甲烷氧化偶合方法和系统与流程
本申请是申请日为2016年3月17日，申请号为201680025279.6，发明名称为“甲烷氧化偶合方法和系统”的申请的分案申请。
交叉引用
本申请要求提交于2015年3月17日的美国临时专利申请第62/134,508号、提交于2015年3月31日的美国临时专利申请第62/141,177号、提交于2015年4月24日的美国临时专利申请第62/152,706号、提交于2015年7月1日的美国申请第14/789,953号、提交于2015年7月8日的美国临时专利申请第62/190,182号、提交于2015年7月21日的美国临时专利申请第62/195,237号和提交于2016年2月26日的美国临时专利申请第62/300,287号的权益，其每一个均通过引用整体并入本文用于所有目的。
背景技术：
用于化学生产的基础设施遍布全世界。这种基础设施几乎在各大洲均有部署，涉及广泛的行业，并采用了相似或颇为不同的技术的多种不同实现方式。
技术实现要素：
本公开内容提供了用于使甲烷在甲烷氧化偶合(“ocm”)工艺中反应以产生产物的系统和方法，该产物包括具有两个或更多个碳原子的烃化合物(本文中也称为“c2+化合物”)。本公开内容的ocm系统和方法可与诸如甲醇(meoh)生产、氯气(cl2)和氢氧化钠(naoh)生产(例如，氯碱工艺)、氯乙烯单体(vcm)生产、氨(nh3)生产、具有合成气的工艺(例如，氢气(h2)与一氧化碳(co)任意比例的混合物)或烯烃衍生物生产等多种化学工艺集成。
本公开内容的一个方面提供了用于甲烷氧化偶合(ocm)以生成含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)注入ocm反应器中，其中该ocm反应器包含用于促进ocm反应的ocm催化剂，并且其中c2h6在ocm催化剂床内的浓度为至少约3mol％；以及(b)在该ocm反应器中的ocm催化剂的帮助下进行ocm反应，以将ch4转化成作为产物流的一部分的c2+化合物。
在本文提供的方面的一些实施方案中，c2h6在ocm催化剂床的入口处的浓度为至少约3mol％。在本文提供的方面的一些实施方案中，将至少一部分c2h6在与ch4分开的情况下注入ocm反应器中。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括增加或减少在(a)中注入的ch4的量，以在注入期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含乙烷。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将产物流中的至少一部分乙烷再循环至ocm反应器。
本公开内容的一个方面提供了用于生成含有至少两个碳原子(c2+化合物)的烃化合物的甲烷氧化偶合(ocm)系统，该系统包含ocm反应器，该ocm反应器(i)接收氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)，其中c2h6在该ocm反应器入口处的浓度为至少约3mol％，并且(ii)使ch4和o2反应以产生包含该c2+化合物的产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，将至少一部分的c2h6在与ch4分开的情况下注入ocm反应器中。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含这样的控制系统，其增加或减少由ocm反应器接收的ch4的量，以在接收期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流进一步包含乙烷。在本文提供的方面的一些实施方案中，将产物流中的至少一部分乙烷再循环至ocm反应器。
本公开内容的方面提供了用于甲烷氧化偶合(ocm)以生成含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)注入ocm反应器中，其中c2h6的浓度为至少约3mol％；以及(b)在该ocm反应器中的ocm催化剂的帮助下进行ocm反应，以将ch4转化成作为产物流的一部分的c2+化合物。
在本文提供的方面的一些实施方案中，将至少一些c2h6在与ch4分开的情况下注入ocm反应器中。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括增加或减少在(a)中注入的ch4的量，以在注入期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含乙烷，并且其中将产物流中的至少一部分乙烷再循环至ocm反应器。
本公开内容的方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；(b)从该产物流中富集co和/或co2，以生成富co和/或co2流；(c)将该富co和/或co2流引导至meoh反应器以产生meoh；(d)从该产物流中富集未反应ch4，以产生富ch4流；以及(e)将至少一部分该富ch4流引导至产生氢气(h2)以及co和/或co2的蒸汽甲烷重整器(smr)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将smr中产生的co和/或co2引导至meoh反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，将来自产物流的全部co和/或co2和来自smr的全部co和/或co2在meoh反应器中转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为燃料提供至smr。在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为原料提供至smr，并且其中该smr将未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c2+化合物提供至裂化或精炼该c2+化合物的裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将一部分富ch4流引导至裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将至少一部分富ch4流引导至甲烷消耗工艺。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr、裂化器和甲烷消耗工艺消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使ch4和o2反应以产生包含该c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；meoh反应器，其(i)接收从该产物流富集的co和/或co2并且(ii)使co和/或co2反应以产生meoh；以及蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从该产物流富集的未反应ch4并且(ii)将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至该meoh反应器以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集co和/或co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在smr上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作燃料。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作原料并将其转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，meoh反应器将来自产物流的全部co2和来自smr的全部co2都转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收c2+化合物并(ii)裂化或精炼该c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr的未反应ch4提供由smr消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％来自未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr、裂化器和甲烷消耗模块消耗的甲烷的至少80％来自未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的一个方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；(b)从该产物流中富集co和/或co2，以生成富co和/或co2流；以及(c)将该富co和/或co2流引导至meoh反应器以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，将来自产物流的全部co和/或co2在meoh反应器中转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c2+化合物提供至裂化或精炼该c2+化合物的裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的一个方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使ch4和o2反应以产生包含该c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；以及meoh反应器，其(i)接收从该产物流富集的co和/或co2并且(ii)使该co和/或co2反应以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，meoh反应器将来自产物流的全部co2转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集co和/或co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收c2+化合物并(ii)裂化或精炼该c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分该未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含c2+化合物和未反应ch4的产物流；(b)从该产物流中富集该未反应ch4，以产生富ch4流；(c)将该富ch4流的至少一部分引导至产生氢气(h2)以及co和/或co2的蒸汽甲烷重整器(smr)；以及(d)将该co和/或co2引导至meoh反应器以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，将来自smr的全部co和/或co2在meoh反应器中转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为燃料提供至smr。在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为原料提供至smr，并且其中该smr将未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c2+化合物提供至裂化或精炼该c2+化合物的裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将一部分富ch4流引导至裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将至少一部分富ch4流引导至甲烷消耗工艺。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr、裂化器和甲烷消耗工艺消耗的甲烷的至少80％来自富ch4流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的一个方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使该ch4和o2反应以产生包含该c2+化合物和未反应ch4的产物流；蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从该产物流中富集的未反应ch4并且(ii)提供氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或co2；以及meoh反应器，其(i)接收co和/或co2并且(ii)使co和/或co2反应以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在smr上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作燃料。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作原料并将其转化成h2以及co和/或co2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，meoh反应器将来自产物流的全部co2和来自smr的全部co2转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收c2+化合物并(ii)裂化或精炼该c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr的未反应ch4提供由smr消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％来自未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。在本文提供的方面的一些实施方案中，由smr、裂化器和甲烷消耗模块消耗的甲烷的至少80％来自未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述产物流包含co和co2。
本公开内容的一个方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；(b)从该产物流中富集co和/或co2以生成富co和/或co2流，该富co和/或co2流被引导至meoh反应器以产生meoh；以及(c)从该产物流中富集未反应ch4以产生富ch4流，该富ch4流被引导至蒸汽甲烷重整器(smr)，该smr将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至该meoh反应器以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为燃料提供至smr。在本文提供的方面的一些实施方案中，将未反应ch4作为原料提供至smr，并且其中该smr将未反应ch4转化成h2以及co和co2中的至少一种以及h2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，将来自产物流的全部co2和来自smr的全部co2在meoh反应器中转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c2+化合物提供至裂化或精炼该c2+化合物的裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr的未反应ch4提供由smr消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将(c)中富集的ch4引导至裂化器。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr和裂化器的未反应ch4提供由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将富集的ch4引导至甲烷消耗工艺。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr、裂化器和甲烷消耗工艺的未反应ch4提供由smr、裂化器和甲烷消耗工艺消耗的甲烷的至少80％。
本公开内容的一个方面提供了用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使ch4和o2反应以产生包含该c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；meoh反应器，其(i)接收从该产物流富集的co和/或co2并且(ii)使co和/或co2反应以产生meoh；以及蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从该产物流富集的未反应ch4并且(ii)将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至该meoh反应器以产生meoh。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集co和/或co2。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含在ocm反应器下游且在smr上游的分离单元，其中该分离单元从产物流中富集未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作燃料。在本文提供的方面的一些实施方案中，smr将未反应ch4用作原料并将其转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在meoh反应器中转化为meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，meoh反应器将来自产物流的全部co2和来自smr的全部co2转化成meoh。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少约95％的甲烷被转化成meoh或c2+产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收c2+化合物并(ii)裂化或精炼该c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr的未反应ch4提供由smr消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含裂化器，该裂化器接收(c)中富集的ch4的至少一部分。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr和裂化器的未反应ch4提供由smr和裂化器消耗的甲烷的至少80％。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。在本文提供的方面的一些实施方案中，被引导至smr、裂化器和甲烷消耗模块的未反应ch4提供由smr、裂化器和甲烷消耗模块所消耗的甲烷的至少80％。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将氯化钠(nacl)和水(h2o)引导至氯碱模块，该氯碱模块从该nacl和h2o产生氯气(cl2)、naoh和氢气(h2)；(b)将(a)中产生的至少一部分h2引导至甲烷化模块，该甲烷化模块使h2以及co和/或co2反应以产生ch4；以及(c)将(b)中产生的至少一部分ch4引导至ocm模块，该ocm模块使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生c2+化合物和热量。
在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块使用所述热量生成电功率。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括使用由ocm模块产生的电功率由nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，由氯碱模块消耗的电功率的至少80％由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，至少一部分co和/或co2在ocm模块的ocm工艺中产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将由氯碱模块产生的cl2的至少一部分和由ocm模块产生的c2+化合物的至少一部分引导至附加模块中，该附加模块使该cl2的至少一部分与该c2+化合物的至少一部分反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和/或二氯乙烷(edc)。在本文提供的方面的一些实施方案中，c2+化合物在被附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：氯碱模块，其(i)接受氯化钠(nacl)和水(h2o)并且(ii)从nacl和h2o生成氯气(cl2)、naoh和氢气(h2)；甲烷化模块，其与该氯碱模块流体连通，其中该甲烷化模块(i)接受一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及来自该氯碱模块的h2并且(ii)使h2以及co和/或co2反应以产生甲烷(ch4)；以及甲烷氧化偶合(ocm)模块，其与该甲烷化模块流体连通，其中该ocm模块(i)接受氧气(o2)和来自该甲烷化模块的ch4并且(ii)使ch4和o2在ocm工艺中反应以产生c2+化合物和热量。
