一种组合生产甲醇和氨的方法与流程

用于甲醇和氨组合生产的各种方法是现有技术中已知的。公开的专利申请ep0011404描述了一种生产甲醇和氨的集成方法，其中，生产具有氢气、碳氧化物和氮气的合成气，并随后将其进料用于甲醇合成。从残留气体中去除剩余的碳氧化物，以获得具有氮气和氢气的流，将该流进料用于氨合成。然而，该方法的缺陷在于甲醇合成中带有的氮气不仅需要大尺寸的压缩机和反应器(这降低了经济可行性)，而且还在该过程中产生了不期望的物质(例如，三乙胺)。

公开的专利申请de102004013539a1还描述了一种用于共生产甲醇和氨的方法。此处，通过来自空气分离单元的氧进行部分催化氧化来获得合成气，从而消除了甲醇合成中的相当大的氮气含量。然后将该合成气分别送入各反应器组件，用于甲醇合成和氨合成，就该方法而言，甲醇合成和氨合成是平行排列的。在这种情况下，不利的是在氨合成的反应器组件的上游需要用于除去甲烷以及氩气和剩余的一氧化碳的复杂设备，即，具体来说是低温分离装置，这影响了经济可行性。

本发明认为最接近的专利说明书us5,180,570也描述了用于由含碳能量载流生产甲醇和氨的集成方法。合成气在多级重整器组件中获得，其具有常规蒸汽重整和下游自热重整，同时供应氧气。该现有技术的缺点在于蒸汽重整(其导致将甲烷与水裂解成富氢合成气以达到甲醇合成中所需的氢过剩)只能在相对较低的压力下进行。因此，在甲醇合成之前，需要对整个合成气进行复杂的压缩。此外，在单级甲醇合成中并未实现使得碳充分全面地转化为甲醇，这就是在氨合成之前需要对未反应的再循环气体进行压缩和对残余气体进行低温洗涤的原因。这两种行为都使工作量显著增加。

基于该现有技术，本发明的一个目的是提供一种更经济的组合生产甲醇和氨的方法。

关于具有权利要求1前序部分的特征的组合生产甲醇和氨的方法，通过权利要求1的特征部分的特征来实现该目的。关于生产燃料的方法，通过权利要求15的特征部分的特征来实现该目的。关于具有权利要求16前序部分的特征的组合生产甲醇和氨的系统，通过权利要求16的特征部分的特征来实现该目的。

本发明基于以下认识：在具有氧气的高压情况下合成气生产中所产生的氢分数不足——即使用于甲醇合成也是不足的——可以通过在生产合成气之后、但在将合成气进料至甲醇合成之前能够对合成气中的氢部分进行富集来补偿。该富集使得非常复杂和精细的蒸汽重整阶段是非必要的，所述蒸汽重整阶段对于在合成气流中提供足以用于甲醇合成和氨合成的氢气量通常是必须的。

由于省略了蒸汽重整阶段，合成气生产本身和上述富集——无论是氢气的供应还是碳氧化物的去除——都可能进而在压力条件下发生，因为在甲醇合成之前可以省略压缩，或者在任意情况下可以使尺寸更小。此外，由于上述富集，可以在单一循环中就实现甲醇合成中一氧化碳的全面转化，从而消除了甲醇合成中对再循环压缩机的需要。以这种方式可以对通常对甲醇合成的经济可行性而言最重要的因素进行优化。

从属权利要求2描述了通过去除二氧化碳来富集氢气的特别有利的选择。为此，不仅直接使得氢气的摩尔分数增加，而且同样也减少了通过二氧化碳合成甲醇中氢气的消耗。

不同的是，从属权利要求3和4一方面涉及改变甲醇生产的相对权重的可能性，另一方面涉及改变氨生产的相对权重的可能性。

从属权利要求6至10描述两级甲醇合成的优选构造，其特别适用于通过单个循环实现一氧化碳完全转化为甲醇，其也称为“一次通过”操作。在甲醇合成阶段之间的增压压缩机的布置(特别是在从属权利要求10中描述的设置)可以使得氨合成之前的压缩是非必要的。

从属权利要求11和12涉及作为获得合成气流的有利方法的自热重整的基本特征。

从属权利要求13涉及使用变压吸附系统从甲醇合成的残余气体中获得尽可能纯的氢气流。

下面参考附图解释本发明的其它细节、特征、目标和优点，附图仅显示了根据该建议的系统的单个示例性实施方式。此外，描述了所提议的用于组合生产甲醇和氨的方法的三个示例性实施方式。在附图中：

