания сырья до температуры реакции может быть использована часть тепловой трубы в реакторе. Зону нагревания сырья в реакторе предпочтительно заполнять катализатором.Heat is supplied to the heating zone of the heat pipes in at least one way: by an open flame when burning fuel or by convective heat exchange with various coolants (flue gases, water vapor, etc.). Further, coolants can be used to heat the raw material before feeding it to the reaction zone. Other methods of supplying heat to the evaporation zone are not excluded. To heat the feed to the reaction temperature, a portion of the heat pipe in the reactor can be used. The heating zone of the feed in the reactor is preferably filled with a catalyst.

При осуществлении экзотермических процессов конверсии синтез-газа в кислородсодержащие соединения или углеводороды тепловую энергию отводят из зоны реакции при теплообмене зоны реакции с поверхностью тепловых труб в зоне испарения. В качестве рабочей жидкости используют воду. Выделенная в химическом процессе тепловая энергия расходуется в зоне испарения тепловой трубы на испарение горячей воды. Пары поступают по паровым каналам в зону конденсации, охлаждаемую конвективным теплообменом с охлаждающим агентом или испарением охлаждающего агента, где конденсируются и передают охлаждающему агенту тепловую When carrying out exothermic processes for the conversion of synthesis gas to oxygen-containing compounds or hydrocarbons, thermal energy is removed from the reaction zone during heat exchange of the reaction zone with the surface of the heat pipes in the evaporation zone. As the working fluid, water is used. The thermal energy released in the chemical process is spent in the evaporation zone of the heat pipe to evaporate hot water. Vapors pass through the steam channels to the condensation zone, cooled by convective heat exchange with a cooling agent or evaporation of a cooling agent, where they are condensed and transferred to the cooling agent

энергию, поглощенную в зоне испарения при фазовом переходе. В предпочтительном случае температура охлаждающего агента ниже температуры в зоне реакции не менее чем на 10 градусов. Конденсат возвращается в зону испарения тепловой трубы.energy absorbed in the evaporation zone during a phase transition. In a preferred case, the temperature of the cooling agent is lower than the temperature in the reaction zone by at least 10 degrees. Condensate returns to the evaporation zone of the heat pipe.

Тепловые трубы позволяют точно дозировать количество тепловой энергии, подводимой в зону реакции или отводимой из зоны реакции. Реакторы установки включают узел подвода тепла в зону реакции или узел отвода тепла из зоны реакции, образованный множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает необходимую величину теплообмена с зоной реакции. Расчет показывает, что теплообмен с зоной реакции будет осуществляться достаточно интенсивно при использовании тепловых труб диаметром не более 300 мм, расположенных на расстоянии не более 150 мм между их поверхностями. Степень приближения к изотермическим условиям в этом случае будет определяться разностью температур в зоне реакции и в паровом канале тепловой трубы.Heat pipes allow accurate metering of the amount of thermal energy supplied to the reaction zone or removed from the reaction zone. The reactors of the installation include a unit for supplying heat to the reaction zone or a unit for removing heat from the reaction zone formed by a plurality of heat pipes, the total surface area of which provides the necessary amount of heat exchange with the reaction zone. The calculation shows that heat transfer with the reaction zone will be quite intense when using heat pipes with a diameter of not more than 300 mm, located at a distance of not more than 150 mm between their surfaces. The degree of approach to isothermal conditions in this case will be determined by the temperature difference in the reaction zone and in the steam channel of the heat pipe.

Несколько тепловых труб в зоне испарения в реакторе для конверсии сырья в синтез-газ или в зоне конденсации в реакторе конверсии синтез-газа могут образовать единую трубу, поверхность которой нагревают или охлаждают соответственно для подвода тепловой энергии к зоне реакции или отвода тепловой энергии из зоны реакции. Возможная конструкция реактора описана в заявке на полезную модель 2005132591/22 от 24.10.05 (положительное решение от 16.01.06).Several heat pipes in the evaporation zone in the reactor for converting raw materials to synthesis gas or in the condensation zone in the synthesis gas conversion reactor can form a single pipe, the surface of which is heated or cooled, respectively, to supply heat energy to the reaction zone or to remove heat energy from the reaction zone . A possible reactor design is described in the application for utility model 2005132591/22 of 10.24.05 (positive decision of 01.16.06).