在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块使用所述热量生成电功率。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。在本文提供的方面的一些实施方案中，氯碱模块使用由ocm模块产生的电功率从nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，由氯碱模块消耗的电功率的至少80％由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，被甲烷化模块反应的co和/或co2的至少一部分由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含与ocm模块和氯碱模块流体连通的附加模块，其中该附加模块将由氯碱模块产生的cl2的至少一部分与由ocm模块产生的c2+化合物的至少一部分反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。在本文提供的方面的一些实施方案中，c2+化合物在被附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)模块中，该甲烷氧化偶合(ocm)模块(i)使ch4和o2在ocm工艺中反应以产生c2+化合物和热量，并且(ii)使用该热量生成电功率；(b)将氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)引导至甲烷化模块中，该甲烷化模块(i)使h2以及co和/或co2反应以产生ch4，并且(ii)将在该甲烷化模块中产生的至少一部分ch4引导至该ocm模块；以及(c)将nacl和h2o引导至氯碱模块中，该氯碱模块(i)使用由ocm模块产生的电功率从nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2，并且(ii)将至少一部分h2引导至甲烷化模块。
在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。在本文提供的方面的一些实施方案中，由氯碱模块消耗的电功率的至少80％由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，被甲烷化模块反应的co2或co的至少一部分由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将由氯碱模块产生的cl2的至少一部分和由ocm模块产生的c2+化合物的至少一部分引导至附加模块中，该附加模块使该至少一部分cl2与该至少一部分c2+化合物反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。在本文提供的方面的一些实施方案中，c2+化合物在被附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)模块，其(i)接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并使ch4和o2在ocm工艺中反应产生c2+化合物和热量，并且(ii)使用该热量生成电功率；甲烷化模块，其与该ocm模块流体流通，其中该甲烷化模块(i)接受氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)，(ii)使h2以及co和/或co2反应以产生ch4，并且(iii)将在该甲烷化模块中产生的至少一部分ch4引导至该ocm模块；以及氯碱模块，其与该甲烷化模块流体连通，其中该氯碱模块(i)接受nacl和h2o，(ii)使用由ocm模块产生的电功率由nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2，并且(iii)将至少一部分h2引导至甲烷化模块。
在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成c2+化合物。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。在本文提供的方面的一些实施方案中，由氯碱模块消耗的电功率的至少80％由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，被甲烷化模块反应的co2或co的至少一部分由ocm模块产生。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含与ocm模块和氯碱模块流体连通的附加模块，其中该附加模块将由氯碱模块产生的cl2的至少一部分与由ocm模块产生的c2+化合物的至少一部分反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。在本文提供的方面的一些实施方案中，c2+化合物在被附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
本公开内容的方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；(b)将来自该ocm产物流的未反应ch4部分引导至(i)蒸汽甲烷重整器(smr)，该蒸汽甲烷重整器使h2o和该部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2，并且/或者引导至(ii)第二重整器，该第二重整器使o2和该部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2；并且(c)使氮气(n2)与在(a)和/或(b)中产生的h2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括分离空气以产生在(c)中反应的n2和在(b)中反应的o2。在本文提供的方面的一些实施方案中，(i)在(c)中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在分离空气时产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(c)中，(a)中产生的h2反应以产生nh3。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(c)中，(b)中产生的h2反应以产生nh3。在本文提供的方面的一些实施方案中，(b)包括(i)。在本文提供的方面的一些实施方案中，(b)包括(ii)。在本文提供的方面的一些实施方案中，(b)包括(i)和(ii)。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；(i)接收h2o和一部分所述未反应ch4并使h2o和该部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2的蒸汽甲烷重整器(smr)和(ii)接收o2和一部分未反应ch4反应并使o2和该部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2的第二重整器中的至少一个；以及氨生产模块，其接收氮气(n2)和在该smr和/或第二重整器中产生的h2并使该n2和h2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含空气分离模块，该空气分离模块将空气分离以产生在氨生产模块中反应的n2和在smr和/或第二重整器中反应的o2。在本文提供的方面的一些实施方案中，(i)在氨生产模块中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在分离空气时产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。在本文提供的方面的一些实施方案中，氨生产模块使ocm反应器中产生的h2反应以产生nh3。在本文提供的方面的一些实施方案中，氨生产模块使smr或第二重整器反应器中产生的h2反应以产生nh3。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含smr。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含第二重整器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含smr和第二重整器。
本公开内容的方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)分离空气以产生包含氧气(o2)的氧气流和包含氮气(n2)的氮气流；(b)将甲烷(ch4)和氧气流的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和来自该第一部分氧气流的o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物的ocm产物流；(c)使氢气(h2)和(a)中产生的n2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括使用氧气流的第二部分在第二重整器中将ch4转化成co2和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在第二重整器中转化的ch4包括至少一部分未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(c)中反应的h2包括在第二重整器中产生的至少一部分h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，(i)在(c)中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在(a)中产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：空气分离模块，其分离空气以产生包含氮气(n2)的氮气流和包含氧气(o2)的氧气流；甲烷氧化偶合(ocm)模块，其与该空气分离模块流体连通，其中该ocm模块(i)接受甲烷(ch4)和该氧气流的第一部分并且(ii)使ch4和来自该第一部分氧气流的o2在ocm工艺中反应，产生该c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4；氨生产模块，其与该ocm模块流体连通，其中该氨生产模块(i)接受来自该ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)由该co、h2和未反应ch4产生nh3。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含第二重整器，该第二重整器接受ch4和氧气流的第二部分并将该ch4和来自该第二部分氧气流的o2转化成co2和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在第二重整器中转化的ch4包括至少一部分未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，在被氨生产模块接受的h2包括在第二重整器中产生的至少一部分h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，(i)在氨生产模块中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在空气分离模块中产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；(b)将甲烷(ch4)和氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和该第一部分o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；(c)将来自该ocm产物流的co、h2和未反应ch4引导至蒸汽甲烷重整器(smr)；(d)在该smr中，将未反应ch4的第一部分转化成co和h2；(e)将未反应ch4的第二部分和o2的第二部分引导至第二重整器中，该第二重整器将该第二部分未反应ch4和该第二部分o2转化成co2和h2；以及(f)使在(a)中产生的n2和在(d)和/或(e)中产生的h2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，在(d)和(e)中产生的h2反应以产生氨(nh3)。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；(b)将甲烷(ch4)和氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和该第一部分o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物的ocm产物流；(c)将ch4和o2的第二部分引导至第二重整器中以将ch4转化成co2和h2；以及(e)使在(c)中产生的h2与n2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，h2与在(a)中产生的n2的至少一部分反应。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中被引导至第二重整器中的ch4包括至少一部分未反应ch4。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；(b)将甲烷(ch4)和氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和该o2的第一部分在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物的ocm产物流；(c)使氢气(h2)和在(a)中产生的n2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括使用o2的第二部分在第二重整器中将ch4转化成co2和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在第二重整器中转化的ch4包括至少一部分未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(c)中反应的h2包括在第二重整器中产生的h2的至少一部分。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4的产物流；(b)将来自该产物流的co、h2和未反应ch4引导至蒸汽甲烷重整器(smr)；(c)在该smr中将未反应ch4的第一部分转化成co和h2；以及(d)使在(c)中产生的h2和n2反应以产生氨(nh3)。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)并将该o2的第一部分引导至ocm反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(d)中反应的n2包括从空气中分离的n2的至少一部分。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括使用o2的第二部分在第二重整器中将未反应ch4的第二部分转化成co2和h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，在(d)中反应的n2包括从空气中分离的n2的至少一部分。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：(a)甲烷氧化偶合(ocm)模块，其接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并使该ch4和o2在ocm工艺中反应，产生c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4；以及(b)氨生产模块，其与该ocm模块流体连通，其中该氨生产模块(i)接受来自该ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)由该co、h2和未反应ch4产生nh3。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含(c)空气分离模块，其与ocm模块和氨生产模块流体连通，其中该空气分离模块将空气分离成氧气流和氮气流并且(i)将该氧气流的一部分提供至该ocm模块，(ii)将该氧气流的一部分提供至该氨生产模块，并且/或者(iii)将该氮气流提供至该氨生产模块。
本公开内容的一个方面提供了用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含空气分离模块，该空气分离模块与ocm模块和氨生产模块流体连通，其中该空气分离模块将空气分离成氧气流和氮气流并且(i)将该氧气流的一部分提供至该ocm模块，(ii)将该氧气流的一部分提供至该氨生产模块，并且/或者(iii)将该氮气流提供至该氨生产模块。
在本文提供的方面的一些实施方案中，甲烷氧化偶合(ocm)模块接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并且使该ch4和o2在ocm工艺中反应，产生c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4。在本文提供的方面的一些实施方案中，氨生产模块(i)接受来自ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)由该co、h2和未反应ch4产生nh3。
本公开内容的一个方面提供了用于生产含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：(a)将包含甲醇的甲醇产物流引导至甲醇到丙烯(mtp)反应器中，该甲醇到丙烯(mtp)反应器使甲醇反应以产生包含丙烯和含有至少四个碳原子的烃化合物(c4+化合物)的mtp产物流；(b)将该mtp产物流引导至分离系统中，该分离系统将该mtp产物流分离以产生包含丙烯的第一流和包含c4+化合物的第二流；(c)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；以及(d)将该ocm产物流引导至该分离系统中，并且在该分离系统中分离该ocm产物流以产生包含乙烯的第三流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括在将ocm产物流引导至分离系统中之前，在co2去除单元中将co2从ocm产物流中去除并将该co2引导至甲醇反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括在将ocm产物流引导至分离系统中之前，在脱甲烷塔单元(demethanizerunit)中将ch4从ocm产物流中去除并将该ch4引导至合成气反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括在将ocm产物流引导至分离系统中之前，在干燥单元中将水(h2o)从ocm产物流中去除。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括通过将包含(i)氢气(h2)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的合成气产物流引导至甲醇反应器(其使h2以及co和/或co2反应以产生甲醇产物流)中来生成该甲醇产物流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括通过将包含ch4的合成气进料流引导至合成气反应器(其使该合成气进料流中的ch4反应以产生合成气产物流)来生成合成气产物流。