图1示意性显示所提议的用于组合生产甲醇和氨的系统的示例性实施方式的流程图。

所提议的系统(其流程图示意性显示在图1中)用于甲醇1和氨2的组合生产，并且还构造成用于实施所提议的用于组合生产甲醇1和氨2的方法。

在所提议的用于组合生产甲醇1和氨2的方法中，来自产氧组件5的氧气流4和含碳能量载流3(在该情况下，其具体是天然气流)进料至合成气反应器组件6以获得合成气流7。该产氧组件5原则上是任意的系统或装置，其具体从流体——即，从液体或气体、或从液体混合物或气体混合物中——获得分子氧。特别是，这可以通过将含氧流体裂解成其成分来进行。特别是，如在图1的示例性实施方式中，该产氧组件5可以是用于从空气中获得分子氧的空气分离单元(asu)。

该产氧组件5和合成气反应器组件6包括在所提议的组合生产甲醇1和氨2的系统中。由于从产氧组件5获得氧气流4，氧气流4具有氧气作为其主要成分。在任意情况下，氧气流4的氧气分数超过环境空气的氧气分数，并且氧气流4的氮气分数小于环境空气中的氮气分数。优选地，氧气流4的氧气分数为至少80％，更优选至少90％，特别是至少95％。氧气流4还可以基本由氧气构成，其中，特别是在氧气流4中可能存在小部分的氮气和稀有气体。

根据建议，合成气流7包括氢气和碳氧化物，即，一氧化碳和二氧化碳。在该情况下，可以在提供现有技术中已知的氧气流4的同时用合成气生产方法从产氧组件5获得合成气流7。合成气生产的优选类型如下文所述。此外，合成气流7还可以包含小部分的其它物质，例如甲烷、氮气和惰性气体，优选各自的摩尔分数小于10％。

根据所提议的方法，将合成气流7进料至甲醇反应器组件8以部分转化为甲醇1，并且获得来自甲醇反应器组件8的残余气流9。特别是，部分转化为甲醇1可以是催化进行。残余气流9可以包括甲醇以及合成气流7的未反应成分，即，特别是氢和碳氧化物。甲醇反应器组件8也包含在所提议的系统中。然后，所提议的方法进一步提供：由残余气流9获得含氢流10，将含氢流10至少部分、优选基本完全进料至氨反应器组件11(所述氨反应器组件11也包括在所提议的系统中)，并且至少部分、同样优选基本完全转化为氨2。转化为氨2也可以是催化进行。

现在，所提议的方法的特征是：在富集步骤中，使得在进料至甲醇反应器组件8之前，从合成气体反应器组件6获得的合成气流7中氢气的摩尔分数相对于碳氧化物的摩尔分数增加。换言之，相对于合成气流7中碳氧化物的摩尔分数，在富集步骤之后合成气流7中的氢气的摩尔分数大于富集步骤之前，相对于所述过程，富集步骤在合成气反应器组件6和甲醇反应器组件8之间发生。

原则上，合成气流7中涉及分子氢(h2)的该氢气的富集可以任意方式进行。另一方面，可以将额外的氢进料至合成气流7。因此，优选通过、特别是仅通过将氢气进料至合成气流7来使氢气的摩尔分数增加。

另一方面，也可以从合成气流7去除碳氧化物。因此，优选通过、特别是仅通过从合成气流7至少部分去除碳氧化物(即，具体是一氧化碳和/或二氧化碳)来使氢气的摩尔分数增加。

优选的构造提供了：在富集步骤中从合成气流7至少部分去除二氧化碳。因此，合成气流7的氢气摩尔量并未增加，仅其摩尔分数增加。这反应在化学计量数由远低于2显著增加至远高于3。为此目的，优选可以将合成气流7的至少一个分流——根据图1所提出的系统的示例性实施方式，优选基本全部合成气流7——进料至二氧化碳洗涤部12以至少部分去除二氧化碳，所述二氧化碳洗涤部12优选是用于所提出的系统用于对二氧化碳进行洗涤的组件。在该情况下，洗涤可以以现有技术本身已知的任意方式进行。

根据第一变体，通过在富集步骤、特别是二氧化碳洗涤部12中的化学洗涤从合成气流7中去除二氧化碳。其优选包括在各情况下用哌嗪活化的甲基二乙醇胺、用简单的甲基二乙醇胺、用水性氨溶液或用水性苏打溶液进行化学洗涤。根据第二变体，通过在富集步骤中的物理吸附的吸附剂从合成气流7中去除二氧化碳。优选地，物理吸附的吸附剂是冷甲醇、selexol或n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。在物理吸附的吸附剂是冷甲醇的情况下，其可以是从甲醇反应器组件8获得的甲醇。