Зона реакции включает твердый катализатор, размещенный между тепловыми трубами. Используют известные в технике катализаторы: для конверсии природного газа - никелевый (5-10% на окиси алюминия), для синтеза метанола - высокотемпературные цинк-хромовые или низкотемпературные медно-цинк-хромовые и медно-цинк-алюминиевые (М.М.Караваев, В.Е.Леонов и др. Технология синтетического метанола. М.: Химия, 1984 г., с.51-60), для синтеза высших спиртов и гликолей - железный катализатор синтеза аммиака, для синтеза углеводородов - катализаторы The reaction zone includes a solid catalyst located between the heat pipes. The catalysts known in the art are used: for the conversion of natural gas - nickel (5-10% for alumina), for the synthesis of methanol - high-temperature zinc-chromium or low-temperature copper-zinc-chromium and copper-zinc-aluminum (M.M. Karavaev, V.E. Leonov et al. Synthetic methanol technology, Moscow: Chemistry, 1984, p. 51-60), for the synthesis of higher alcohols and glycols - an iron catalyst for the synthesis of ammonia, for the synthesis of hydrocarbons - catalysts

Фишера-Тропша (Ю.Б.Ян, Б.К.Нефедов. Синтезы на основе оксидов углерода. М.: Химия, 1987 г., с.186-188) или цеолитсодержащие катализаторы, на которых получают в основном углеводороды до С11 (US №4086262, С 07 С 1/04; US №4096163, С 07 С 1/04, 1978; RU №210032 С 07 С 1/04, 1997) и т.д. Условия контакта сырья с катализатором в зоне реакции соответствуют предпочтительным для получения продуктов. Предпочтителен изотермический режим работы реакторов, позволяющий получить максимальный выход продуктов.Fischer-Tropsch (Y. B. Yan, B. K. Nefedov. Syntheses based on carbon oxides. M: Chemistry, 1987, p.186-188) or zeolite-containing catalysts, which mainly produce hydrocarbons up to C 11 (US No. 4086262, C 07 C 1/04; US No. 4096163, C 07 C 1/04, 1978; RU No. 210032 C 07 C 1/04, 1997), etc. The contact conditions of the feed with the catalyst in the reaction zone are preferable to obtain products. The isothermal mode of operation of the reactors, which allows to obtain the maximum yield of products, is preferred.

В качестве примера установки для переработки природного газа в кислородсодержащие соединения ниже описаны структура установки для получения метанола и ее функционирование.As an example of a plant for processing natural gas into oxygen-containing compounds, the structure of the plant for methanol production and its operation are described below.

Установка для переработки природного газа в метанол (рис.1) включает блок паровой конверсии сырья в синтез-газ, блок утилизации тепла, блок водоподготовки, блок компрессии синтез-газа и блок синтеза метанола из синтез-газа.The installation for processing natural gas into methanol (Fig. 1) includes a unit for steam conversion of raw materials into synthesis gas, a heat recovery unit, a water treatment unit, a synthesis gas compression unit, and a methanol synthesis unit from synthesis gas.