本公开内容的一个方面提供了用于生产含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：甲醇到丙烯(mtp)反应器，其接收包含甲醇的甲醇产物流并使甲醇反应以产生包含丙烯和含有至少四个碳原子的烃化合物(c4+化合物)的mtp产物流；分离系统，其与该mtp反应器流体连通，其中该分离系统接收该mtp产物流并将该mtp产物流分离以产生包含丙烯的第一流和包含c4+化合物的第二流；以及甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)，(ii)使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含c2+化合物、二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流，并且(iii)将该ocm产物流引导至该分离系统中以产生包含乙烯的第三流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含位于ocm反应器下游和分离系统上游的co2去除单元，该co2去除单元将co2从ocm产物流中去除并将该co2引导至甲醇反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含位于ocm反应器下游和分离系统上游的脱甲烷塔单元，该脱甲烷塔单元将ch4从ocm产物流中去除并将该ch4引导至合成气反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含位于ocm反应器下游和分离系统上游的干燥单元，该干燥单元将水(h2o)从ocm产物流中去除。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含甲醇反应器，该甲醇反应器接收包含(i)氢气(h2)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的合成气产物流并使该h2与该co和/或co2反应以产生甲醇产物流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含合成气反应器，该合成气反应器接收包含ch4的合成气进料流并使该合成气进料流中的ch4反应以产生合成气产物流。
本公开内容的一个方面提供了用于生产液化天然气(lng)的方法，其包括：(a)将氧气(o2)和来自气体加工设施的甲烷(ch4)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流；(b)将该ocm产物流引导至乙烯到液体(etl)反应器，该乙烯到液体(etl)反应器使c2+化合物在etl工艺中反应以产生包含含有至少五个碳原子的化合物(c5+化合物)的etl产物流；以及(c)将来自该etl产物流的c5+化合物引导至该气体加工装置的液化石油气(lpg)模块，该lpg模块从石油气产生冷凝物。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将来自气体加工装置的lpg提取单元的c2化合物引导至ocm反应器中。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括引导c5+化合物以及来自lpg模块的冷凝物。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将至少一部分etl产物流引导至气体加工装置的气体处理单元中。
本公开内容的一个方面提供了用于生产液化天然气(lng)的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收氧气(o2)和来自气体加工装置的甲烷(ch4)并使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流；以及乙烯到液体(etl)模块，其与该ocm反应器流体连通，其中该etl模块(i)接收该ocm产物流，(ii)使c2+化合物在etl工艺中反应以产生包含含有至少五个碳原子的化合物(c5+化合物)的etl产物流，并且(iii)将来自该etl产物流的c5+化合物引导至该气体加工装置的液化石油气(lpg)模块，该lpg模块从石油气产生冷凝物。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含气体加工装置的lpg提取单元，该lpg提取单元将c2化合物引导至ocm反应器中。在本文提供的方面的一些实施方案中，etl模块引导c5+化合物以及来自lpg模块的冷凝物。在本文提供的方面的一些实施方案中，etl模块将至少一部分etl产物流引导至气体加工装置的气体处理单元中。
本公开内容的一个方面提供了用于生产聚乙烯的方法，其包括：(a)将来自气体加工装置的液化石油气(lpg)提取单元的c2化合物引导至c2拆分单元，该c2拆分单元分离c2化合物以产生包含乙烷的乙烷流和包含乙烯的乙烯流；(b)将该乙烯流引导至聚乙烯反应器中，该乙烯反应器使该乙烯流中的乙烯反应以产生包含聚乙烯的聚乙烯产物流；以及(c)将该乙烷流、氧气(o2)和来自该lpg提取单元的甲烷(ch4)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将ocm产物流引导至气体加工装置的气体处理单元中。
本公开内容的一个方面提供了用于生产聚乙烯的系统，其包含：c2拆分单元，其接收来自气体加工装置的液化石油气(lpg)提取单元的c2化合物并分离该c2化合物以产生包含乙烷的乙烷流和包含乙烯的乙烯流；聚乙烯反应器，其接收该乙烯流并使该乙烯流中的乙烯反应以产生包含聚乙烯的聚乙烯产物流；以及甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收该乙烷流、氧气(o2)和来自该lpg提取单元的甲烷(ch4)，并使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含气体加工装置的气体处理单元，该气体处理单元接收ocm产物流。
本公开内容的一个方面提供了用于生产草酸盐化合物的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的ocm产物流；以及(b)将来自该ocm产物流的co和/或co2引导至草酸盐反应器中，该草酸盐反应器使该co和/或co2反应以产生包含草酸和/或草酸盐的草酸盐产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将草酸盐产物流引导至氢化反应器中，该氢化反应器使草酸和/或草酸盐反应以产生草酸盐衍生产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，该草酸盐衍生产物选自乙醇酸、乙二醇、二甘醇酸、次氮基乙酸、二羟乙酸、乙酸、它们的盐，以及它们的组合。在本文提供的方面的一些实施方案中，草酸盐反应器为电化学反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将来自ocm产物流、来自丙烷脱氢单元、来自蒸汽重整器、来自水电解单元、来自蒸汽电解单元或其任意组合的h2引导至草酸盐反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，由ocm反应器生产的co2的至少50％被转化成草酸和/或草酸盐。
本公开内容的一个方面提供了用于生产草酸盐化合物的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使该ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含(i)含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的ocm产物流；以及草酸盐反应器，其接收来自该ocm产物流的co和/或co2并使该co和/或co2反应以产生包含草酸和/或草酸盐的草酸盐产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含氢化反应器，该氢化反应器接收草酸盐产物流并使草酸和/或草酸盐反应以产生草酸盐衍生产物。在本文提供的方面的一些实施方案中，该草酸盐衍生产物选自乙醇酸、乙二醇、二甘醇酸、次氮基乙酸、二羟乙酸、乙酸、它们的盐，以及它们的组合。在本文提供的方面的一些实施方案中，草酸盐反应器为电化学反应器。在本文提供的方面的一些实施方案中，草酸盐反应器接收来自ocm产物流的h2。在本文提供的方面的一些实施方案中，由ocm反应器产生的co2的至少50％被转化成草酸和/或草酸盐。
本公开内容的一个方面提供了用于生产乙烯衍生物的方法，其包括：(a)将包含甲烷(ch4)的ch4流和包含氧气(o2)的第一o2流引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使分别在该ch4流和o2流中的ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；以及(b)将来自ocm产物流的乙烯和包含o2的第二o2流引导至氧化反应器中，该氧化反应器使该乙烯和该第二o2流中的o2反应以产生包含环氧乙烷的氧化产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将氧化产物流引导至水合反应器中，该水合反应器使环氧乙烷反应以产生乙二醇。
本公开内容的一个方面提供了用于生产乙烯衍生物的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收包含甲烷(ch4)的ch4流和包含氧气(o2)的第一o2流并使分别在该ch4流和o2流中的ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；以及氧化反应器，其接收来自ocm产物流的乙烯和包含o2的第二o2流并使该乙烯和该第二o2流中的o2反应以产生包含环氧乙烷的氧化产物流。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含水合反应器，该水合反应器接收氧化产物流并使环氧乙烷反应以产生乙二醇。
本公开内容的一个方面提供了用于生产丙烯的方法，其包括：(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使该ch4和o2反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；(b)将该ocm产物流引导至分离单元中，该分离单元产生含有来自该ocm产物流的乙烯的乙烯流；(c)将来自该乙烯流的乙烯的第一部分引导至二聚反应器中，该二聚反应器使乙烯在二聚反应中反应以产生包含丁烯化合物的丁烯流；(d)将该丁烯流引导至c4分离单元，该c4分离单元产生含有来自该丁烯流的丁烯-2(butene-2)的丁烯-2流；以及(e)将该丁烯-2流和来自该乙烯流的乙烯的第二部分引导至复分解反应器中，该复分解反应器使该丁烯-2和该乙烯反应以产生包含c2+化合物的复分解产物流，该c2+化合物包括丙烯。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将复分解产物流引导至c2分离单元中，该c2分离单元分离该复分解产物流以产生包含c2化合物的c2流和包含c3+化合物的c3+流，该c3+化合物包括丙烯。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c2流引导至分离单元。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c3+流引导至c3分离单元中，该c3分离单元分离该c3+流以产生包含丙烯的c3流和包含c4+产物的c4+流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将c4+流引导至c4分离单元。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将来自复分解产物流的丙烯引导至聚丙烯单元中，该聚丙烯单元使丙烯反应以产生包含聚丙烯的聚丙烯产物流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述方法进一步包括将来自分离单元的乙烯引导至聚丙烯单元，其中该聚丙烯单元使乙烯作为共聚单体与丙烯反应。在本文提供的方面的一些实施方案中，乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.01:0.99至约0.15:0.85。在本文提供的方面的一些实施方案中，乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.08:0.92至约0.15:0.85。在本文提供的方面的一些实施方案中，步骤(a)进一步包括将乙烷(c2h6)引导至ocm反应器中。
本公开内容的方面提供了用于生产丙烯的系统，其包含：甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使该ch4和o2反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；分离单元，其接收该ocm产物流并产生含有来自该ocm产物流的乙烯的乙烯流；二聚反应器，其接收来自该乙烯流的乙烯的第一部分并使乙烯在二聚反应中反应以产生包含丁烯化合物的丁烯流；c4分离单元，其接收该丁烯流并产生含有来自该丁烯流的丁烯-2的丁烯-2流；以及复分解反应器，其接收该丁烯-2流和来自该乙烯流的乙烯的第二部分并使该丁烯-2和该乙烯反应以产生包含c2+化合物的复分解产物流，该c2+化合物包括丙烯。
在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含c2分离单元，该c2分离单元接收复分解产物流并分离该复分解产物流以产生包含c2化合物的c2流和包含c3+化合物的c3+流，该c3+化合物包括丙烯。在本文提供的方面的一些实施方案中，该分离单元接收c2流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含c3分离单元，该c3分离单元分离接收c3+流并分离该c3+流以产生包含丙烯的c3流和包含c4+产物的c4+流。在本文提供的方面的一些实施方案中，c4分离单元接收c4+流。在本文提供的方面的一些实施方案中，所述系统进一步包含聚丙烯单元，该聚丙烯单元接收来自复分解产物流的丙烯并使丙烯反应以产生包含聚丙烯的聚丙烯产物流。在本文提供的方面的一些实施方案中，聚丙烯单元接收来自分离单元的乙烯并使乙烯作为共聚单体与丙烯反应。在本文提供的方面的一些实施方案中，乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.01:0.99至约0.15:0.85。在本文提供的方面的一些实施方案中，乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.08:0.92至约0.15:0.85。在本文提供的方面的一些实施方案中，ocm反应器接收乙烷(c2h6)。
本申请提供如下内容：
1.一种用于甲烷氧化偶合(ocm)以生成含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：
(a)将氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)注入ocm反应器中，其中该ocm反应器包含用于促进ocm反应的ocm催化剂，并且其中该c2h6在ocm催化剂床内的浓度为至少约3mol％；以及
(b)在所述ocm反应器中的所述ocm催化剂的帮助下进行ocm反应，以将所述ch4转化成c2+化合物作为产物流的一部分。
2.如项目1所述的方法，其中所述c2h6在所述ocm催化剂床的入口处的浓度为至少约3mol％。
3.如项目1所述的方法，其中将至少一部分所述c2h6在与所述ch4分开的情况下注入所述ocm反应器中。
4.如项目1所述的方法，其进一步包括增加或减少在(a)中注入的ch4的量，以在所述注入期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。
5.如项目1所述的方法，其中所述产物流包含乙烷。
6.如项目5所述的方法，其进一步包括将所述产物流中的至少一部分乙烷再循环至所述ocm反应器。
7.一种甲烷氧化偶合(ocm)系统，该甲烷氧化偶合(ocm)系统用于生成含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)，其包含：
ocm反应器，该ocm反应器(i)接收氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)，其中所述c2h6在该ocm反应器的入口处的浓度为至少约3mol％，并且(ii)使所述ch4和o2反应以产生包含所述c2+化合物的产物流。
8.如项目7所述的系统，其中将至少一部分所述c2h6在与所述ch4分开的情况下注入所述ocm反应器中。
9.如项目7所述的系统，其进一步包含控制系统，该控制系统增加或减少由所述ocm反应器接收的ch4的量，以在所述接收期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。
10.如项目7所述的系统，其中所述产物流进一步包含乙烷。
11.如项目7所述的系统，其中所述产物流中的至少一部分乙烷被再循环至所述ocm反应器。
12.一种用于甲烷氧化偶合(ocm)以生成含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：
(a)将氧气(o2)、甲烷(ch4)和乙烷(c2h6)注入ocm反应器中，其中所述c2h6具有至少约3mol％的浓度；以及
(b)在所述ocm反应器中的ocm催化剂的帮助下进行ocm反应，以将所述ch4转化成c2+化合物作为产物流的一部分。
13.如项目12所述的方法，其中将至少一些所述c2h6在与所述ch4分开的情况下注入所述ocm反应器中。
14.如项目12所述的方法，其进一步包括增加或减少在(a)中注入的ch4的量，以在所述注入期间将c2h6的浓度维持在+/-0.2mol％以内。
15.如项目12所述的方法，其中所述产物流包含乙烷，并且其中所述产物流中的至少一部分乙烷被再循环至所述ocm反应器。
16.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
(b)从所述产物流中富集所述co和/或co2以生成富co和/或co2流；
(c)将所述富co和/或co2流引导至meoh反应器以产生meoh；
(d)从所述产物流中富集所述未反应ch4以产生富ch4流；以及
(e)将至少一部分所述富ch4流引导至蒸汽甲烷重整器(smr)，该蒸汽甲烷重整器(smr)产生氢气(h2)以及co和/或co2。
17.如项目16所述的方法，其进一步包括将在所述smr中产生的co和/或co2引导至所述meoh反应器。
18.如项目17所述的方法，其中来自所述产物流的全部co和/或co2和来自所述smr的全部co和/或co2在所述meoh反应器中都被转化成meoh。
19.如项目16所述的方法，其中将所述未反应ch4作为燃料提供至所述smr。
20.如项目16所述的方法，其中将所述未反应ch4作为原料提供至所述smr，并且其中所述smr将所述未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
21.如项目16所述的方法，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
22.如项目16所述的方法，其进一步包括将所述c2+化合物提供至裂化器，该裂化器裂化或精炼所述c2+化合物。
23.如项目16所述的方法，其中由所述smr消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
24.如项目16所述的方法，其进一步包括将一部分所述富ch4流引导至裂化器。
25.如项目24所述的方法，其中由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
26.如项目16所述的方法，其进一步包括将至少一部分所述富ch4流引导至甲醇消耗工艺。
27.如项目26所述的方法，其中由所述smr、所述裂化器和所述甲醇消耗工艺消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
28.如项目16所述的方法，其中所述产物流包含co。
29.如项目16所述的方法，其中所述产物流包含co2。
30.如项目16所述的方法，其中所述产物流包含co和co2。
31.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使该ch4和o2反应以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
meoh反应器，其(i)接收从所述产物流中富集的co和/或co2并且(ii)使该co和/或co2反应以产生meoh；以及
蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从所述产物流中富集的未反应ch4并且(ii)将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至所述meoh反应器以产生meoh。
32.如项目31所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述co和/或co2。
33.如项目31所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述smr上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述未反应ch4。
34.如项目31所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作燃料。
35.如项目31所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作原料并将所述未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
36.如项目31所述的系统，其中所述meoh反应器将来自所述产物流的全部co2和来自所述smr的全部co2转化成meoh。
37.如项目31所述的系统，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
38.如项目31所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收所述c2+化合物并(ii)裂化或精炼所述c2+化合物。
39.如项目31所述的系统，其中被引导至所述smr的所述未反应ch4提供由所述smr消耗的甲烷的至少80％。
40.如项目31所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分所述未反应ch4。
41.如项目40所述的系统，其中由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％来自所述未反应ch4。
42.如项目41所述的系统，其进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。
43.如项目42所述的系统，其中由所述smr、所述裂化器和所述甲醇消耗模块消耗的甲烷的至少80％来自所述未反应ch4。
44.如项目31所述的系统，其中所述产物流包含co。
45.如项目31所述的系统，其中所述产物流包含co2。
46.如项目31所述的系统，其中所述产物流包含co和co2。
47.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
(b)从所述产物流中富集所述co和/或co2以生成富co和/或co2流；以及
(c)将所述富co和/或co2流引导至meoh反应器以产生meoh。
48.如项目47所述的方法，其中来自所述产物流的全部co和/或co2都在所述meoh反应器中被转化成meoh。
49.如项目47所述的方法，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
50.如项目47所述的方法，其进一步包括将所述c2+化合物提供至裂化器，该裂化器裂化或精炼所述c2+化合物。
51.如项目47所述的方法，其中所述产物流包含co。
52.如项目47所述的方法，其中所述产物流包含co2。
53.如项目47所述的方法，其中所述产物流包含co和co2。
54.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使所述ch4和o2反应以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
meoh反应器，其(i)接收从所述产物流中富集的co和/或co2并且(ii)使所述co和/或co2反应以产生meoh。
55.如项目54所述的系统，其中所述meoh反应器将来自所述产物流的全部co2都转化成meoh。
56.如项目54所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述co和/或co2。
57.如项目54所述的系统，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
58.如项目54所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收所述c2+化合物并(ii)裂化或精炼所述c2+化合物。
59.如项目54所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分所述未反应ch4。
60.如项目54所述的系统，其中所述产物流包含co。
61.如项目54所述的系统，其中所述产物流包含co2。
62.如项目54所述的系统，其中所述产物流包含co和co2。
63.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含所述c2+化合物和未反应ch4的产物流；
(b)从所述产物流中富集所述未反应ch4以产生富ch4流；
(c)将所述富ch4流的至少一部分引导至产生氢气(h2)以及co和/或co2的蒸汽甲烷重整器(smr)；以及
(d)将所述co和/或co2引导至meoh反应器以产生meoh。
64.如项目63所述的方法，其中来自所述smr的全部co和/或co2都在所述meoh反应器中被转化成meoh。
65.如项目63所述的方法，其中将所述未反应ch4作为燃料提供至所述smr。
66.如项目63所述的方法，其中将所述未反应ch4作为原料提供至所述smr，并且其中所述smr将所述未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
67.如项目63所述的方法，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
68.如项目63所述的方法，其进一步包括将所述c2+化合物提供至裂化器，该裂化器裂化或精炼所述c2+化合物。
69.如项目63所述的方法，其中由所述smr消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
70.如项目63所述的方法，其进一步包括将一部分所述富ch4流引导至裂化器。
71.如项目70所述的方法，其中由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
72.如项目71所述的方法，其进一步包括将至少一部分所述富ch4流引导至甲醇消耗工艺。
73.如项目72所述的方法，其中由所述smr、所述裂化器和所述甲醇消耗工艺消耗的甲烷的至少80％来自所述富ch4流。
74.如项目63所述的方法，其中所述产物流包含co。
75.如项目63所述的方法，其中所述产物流包含co2。
76.如项目63所述的方法，其中所述产物流包含co和co2。
77.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使所述ch4和o2反应以产生包含所述c2+化合物和未反应ch4的产物流；
蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从所述产物流中富集的未反应ch4并且(ii)提供氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或co2；以及
meoh反应器，其(i)接收所述co和/或co2并且(ii)使所述co和/或co2反应以产生meoh。
78.如项目77所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述smr上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述未反应ch4。
79.如项目77所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作燃料。
80.如项目77所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作原料并将所述未反应ch4转化成h2以及co和/或o2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
81.如项目77所述的系统，其中所述meoh反应器将来自所述产物流的全部co2和来自所述smr的全部co2转化成meoh。
82.如项目77所述的系统，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
83.如项目77所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收所述c2+化合物并(ii)裂化或精炼所述c2+化合物。
84.如项目77所述的系统，其中被引导至所述smr的所述未反应ch4提供由所述smr消耗的甲烷的至少80％。
85.如项目77所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器接收至少一部分所述未反应ch4。
86.如项目85所述的系统，其中由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％来自所述未反应ch4。
87.如项目86所述的系统，其中由所述smr、所述裂化器和所述甲醇消耗模块消耗的甲烷的至少80％来自所述未反应ch4。
88.如项目85所述的系统，其进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。
89.如项目77所述的系统，其中所述产物流包含co。
90.如项目77所述的系统，其中所述产物流包含co2。
91.如项目77所述的系统，其中所述产物流包含co和co2。
92.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，其包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
(b)从所述产物流中富集所述co和/或co2以生成富co和/或co2流，该富co和/或co2流被引导至meoh反应器以产生meoh；以及
(c)从所述产物流中富集所述未反应ch4以产生富ch4流，该富ch4流被引导至蒸汽甲烷重整器(smr)，该smr将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至所述meoh反应器以产生meoh。
93.如项目92所述的方法，其中将所述未反应ch4作为燃料提供至所述smr。
94.如项目92所述的方法，其中将所述未反应ch4作为原料提供至所述smr，并且其中所述smr将所述未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
95.如项目92所述的方法，其中来自所述产物流的全部co2和来自所述smr的全部co2在所述meoh反应器中被转化成meoh。
96.如项目92所述的方法，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
97.如项目92所述的方法，其进一步包括将所述c2+化合物提供至裂化器，该裂化器裂化或精炼所述c2+化合物。
98.如项目92所述的方法，其中被引导至所述smr的所述未反应ch4提供由所述smr消耗的甲烷的至少80％。
99.如项目92所述的方法，其进一步包括将(c)中所富集的ch4引导至裂化器。
100.如项目99所述的方法，其中被引导至所述smr和所述裂化器的所述未反应ch4提供由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％。
101.如项目100所述的方法，其进一步包括将所富集的ch4引导至甲醇消耗工艺。
102.如项目101所述的方法，其中被引导至所述smr、所述裂化器和所述甲烷消耗工艺的所述未反应ch4提供由所述smr、所述裂化器和所述甲烷消耗工艺消耗的甲烷的至少80％。
103.一种用于生产甲醇(meoh)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，其包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并且(ii)使所述ch4和o2反应以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及未反应ch4的产物流；
meoh反应器，其(i)接收从所述产物流中富集的co和/或co2并且(ii)使所述co和/或co2反应以产生meoh；以及
蒸汽甲烷重整器(smr)，其(i)接收从所述产物流中富集的未反应ch4并且(ii)将一氧化碳(co)和co2中的至少一种以及氢气(h2)提供至所述meoh反应器以产生meoh。
104.如项目103所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述meoh反应器上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述co和/或co2。
105.如项目103所述的系统，其进一步包含在所述ocm反应器下游且在所述smr上游的分离单元，其中该分离单元从所述产物流中富集所述未反应ch4。
106.如项目103所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作燃料。
107.如项目103所述的系统，其中所述smr将所述未反应ch4用作原料并将所述未反应ch4转化成co和co2中的至少一种以及h2，以供在所述meoh反应器中转化为meoh。
108.如项目103所述的系统，其中所述meoh反应器将来自所述产物流的全部co2和来自所述smr的全部co2转化成meoh。
109.如项目103所述的系统，其中至少约95％的所述甲烷被转化成meoh或c2+产物。
110.如项目103所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器(i)接收所述c2+化合物并(ii)裂化或精炼所述c2+化合物。
111.如项目103所述的系统，其中被引导至所述smr的所述未反应ch4提供由所述smr消耗的甲烷的至少80％。
112.如项目103所述的系统，其进一步包含裂化器，该裂化器接收(c)中所富集的ch4的至少一部分。
113.如项目112所述的系统，其中被引导至所述smr和所述裂化器的所述未反应ch4提供由所述smr和所述裂化器消耗的甲烷的至少80％。
114.如项目113所述的系统，其进一步包含接收所富集的ch4的甲烷消耗模块。
115.如项目114所述的系统，其中被引导至所述smr、所述裂化器和所述甲烷消耗模块的所述未反应ch4提供由所述smr、所述裂化器和所述甲烷消耗模块所消耗的甲烷的至少80％。
116.一种用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将氯化钠(nacl)和水(h2o)引导至氯碱模块，该氯碱模块从所述nacl和h2o产生氯气(cl2)、naoh和氢气(h2)；
(b)将(a)中所产生的至少一部分所述h2引导至甲烷化模块，该甲烷化模块使h2以及co和/或co2反应以产生ch4；以及
(c)将(b)中所产生的至少一部分所述ch4引导至ocm模块，该ocm模块使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生所述c2+化合物和热量。
117.如项目116所述的方法，其中所述ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成所述c2+化合物。
118.如项目116所述的方法，其中所述ocm模块使用所述热量生成电功率。
119.如项目118所述的方法，其中所述ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。
120.如项目118所述的方法，其进一步包括使用由所述ocm模块生成的电功率由所述nacl和h2o电化学地生成所述cl2、naoh和h2。
121.如项目118所述的方法，其中由所述氯碱模块消耗的电功率的至少80％由所述ocm模块产生。
122.如项目116所述的方法，其中至少一部分所述co和/或co2在所述ocm模块的所述ocm工艺中产生。
123.如项目116所述的方法，其进一步包括将由所述氯碱模块产生的cl2的至少一部分和由所述ocm模块产生的所述c2+化合物的至少一部分引导至附加模块中，该附加模块使所述至少一部分cl2与所述至少一部分c2+化合物反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和/或二氯乙烷(edc)。
124.如项目123所述的方法，其中所述c2+化合物在被所述附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
125.一种用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
氯碱模块，其(i)接受氯化钠(nacl)和水(h2o)并且(ii)从所述nacl和h2o生成氯气(cl2)、naoh和氢气(h2)；
甲烷化模块，其与所述氯碱模块流体连通，其中该甲烷化模块(i)接受一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)以及来自所述氯碱模块的h2并且(ii)使所述h2以及所述co和/或co2反应以产生甲烷(ch4)；以及
甲烷氧化偶合(ocm)模块，其与所述甲烷化模块流体连通，其中该ocm模块(i)接受氧气(o2)和来自所述甲烷化模块的ch4并且(ii)使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生所述c2+化合物和热量。
126.如项目125所述的系统，其中所述ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成所述c2+化合物。
127.如项目125所述的系统，其中所述ocm模块使用所述热量生成电功率。
128.如项目127所述的系统，其中所述ocm模块包含用于生成所述电功率的涡轮机。
129.如项目127所述的系统，其中所述氯碱模块使用由所述ocm模块生成的所述电功率从所述nacl和h2o电化学地生成所述cl2、naoh和h2。
130.如项目127所述的系统，其中由所述氯碱模块消耗的电功率的至少80％由所述ocm模块产生。
131.如项目125所述的系统，其中被所述甲烷化模块反应的co和/或co2的至少一部分由所述ocm模块产生。
132.如项目125所述的系统，进一步包含与所述ocm模块和所述氯碱模块流体连通的附加模块，其中该附加模块将由所述氯碱模块产生的cl2的至少一部分与由所述ocm模块产生的所述c2+化合物的至少一部分反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。
133.如项目132所述的系统，其中所述c2+化合物在被所述附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
134.一种用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)模块中，该甲烷氧化偶合(ocm)模块(i)使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生所述c2+化合物和热量，并且(ii)使用该热量生成电功率；
(b)将氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)引导至甲烷化模块中，该甲烷化模块(i)使所述h2以及co和/或co2反应以产生ch4，并且(ii)将在该甲烷化模块中产生的至少一部分所述ch4引导至所述ocm模块；以及
(c)将nacl和h2o引导至氯碱模块中，该氯碱模块(i)使用由所述ocm模块产生的电功率从所述nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2，并且(ii)将至少一部分所述h2引导至所述甲烷化模块。
135.如项目134所述的方法，其中所述ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成所述c2+化合物。
136.如项目134所述的方法，其中所述ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。
137.如项目134所述的方法，其中由所述氯碱模块消耗的电功率的至少80％由所述ocm模块产生。