不是必须在上述二氧化碳洗涤部12中达到特定纯度。因此，还可以构造二氧化碳洗涤部12而无需蒸汽驱动再生，特别是在采用物理吸附的吸附剂的情况下尤为如此。因此，优选二氧化碳洗涤部12具有基于减压的再生阶段。换言之，二氧化碳洗涤部12的洗涤试剂通过减压的方式再生。

进一步优选地，进料至甲醇反应器组件8的合成气流7、即在富集步骤之后的合成气流7的二氧化碳摩尔分数至多为3％。因此，合成气流7中的二氧化碳摩尔分数下降至显著低于常规二氧化碳洗涤的值。

原则上，富集步骤可以仅由上述的通过二氧化碳洗涤部12去除二氧化碳来构成。该方法对于甲醇合成特别有利，因为在甲醇合成中，二氧化碳比一氧化碳消耗掉更多的氢气。然而，如果甲醇与氨的生产比率更多地朝向氨移动，则富集步骤可以替代地或另外地包括用于富集氢气的其它措施。在该情况下优选的变体提供了在富集步骤中，将合成气流7的至少一个分流13(特别是另外的分流13)进料至变换转化部14，其中，一氧化碳通过与水蒸气的反应至少部分转化成氢气和二氧化碳。因为由于该反应的结果使得碳氧化物分子的数量保持恒定，即使一氧化碳分子变为二氧化碳分子亦是如此，并且同时氢气分子的数量增加，因此氢气的摩尔分数也增加。还可以将合成气流7基本全部进料至变换转化部14。在变换转化部14发生的过程也称为水气变换反应。因此，变换转化部14(优选包含在所提议的系统中)也可以称为水气变换反应装置。该水气变换反应还导致与碳氧化物的摩尔分数相比，合成气流7中氢气摩尔分数增加。

此外，优选，根据图1所示，相对于该过程，分流13被分支到变换转化部14设置在二氧化碳洗涤部12的上游。因此，优选将进料至变换转化部14的分流13随后进料至二氧化碳洗涤部12。以此方式，水气变换反应中所产生的二氧化碳可以在二氧化碳洗涤部12中再次进行冲洗。因此，氢气的摩尔分数发生双重增加。在变换转化部14中，进一步优选变换转化部14基本专门进行高温水气变换反应，即，优选在至少450°下进行。以此方式，可以省略低温水气变换反应的分离阶段。

水气变换反应和随后的二氧化碳洗涤部12所导致的合成气流7中氢气、一氧化碳和二氧化碳各自摩尔分数的变化会影响甲醇反应器组件8中转化为甲醇1以及氨反应器组件11中转化为氨2。在优选的实施方式中，进料至变换转化部14的分流13(特别是其它分流)的合成气流7中的摩尔分数因此可以适用于调整由转化获得的甲醇1与由转化获得的氨2的比率。为此目的，所提议的系统优选包括如图1所示的控制阀15，用于对该比率进行调整。

然而，在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中以及在与所提议的方法的该第一示例性实施方式相关的以下所有数量规格中，分流13不会被分支到变换转化部14，所述第一示例性实施方式在此通过所提议的系统的所示示例性实施方式来实施。不同的是，控制阀15设定成使得相对于氨尽可能多地产生甲醇，因此使得基本上整个合成气流7绕过变换转化部14。如果上述比率以有利于氨的方式移动，则相应更大分数的合成气流7可以作为分流13进料至转换变化部14。

在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的该第一示例性实施方式中，进料至甲醇反应器组件8的合成气流7(即，在任选的变换转化部14以及二氧化碳洗涤部12之后，在该情况下，所述任选的变换转化部14不会就位)在大致77巴的压力和40℃的温度下基本具有分别为68％氢气、24％一氧化碳、2％二氧化碳、2％甲烷、2％水和1％氮气的摩尔分数。在该情况下，不考虑可能返回的氢气分流22a的贡献，所述分流22a将在下文进行说明。因此，这是合成气流7，其相对于该过程直接设置在二氧化碳洗涤部12的下游。

例如，在合成气流7中通过上文所述措施获得的该氢气摩尔分数的富集可以实现甲醇反应器组件8中一氧化碳的广泛转化。例如，优选地，进料至甲醇反应器组件8的合成气流7中的一氧化碳基本完全转化为甲醇1，使得残余气流9中的一氧化碳摩尔分数至多为4％。在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，残余气流9(特别是在进料至下文所述变压吸附系统21之前的残余气流9)在大致87巴的压力和43℃的温度下基本具有分别为90％氢气、4％一氧化碳、1％二氧化碳、2％甲烷、1％水和1％氮气的摩尔分数。