Блок паровой конверсии углеводородов сырья включает фильтр для удаления твердых и жидких включений, реактор сероочистки для снижения концентрации соединений серы в газе ниже 0,2 мг/м3 (отсутствует при допустимом содержании серы в сырье), реактор паровой конверсии сырья, рекуперационные теплообменники, в которых теплом продукта реактора паровой конверсии нагревают сырье, а теплом топочных газов нагревают воздух для сжигания топливного газа, холодильник для охлаждения продукта реактора паровой конверсии, сепаратор-отстойник синтез-газа для отделения конденсата от синтез-газа.The block of steam conversion of hydrocarbons of raw materials includes a filter to remove solid and liquid inclusions, a desulphurization reactor to reduce the concentration of sulfur compounds in the gas below 0.2 mg / m 3 (absent with an acceptable sulfur content in the feed), a steam conversion reactor of raw materials, recovery heat exchangers, of which the raw material is heated by the heat of the steam reforming reactor product, and air is heated by the heat of the flue gases to burn fuel gas, a refrigerator for cooling the product of the steam reforming reactor, the synthesis gas separator settler A condensate separated from synthesis gas.

В реакторе паровой конверсии тепловые трубы нагревают за счет теплоты сгорания топливного газа (смеси природного газа и отходящих газов из блока синтеза метанола) в топочной секции реактора и катализатор, загруженный в пространство между тепловыми трубами, образует зону догрева сырья и изотермическую зону основной реакции. Очищенный газ нагревают в рекуперационных теплообменниках до 500°С, смешивают с In a steam reforming reactor, heat pipes are heated due to the heat of combustion of fuel gas (a mixture of natural gas and exhaust gases from the methanol synthesis unit) in the furnace section of the reactor and the catalyst loaded into the space between the heat pipes forms a heating zone of the feedstock and an isothermal zone of the main reaction. The purified gas is heated in recuperative heat exchangers to 500 ° C, mixed with

перегретым водяным паром в соотношении 3,2-3,7: 1 кг/кг и направляют в реактор паровой конверсии, где он догревается на катализаторе до 850-900°С и при давлении 4,8-5 МПа превращается в синтез-газ с соотношением Н2:СО не менее 2,6 моль/моль, предпочтительным для более глубокой конверсии СО и СО2 в метанол. Продукт реактора паровой конверсии охлаждают в рекуперационных теплообменниках в блоке паровой конверсии и в блоке утилизации тепла, в холодильнике и в сепараторе-отстойнике отделяют синтез-газ от конденсата и синтез-газ направляют в блок компрессии. Топочный газ направляют в блок утилизации тепла для нагревания котла-утилизатора и затем возвращают в блок паровой конверсии для нагревания воздуха.superheated steam in the ratio of 3.2-3.7: 1 kg / kg and sent to the steam reforming reactor, where it is heated on the catalyst to 850-900 ° C and at a pressure of 4.8-5 MPa is converted into synthesis gas with the ratio of H 2 : CO not less than 2.6 mol / mol, preferred for a deeper conversion of CO and CO 2 to methanol. The product of the steam conversion reactor is cooled in recovery heat exchangers in the steam conversion unit and in the heat recovery unit, in the refrigerator and in the separator-settler, the synthesis gas is separated from the condensate and the synthesis gas is sent to the compression unit. The flue gas is sent to a heat recovery unit to heat the recovery boiler, and then returned to the steam conversion unit to heat the air.

В блоке водоподготовки получают химочищенную воду, смешивают ее с конденсатом, полученным в блоке паровой конверсии при охлаждении продукта реактора паровой конверсии, а также с конденсатом из блока синтеза метанола. Химочищенную воду и конденсат деаэрируют в колонне деаэрации и направляют в котел-утилизатор. Блок включает сборники конденсата, узел подготовки химочищенной воды, колонну деаэрации воды, насосы.In the water treatment unit, chemically purified water is obtained, it is mixed with condensate obtained in the steam conversion unit while cooling the product of the steam conversion reactor, as well as with condensate from the methanol synthesis unit. Dry water and condensate are deaerated in a deaeration column and sent to a recovery boiler. The block includes condensate collectors, a unit for the preparation of chemically purified water, a column for deaerating water, and pumps.