138.如项目134所述的方法，其中被所述甲烷化模块反应的co2或co的至少一部分由所述ocm模块产生。
139.如项目134所述的方法，其进一步包括将由所述氯碱模块产生的cl2的至少一部分和由所述ocm模块产生的所述c2+化合物的至少一部分引导至附加模块中，该附加模块使所述至少一部分cl2与所述至少一部分c2+化合物反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。
140.如项目139所述的方法，其中所述c2+化合物在被所述附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
141.一种用于生产氯气(cl2)、氢氧化钠(naoh)和含有至少两个碳原子的化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)模块，其(i)接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并使所述ch4和o2在ocm工艺中反应产生所述c2+化合物和热量，并且(ii)使用该热量生成电功率；
甲烷化模块，其与所述ocm模块流体流通，其中该甲烷化模块(i)接受氢气(h2)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)，(ii)使所述h2以及co和/或co2反应以产生ch4，并且(iii)将在该甲烷化模块中产生的至少一部分所述ch4引导至所述ocm模块；以及
氯碱模块，其与所述甲烷化模块流体连通，其中该氯碱模块(i)接受nacl和h2o，(ii)使用由所述ocm模块产生的电功率从所述nacl和h2o电化学地生成cl2、naoh和h2，并且(iii)将至少一部分所述h2引导至所述甲烷化模块。
142.如项目141所述的系统，其中所述ocm模块包含具有ocm催化剂的ocm反应器，该ocm反应器生成所述c2+化合物。
143.如项目141所述的系统，其中所述ocm模块包含用于生成电功率的涡轮机。
144.如项目141所述的系统，其中由所述氯碱模块消耗的电功率的至少80％由所述ocm模块产生。
145.如项目141所述的系统，其中被所述甲烷化模块反应的co2或co的至少一部分由所述ocm模块产生。
146.如项目141所述的系统，其进一步包含与所述ocm模块和所述氯碱模块流体连通的附加模块，其中该附加模块将由所述氯碱模块产生的cl2的至少一部分与由所述ocm模块产生的所述c2+化合物的至少一部分反应，以产生氯乙烯单体(vcm)和二氯乙烷(edc)。
147.如项目146所述的系统，其中所述c2+化合物在被所述附加模块反应时包含少于约99％的乙烯。
148.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和所述o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；
(b)将来自所述ocm产物流的所述未反应ch4的部分引导至(i)蒸汽甲烷重整器(smr)，该蒸汽甲烷重整器使h2o和所述未反应ch4部分反应以产生h2以及co和/或co2，并且/或者引导至(ii)第二重整器，该第二重整器使o2和所述未反应ch4部分反应以产生h2以及co和/或co2；并且
(c)使氮气(n2)与在(a)和/或(b)中产生的所述h2反应以产生氨(nh3)。
149.如项目148所述的方法，其进一步包括分离空气以产生在(c)中反应的n2和在(b)中反应的o2。
150.如项目149所述的方法，其中(i)在(c)中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在分离空气时产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
151.如项目148所述的方法，其中在(c)中，使(a)中所产生的h2反应以产生nh3。
152.如项目148所述的方法，其中在(c)中，使(b)中所产生的h2反应以产生nh3。
153.如项目148所述的方法，其中(b)包括(i)。
154.如项目148所述的方法，其中(b)包括(ii)。
155.如项目148所述的方法，其中(b)包括(i)和(ii)。
156.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使所述ch4和所述o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；
(i)蒸汽甲烷重整器(smr)和(ii)第二重整器中的至少一个，所述蒸汽甲烷重整器(smr)接收h2o和一部分所述未反应ch4并使所述h2o和所述部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2，所述第二重整器接收o2和一部分所述未反应ch4并使所述o2和所述部分未反应ch4反应以产生h2以及co和/或co2；以及
氨生产模块，其接收氮气(n2)和在所述smr和/或所述第二重整器中产生的h2，并使所述n2和所述h2反应以产生氨(nh3)。
157.如项目156所述的系统，其进一步包含空气分离模块，该空气分离模块将空气分离以产生在所述氨生产模块中反应的n2和在所述smr和/或所述第二重整器中反应的o2。
158.如项目157所述的系统，其中(i)在所述氨生产模块中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在分离空气时产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
159.如项目156所述的系统，其中所述氨生产模块使所述ocm反应器中产生的h2反应以产生nh3。
160.如项目156所述的系统，其中所述氨生产模块使所述smr或所述第二重整器中产生的h2反应以产生nh3。
161.如项目156所述的系统，其进一步包含所述smr。
162.如项目156所述的系统，其进一步包含所述第二重整器。
163.如项目156所述的系统，其进一步包含所述smr和所述第二重整器。
164.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)分离空气，以产生包含氧气(o2)的氧气流和包含氮气(n2)的氮气流；
(b)将甲烷(ch4)和所述氧气流的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和来自所述第一部分氧气流的o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物的ocm产物流；
(c)使氢气(h2)和在(a)中产生的n2反应以产生氨(nh3)。
165.如项目164所述的方法，其进一步包括使用所述氧气流的第二部分在第二重整器中将ch4转化成co2和h2。
166.如项目165所述的方法，其中所述ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在所述第二重整器中转化的ch4包括至少一部分所述未反应ch4。
167.如项目164或165所述的方法，其中在(c)中反应的h2包括在所述第二重整器中产生的h2的至少一部分。
168.如项目164所述的方法，其中(i)在(c)中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在(a)中产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
169.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
空气分离模块，其分离空气以产生包含氮气(n2)的氮气流和包含氧气(o2)的氧气流；
甲烷氧化偶合(ocm)模块，其与所述空气分离模块流体连通，其中该ocm模块(i)接受甲烷(ch4)和所述氧气流的第一部分并且(ii)使所述ch4和来自所述第一部分氧气流的o2在ocm工艺中反应，以产生所述c2+化合物、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4；以及
氨生产模块，其与所述ocm模块流体连通，其中该氨生产模块(i)接受来自所述ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)从所述co、h2和未反应ch4产生nh3。
170.如项目169所述的系统，其进一步包含第二重整器，该第二重整器接受ch4和所述氧气流的第二部分并将所述ch4和来自所述第二部分氧气流的o2转化成co2和h2。
171.如项目170所述的系统，其中所述ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在所述第二重整器中转化的ch4包括至少一部分所述未反应ch4。
172.如项目169或170所述的系统，其中由所述氨生产模块接受的h2包括在所述第二重整器中产生的h2的至少一部分。
173.如项目169所述的系统，其中(i)在所述氨生产模块中产生的nh3中的全部氮原子与(ii)在所述空气分离模块中产生的n2中的全部氮原子之比为至少约0.50。
174.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；
(b)将甲烷(ch4)和所述氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和所述第一部分o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；
(c)将来自所述ocm产物流的co、h2和未反应ch4引导至蒸汽甲烷重整器(smr)；
(d)在所述smr中，将所述未反应ch4的第一部分转化成co和h2；
(e)将所述未反应ch4的第二部分和所述o2的第二部分引导至第二重整器中，该第二重整器将所述第二部分未反应ch4和所述第二部分o2转化成co2和h2；以及
(f)使在(a)中产生的n2和在(d)和/或(e)中产生的h2反应以产生氨(nh3)。
175.如项目174所述的方法，其中使在(d)和(e)中产生的h2反应以产生氨(nh3)。
176.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；
(b)将甲烷(ch4)和所述氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和所述第一部分o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物的ocm产物流；
(c)将ch4和所述氧气(o2)的第二部分引导至第二重整器中，以将ch4转化成co2和h2；以及
(d)使在(c)中产生的h2与n2反应以产生氨(nh3)。
177.如项目176所述的方法，其中所述h2与在(a)中产生的n2的至少一部分反应。
178.如项目176所述的方法，其中所述ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中被引导至所述第二重整器中的ch4包括至少一部分所述未反应ch4。
179.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)；
(b)将甲烷(ch4)和所述氧气(o2)的第一部分引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和所述第一部分o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物的ocm产物流；
(c)使氢气(h2)和在(a)中产生的n2反应以产生氨(nh3)。
180.如项目179所述的方法，进一步包括使用所述o2的第二部分在第二重整器中将ch4转化成co2和h2。
181.如项目180所述的方法，其中所述ocm产物流进一步包含未反应ch4，并且其中在所述第二重整器中转化的ch4包括至少一部分所述未反应ch4。
182.如项目179或180所述的方法，其中在(c)中反应的h2包括在所述第二重整器中产生的h2的至少一部分。
183.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4的产物流；
(b)将来自所述产物流的co、h2和未反应ch4引导至蒸汽甲烷重整器(smr)；
(c)在所述smr中将所述未反应ch4的第一部分转化成co和h2；以及
(d)使在(c)中产生的h2与n2反应以产生氨(nh3)。
184.如项目183所述的方法，其进一步包括分离空气以产生氧气(o2)和氮气(n2)，并将所述o2的第一部分引导至所述ocm反应器。
185.如项目184所述的方法，其中在(d)中反应的n2包括从空气中分离的n2的至少一部分。
186.如项目183所述的方法，其进一步包括使用所述o2的第二部分在第二重整器中将所述未反应ch4的第二部分转化成co2和h2。
187.如项目184所述的方法，其中在(d)中反应的n2包括从空气中分离的n2的至少一部分。
188.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
(a)甲烷氧化偶合(ocm)模块，其接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并且使所述ch4和o2在ocm工艺中反应，以产生所述c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4；以及
(b)氨生产模块，其与所述ocm模块流体连通，其中该氨生产模块(i)接受来自所述ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)从所述co、h2和未反应ch4产生nh3。
189.如项目188所述的系统，其进一步包含(c)空气分离模块，其与所述ocm模块和所述氨生产模块流体连通，其中该空气分离模块将空气分离成氧气流和氮气流并且(i)将所述氧气流的一部分提供至所述ocm模块，(ii)将所述氧气流的一部分提供至所述氨生产模块，并且/或者(iii)将所述氮气流提供至所述氨生产模块。
190.一种用于生产氨(nh3)和含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含与ocm模块和氨生产模块流体连通的空气分离模块，其中该空气分离模块将空气分离成氧气流和氮气流并且(i)将所述氧气流的一部分提供至该ocm模块，(ii)将所述氧气流的一部分提供至该氨生产模块，并且/或者(iii)将所述氮气流提供至该氨生产模块。
191.如项目190所述的系统，其中所述甲烷氧化偶合(ocm)模块接受甲烷(ch4)和氧气(o2)并且使所述ch4和o2在ocm工艺中反应，以产生所述c2+化合物、一氧化碳(co)、氢气(h2)和未反应ch4。
192.如项目191所述的系统，其中所述氨生产模块(i)接受来自所述ocm模块的co、h2和未反应ch4，并且(ii)从所述co、h2和未反应ch4产生nh3。
193.一种用于生产含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的方法，该方法包括：
(a)将包含甲醇的甲醇产物流引导至甲醇到丙烯(mtp)反应器中，该甲醇到丙烯(mtp)反应器使所述甲醇反应以产生mtp产物流，该mtp产物流包含丙烯和含有至少四个碳原子的烃化合物(c4+化合物)；
(b)将所述mtp产物流引导至分离系统中，该分离系统将所述mtp产物流分离，以产生包含丙烯的第一流和包含所述c4+化合物的第二流；
(c)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和所述o2在ocm工艺中反应，以产生包含所述c2+化合物、二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流；以及
(d)将所述ocm产物流引导至所述分离系统中，并且在所述分离系统中分离所述ocm产物流以产生包含乙烯的第三流。
194.如项目193所述的方法，其进一步包括在将所述ocm产物流引导至所述分离系统中之前，在co2去除单元中将co2从所述ocm产物流中去除并将所述co2引导至甲醇反应器。
195.如项目193所述的方法，其进一步包括在将所述ocm产物流引导至所述分离系统中之前，在脱甲烷塔单元中将ch4从所述ocm产物流中去除并将所述ch4引导至合成气反应器。
196.如项目193所述的方法，其进一步包括在将所述ocm产物流引导至所述分离系统中之前，在干燥单元中将水(h2o)从所述ocm产物流中去除。
197.如项目193所述的方法，其进一步包括通过将包含(i)氢气(h2)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的合成气产物流引导至使所述h2以及所述co和/或co2反应以产生所述甲醇产物流的甲醇反应器中，而生成所述甲醇产物流。
198.如项目197所述的方法，其进一步包括通过将包含ch4的合成气进料流引导至使所述合成气进料流中的ch4反应以产生所述合成气产物流的合成气反应器中而生成所述合成气产物流。
199.一种用于生产含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的系统，该系统包含：
甲醇到丙烯(mtp)反应器，其接收包含甲醇的甲醇产物流并使所述甲醇反应以产生包含丙烯和含有至少四个碳原子的烃化合物(c4+化合物)的mtp产物流；
分离系统，其与所述mtp反应器流体连通，其中该分离系统接收所述mtp产物流并将所述mtp产物流分离以产生包含丙烯的第一流和包含所述c4+化合物的第二流；以及
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其(i)接收甲烷(ch4)和氧气(o2)，(ii)使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含所述c2+化合物、二氧化碳(co2)、氢气(h2)和未反应ch4的ocm产物流，并且(iii)将所述ocm产物流引导至所述分离系统中以产生包含乙烯的第三流。
200.如项目199所述的系统，其进一步包含位于所述ocm反应器下游和所述分离系统上游的co2去除单元，该co2去除单元将co2从所述ocm产物流中去除并将所述co2引导至甲醇反应器。
201.如项目199所述的系统，其进一步包含位于所述ocm反应器下游和所述分离系统上游的脱甲烷塔单元，该脱甲烷塔单元将ch4从所述ocm产物流中去除并将所述ch4引导至合成气反应器。
202.如项目199所述的系统，其进一步包含位于所述ocm反应器下游和所述分离系统上游的干燥单元，该干燥单元将水(h2o)从所述ocm产物流中去除。
203.如项目199所述的系统，其进一步包含甲醇反应器，该甲醇反应器接收包含(i)氢气(h2)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的合成气产物流并使所述h2与所述co和/或co2反应以产生所述甲醇产物流。
204.如项目203所述的系统，其进一步包含合成气反应器，该合成气反应器接收包含ch4的合成气进料流并使所述合成气进料流中的ch4反应以产生所述合成气产物流。
205.一种用于生产液化天然气(lng)的方法，该方法包括：
(a)将氧气(o2)和来自气体加工装置的甲烷(ch4)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流；
(b)将所述ocm产物流引导至乙烯到液体(etl)反应器，该乙烯到液体(etl)反应器使所述c2+化合物在etl工艺中反应以产生包含含有至少五个碳原子的化合物(c5+化合物)的etl产物流；以及
(c)将来自所述etl产物流的c5+化合物引导至所述气体加工装置的液化石油气(lpg)模块，该lpg模块从石油气产生冷凝物。
206.如项目205所述的方法，其进一步包括将来自所述气体加工装置的lpg提取单元的c2化合物引导至所述ocm反应器中。
207.如项目205所述的方法，其进一步包括引导所述c5+化合物以及来自所述lpg模块的冷凝物。
208.如项目205所述的方法，其进一步包括将至少一部分所述etl产物流引导至所述气体加工装置的气体处理单元中。
209.一种用于生产液化天然气(lng)的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收氧气(o2)和来自气体加工装置的甲烷(ch4)并使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流；以及
乙烯到液体(etl)模块，其与所述ocm反应器流体连通，其中所述etl模块(i)接收所述ocm产物流，(ii)使所述c2+化合物在etl工艺中反应以产生包含含有至少五个碳原子的化合物(c5+化合物)的etl产物流，并且(iii)将来自该etl产物流的c5+化合物引导至所述气体加工装置的液化石油气(lpg)模块，该lpg模块从石油气产生冷凝物。