原则上，可以以任意方式构造甲醇反应器组件8。优选地，根据如图1所示，甲醇反应器组件8具有用于甲醇1合成(特别是催化合成)的第一反应器阶段16a以及用于甲醇1合成(特别是催化合成)的第二反应器阶段16b，使得进料至甲醇反应器组件8的合成气流7进料至第一反应器阶段16a，并且使得来自第一反应器阶段16a的未反应残余气体17进料至第二反应器阶段16b。对于上述高度转化为甲醇1，优选根据式s＝(n(h2)–n(co2))/(n(co)+n(co2))获得由s给出的第一反应器阶段16a中的摩尔比率，并且n以[mol]计，其为至少2.5，优选至少3.5。该摩尔比率通常也被称为“化学计量数”。可以通过在二氧化碳洗涤部12(如需要，与上游变换转化部14组合)中特别大量地除去二氧化碳来使化学计量数增加。

原则上，第一反应器阶段16a和第二反应器阶段16b可以以任意方式构造。然而，优选使反应器阶段16a、16b中的一个或两者进行冷却。优选地，因此将第一流体(例如，水)进料至第一反应器阶段16a以使其冷却，并且替代性地或另外，将第二流体(其也可以是水)进料至第二反应器阶段16b以使其冷却。因此，第一反应器阶段16a可以等温方式进行操作，并且替代性地或另外，第二反应器阶段16b可以等温方式进行操作。特别是，反应器阶段16a和16b的等温操作(对应于图1所示的示例性实施方式)使得能够在反应器阶段16a、16b中合成甲醇1，该甲醇合成在量方面大致相同。因此，优选甲醇反应器组件8中通过转化获得的甲醇1的30％至70％、特别是40％至60％的摩尔量在第一反应器阶段16a中产生，并且甲醇反应器组件8中通过转化获得的甲醇1的剩余摩尔量在第二反应器阶段16b中产生。

在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，从第一冷凝阶段18a(将在下文进行描述)获得94,962kg/h甲醇1的质量流量，以及从第二冷凝阶段18b和洗涤器装置18d(其也将在下文中进行描述)获得总计约72,043kg/h甲醇1的质量流量。总体结果是从冷凝阶段18a、18b和洗涤器装置18d获得的甲醇1的质量流量为167,005kg/h。首先在所述过程中获得该甲醇1作为相应的粗制甲醇流的一部分，所述粗制甲醇流还可以包含一定分数的水。即使上文指定的这两个数字不一定必须在一对一的基础上分配给反应器阶段16a、16b，然而仍然可以辨认出大致存在的平衡。关于该第一示例性实施方式的其它相关数量规格为如下。不同的是，用于甲醇合成的常规两阶段反应器组件的特征通常在于：在相应的下游反应器阶段中转化的甲醇明显更少。

由于在两个反应器阶段16a、16b中获得大量甲醇1，可以使合成气流7的碳氧化物特别仅通过两个反应器阶段16a、16b一次。

因此，优选进料至第二反应器阶段16b的未反应残余气体17大致包含来自第一反应器阶段16a的所用未反应碳氧化物。因此，基本没有来自未反应残余气体17的未反应碳氧化物返回第一反应器阶段16a。换言之，优选合成气流7的碳氧化物仅通过第一反应器阶段16a一次。因此可以省略用于甲醇合成任意结果的再循环压缩机。然而，这不仅意味着省略了再循环压缩机，而且还使得甲醇反应器组件8或其反应器阶段16a、16b的尺寸可以减小，因为由于没有通过再循环压缩机的循环，可以使材料体积整体上显著减小。

有利的是，仅通过一次的该通路也可以用于第二反应器阶段16b。对应的优选实施方式(也对应于图1所示)的特征在于残余气流9基本包含来自第二反应器阶段16b的所有未反应碳氧化物。应注意从残余气流9获得含氢流10。换言之，基本上没有必须返回到两个反应器阶段16a、16b中任一者的来自第二反应器阶段16b的未反应的碳氧化物。优选地，碳氧化物仅通过第二反应器阶段16b一次。

在两个反应器阶段16a、16b之间去除甲醇1对改进第二反应器阶段16b中甲醇转化率也是极其有利。因此，优选相对于所述过程，将第一冷凝阶段18a设置在第一反应器阶段16a的下游，所述第一冷凝阶段18a用于分离第一反应器阶段16a中所转化的甲醇1以及用于从第一反应器阶段16a获得未反应的残余气体17。该第一冷凝阶段18a包含在甲醇反应器组件8中。在所述过程中，如上所述的甲醇1可以分离为粗制甲醇，随后可以将其进料至蒸馏装置18c以获得纯甲醇，所述蒸馏装置18c也包含在所提议的系统中。在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，以166,785kg/h的质量流量从蒸馏装置18c获得基本由甲醇构成的纯甲醇流，其中，该甲醇质量流量与上述质量流量之和的细小差异可以解释为损耗。