В блоке утилизации тепла для получения пара высокого давления используют тепло потока продуктов реактора паровой конверсии сырья и топочного газа. Блок включает котел-утилизатор выработки пара высокого давления, в который поступает топочный газ из реактора паровой конверсии, теплообменник утилизации тепла продукта реактора паровой конверсии для подогревания питательной воды высокого давления, сепаратор пара высокого давления, теплообменник утилизации тепла продукта реактора паровой конверсии для подогревания питательной воды среднего давления, редукционно-охладительные устройства для получения пара среднего давления.The heat recovery unit uses heat from the product stream of a steam reforming reactor for feedstock and flue gas to produce high pressure steam. The unit includes a high-pressure steam recovery boiler, which receives flue gas from a steam conversion reactor, a heat recovery product heat exchanger of a steam conversion reactor for heating high pressure feed water, a high pressure steam separator, a heat recovery heat exchanger product of a steam conversion reactor for heating feed water medium pressure reduction and cooling devices for medium pressure steam production.

Синтез-газ, полученный в блоке паровой конверсии, смешивают с рецикловым потоком, сжимают в блоке компрессии до давления синтеза The synthesis gas obtained in the steam conversion unit is mixed with the recycle stream, compressed in the compression unit to the synthesis pressure

метанола и направляют в блок синтеза метанола. Блок синтеза метанола включает рекуперционный теплообменник, в котором синтез-газ нагревают теплом продукта реактора синтеза метанола, паровой подогреватель, в котором синтез-газ нагревают паром высокого давления, реактор синтеза метанола, холодильник для охлаждения продукта реактора синтеза метанола, сепаратор-отстойник метанола-сырца и сборник метанола-сырца.methanol and sent to the methanol synthesis unit. The methanol synthesis unit includes a recovery heat exchanger in which the synthesis gas is heated by the heat of the product of the methanol synthesis reactor, a steam heater in which the synthesis gas is heated by the high pressure steam, the methanol synthesis reactor, a refrigerator for cooling the product of the methanol synthesis reactor, the crude methanol separator settler and a collection of crude methanol.

В реакторе синтеза метанола в соответствующих условиях осуществляют синтез метанола в изотермическом режиме при теплообмене между зоной реакции и поверхностью тепловых труб, в которых при этом образуется водяной пар. В зоне конденсации реактора тепловые трубы охлаждают горячей водой из сепаратора пара среднего давления и полученную парожидкостную смесь возвращают в сепаратор. Из охлажденного продукта реактора синтеза метанола в сепараторе-отстойнике метанола выделяют метанол-сырец и газовую фазу, часть которой в качестве рециклового потока процесса синтеза метанола направляют в блок компрессии и балансовое количество используют как топливный газ. Метанол-сырец из сепаратора поступает в сборник метанола-сырца и выводится с установки.In the methanol synthesis reactor, under appropriate conditions, methanol is synthesized in isothermal mode during heat exchange between the reaction zone and the surface of the heat pipes, in which water vapor is formed. In the condensation zone of the reactor, the heat pipes are cooled with hot water from a medium pressure steam separator and the resulting vapor-liquid mixture is returned to the separator. Raw methanol and a gas phase are isolated from the cooled product of the methanol synthesis reactor in the methanol separator-settler, part of which is sent to the compression unit as a recycle stream of the methanol synthesis process and the balance amount is used as fuel gas. Raw methanol from the separator enters the collection of raw methanol and is removed from the installation.

В качестве примера установки для переработки природного газа в углеводороды ниже описаны структура установки для получения бензина и ее функционирование.As an example of a plant for processing natural gas into hydrocarbons, the structure of a plant for producing gasoline and its operation are described below.

Установка для переработки природного газа в бензин (рис.2) включает блок паровой конверсии сырья в синтез-газ, блок утилизации тепла, блок водоподготовки и блок синтеза бензина.The installation for processing natural gas into gasoline (Fig. 2) includes a unit for steam conversion of raw materials into synthesis gas, a heat recovery unit, a water treatment unit, and a gasoline synthesis unit.