210.如项目209所述的系统，其进一步包含所述气体加工装置的lpg提取单元，该lpg提取单元将c2化合物引导至所述ocm反应器中。
211.如项目209所述的系统，其中所述etl模块引导所述c5+化合物以及来自所述lpg模块的冷凝物。
212.如项目209所述的系统，其中所述etl模块将至少一部分所述etl产物流引导至所述气体加工装置的气体处理单元中。
213.一种用于生产聚乙烯的方法，该方法包括：
(a)将来自气体加工装置的液化石油气(lpg)提取单元的c2化合物引导至c2拆分单元，该c2拆分单元分离所述c2化合物以产生包含乙烷的乙烷流和包含乙烯的乙烯流；
(b)将所述乙烯流引导至聚乙烯反应器中，该乙烯反应器使所述乙烯流中的乙烯反应以产生包含聚乙烯的聚乙烯产物流；以及
(c)将所述乙烷流、来自所述lpg提取单元的甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流。
214.如项目213所述的方法，其进一步包括将所述ocm产物流引导至所述气体加工装置的气体处理单元中。
215.一种用于生产聚乙烯的系统，该系统包含：
c2拆分单元，其接收来自气体加工装置的液化石油气(lpg)提取单元的c2化合物并分离所述c2化合物以产生包含乙烷的乙烷流和包含乙烯的乙烯流；
聚乙烯反应器，其接收所述乙烯流并使所述乙烯流中的乙烯反应以产生包含聚乙烯的聚乙烯产物流；以及
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收所述乙烷流、来自所述lpg提取单元的甲烷(ch4)和氧气(o2)并使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流。
216.如项目215所述的系统，其进一步包含所述气体加工装置的气体处理单元，该气体处理单元接收所述ocm产物流。
217.一种用于生产草酸盐化合物的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)以及一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的ocm产物流；以及
(b)将来自所述ocm产物流的co和/或co2引导至草酸盐反应器中，该草酸盐反应器使所述co和/或co2反应以产生包含草酸和/或草酸盐的草酸盐产物流。
218.如项目217所述的方法，其进一步包括将所述草酸盐产物流引导至氢化反应器中，该氢化反应器使所述草酸和/或草酸盐反应以产生草酸盐衍生产物。
219.如项目218所述的方法，其中所述草酸盐衍生产物选自乙醇酸、乙二醇、二甘醇酸、次氮基乙酸、二羟乙酸、乙酸、它们的盐，以及它们的组合。
220.如项目217所述的方法，其中所述草酸盐反应器为电化学反应器。
221.如项目217所述的方法，其进一步包括将来自所述ocm产物流、来自丙烷脱氢单元、来自蒸汽重整器、来自水电解单元、来自蒸汽电解单元或其任意组合的h2引导至所述草酸盐反应器中。
222.如项目217所述的方法，其中由所述ocm反应器产生的co2的至少50％被转化成草酸和/或草酸盐。
223.一种用于生产草酸盐化合物的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使所述ch4和o2在ocm工艺中反应以产生ocm产物流，该ocm产物流包含(i)含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)和(ii)一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)；以及
草酸盐反应器，其接收来自所述ocm产物流的co和/或co2并使所述co和/或co2反应以产生包含草酸和/或草酸盐的草酸盐产物流。
224.如项目223所述的系统，其进一步包含氢化反应器，该氢化反应器接收所述草酸盐产物流并使所述草酸和/或草酸盐反应以产生草酸盐衍生产物。
225.如项目224所述的系统，其中所述草酸盐衍生产物选自乙醇酸、乙二醇、二甘醇酸、次氮基乙酸、二羟乙酸、乙酸、它们的盐，以及它们的组合。
226.如项目223所述的系统，其中所述草酸盐反应器为电化学反应器。
227.如项目223所述的系统，其中所述草酸盐反应器接收来自所述ocm产物流的h2。
228.如项目223所述的系统，其中由所述ocm反应器产生的co2的至少50％被转化成草酸和/或草酸盐。
229.一种用于生产乙烯衍生物的方法，该方法包括：
(a)将包含甲烷(ch4)的ch4流和包含氧气(o2)的第一o2流引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使分别在所述ch4流和o2流中的ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；以及
(b)将来自所述ocm产物流的乙烯和包含o2的第二o2流引导至氧化反应器中，该氧化反应器使所述乙烯与所述第二o2流中的o2反应以产生包含环氧乙烷的氧化产物流。
230.如项目229所述的方法，其进一步包括将所述氧化产物流引导至水合反应器中，该水合反应器使所述环氧乙烷反应以产生乙二醇。
231.一种用于生产乙烯衍生物的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收包含甲烷(ch4)的ch4流和包含氧气(o2)的第一o2流并使分别在所述ch4流和o2流中的ch4和o2在ocm工艺中反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；以及
氧化反应器，其接收来自所述ocm产物流的乙烯和包含o2的第二o2流并使所述乙烯与所述第二o2流中的o2反应以产生包含环氧乙烷的氧化产物流。
232.如项目231所述的系统，其进一步包含水合反应器，该水合反应器接收所述氧化产物流并使所述环氧乙烷反应以产生乙二醇。
233.一种用于生产丙烯的方法，该方法包括：
(a)将甲烷(ch4)和氧气(o2)引导至甲烷氧化偶合(ocm)反应器中，该甲烷氧化偶合(ocm)反应器使所述ch4和o2反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；
(b)将所述ocm产物流引导至分离单元中，该分离单元产生含有来自所述ocm产物流的乙烯的乙烯流；
(c)将来自所述乙烯流的乙烯的第一部分引导至二聚反应器中，该二聚反应器使所述乙烯在二聚反应中反应以产生包含丁烯化合物的丁烯流；
(d)将所述丁烯流引导至c4分离单元，该c4分离单元产生含有来自所述丁烯流的丁烯-2的丁烯-2流；以及
(e)将所述丁烯-2流和来自所述乙烯流的乙烯的第二部分引导至复分解反应器中，该复分解反应器使所述丁烯-2和所述乙烯反应以产生包含c2+化合物的复分解产物流，该c2+化合物包括丙烯。
234.如项目233所述的方法，其进一步包括将所述复分解产物流引导至c2分离单元中，该c2分离单元分离所述复分解产物流以产生包含c2化合物的c2流和包含c3+化合物的c3+流，该c3+化合物包括丙烯。
235.如项目234所述的方法，其进一步包括将所述c2流引导至所述分离单元。
236.如项目234所述的方法，其进一步包括将所述c3+流引导至c3分离单元中，该c3分离单元分离所述c3+流以产生包含丙烯的c3流和包含c4+产物的c4+流。
237.如项目236所述的方法，其进一步包括将所述c4+流引导至所述c4分离单元。
238.如项目234所述的方法，其进一步包括将来自所述复分解产物流的丙烯引导至聚丙烯单元中，该聚丙烯单元使所述丙烯反应以产生包含聚丙烯的聚丙烯产物流。
239.如项目238所述的方法，其进一步包括将来自所述分离单元的乙烯引导至所述聚丙烯单元，其中所述聚丙烯单元使所述乙烯作为共聚单体与所述丙烯反应。
240.如项目239所述的方法，其中乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.01:0.99至约0.15:0.85。
241.如项目239所述的方法，其中乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.08:0.92至约0.15:0.85。
242.如项目233所述的方法，其中步骤(a)进一步包括将乙烷(c2h6)引导至所述ocm反应器中。
243.一种用于生产丙烯的系统，该系统包含：
甲烷氧化偶合(ocm)反应器，其接收甲烷(ch4)和氧气(o2)并使所述ch4和o2反应以产生包含含有至少两个碳原子的烃化合物(c2+化合物)的ocm产物流，该烃化合物包括乙烯；
分离单元，其接收所述ocm产物流并产生含有来自所述ocm产物流的乙烯的乙烯流；
二聚反应器，其接收来自所述乙烯流的乙烯的第一部分并使所述乙烯在二聚反应中反应以产生包含丁烯化合物的丁烯流；
c4分离单元，其接收所述丁烯流并产生含有来自所述丁烯流的丁烯-2的丁烯-2流；以及
复分解反应器，其接收所述丁烯-2流和来自所述乙烯流的乙烯的第二部分并使所述丁烯-2和所述乙烯反应以产生包含c2+化合物的复分解产物流，该c2+化合物包括丙烯。
244.如项目243所述的系统，其进一步包含c2分离单元，该c2分离单元接收所述复分解产物流并分离所述复分解产物流以产生包含c2化合物的c2流和包含c3+化合物的c3+流，该c3+化合物包括丙烯。
245.如项目244所述的系统，其中所述分离单元接收所述c2流。
246.如项目244所述的系统，其进一步包含c3分离单元，该c3分离单元分离接收所述c3+流并分离所述c3+流以产生包含丙烯的c3流和包含c4+产物的c4+流。
247.如项目246所述的系统，其中所述c4分离单元接收所述c4+流。
248.如项目244所述的系统，其进一步包含聚丙烯单元，该聚丙烯单元接收来自所述复分解产物流的丙烯并使该丙烯反应以产生包含聚丙烯的聚丙烯产物流。
249.如项目248所述的系统，其中所述聚丙烯单元接收来自所述分离单元的乙烯并使所述乙烯作为共聚单体与所述丙烯反应。
250.如项目249所述的系统，其中乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.01:0.99至约0.15:0.85。
251.如项目249所述的系统，其中乙烯共聚单体与单体和共聚单体总和之比为约0.08:0.92至约0.15:0.85。
252.如项目243所述的系统，其中所述ocm反应器接收乙烷(c2h6)。
根据以下详细描述，本公开内容的另外的方面和优点将变得对本领域的技术人员显而易见，以下详细描述中仅示出并描述了本公开内容的说明性实施方案。应当认识到，本公开内容能够涉及其他及不同实施方案，并且其若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些均不脱离本公开内容。因此，附图和描述在本质上将被视为是说明性的，而非限制性的。
援引并入
本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其引用程度如同特别地且单独地指出每一个单独的出版物、专利或专利申请通过引用并入。
附图说明
本发明的新颖特征在所附的权利要求书中予以具体阐述。通过参考以下对利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述以及附图或图(本文中也称为“图”(fig.))，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：
图1a为甲烷氧化偶合(ocm)工艺的示意图；
图1b为乙烷单独添加的甲烷氧化偶合(ocm)工艺的示意图；
图1c示出了包括乙烷转化、分离和甲烷化的ocm工艺的流程框图；
图1d示出了具有进料和产物的工艺流程框图；
图1e示出了具有碳利用的工艺流程框图；
图2为乙烷向ocm反应器中添加的示意图；
图3为甲醇生产工艺的示意图；
图4为与甲醇生产工艺集成的ocm的示意图；
图5为具有甲醇生产工艺和裂化器的石油化工综合设施的示意图；
图6为ocm与甲醇生产工艺和裂化器集成的示意图；
图7为ocm与甲醇生产工艺和裂化器集成的示意图；
图8为ocm与甲醇生产工艺和裂化器集成的示意图；
图9为氯碱工艺的示意图；
图10为与氯碱工艺集成的ocm的示意图；
图11为二氯乙烷(edc)和氯乙烯单体(vcm)生产工艺的示意图；
图12为与氯碱工艺集成的edc/vcm工艺的示意图；
图13为与edc/vcm工艺和氯碱工艺集成的ocm的示意图；
图14示出了将ocm与隔膜式氯碱工艺集成的工艺实例；
图15示出了图14所示工艺的物质和能量平衡；
图16为与氨工艺集成的ocm的示意图；
图17示出了与甲醇到丙烯(mtp)工艺集成的ocm的示意图；
图18示出了与mtp工艺集成的ocm工艺的示意图。
图19示出了与液化天然气(lng)工艺集成的ocm工艺和etl工艺的示意图。
图20示出了与用于聚合物生产的lng工艺集成的ocm和etl工艺的示意图。
图21示出了与草酸/草酸盐生产工艺集成的ocm工艺的示意图。
图22示出了与乙二醇生产工艺集成的ocm工艺的示意图。
图23示出了与基于复分解的丙烯生产工艺集成的ocm工艺的示意图。
图24示出了与基于复分解的丙烯生产工艺集成、具有聚丙烯生产的ocm工艺的示意图。
图25a示出了与基于复分解的丙烯生产工艺集成、具有c2拆分器的ocm工艺的示意图。
图25b示出了与基于复分解的丙烯生产工艺集成、没有c2拆分器的ocm工艺的示意图。
发明详述
尽管本文中已经示出并描述了本发明的各个实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下可想到多种变化、改变和替代。应当理解，可以采用本文中所述的本发明实施方案的各种替代方案。
如本文所用的术语“高级烃”通常是指较高分子量和/或较长链的烃。高级烃可具有相对于给定工艺(例如，ocm或etl)中的起始材料更高或更大的较高分子量和/或碳含量。高级烃可为在ocm或etl工艺中生成的较高分子量和/或较长链的烃产物。例如，在ocm工艺中，乙烯是相对于甲烷的高级烃产物。作为另一个实例，在etl工艺中，c3+烃是相对于乙烯的高级烃。作为另一个实例，在etl工艺中，c5+烃是相对于乙烯的高级烃。在一些情况下，高级烃是较高分子量的烃。
如本文所用的术语“ocm工艺”通常是指采用或基本采用甲烷氧化偶合(ocm)反应的工艺。ocm反应可包括将甲烷氧化为高级烃和水，并且涉及放热反应。在ocm反应中，甲烷可被部分地氧化并偶合以形成一种或多种c2+化合物，如乙烯。在一个实例中，ocm反应为2ch4+o2→c2h4+2h2o。ocm反应可以产生c2+化合物。可通过催化剂如非均相催化剂促进ocm反应。ocm反应的另外的副产物可以包括co、co2、h2以及烃，例如乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。
如本文所用的术语“非ocm工艺”通常指不采用或基本不采用甲烷氧化偶合反应的工艺。可以是非ocm工艺的工艺实例包括非ocm烃工艺，例如在炼油厂中的烃加工、天然气液体分离工艺、乙烷的蒸汽裂化、石脑油的蒸汽裂化、fischer-tropsch工艺等中采用的非ocm工艺。
如本文所用的术语“c2+”和“c2+化合物”通常是指包含两个或更多个碳原子的化合物。例如，c2+化合物包括但不限于含有两个或更多个碳原子的烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃。c2+化合物可包括醛、酮、酯和羧酸。c2+化合物的实例包括乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。
如本文所用的术语“非c2+杂质”通常是指不包括c2+化合物的物质。可发现于某些ocm反应产物流中的非c2+杂质的实例包括氮气(n2)、氧气(o2)、水(h2o)、氩气(ar)、氢气(h2)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)和甲烷(ch4)。
如本文所用的术语“小规模”通常是指生成小于或等于约250千吨/年(kta)的给定产物如烯烃(例如，乙烯)的系统。
如本文所用的术语“世界规模”通常是指生成大于约250kta的给定产物如烯烃(例如，乙烯)的系统。在一些实例中，世界规模的烯烃系统生成至少约1000、1100、1200、1300、1400、1500或1600kta的烯烃。
如本文所用的术语“价值物”通常是指货币、信贷、商品或货物(例如，碳氢化合物)。一个价值物可交易另一价值物。
如本文所用的术语“碳效率”通常是指所有工艺输入流(在一些情况下包括所有烃原料，例如，天然气和乙烷以及燃料流)中存在的碳的摩尔数与所有可在商业上(或工业上)使用或可出售的工艺产物中存在的碳的摩尔数之比。这样的产物可包括可用于各种下游用途如石油化工或用作商品化学品的烃。这样的产物可排除co和co2。工艺产物可为可出售的产物，如含有至少约99％的c2+烃的c2+烃产物和含有至少约90％的甲烷的所有销售天然气或管道气产物。工艺输入流可包括提供用于工艺运行(如借助涡轮机(例如，汽轮机))的功率的输入流。在一些情况下，用于工艺运行的功率可由ocm反应所释放的热量来提供。
如本文所用的术语“氮效率”通常是指所有工艺输入流(在一些情况下包括所有氮原料，例如，空气或纯化的氮气)中存在的氮的摩尔数与所有可在商业上(或工业上)使用或可出售的工艺产物中存在的氮的摩尔数之比。这样的产物可包括可用于各种下游用途(如石油化工用途、农业用途或用作商品化学品)的氨和其他氮产物。这样的产物可排除氮氧化物(nox)，如no和no2。工艺产物可为可出售的产物，如含有至少约90％或99％的氨或氨衍生物的氨及其衍生物。工艺输入流可包括提供用于工艺运行(如借助涡轮机(例如，汽轮机))的功率的输入流。在一些情况下，用于工艺运行的功率可由反应如ocm反应所释放的热量来提供。
如本文所用的术语“c2+选择性”通常是指被转化成c2+化合物的甲烷的摩尔百分比。
如本文所用的术语“比氧气消耗”通常是指由工艺消耗的氧气的质量(或重量)除以由该工艺产生的c2+化合物的质量。
如本文所用的术语“比co2排放”通常是指从工艺中排放的co2的质量除以由该工艺产生的c2+化合物的质量。
ocm工艺
在ocm工艺中，甲烷(ch4)与氧化剂在催化剂床上反应以生成c2+化合物。例如，甲烷可以与氧气在合适的催化剂上反应以生成乙烯，例如，2ch4+o2→c2h4+2h2o(参见，例如，zhang,q.,journalofnaturalgaschem.,12:81,2003；olah,g.“hydrocarbonchemistry”,第2版,johnwiley&sons(2003))。该反应是放热的(δh＝-280kj/mol)并且已被证明通常在非常高的温度(例如，>450℃或>700℃)下发生。可发生的非选择反应包括(a)ch4+2o2→co2+2h2o和(b)ch4+1/2o2→co+2h2。这些非选择性反应也是放热的，其反应热量分别为-891kj/mol和-36kj/mol。出于热管理和碳效率二者的考虑，甲烷向cox产物的转化是不期望的。
实验证据表明涉及自由基化学。(lunsford,j.chem.soc.,chem.comm.,1991；h.lunsford,angew.chem.,int.ed.engl.,34:970,1995)。在所述反应中，甲烷(ch4)在催化剂表面被激活，形成甲基自由基，其随后在表面上或气相中偶合以形成乙烷(c2h6)，然后脱氢成为乙烯(c2h4)。ocm反应途径可具有涉及自由基化学的多相/均相机制。实验证据显示，催化剂上的氧活化位点使甲烷活化，去除单个氢原子并产生甲基自由基。甲基自由基在气相中反应以产生乙烷，该乙烷被氧化地或非氧化地脱氢成乙烯。该途径中的主要反应可如下：(a)ch4+o-→ch3*+oh-；(b)2ch3*→c2h6；(c)c2h6+o-→c2h4+h2o。在一些情况下，为了改善反应产率，可在ocm催化剂床的下游引入乙烷并经由以下反应将其热脱氢：c2h6→c2h4+h2。该反应是吸热的(h＝144kj/mol)，其可利用甲烷转化期间所产生的放热反应热量。将这两种反应组合在一个容器中可提高热效率，同时简化该工艺。
若干催化剂已经显示对于ocm的活性，其包括在各种支持物上的各种形式的铁氧化物、v2o5、moo3、co3o4、pt-rh、li/zro2、ag-au、au/co3o4、co/mn、ceo2、mgo、la2o3、mn3o4、na2wo4、mno、zno和它们的组合。多种掺杂元素也被证明与以上催化剂的组合是有用的。
自从ocm反应在三十年前首次报道以来，它引起了强烈的科学和商业兴趣，但是c-h键激活的常规方法的根本局限性似乎限制了这种引人注目的反应在实际运行条件下的产率。特别地，来自工业和学术实验室的许多出版物一致地证明了在甲烷的低转化率下的高选择性或在高转化率下的低选择性的特有表现(j.a.labinger,cat.lett.,1:371,1988)。受到该转化率/选择性阈值的限制，没有ocm催化剂能够超过20-25％的合并c2产率(即，乙烷和乙烯)，并且更重要的是，所有这些报道的产率都要求极高的反应器入口温度(>800℃)。已经描述了在基本上更可行的温度、压力和催化剂活性下，新型催化剂和工艺用于进行对于由甲烷产生乙烯的ocm。这些描述在美国专利申请序列号13/115,082、13/479,767、13/689,611、13/689,514、13/901,319、14/212,435和14/701,963中，每一个文献的全部公开内容均通过引用以其全文并入本文用于所有目的。