同样为了从第二反应器阶段16b去除甲醇1，优选相对于所述方法，将第二冷凝阶段18b设置在第二反应器阶段16b的下游，所述第二冷凝阶段18b用于分离在第二反应器阶段16b中转化的甲醇1和用于从第二反应器阶段16b获得残余气流9。第二冷凝阶段18b也包含在甲醇反应器组件8中，并且也可以在此处将甲醇1作为粗制甲醇分离，如图1所示，将粗制甲醇进料至上述蒸馏装置18c。最终，残余气流9还可以经受洗涤，以在洗涤器装置18d中冲洗甲醇1，在该情况中，洗涤器装置18d也包括在甲醇反应器组件8中。

正如下文中更详细讨论，有利的是可以省略甲醇反应器组件8前方的压缩机。而且，为了避免甲醇反应器组件8和氨反应器组件11之间的压缩机，如图1所示，可以将压缩机设置在反应器阶段16a、16b之间。因此，优选在将来自第一反应器阶段16a的未反应残余气体17进料至第二反应器阶段16b之前，将未反应残余气体17进料至增压压缩机19以使压力增加。进一步优选增压压缩机19提供氨合成压力，利用该氨合成压力使含氢流10进料至氨反应器组件11。例如，该氨合成压力可以是90巴。换言之，将含氢流10进料至氨反应器组件11的压力由增压压缩机19导致，因此，相对于所述过程，在增压压缩机19和氨反应器组件11之间不设置用于增加压力的其它装置。因此，甲醇系统中通常以其它方式使用的再循环压缩机被转换成氨工艺的合成气压缩机。

氨合成压力是指含氢流10的压力，其足以使含氢流10转化(特别是催化转化)为氨2。在该情况下，只要小部分含氢流10在该氨合成压力下转化成氨2就足够了。特别是，可如下文将更详细地进行描述，在该相对低的压力下进料至氨反应器组件11，随后通过氨反应器组件11中的第一反应器阶段之后，来自含氢流10的剩余物质在氨反应器组件11内被压缩至较高压力以进行氨合成。通过增压压缩机19使未反应的残余气体17的压力增加来提供该氨合成压力——并且因此仅在所述过程的下游获得的氢的间接压力增加——是特别明智的，因为直接压缩基本上纯的氢气实际上是几乎不可能的。进一步优选增压压缩机19使得未反应残余气体17增加至至少60巴的氨合成压力，优选增加至70巴至120巴的氨合成压力。在该情况下，特别是，该压力水平不必通过增压压缩机19持续保持至氨反应器组件11；相反，在此之前可能会有一定的压力损失。

特别是再次描述了合成气流7的获得，优选提供：在合成气反应器组件6中用氧气流4作为氧化剂通过自热重整来获得合成气流7。在现有技术中本身已知的自热重整中，部分催化氧化——在该情况下借助于氧气流4——提供吸热蒸汽重整反应所需的热量。特别是甲烷的重整是吸热的。

已知自热重整导致化学计量数小于2，因此，不适合用于达到上文所提出的化学计量数范围。然而，令人惊讶的是，已经证明有利的是在进料到甲醇反应器组件8之前提供用于增加化学计量数的氢富集，因为由于在较高压力下可能的自热重整操作，而可以省略甲醇合成之前的合成气压缩机。因此，优选合成气反应器组件6提供甲醇合成压力，利用该甲醇合成压力使合成气流7进料至甲醇反应器组件8。类似于关于上述增压压缩机19的说明，这意味着合成气流7进料至甲醇反应器组件8的压力由合成气反应器组件6导致，因此，相对于所述过程，在合成气反应器组件6和甲醇反应器组件8之间不设置用于增加压力的其它装置。甲醇合成压力是指合成气流7的压力，其足以使合成气流7转化(特别是催化转化)为甲醇1。具体来说，该甲醇合成压力可以是约80巴。

在这方面，优选合成气反应器组件6在60巴至110巴之间的压力下进行操作。通常，如果蒸汽重整也用于合成气生产，这是没有用的。然而如图1所示，优选在进料至合成气反应器组件6之前，含碳能量载流3进料至预重整器20以对具有至少两个碳原子的烃进行裂解。特别是将其裂解为甲烷、氢气和碳氧化物。预重整器20也优选包含在所提议的系统中。通过预重整器20进行的该预重整在现有技术中称为低温蒸汽重整，其中，众所周知，甲烷化反应和水气变换反应在预重整器20中基本是平衡的。可能的具有至少两个碳原子的烃包括乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。然而，不同于蒸汽重整器，使用该预重整器不必进行加热，基本不限制压力条件，这也不同于蒸汽重整器。