Блоки паровой конверсии углеводородов сырья и водоподготовки имеют такую же структуру и работают так же как и в составе установки для переработки синтез-газа в метанол (рис.1).The blocks of steam conversion of hydrocarbons of raw materials and water treatment have the same structure and work the same as in the installation for processing synthesis gas into methanol (Fig. 1).

В блоке утилизации тепла для получения пара высокого давления используют тепло потока продуктов реактора паровой конверсии сырья и топочного газа. Блок включает котел-утилизатор выработки пара высокого The heat recovery unit uses heat from the product stream of a steam reforming reactor for feedstock and flue gas to produce high pressure steam. The unit includes a high-efficiency steam recovery boiler

давления, в который поступает топочный газ из реактора паровой конверсии, теплообменник утилизации тепла продукта реактора паровой конверсии для подогревания питательной воды высокого давления, сепаратор пара высокого давления, теплообменник утилизации тепла продукта реактора паровой конверсии для подогревания питательной воды среднего давления. Пар высокого давления используют для паровой конверсии метана, для нагревания сырья реактора синтеза углеводородов и в термосифонном испарителе колонны стабилизации бензина.the pressure into which the flue gas from the steam reforming reactor enters, a heat recovery heat exchanger of a steam conversion reactor product for heating high pressure feed water, a high pressure steam separator, a heat recovery heat exchanger product of a steam reforming reactor for heating medium pressure feed water. High pressure steam is used for steam methane conversion, for heating the raw materials of a hydrocarbon synthesis reactor and in a thermosiphon evaporator of a gasoline stabilization column.

Блок синтеза бензина включает рекуперционный теплообменник, в котором синтез-газ нагревают теплом продукта реактора синтеза бензина, паровой подогреватель, в котором синтез-газ нагревают паром высокого давления, реактор синтеза бензина, холодильники для охлаждения продукта реактора синтеза бензина, сепаратор газопродуктовой смеси, сепаратор-отстойник водного конденсата, колонну стабилизации бензина с термосифонным испарителем, холодильником-конденсатором и флегмовой емкостью, теплообменник для нагревания питания колонны теплом кубового продукта, холодильник бензина.The gasoline synthesis unit includes a recuperative heat exchanger in which the synthesis gas is heated with the heat of the product of the gasoline synthesis reactor, a steam heater in which the synthesis gas is heated with high pressure steam, the gasoline synthesis reactor, refrigerators for cooling the gasoline synthesis reactor product, the gas product separator, the separator condensate water settler, gasoline stabilization column with thermosiphon evaporator, condenser cooler and reflux tank, heat exchanger for heating the column power with heat Bean product, gasoline refrigerator.

Синтез-газ из блока паровой конверсии нагревают в рекуперационном теплообменнике теплом продукта реактора синтеза бензина, затем в паровом подогревателе и направляют в реактор синтеза бензина, где синтез-газ превращается в смесь углеводородов C1-C11, в основном в бензиновые углеводороды, и воду, при контакте с цеолитсодержащим цинк-хромовым катализаторе в изотермическом режиме при температуре 330-400°С и давлении 4-6 МПа. Изотермический режим экзотермического процесса обеспечивается при теплообмене между зоной реакции и поверхностью тепловых труб, в которых при этом образуется водяной пар. В зоне конденсации реактора тепловые трубы охлаждают горячей водой из сепаратора пара среднего давления и полученную парожидкостную смесь возвращают в сепаратор. Продукт реактора синтеза бензина после рекуперационного теплообменника охлаждают в воздушном и водяном The synthesis gas from the steam conversion unit is heated in a heat recovery heat exchanger of the product of a gasoline synthesis reactor, then in a steam heater and sent to a gasoline synthesis reactor, where the synthesis gas is converted into a mixture of C 1 -C 11 hydrocarbons, mainly gasoline hydrocarbons, and water in contact with a zeolite-containing zinc-chromium catalyst in isothermal mode at a temperature of 330-400 ° C and a pressure of 4-6 MPa. The isothermal mode of the exothermic process is ensured by heat exchange between the reaction zone and the surface of the heat pipes, in which water vapor is formed. In the condensation zone of the reactor, the heat pipes are cooled with hot water from a medium pressure steam separator and the resulting vapor-liquid mixture is returned to the separator. The product of the gasoline synthesis reactor after a recuperative heat exchanger is cooled in air and water