ocm反应器可以包含促进ocm工艺的催化剂。该催化剂可以包括包含碱金属、碱土金属、过渡金属和稀土金属中的至少一种的化合物。该催化剂可以是蜂巢、填充床或流化床的形式。在一些实施方案中，在至少一部分的ocm反应器中的至少一部分的ocm催化剂可以包括一种或多种ocm催化剂和/或基于纳米结构的ocm催化剂组合物、形式和制剂。ocm反应器、ocm的分离和ocm工艺设计的实例描述于美国专利申请序列号13/739,954、13/900,898、13/936,783、14/553,795和14/592,688，每一个文献的全部公开内容均通过引用以其全文并入本文用于所有目的。ocm反应器可以是绝热或基本绝热的(包括，例如，柱-床式裂化单元)。ocm反应器可以是等温或基本等温的。
参考图1a，天然气100和乙烷102可通过脱硫模块104进入该工艺，其可流入可去除水的工艺气体压缩模块106。ocm产物气体也可添加至工艺气体压缩模块106。工艺气体清洁模块108可去除二氧化碳(co2)，该二氧化碳的全部或一些可被带到甲烷化模块110。在清洁之后，该工艺气体可流入第一分离模块112中，第一分离模块112将c2+化合物从工艺气体流中去除。剩余的工艺气体可流动至甲烷化模块110和/或燃烧加热器(例如，以加热进入的ocm气体流114)。例如，c2+化合物可在第二分离模块116中被分馏以产生乙烯(c2h4)118、c3化合物120和c4+化合物122。第二分离模块116可产生乙烷(c2h6)流126，乙烷流126返回至ocm反应器128。在ocm反应器128处，氧气130可与来自甲烷化模块132的甲烷反应。界区外(osbl)系统包括蒸汽系统、锅炉给水系统和冷却水系统。
ocm反应器可进行ocm反应和柱-床式裂化(pbc)，如美国专利申请序列号14/553,795中所描述的，其通过引用全文并入本文。参考图2，ocm反应器200可具有ocm反应部202和pbc部204。可将甲烷206(例如，天然气)和氧气208(经由混合器)注入ocm反应区(其包含ocm催化剂)中。该ocm反应是放热的，并且反应的热量可用于裂化可被注入pbc区204中的额外的乙烷210。在一些情况下，还有更多乙烷212也被注入ocm反应区202中，并且/或者该甲烷进料补充有乙烷或其他c2+烷烃(例如，丙烷或丁烷)。该ocm反应器产生ocm排出物214。
可改变补充的乙烷210和212的相对量以实现一系列产物从系统中产出。在一些情况下，没有向ocm反应区202中注入乙烷(本文中称为情况-1)。在本文中存在的另一种情况中，将3.5mol％的乙烷注入ocm区中(本文中称为情况-2)。一些工艺设计结果在表1中呈现。
表1：ocm进料中不同量的乙烷的实例
在一些情况下，对于乙烷注入相对更多的情况(例如，情况-1为8％h2，情况-2为约h210％)，离开ocm反应器的氢气(h2)的量相对较高。可注入的乙烷的量可受离开ocm反应区202或ocm反应器214的期望温度的限制。
在一些情况下，工艺设备的大小适于容纳一定量的额外的乙烷，使得该工艺具有灵活性。例如，当乙烷的价格与天然气的价格相比相对便宜时(例如，低fractionationspread)，可向该工艺中注入更多乙烷。
乙烷可与天然气混合并再循环至ocm单元(如图1a所示)。在一些情况下，参考图1b，乙烷134可直接到达ocm反应器，任选通过单独的脱硫模块136。通过单独脱硫模块的乙烷注入可减轻该工艺的再循环回路中的负荷，并且/或者在保持相同的再循环率的情况下提供额外的生产能力。来自该工艺的净化气体可用于燃烧加热器的燃料气或销售气。
ocm反应器的进料中乙烷的浓度可为任何合适的值，包括约0.0mol％、约0.25mol％、约0.5mol％、约0.75mol％、约1.0mol％、约1.25mol％、约1.5mol％、约1.75mol％、约2.0mol％、约2.25mol％、约2.5mol％、约2.75mol％、约3.0mol％、约3.25mol％、约3.5mol％、约3.75mol％、约4.0mol％、约4.25mol％、约4.5mol％、约4.75mol％、约5.0mol％、约5.25mol％、约5.5mol％、约5.75mol％、约6.0mol％，或更高。在一些情况下，ocm反应器的进料中乙烷的浓度为至少约0.0mol％、至少约0.25mol％、至少约0.5mol％、至少约0.75mol％、至少约1.0mol％、至少约1.25mol％、至少约1.5mol％、至少约1.75mol％、至少约2.0mol％、至少约2.25mol％、至少约2.5mol％、至少约2.75mol％、至少约3.0mol％、至少约3.25mol％、至少约3.5mol％、至少约3.75mol％、至少约4.0mol％、至少约4.25mol％、至少约4.5mol％、至少约4.75mol％、至少约5.0mol％、至少约5.25mol％、至少约5.5mol％、至少约5.75mol％、至少约6.0mol％，或更高。在一些情况下，ocm反应器的进料中乙烷的浓度为至多约0.0mol％、至多约0.25mol％、至多约0.5mol％、至多约0.75mol％、至多约1.0mol％、至多约1.25mol％、至多约1.5mol％、至多约1.75mol％、至多约2.0mol％、至多约2.25mol％、至多约2.5mol％、至多约2.75mol％、至多约3.0mol％、至多约3.25mol％、至多约3.5mol％、至多约3.75mol％、至多约4.0mol％、至多约4.25mol％、至多约4.5mol％、至多约4.75mol％、至多约5.0mol％、至多约5.25mol％、至多约5.5mol％、至多约5.75mol％，或至多约6.0mol％。
本公开内容的系统和方法可以是有碳效率和/或能量效率的。在一些情况下，本公开内容的系统或方法具有至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％的碳效率。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为至少约0.4、至少约0.50、至少约0.55、至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85、至少约0.90或至少约0.95。
在一些情况下，本公开内容的系统或方法具有约50％至约85％、约55％至约80％、约60％至约80％、约65％至约85％、约65％至约80％，或约70％至约80％的碳效率。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为约0.50至约0.85、约0.55至约0.80、约0.60至约0.80、约0.65至约0.85、约0.65至约0.80，或约0.70至约0.80。
在一些情况下，碳效率为至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％。在一些情况下，碳效率为约50％至约85％、约55％至约80％、约60％至约80％、约65％至约85％、约65％至约80％，或约70％至约80％。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85或至少约0.90。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为约0.50至约0.85、约0.55至约0.80、约0.60至约0.80、约0.65至约0.85、约0.65至约0.80，或约0.70至约0.80。
在一些情况下，该系统和方法结合了ocm反应、柱-床式裂化(pbc)、分离和甲基化。该分离可包括乙烯低聚成c3+化合物，如pct专利申请号pct/us2015/010525所述，该c3+化合物更易于分离，其通过引用全文并入本文。ocm反应器和工艺设计的其他细节可见于pct专利申请号pct/us2014/057465和pct专利申请号pct/us2015/010688，其每一个均通过引用全部并入本文。
在一个方面，本文提供了用于进行甲烷氧化偶合(ocm)的方法。该方法可包括(a)使氧气(o2)与甲烷(ch4)反应以形成热量、乙烯(c2h4)和可选的乙烷(c2h6)、氢气(h2)、一氧化碳(co)或二氧化碳(co2)；(b)使在(a)产生的热量与乙烷(c2h6)反应以形成乙烯(c2h4)和氢气(h2)；(c)进行以下的至少一项：(i)富集在(a)和(b)中产生的乙烯(c2h4)或(ii)使在(a)和(b)中产生的乙烯(c2h4)低聚以产生c3+化合物并富集该c3+化合物；以及(d)使在(a)和(b)中产生的氢气(h2)与一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)反应以形成甲烷(ch4)。
在另一方面，本文提供了用于进行甲烷氧化偶合(ocm)的系统。该系统包含ocm反应器，该ocm反应器使氧气(o2)与甲烷(ch4)反应以形成热量、乙烯(c2h4)和可选的乙烷(c2h6)、氢气(h2)、一氧化碳(co)或二氧化碳(co2)。该系统进一步包含与ocm反应器流体连通的裂化容器，该裂化容器使ocm反应器中产生的热量与乙烷(c2h6)反应以形成乙烯(c2h4)和氢气(h2)。该系统进一步包含与裂化容器流体连通的分离模块，该分离模块(i)富集在ocm反应器和裂化容器中产生的乙烯(c2h4)或(ii)使在ocm反应器和裂化容器中产生的乙烯(c2h4)低聚以产生c3+化合物并富集该c3+化合物。该系统进一步包含与分离模块流体连通的甲烷化模块，该甲烷化模块使在ocm反应器和裂化容器中产生的氢气(h2)与一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)反应以形成甲烷(ch4)。
在一些情况下，在裂化容器中被裂解的乙烷(c2h6)于ocm反应器中制备。在一些情况下，被裂解的乙烷(c2h6)的至少一些是在ocm反应器中所制备的乙烷(c2h6)之外的乙烷(c2h6)。在一些情况下，ocm反应器产生乙烷(c2h6)、氢气(h2)、一氧化碳(co)和二氧化碳(co2)。在一些情况下，ocm反应器中产生的一氧化碳(co)和二氧化碳(co2)被甲烷化。分离模块可将乙烯(c2h4)或c3+化合物与甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、氢气(h2)、一氧化碳(co)或二氧化碳(co2)分离。在一些情况下，裂化容器是ocm反应器的一部分。
在甲烷化反应器中形成的甲烷可返回至ocm反应器或作为销售气出售。在一些实施方案中，ocm反应器具有ocm催化剂。在一些实施方案中，甲烷化反应器具有甲烷化催化剂。在一些实施方案中，分离模块包括包含低聚催化剂的乙烯到液体(etl)反应器。ocm反应器中产生的热量的至少一些可转化成功率。
在另一方面，本文描述了用于从甲烷(ch4)产生c2+化合物的方法。该方法可包括：(a)进行甲烷氧化偶合(ocm)反应，该甲烷氧化偶合(ocm)反应将甲烷(ch4)和氧气(o2)转化成乙烯(c2h4)和可选的乙烷(c2h6)；(b)任选地使乙烯(c2h4)低聚以产生c3+化合物；以及(c)分离c2+化合物，其中该c2+化合物包括乙烯(c2h4)、乙烷(c2h6)和/或c3+化合物，该方法具有至少约50％的碳效率。在一些情况下，所分离的c2+化合物不是纯的。在一些情况下，所分离的c2+化合物包含甲烷、co、h2、co2和/或水。
在一些情况下，本公开内容的系统或方法每富集1吨乙烯(c2h4)或c3+化合物消耗小于约150、小于约140、小于约130、小于约120、小于约110、小于约100、小于约95、小于约90、小于约85、小于约80、小于约75、小于约70、小于约65、小于约60、小于约55或小于约50百万英制热单位(mmbtu)的能量。在一些情况下，由该系统消耗的能量的量包括用于制备乙烯(c2h4)或c3+化合物的原料的能量含量。
在一些情况下，本公开内容的系统或方法每富集1吨乙烯(c2h4)或c3+化合物消耗约65至约100、约70至约110、约75至约120、约85至约130、约40至约80，或约50至约80mmbtu的能量。在一些情况下，由该系统消耗的能量的量包括用于制备乙烯(c2h4)或c3+化合物的原料的能量含量。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法具有约1.2、约1.3、约1.4、约1.5、约1.6、约1.7、约1.8、约1.9、约2.0、约2.1、约2.2、约2.3、约2.4、约2.5、约2.6、约2.7、约2.8、约2.9、约3、约3.2、约3.4、约3.6、约3.8或约4.0的比氧气消耗。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法具有约1.2至约2.7、约1.5至约2.5、约1.7至约2.3或约1.9至约2.1的比氧气消耗。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法具有约0.5、约0.6、约0.7、约0.8、约0.9、约1.0、约1.1、约1.2、约1.3、约1.4、约1.5、约1.6、约2.0、约2.2、约2.4、约2.6、约2.8、约3.0、约3.2、约3.4或约3.6的比co2排放。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法具有约0.5至约1.7、约0.7至约1.4、约0.8至约1.3或约0.9至约1.1的比co2排放。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法产生c2+产物，该c2+产物包含至少约2.5％、至少约2.5％、至少约5％、至少约7.5％、至少约10％、至少约12.5％或至少约15％的c3+烃。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法产生c2产物和c3+产物，并且c2产物与c3+产物之比为约20、约15、约10、约8、约6或约5。
在一些实施方案中，本公开内容的系统或方法产生c2产物和c3+产物，并且c2产物与c3+产物之比为约5至约20、约6至约10，或约8至约10。
在另一方面，本文提供了用于从甲烷(ch4)产生c2+化合物的方法，该方法包括(a)进行甲烷氧化偶合(ocm)反应，该甲烷氧化偶合(ocm)反应将甲烷(ch4)和氧气(o2)转化成乙烯(c2h4)和可选的乙烷(c2h6)；(b)任选地使乙烯(c2h6)低聚以产生c3+化合物；以及(c)分离c2+化合物，其中该c2+化合物包括乙烯(c2h4)、乙烷(c2h6)和/或c3+化合物，该方法每分离1吨c2+化合物消耗小于约100mmbtu的能量。在一些情况下，由该系统消耗的能量的量包括用于制备分离的c2+化合物的原料的能量含量。在一些情况下，所分离的c2+化合物不是纯的。在一些情况下，所分离的c2+化合物包含甲烷、co、h2、co2和/或水。
在一些情况下，所述方法每分离1吨c2+化合物消耗小于约150、小于约140、小于约130、小于约120、小于约110、小于约100、小于约95、小于约90、小于约85、小于约80、小于约75、小于约70、小于约65、小于约60、小于约55或小于约50mmbtu的能量。在一些情况下，该方法每分离1吨c2+化合物消耗约65至约100、约70至约110、约75至约120、约85至约130、约40至约80或约50至约80mmbtu的能量。
在另一方面，本文提供了用于从甲烷(ch4)产生c2+化合物的方法，该方法包括在一系列反应条件下使用ocm催化剂进行甲烷氧化偶合(ocm)反应，以在一定碳效率下将一些甲烷(ch4)转化成乙烯(c2h4)，其中该ocm催化剂在该系列反应条件下的c2+选择性小于在该系列反应条件下的碳效率。该系列反应条件可包括温度、压力、甲烷与氧气之比以及气时空速(ghsv)。
在另一方面，本文提供了用于从甲烷(ch4)产生c2+化合物的方法，该方法包括：(a)在一系列反应条件下使用ocm催化剂进行甲烷氧化偶合(ocm)反应，以将一些甲烷(ch4)转化成乙烯(c2h4)和乙烷(c2h6)；以及(b)将乙烷(c2h6)裂化以产生额外的乙烯(c2h4)，其中(a)和(b)的组合碳效率高于在该系列反应条件下ocm催化剂的c2+选择性。该系列反应条件可包括温度、压力、甲烷与氧气之比以及气时空速(ghsv)。
在一些情况下，c2+选择性为至多约70％、至多约65％、至多约60％、至多约55％、至多约50％、至多约45％、至多约40％或至多约35％。在一些情况下，c2+选择性为至少约70％、至少约65％、至少约60％、至少约55％、至少约50％、至少约45％、至少约40％或至少约35％。
在另一方面，本文提供了用于生产c2+化合物的方法，该方法包括：(a)提供包含甲烷(ch4)和可选的第一量的乙烷(c2h6)的第一原料；(b)对第一原料进行ocm反应以产生包含第一量的乙烯(c2h4)的ocm产物；(c)将该ocm产物与包含第二量的乙烷(c2h6)的第二原料合并以产生第三原料；以及(d)将第三原料裂化以产生第二量的乙烯(c2h4)，其中第二量的乙烯包括在(b)和(d)中产生的乙烯。
在一些情况下，衍生自第一或第二量的乙烷(c2h6)的第二量的乙烯(c2h4)的分数为至少约1％、至少约3％、至少约5％、至少约7％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％或至少约55％。
在一些情况下，第一量和第二量的乙烷(c2h6)的合并摩尔数除以第一原料和第二原料的合并摩尔数为约1％、约3％、约5％、约7％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％或约60％。
在一些情况下，第一量和第二量的乙烷(c2h6)的合并摩尔数除以第一原料和第二原料的合并摩尔数为约1％至约50％、约1％至约40％、约1％至约30％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约10％，或约10％至约50％。
在一些情况下，第一原料为天然气。在一些情况下，第一原料为补充有第一量的乙烷(c2h6)的天然气。在一些情况下，第一原料为已经过分离系统以基本去除除了甲烷之外的烃的天然气。
在一些情况下，第一原料中甲烷(ch4)中的乙烷(c2h6)的摩尔百分比为约1％、约3％、约5％、约7％、约10％、约15％或约20％。
在一些情况下，含甲烷的进料流(例如，天然气)的一些或全部可在被引导至ocm反应器中之前在分离系统中加工。经由分离系统或子系统将含甲烷的进料流引导至ocm反应器中相比于直接引导至ocm反应器中可提供益处，包括但不限于提高该工艺的碳效率，优化用于甲烷加工的ocm工艺，以及优化用于乙烷加工的柱-床裂化(pbc)工艺。这样的配置可导致系统的后端大小更大；然而，在一些情况下(例如，当使用高压管道天然气作为原料，高循环比时)，可减少或缓和后端大小的增加。该分离系统或子系统可包括多种操作，包括在本公开内容中讨论的任何操作，如经由胺系统、碱洗、干燥器、脱甲烷塔、脱乙烷塔和c2拆分器的co2去除。在一些情况下，含甲烷的进料流(例如，天然气)中的全部甲烷和乙烷都在穿过ocm反应器之前穿过分离系统或分离子系统。可将来自该进料流的乙烷的一些或全部从分离系统或子系统中引导至ocm反应器的入口或柱-床式裂化(pbc)单元。
在一些配置中，ocm系统可循环运行，其中来自一个单元或子系统的产物中的至少一些在下一单元或子系统中加工或反应(参见，例如，图1c)。例如，氧气(o2)3201和甲烷(ch4)进料3202可提供至ocm反应器3203，ocm反应器3203产生包含乙烷(c2h6)、乙烯(c2h4)、一氧化碳(co)和/或二氧化碳(co2)的ocm产物流3204和热量。然后，该ocm产物流可进料至与ocm反应器流体连通的乙烷转化子系统3205(例如，裂化容器或乙烷裂化器)。该乙烷转化子系统还可接收额外的c2h6流3206。该乙烷转化子系统可借助由ocm反应释放的热量来转化c2h6(例如，将c2h6裂化成c2h4)；该热量还可用于裂化额外c2h6流中的c2h6。然后，可将c2h4产物流3207从乙烷转化子系统引导至与该乙烷转化子系统流体连通的分离模块3208。该分离模块可富集产物，如产物流中的c2h4。该分离模块还可将c2h4低聚以形成包含三个或更多个碳原子的化合物(c3+化合物)。可从该分离模块回收富含c2h4和/或c3+化合物的富集产物流3209。包含组分如氢气(h2)(例如，从c2h6裂化生成的氢气)以及co和/或co2的轻流3210可从该分离模块回收并引导至与该分离模块流体连通的甲烷化反应器3211。该甲烷化反应器可使h2与co和/或co2反应以形成包含ch4的甲烷化流3212。然后，可将该甲烷化流引导至ocm反应器，从而为ocm工艺提供额外的甲烷。在一些情况下，呈高压蒸汽、高温蒸汽、热量、电、经由气-气换热器转移的热量、经由气-液换热器转移的热量或其他形式的在甲烷转化部中生成的能量可用于提供运行整个工厂或系统所需的全部能量和功率。在一些情况下，循环系统或工艺可以以如本公开内容中讨论的那些碳效率运行。例如，这样的系统或工艺可以以至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％的碳效率运行。在一些情况下，这样的系统或工艺可以以约50％至约85％、约55％至约80％、约60％至约80％、约65％至约85％、约65％至约80％或约70％至约80％的碳效率运行。在一些情况下，可运行这样的系统或工艺(或方法)，使得作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为至少约0.50、至少约0.55、至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85或至少约0.90。在一些情况下，可运行这样的系统或工艺，使得作为烃从该系统输出的全部碳原子与输入该系统的全部碳原子之比为约0.50至约0.85、约0.55至约0.80、约0.60至约0.80、约0.65至约0.85、约0.65至约0.80，或约0.70至约0.80。