在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，含碳能量载流3在进料至预重整器20之前基本具有分别为63％的甲烷和25％的水的摩尔分数，其中，剩余的基本由乙烷和丙烷形成。然后，在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，从预重整器20进料至合成气反应器组件6的含碳能量载流3(特别是由于在预重整器20中提供水蒸气)在大致81巴的压力和645℃的温度下基本具有分别为53％水、36％甲烷、7％氢气和3％二氧化碳的摩尔分数。在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，在该位置处含碳能量载流的质量流量为371,732kg/h。

优选地，所提供的含碳能量载流3包含甲烷，并且由能量载流3的甲烷产生合成气流7中的氢气和碳氧化物主要通过、并且优选基本上完全通过自热重整用氧气流4作为合成气反应器组件6中的氧化剂来进行。在该情况下，特别是主要意味着合成气流7中至少90％的氢气和碳氧化物由能量载流3的甲烷通过自热重整而产生。例如，在甲烷的情况下，剩余部分可以追溯到预重整器20的重整活性，所述重整活性基本上是低的。因此，在该变体中排除了用于从能量载流3的甲烷获得大量氢气和碳氧化物的另一机制，例如蒸汽重整，因此仅有效地发生自热重整。在所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式中，来自合成气反应器组件6的合成气流7在大致80巴的压力和1025℃的温度下基本具有分别为44％氢气、32％水、16％一氧化碳、6％二氧化碳和1％甲烷的摩尔分数。

关于获得含氢流10，优选提供：将残余气流9至少部分进料至变压吸附系统(psa)21以获得含氢流10。该psa21优选包含在所提议的系统中，其也可以用于排出吹扫气体。如果在甲醇反应器组件8中还可以省略合成气或碳氧化物的再循环，则氢气的再循环构成优选的可能变体。特别是如图1所示，含氢流10的第一氢气分流22a可以返回到甲醇反应器组件8，特别是返回到第一反应器阶段16a。在该情况下，压力增加并不是必须的，这是优选使第一氢气分流22a以从psa21获得含氢流10的压力基本进料至第一反应器阶段16a的原因。同样如图1所示，然后优选将含氢流10的第二氢气分流22b进料至氨反应器组件11。

可以使得残余气流9基本上完全进料到psa21以获得含氢流10。然而，如图1所示，也可以使残余气流9的残余气体分流23进料至脱硫组件24a以通过氢化使含碳能量载流3脱硫，特别是所述脱硫组件24a包括在所提议的系统中。相对于所述过程，如图1所示，还可以将饱和部24设置在脱硫组件24a和预重整器20之间。

氨反应器组件11的构造基本上是任意的。原则上，用于氨合成的氮源同样是任意的。首先，优选由产氧组件5获得(即，在该情况下由空气分离部获得)的氮气流25也进料至氨反应器组件11。氮(其有利地是在合成气和甲烷合成中缺乏)可以以这种方式送回至工艺流程中。

如图1所示的示例性氨反应器组件11具有用于合成氨2的第一氨反应器阶段26a，其以“一次通过”的模式运行。第一氨反应器阶段26a在低压范围内操作，因为如上所述，压缩由增压压缩机19提供。在该情况下用于分离氨2的第一分离装置27a之后是使压力增加至150巴的主压缩机28，其下游是环式反应器组件，即，循环运作的反应器组件。

特别是，相对于所述过程，用于相应氨2合成的第二氨反应器阶段26b和第三氨反应器阶段26c串联设置在主压缩机28下游。为了使循环运行闭合，来自用于分离氨2的第二分离装置27b的残余气流通过再循环压缩机29返回到第二氨反应器阶段26b。由于第二氨反应器阶段26b和第三反应器阶段26c中的较高压力，在第二氨反应器阶段26b和第三反应器阶段26c中以高于具有低压的第一反应器阶段26a的速率转化成氨。

所提议的系统用于甲醇1和氨2，即，根据所提出的方法用于甲醇1和氨2。所提议的系统包括：产氧组件5，用于获得氧气流4；合成气反应器组件6，用于由含碳能量载流3和氧气流4获得合成气流7，所述合成气流7包含氢气和碳氧化物；甲醇反应器组件8，用于将合成气流7部分转化为甲醇1并获得残余气流9；以及氨反应器组件11，将由残余气流9获得的含氢流10至少部分进料至所述氨反应器组件11，在氨反应器组件11中含氢流10至少部分转化为氨2。