холодильниках и в сепараторе газопродуктовой смеси отделяют газ, который направляют в топливную сеть, водную фазу из сепаратора направляют в сепаратор-отстойник, из которого конденсат подают в узел химической очистки в блоке водоподготовки, а углеводородный продукт нагревают в рекуперационном теплообменнике и направляют в колонну стабилизации бензина, с верха которой отводят пропан-бутановую фракцию, а стабильный бензин, охлажденный при теплообмене с питанием колонны и в водяном холодильнике, поступает на склад.gas is separated in refrigerators and in the separator of the gas-product mixture, which is sent to the fuel network, the aqueous phase is sent from the separator to the sump separator, from which condensate is supplied to the chemical treatment unit in the water treatment unit, and the hydrocarbon product is heated in a recovery heat exchanger and sent to the gasoline stabilization column , from the top of which the propane-butane fraction is removed, and stable gasoline, cooled during heat exchange with the column feed and in a water cooler, enters the warehouse.

Claims (4)

1. Установка для переработки природного газа, включающая блок конверсии сырья в синтез-газ и блок конверсии синтез-газа, отличающаяся тем, что блок конверсии сырья в синтез-газ включает реактор конверсии сырья в синтез-газ, в котором узел подвода тепла в зону реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает поступление в зону реакции тепла, необходимого для осуществления реакции конверсии углеводородов сырья в синтез-газ, а блок конверсии синтез-газа включает реактор конверсии синтез-газа, в котором узел отвода тепла из зоны реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает отвод тепла, выделяющегося при реакции синтеза кислородсодержащих соединений из синтез-газа.1. Installation for processing natural gas, including a unit for converting raw materials into synthesis gas and a unit for converting synthesis gas, characterized in that the unit for converting raw materials into synthesis gas includes a reactor for converting raw materials into synthesis gas, in which a unit for supplying heat to the zone The reaction is formed by many heat pipes, the total surface area of which provides the heat necessary for the conversion of raw hydrocarbons to synthesis gas to the reaction zone, and the synthesis gas conversion unit includes a synthesis gas conversion reactor, in which th node heat removal from the reaction zone formed by a plurality of heat pipes, the total surface area which provides removal of heat generated by the reaction of synthesis of oxygenates from synthesis gas. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор конверсии сырья в синтез-газ и реактор превращения синтез-газа работают в режиме, близком к изотермическому.2. Installation according to claim 1, characterized in that the reactor for converting raw materials into synthesis gas and the reactor for converting synthesis gas operate in a mode close to isothermal. 3. Установка для переработки природного газа, включающая блок конверсии сырья в синтез-газ и блок конверсии синтез-газа, отличающаяся тем, что блок конверсии сырья в синтез-газ включает реактор конверсии сырья в синтез-газ, в котором узел подвода тепла в зону реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает поступление в зону реакции тепла, необходимого для осуществления реакции конверсии углеводородов сырья в синтез-газ, а блок конверсии синтез-газа включает реактор конверсии синтез-газа, в котором узел отвода тепла из зоны реакции образован множеством тепловых труб, общая площадь поверхности которых обеспечивает отвод тепла, выделяющегося при реакции синтеза углеводородов из синтез-газа.3. Installation for processing natural gas, including a unit for converting raw materials into synthesis gas and a unit for converting synthesis gas, characterized in that the unit for converting raw materials into synthesis gas includes a reactor for converting raw materials into synthesis gas, in which a unit for supplying heat to the zone The reaction is formed by many heat pipes, the total surface area of which provides the heat necessary for the conversion of raw hydrocarbons to synthesis gas to the reaction zone, and the synthesis gas conversion unit includes a synthesis gas conversion reactor, in which th node heat removal from the reaction zone formed by a plurality of heat pipes, the total surface area which provides removal of heat produced during hydrocarbon synthesis reaction from the synthesis gas. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что реактор конверсии сырья в синтез-газ и реактор превращения синтез-газа работают в режиме, близком к изотермическому.
Figure 00000001
4. Installation according to claim 3, characterized in that the reactor for converting raw materials into synthesis gas and the reactor for converting synthesis gas operate in a mode close to isothermal.
Figure 00000001
RU2006127406/22U 2006-07-31 2006-07-31 NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS) RU59049U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127406/22U RU59049U1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127406/22U RU59049U1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU59049U1 true RU59049U1 (en) 2006-12-10