所提议的系统的特征在于：在进料至甲醇反应器组件8之前，在富集组件30中，由合成气反应器组件6获得的合成气流7中的氢气摩尔分数相对于碳氧化物的摩尔分数增加。优选地，富集组件包括二氧化碳洗涤部12，以及替代性的或另外的变换转换器14和控制阀15(如需要)。

所提议的系统的特征、性质和优选构造由所提议的用于组合生产甲醇1和氨2的方法或所提议的用于生产燃料的方法的相应特征、性质和优选构造来看是显而易见的，并且反之亦然。

基本上，所提出的方法或所提出的系统中产生的甲醇1可以用于任何用途，其中，也可以预期甲醇1的临时储存和运输。然而，由以该方式获得的甲醇1生产燃料是特别合适的选择。

因此，所提议的生产燃料的方法的特征在于燃料是由甲醇1获得的，甲醇1是根据所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法生产的。

第一个优选变体提供：通过将甲醇1混合到车用汽油中来生产燃料，具体来说，所述车用汽油是以常规方式生产的。因此，已经存在一定量的车用汽油，然后将车用汽油与甲醇1混合。优选地，以这种方式获得的燃料具有10％至20％、优选基本上15％的混合甲醇的体积分数。

第二优选变体的特征在于将甲醇1加工成衍生物，通过将衍生物与车用汽油混合来生产燃料。

在另一优选变体中，提供使甲醇1转化为燃料。在该情况下，甲醇可以一方面转化为二甲醚(dme)，然后根据一种选择，将二甲醚用作燃料。然而，优选二甲醚仅是进一步转化为富含芳烃的烃混合物的中间产物。相应的优选实施方式的特征在于，甲醇特别是通过沸石催化剂经由中间产物二甲醚转化为富含芳烃的烃混合物，所述烃混合物优选形成燃料。

另一优选实施方式的特征是甲醇通过沸石催化剂直接转化为富含芳烃的烃混合物。在该情况下，一方面，烃混合物可以形成燃料。另一方面，烃混合物可以与现有燃料混合，其中，所获得的混合物随后形成所生产的燃料。也可以在冷却的流化床反应器中，通过沸石催化剂将甲醇直接转化为富含芳烃的烃混合物。

所提议的用于生产燃料的方法的其它优选变体是从所提议的用于组合生产甲醇1和氨2的方法的优选变体以及所提议的用于组合生产甲醇1和氨2的系统的优选变体来看显而易见的。

根据在下文进行进一步描述的所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式，在20℃的温度和大致87巴的压力下提供质量流量总计为137,924.5kg/h的天然气流。

使如上所述的合成气流7进料至变换转化部13和二氧化碳洗涤部12之后的甲醇反应器组件8，其总质量流量为241,818kg/h。另外，使来自psa21的第一氢气分流22a进料到甲醇反应器组件8，其中，在43℃和大致87巴下，所述第一氢气分流22a基本上由100％氢气组成，并具有26,482kg/h的质量流量。

直接在离开合成气反应器组件6时，并且进料至本文未显示的废热锅炉之前，如上所述的合成气流7在1025℃和80巴下基本具有分别为44％氢气、32％水、16％一氧化碳、6％二氧化碳和1％甲烷的摩尔分数。在该情况下，总的质量流量为523,265kg/h。该质量流量与进料至甲醇反应器组件8的合成气流7的质量流量之间在量上的差异基本上一方面是由二氧化碳洗涤部12进行的洗涤过程的结果，并且另一方面是大量水冷凝离开合成气流7的结果。

从二氧化碳洗涤部12获得含二氧化碳的流，其二氧化碳摩尔分数为几乎95％并且质量流量为76,163kg/h。

在进料至psa21之前，残余气流9的质量流量为90,183kg/h，其中，残余气流23占其约50kg/h。

来自psa21的第二氢气分流22b与氮气流25一起进料至氨反应器组件11，并且具体地进料至第一氨反应器阶段26a。在该情况下，氮气流25由超过99％的氮气构成，并且其质量流量为62,623kg/h。所提供的总气流基本具有分别为75％氢气和25％氮气以及仅0.02％氩气的摩尔分数。在40℃温度下，压力基本为87巴。总的质量流量为63,972kg/h。然后从氨反应器组件11整体获得60,390kg/h氨的质量流量。

与第一示例性实施方式不同，所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第二示例性实施方式的目的在于尽可能平衡地生产甲醇和氨。除了下文描述的第二示例性实施方式与所提出的组合生产甲醇1和氨2的方法的第一示例性实施方式的差异之外，采用第一示例性实施方式给出的说明；具体来说是采用与第一示例性实施方式中相同的涉及天然气流的信息。

在该情况下，除了略微更大的质量流量371,748kg/h之外，从预重整器20进料至合成气反应器组件6的含碳能量载流基本上具有如第一示例性实施方式所述的温度和压力条件以及摩尔分数。来自第一示例性实施方式的信息基本上也适用于来自合成气反应器组件6的合成气流7，并且其总质量流量为523,277kg/h。

为了上述平衡生产的目的，在基本77巴的压力和320℃的温度的各情况下，将控制阀15设定成使得具有209,311kg/h质量流量的分流13被分支至变换转化部14，其中，通过控制阀15使313,966kg/h的质量流量绕过变换转化部14。在这种情况下，分流13和剩余的旁路合成气流7基本上具有分别为44％的氢气、32％的水、16％的一氧化碳、6％的二氧化碳、1％的甲烷和小于1％的氮气的摩尔分数。

进料至二氧化碳洗涤部12之后的甲醇反应器组件8的合成气流7的总质量流量为185,661kg/h，基本具有分别为77％氢气、16％一氧化碳、2％二氧化碳、2％甲烷、2％水和1％氮气的摩尔分数。因此，与第一示例性实施方式相比，氢气的分数相对于一氧化碳分数增加。在该示例性实施方式中，没有第一氢气分流22a返回。

摩尔分数为几乎95％的二氧化碳的来自二氧化碳洗涤部12的含二氧化碳的流的质量流量为171,906kg/h。

这导致，同样在进料至变压吸附系统21之前的残余气流9基本具有分别为87％氢气、4％一氧化碳、2％二氧化碳、4％甲烷、1％水和2％氮气的摩尔分数，并且质量流量为66,893kg/h，其中，残余气体分流23占约50kg/h。

在这种情况下，氮气流25的质量流量为89,430kg/h。总计进料至氨反应器组件11的气流与第一示例性实施方式的不同之处仅在于其总质量流量为108,717kg/h，其中，随后从氨反应器组件11获得总计为105,067kg/h的氨气质量流量。

从第一冷凝阶段18a获得约60,318kg/h的甲醇1的质量流量。从第二冷凝阶段18b和洗涤器装置18d获得总共约46,211kg/h的甲醇1的质量流量，其与来自第一冷凝阶段18a的甲醇1一起使得质量流量总计为约106,529kg/h的甲醇1，因此仅相当于第一示例性实施方式相应值的约2/3。然后从蒸馏装置18c获得基本上由甲醇组成的纯甲醇流，并且质量流量为106,332kg/h。在第二示例性实施方式中可识别地产生更多的氨，而不是更少的甲醇。

下文所述的所提议的组合生产甲醇1和氨2的方法的第三示例性实施方式的目的在于生产甲醇，甲醇的生产优于氨的生产。换言之，相对于生产氨，更注重甲醇的生产。

同样，除非另有说明，否则基本采用涉及所提及的方法的第一示例性实施方式的描述。

天然气流是相同的。从预重整器20进料至合成气反应器组件6的含碳能量载流3具有371,734kg/h的质量流量。来自合成气反应器组件6的合成气流7的质量流量总计为523,266kg/h。

通过控制阀15进行分支。具体来说，质量流量为52,326kg/h的分流13分支到变换转化部14，并且通过控制阀15使470,939kg/h质量流量绕过变换转化部14，其中，采用如所述方法的第二示例性实施方式那样的压力和温度条件以及相应的摩尔分数。

进料至二氧化碳洗涤部12之后的甲醇反应器组件8的合成气流7的总质量流量为227,778kg/h，并且基本具有分别为70％氢气、22％一氧化碳、2％二氧化碳、2％甲烷、2％水和1％氮气的摩尔分数。

摩尔分数同样为几乎95％的二氧化碳的来自二氧化碳洗涤部12的含二氧化碳的流的质量流量为100,098kg/h。

这导致，在进料至变压吸附系统21之前的残余气流9具有基本分别为90％氢气、4％一氧化碳、1％二氧化碳、2％甲烷、1％水和1％氮气的摩尔分数。质量流量为85,447kg/h，其中，约50kg/h属于残余气体分流23。

氮气流25的质量流量为41,450kg/h。总计进料至氨反应器组件11的气流的总质量流量为50,390kg/h，其中，随后从氨反应器组件11获得总计为46,835kg/h的氨气的质量流量。

从第一冷凝阶段18a获得约86,300kg/h的甲醇1的质量流量。从第二冷凝阶段18b和洗涤器装置18d获得总共约65,586kg/h的甲醇1的质量流量，其与来自第一冷凝阶段18a的甲醇1一起使得质量流量总计为约151,886kg/h的甲醇1。然后从蒸馏装置18c获得基本上由甲醇组成的纯甲醇流，并且质量流量为151,670kg/h。