Family

ID=37666064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006127406/22U RU59049U1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU59049U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625117C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Synthetic gas of regulated composition production plant
CN109621846A (en) * 2018-12-29 2019-04-16 鲁德祥 It is fed based on methanol room temperature and reacts hydrocarbon equipment processed and its hydrocarbon method processed

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625117C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Synthetic gas of regulated composition production plant
CN109621846A (en) * 2018-12-29 2019-04-16 鲁德祥 It is fed based on methanol room temperature and reacts hydrocarbon equipment processed and its hydrocarbon method processed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20250091888A1 (en) Chemical Reactor with Integrated Heat Exchanger, Heater, and High Conductance Catalyst Holder
Hofbauer et al. The FICFB—gasification process
RU2411075C2 (en) Compact reforming reactor
RU2481151C2 (en) Method of conducting fischer-tropsh synthesis and reactor to this
KR101103594B1 (en) Multi-Stage Fluidized Bed Water Gas Reactor Using Gasification Syngas and Hydrogen Production Method Using The Same
CN101704513B (en) Shunting-type isothermal sulfur-tolerant conversion process and equipment thereof
JPH0597732A (en) Preparation of methanol and reactor unit therefor
JPS593971B2 (en) methanol
EP0080270A2 (en) Synthesis process and reactor
CN102887481B (en) Low water-gas ratio pre-conversion constant-temperature CO conversion technology
JP5188895B2 (en) Methanol synthesis reactor and methanol synthesis method
Hu et al. Simulation and model design of pipe-shell reactor for the direct synthesis of dimethyl ether from syngas
RU2552623C2 (en) Heat exchanger for cooling of hot gases, and heat exchange system
JP7515493B2 (en) Chemical reaction method and chemical reaction device
US3572046A (en) Apparatus for purification of raw ammonia synthesis gas
RU59049U1 (en) NATURAL GAS PROCESSING PLANT (OPTIONS)
AU2009228418B2 (en) Method and reactor for performing Fischer-Tropsch synthesis
JP5312355B2 (en) Reactor and reaction product manufacturing method using the same
JP4256013B2 (en) Environmentally friendly hydrogen production method
RU2721837C2 (en) Method of producing syngas and a device for cooling syngas
RU2453525C1 (en) Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU2629354C1 (en) Method for obtaining ethylene from ethanol and reactor for its implementation
RU2630472C1 (en) Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation
RU2001107419A (en) A method of obtaining a flowing coolant used as an indirect source of heat during endothermic reactions
Rendón et al. Modeling and upscaling of a pilot bayonet-tube reactor for indirect solar mixed methane reforming

Legal Events

Date Code Title Description
QB1K Licence on use of utility model

Effective date: 20070816

QZ1K Changes in the licence of utility model

Effective date: 20070816

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120801