图1d和图1e示出了示例性工艺，其包含ocm单元3301、工艺气体压缩器3302、工艺气体清洁单元3303、低温分离单元3304、分馏单元3305、甲烷化单元3306和除硫单元3307。氧气流3311连同来自甲烷化单元的c1再循环流3314和来自分馏单元的c2再循环流3315一起进料至ocm单元。天然气流3312和乙烷流3313进料至除硫单元。来自ocm单元和除硫单元的输出被引导至工艺气体压缩器中，并随后引导至去除co2流3319的工艺气体清洁单元中。剩余的产物流被引导至低温分离单元，其中包括h2和co或co2在内的轻组分被引导至甲烷化单元中，而包含乙烯和其他c2+化合物的剩余产物流被引导至分馏单元中。该分馏单元将乙烯流3316和包含c3化合物、c4化合物和c5+化合物的c3+化合物流3317，以及被引导回ocm单元的c2再循环流3315分离。该甲基化单元将轻组分转化成甲烷，该甲烷的第一部分被再循环3314至ocm单元而其第二部分作为销售气3318输出。输入流的运行流速如下：氧气3311为20.3mt/h，天然气3312为16.0mt/h，并且乙烷3313为2.9mt/h。输出流的运行流速如下：乙烯3316为9.0mt/h，c3+化合物3317为1.4mt/h，销售气3318为4.3mt/h，并且co23319为8.2mt/h。输入流的相应碳含量在天然气流3312中为972kmol/h的碳，在乙烷流3313中为194kmol/h的碳。输出流的相应碳含量在乙烯流3316中为642kmol/h的碳，在c3+化合物流3317中为96kmol/h的碳，在销售气流3318中为247kmol/h的碳，在co2流3319中为181kmol/h的碳。因此，输入至系统的碳的量为1166kmol/h，并且从该系统以烃产物(例如，排除co2)输出的碳的量为985kmol/h，得到的碳效率为84.5％。
反应热(例如，ocm反应热)可用于供给用于运行系统和进行本公开内容的工艺的能量的一些、大部分或全部。在一些实例中，反应热可用于供给用于运行系统和进行本公开内容的工艺的能量的至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。例如，该反应热可用于供给用于运行本公开内容的系统或工艺的全部能量的至少约80％或90％。这可提供有效的、基本自给自足的、外部能量输入减少或甚至最小化的系统。
ocm工艺与其他化学工艺的集成
用于化学生产的基础设施遍布世界各地。这种基础设施部署在几乎每个大陆上，涉及广泛的行业，并采用了具有相似或较为不同的技术的多种不同实现形式。
本公开内容提供了用于将ocm系统和方法与诸如甲醇(meoh)生产、氯气(cl2)和氢氧化钠(naoh)生产(例如，氯碱工艺)、氯乙烯单体(vcm)生产、氨(nh3)生产、具有合成气(例如，氢气(h2)与一氧化碳(co)任意比例的混合物)的工艺或烯烃衍生物生产等多种化学工艺集成的系统和方法。
应理解，与上述每种设施类型相关的资金成本可为数千万美元到数亿美元。另外，这些设施在能量和物质两方面存在输入和输出，该输入和输出具有与它们相关的额外成本，包括财务和可在成本和效率方面进一步优化的其他方面。此外，由于不同的设施倾向于针对其存在的市场的特殊性(例如，产品，加工条件)而优化，因此它们倾向于以不灵活的方式运行，在一些情况下没有针对给定市场进行优化的灵活性或选项。本发明人认识到将ocm与前述化学工艺集成的令人惊讶的协同效应，其可导致经济和/或操作灵活性得到改善。
在一些情况下，本文所述的ocm工艺与烯烃低聚工艺如美国专利序列号14/099,614和14/591,850中所述的乙烯到液体(“etl”)工艺集成，所述专利中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。
在一些情况下，ocm工艺的规模可适于满足乙烯衍生物工厂的需求。这样的协同效应可使衍生物生产者免于成为乙烯买家，从而使生产者有更低的乙烯成本和供给确定性。乙烯衍生物的实例包括聚乙烯，聚乙烯包括低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)和高密度聚乙烯(hdpe)。其他乙烯衍生物包括乙苯、苯乙烯、乙酸、乙酸乙烯酯单体、二氯乙烷、氯乙烯单体、环氧乙烷和α-烯烃。
ocm工艺与甲醇工艺的集成
ocm工艺可与甲醇生产工艺集成以实现预料不到的协同效应，该协同效应可能包括但不限于(a)在甲醇装置改造较少或没有改造的情况下额外的甲醇产能和(b)在低投资和环境足迹的情况下额外的乙烯产能。
图3示出了甲醇装置(例如，传统的甲醇工艺，应认识到替代实施方案是允许的并且细节是为了清楚而发布的)的流程框图的实例。如图所示，天然气300可用于该工艺的进料和染料。可在将进料302(例如，提供甲醇产物的碳原子的天然气)进料至蒸汽甲烷重整器(smr，整个灰色阴影单元)306中之前在脱硫模块304中将其含硫化合物去除。该smr还可接受天然气作为燃料308(例如，为甲醇装置提供能量的天然气)，该天然气不一定需要脱硫。蒸汽甲烷重整器的排出物为合成气，该合成气的热量可在热量回收模块310中回收并且该合成气可在压缩模块312中压缩。压缩的合成气可进料至发生向甲醇的转化的合成模块314。一个合适的甲醇合成模块可具有为铜、锌和铝的混合物的催化剂，并在约50至约100个大气压的压力和约250℃的温度下运行。合成气的生产每摩尔ch4产生3摩尔h2，而从合成气形成甲醇的化学计量仅消耗2摩尔的h2。因此，可从该合成模块净化316过量的h2(和未反应ch4)并将其在气体分离模块318(例如，变压吸附器)中分离。该分离模块可产生smr的额外燃料320和h2共产物322。可(例如，通过蒸馏模块326)富集甲醇产物324。在一些情况下，将过量的h2用作燃料(未示出)。
将ocm与甲醇生产集成的联合工艺在图4中示出，其中相同的数字表示相同的元件。该联合工艺的ocm部分可接受脱硫化的天然气原料414并包含ocm反应模块400、工艺气体压缩模块402、co2去除模块(例如，工艺气体清洁)404、干燥模块406和分离模块(例如，低温脱甲烷塔)408。在一些情况下，该分离模块产生c2+化合物410。该c2+化合物可被进一步精炼，并且/或者送至裂化器(例如，送至裂化器的分离部)。应注意，ocm工艺不需要甲烷化模块。ocm反应可产生高压过热(hpsh)蒸汽412，高压过热蒸汽412可用于该工艺并且/或者用于使用汽轮机来产生功率。
继续参考图4，该工艺的ocm部分可产生未在ocm反应中转化成c2+化合物的甲烷流416。流416可除了甲烷之外还具有h2和co，并可用作甲烷生产工艺的进料(例如，在smr处)和/或该工艺的燃料(虚线)418。来自ocm工艺的co2流420还可用于甲醇合成模块314以从一摩尔co2和3摩尔h2产生一摩尔甲醇和一摩尔水。水共产物可在蒸馏模块326中去除。
该ocm-甲醇联合工艺具有相当大的经济和环境益处。在一些情况下，来自ocm的co2420可用于使补充气体再平衡至合成模块并将过量h2的一些或全部转化成甲醇(例如，流322的流速可为零或与没有ocm集成的情况下流速相比非常小)。此外，由于ocm脱甲烷塔塔顶馏出物416流的“预先形成”性质(例如，已经含有一些h2和co)，因此重整器306的产能可自动增加。这可用于更换混合进料线圈。在一些情况下，由于ocm集成造成的与额外甲醇产生相关的唯一成本是在该流实际上被货币化或可货币化的情况下h2共产物322的价值损失。例如通过经由使过量h2与ocm单元产生的co2反应以产生更有价值的甲醇产物来使用h2，这样的集成方案可使现有甲醇系统的效率提高。根据ocm工艺的产能，可推动ocm-甲醇集成系统成为低排放、高碳效率的工艺。
当改装现有甲醇装置时，ocm工艺的规模可适于期望的额外甲醇产生的量。从ocm的角度，例如，由于减少或消除了对分馏和甲烷化设备的需求，与建立独立式ocm工艺相比，建立与甲醇装置集成的ocm工艺可需要明显更少的资金。该ocm工艺还可使用现有甲醇装置的资源，如蒸汽。在一些情况下，该联合工艺未产生或产生最少量的nox和sox化合物。
该ocm-甲醇联合工艺的碳效率可为约100％(例如，参考图4，输入至工艺300的全部碳原子最终在甲醇324或c2+化合物410中)。在一些情况下，该联合工艺的碳效率为小于约100％，例如，大于或等于约99％、大于或等于约98％、大于或等于约97％、大于或等于约96％、大于或等于约95％、大于或等于约93％、大于或等于约90％、大于或等于约85％、大于或等于约80％，或大于或等于约75％。
在一些情况下，参考图5，甲醇装置500位于裂化器502和/或使用天然气的其他工艺504附近(例如，在1、5、10、20、50、100、200英里或更多)。在一些情况下，这些工艺共享管道基础设施并且/或者可接入用于运输天然气、乙烯、氢气和其他化学品的管道基础设施。这些工艺可将天然气506转化成甲醇508、氢气510、乙烯512和其他产物514的组合。ocm可以以如图6、图7和图8中所示的许多方式与这些工艺(例如，500、502和504)的任意组合集成。
图6示出了“最少改建案例”，其中ocm工艺600接受天然气506并提供co2602至甲醇工艺500并提供粗乙烯604至裂化器502。可使用裂化器的分馏能力将乙烯精炼成最终产物(例如，聚合物级乙烯)512。在这种情况下，ocm工艺的大小可适于接受基本等于甲醇装置天然气输入的天然气的量(例如，约60至70mmscfd)。该ocm能力可导致产生约25-30kta的额外乙烯和约15％至20％的额外甲醇。在一些情况下，对于最少改建案例，唯一的资金投资是针对ocm单元600以及在一些情况下smr中的混合进料线圈替换。
图7示出了“中等改建案例”，其中ocm工艺700接受天然气506并提供co2702至甲醇工艺500并提供粗乙烯704至裂化器502。在这种情况下，ocm工艺的规模可适于接受基本等于甲醇装置天然气输入706和裂化器燃料输入708的天然气的量(例如，约140至150mmscfd)。该ocm产能可导致产生约60-80kta的额外乙烯和约30％至40％的额外甲醇。在一些情况下，对于中等改建案例，ocm单元700和甲醇脱瓶颈(例如，重整器、合成气压缩器、合成模块和顶部塔)需要资金投资。
图8示出了“最高效率改建方案”，其中ocm工艺的规模不受限制。例如，可略去进入整个石油化工综合设施的全部天然气。ocm工艺800接受天然气506并提供co2802至新的甲醇合成模块804。在一些情况下，新甲醇合成模块804接受来自包括现有甲醇工艺500和/或裂化器502在内的多个来源的h2806。新甲醇合成模块804可提供粗甲醇808至现有甲醇工艺以精炼成甲醇产物508。与在其他改建场景中一样，粗乙烯810可在裂化器502中精炼。在一些情况下，ocm得到约150-200kta的额外乙烯，集成导致产生约60％至70％的额外甲醇。在一些情况下，对于最高效率改建方案，ocm单元、新甲醇合成模块(进料有贯穿整个综合设施的过量h2和来自ocm的co2)以及在一些情况下甲醇蒸馏的脱瓶颈需要资金投资。多个改建案例彼此并不排斥并且可作为连续的工程阶段来设计。此外，更大产能的设施可与更大的甲醇生产设施组合。
ocm工艺与氯碱工艺的集成
参考图9，氯碱工艺900为电解氯化钠(nacl)902以产生氯气(cl2)904和氢氧化钠(naoh)906的工业方法。该工艺通常用氯化钠(nacl)水溶液进行(例如，该工艺使用水908)并产生氢气(h2)910共产物。可使用其他氯化合物，如氯化锂(licl)、氯化钾(kcl)、氯化钙(cacl2)和氯化镁(mgcl2)，以及它们的水合物。该氯碱工艺消耗相当大量的电功率912。目前工业中使用的氯碱法有三种，它们被称为膜装置、隔膜装置和汞装置。正在开发使用金属氯化物中间体的新电化学电池和工艺，如美国专利申请序列号12/989,785、12/721,545、12/375,632和12/541,055中所述，所述申请的每一个仅通过引用全文并入本文。每种类型的氯碱工艺均可与ocm集成以实现本文所述的令人惊讶的协同效应。
图10示出了集成有氯碱工艺900的ocm工艺1000的示意图。该ocm工艺消耗氧气(o2)1002和甲烷1004(例如，天然气)并产生c2+化合物如乙烯1006。该ocm工艺可接受来自氯碱工艺的h2910(例如，在如图1a所示的甲烷化模块110处)，以供将co和/或co2转化成额外的甲烷以供再循环至ocm反应器。该ocm工艺是放热的，并且反应的热量可被转化成电912(例如，热电联产)以供用于氯碱工艺。
ocm工艺与edc和/或vcm工艺的集成
本公开内容认识到了可通过将ocm与氯乙烯单体(vcm)和/或二氯乙烷(edc)生产(例如，edc/vcm工艺)集成而实现的某些预料不到的协同效应。这是因为edc/vcm工艺使用乙烯作为原料，但不需要聚合物级的乙烯。因此，ocm工艺不需要与乙烯纯化相关的大量资金和运行费用。
参考图11，乙烯1100可由ocm提供(未示出)。按质量计，该乙烯可为约99.99％、约99.95％、约99.9％、约99.5％、约99％、约97％、约95％、约93％、约90％、约85％、约80％、约75％或70％纯。在一些情况下，按质量计，该乙烯小于约99.99％、小于约99.95％、小于约99.9％、小于约99.5％、小于约99％、小于约97％、小于约95％、小于约93％、小于约90％、小于约85％、小于约80％、小于约75％或小于约70％纯。在一些情况下，按质量计，该乙烯大于约70％、大于约75％、大于约80％、大于约85％、大于约90％、大于约93％、大于约95％、大于约97％、大于约99％、大于约99.5％、大于约99.9％、大于约99.95％或大于约99.99％纯。
继续参考图11，可将乙烯1100添加至直接氯化反应器1102和/或氧氯化反应器1104。直接氯化反应器1102使用氯气(cl2)1106作为反应物，而氧氯化反应器1104使用氧气(o2)1108和盐酸(hcl)1110作为反应物。该工艺中可产生hcl并可将其再循环至氧氯化反应器1104。第一分离模块1112可用于富集edc产物1114。例如，可使用来源于天然气1118和/或h21120的能量在加热炉1116中将edc的一部分裂化。可在第二分离模块1122中分离裂化的edc以提供vcm产物流1124和hcl1126，它们可再循环1110至氧氯化反应器1104。
一些氯碱工艺与氯乙烯单体(vcm)和/或二氯乙烷(edc)生产集成。如图12所示，由氯碱工艺900产生的cl2904的一些可用于edc/vcm工艺1200(例如，在直接氯化反应器1102中)。同样，由氯碱工艺900产生的h2910的一些或全部可用于edc/vcm工艺1200(例如，作为edc裂化加热炉1116的燃料1120)。edc裂化加热炉的其他燃料可来源于天然气1118。该过程消耗乙烯1100，并且氯碱和edc/vcm联合工艺的一些产物包括edc产物1114、vcm1124和hcl1126。
在一些情况下，如图13所示，ocm可与edc/vcm工艺和氯碱工艺二者集成。在这种情况下，氯碱工艺900提供h21300至ocm工艺，ocm工艺提供电功率1302至氯碱工艺，并且ocm工艺提供乙烯1304至edc/vcm工艺1200。
在一些情况下，将改进的氯碱工艺与改进的edc生产工艺集成，其中cl2不作为中间物产生。作为替代，可产生金属氯化物溶液作为中间体(例如，cucl2)，例如，如美国专利申请序列号14/446,791所述，其通过引用全文并入本文。ocm还可与如本文所述的这些设施集成。
本公开内容的工艺可利用由ocm与氯碱、edc或vcm生产单元集成而使协同效应成为可能这一优势。ocm单元可以是两个工艺的输入和输出之间的良好配合；ocm可产生乙烯和功率，该乙烯和功率可主要输入至氯碱、edc或vcm工艺。氯碱工艺可产生氢气作为主要共产物，该氢气可在ocm单元中使用(而不是被燃烧或排出)以减少或消除co2排放并且使碳效率接近或达到100％。edc工艺可用非聚合物级乙烯进行(烷烃在edc工艺中是惰性的)，因此ocm单元的分离单元可产生化学级乙烯，这可导致资金支出(资本支出)减少。另外，通常的edc规模可与小规模ocm实现形式匹配。
图14示出了将ocm与隔膜式氯碱工艺集成的工艺的实例。氯碱工艺的生产能力为每年至少约300,000吨氯(300kta)。ocm工艺的生产能力为每年至少约100,000吨乙烯(100kta)。与ocm工艺的联产可产生约100-120吨/小时的蒸汽和约80-120mw的功率。
盐1401和水1402被进料至盐水饱和单元1403，然后将纯化的盐水1404进料至电解单元1405。纯化的盐水在氯碱工艺中的电解使用功率1414(例如，每产生1吨cl2高达约2970kwh)；该功率的至少一部分可由与ocm工艺的联产提供1415(例如，约80-120mw)。在作为氯产物1407(例如，至少约300kta)输出之前，氯产物流可经受处理和液化1406。例如，氢气流可在进一步使用之前经受冷却和除氧1408；可将氢气1409(例如，至少约8400kta或至少约950kg/hr)引导至ocm工艺中的甲烷化单元。在浓缩和冷却1410之后，可产生苛性钠产物流1411(例如，50％苛性钠)(例如，约338.4kta)。可将再生的盐流1416再循环至盐水饱和单元。该冷却过程可使用蒸汽1412(例如，每吨cl2至多约610kwh)，该蒸汽的至少一部分可从与ocm工艺的联产1430提供1413(例如，约100-120吨/小时)。假设1吨蒸汽在19巴下为250kwh。该工艺在电功率、氢气和蒸汽方面来集成。天然气1420和乙烷1421可进料至具有其他试剂的ocm反应器1422中并在ocm工艺中反应。可采用柱-床裂化1423产生额外的乙烯。可在co2去除单元1424中去除co2并将co2进料至甲烷化单元1425。可在干燥单元1426、脱甲烷器单元1427和c2氢化单元1428中进一步处理ocm产物流，从而产生乙烯流1429。
图15示出了图14所示工艺的物质和能量平衡。所有电解的氢气都用于ocm单元1501。该ocm工艺提供由电解单元1503(例如，氯碱工艺)使用的一部分蒸汽1502。该电解单元产生至少约300kta氯1504和至少约338.4kta苛性钠1505，以及被进料至ocm单元中的至少约950kg/hr的氢气1506。该氯碱工艺从ocm工艺接收约80-120mw的功率1507，并从其他来源接收至少约104mw的额外功率1508。该氯碱工艺还接收盐1513和水1514。该ocm单元产生至少约100kta乙烯1509(例如，每吨该氯碱工艺产生的cl2至少约0.3吨乙烯)，以及被进料至电解单元的至少约85吨/小时蒸汽(例如，每吨cl2至多约610kwh)。该ocm单元消耗约40-50mmscfd天然气1510、约15-18mmscfd氧气1511和约6-9mmscfd乙烷1512。
ocm工艺与氨工艺的集成
本公开内容提供了可有利地利用某些预料不到的协同效应的技术，该协同效应可通过将ocm与氨(nh3)生产集成而实现。在一些情况下，用ocm工艺改装现有的氨工艺。这些协同效应可包括提高氨工艺的重整部分的产能，在一些情况下无需改进蒸汽甲烷重整器和/或第二重整器。在一些情况下，可在没有使在氨合成模块(例如，“synloop”)之前的其他单元操作过负载的情况下实现这样的重整产能扩大。因此，可在没有与乙烯纯化相关的大量资金和运行费用的情况下进行ocm工艺向氨生产工艺的添加。
参考图16，氨工艺可包含蒸汽甲烷重整器1600、第二重整器1602、热量回收模块1604、水煤气变换转换单元1606、co2分离模块1608、甲烷化反应器1610、合成气压缩机1612和氨合成与分离模块1614。该氨合成模块可为haber-bosch催化工艺的实现形式。
在氨工艺后，蒸汽甲烷重整器1600可接受天然气(例如，作为原料)1616并将其与蒸汽1618合并。原料可例如在约500℃的温度下进入smr的管侧。例如，可经由smr的辐射部中天然气燃料1620的燃烧而向smr的管供给大量的热量，以便将反应进料加热(例如，至约740至约800℃的温度)并维持产生合成气的吸热重整反应(例如，经由反应ch4+h2o←→co+3h2，该反应热还可由天然气燃料1620供给)。由于重整为平衡反应，因此某部分的甲烷可能没有在smr中转化成合成气(例如，约8-15％)。可将smr排出物引导至第二重整器1602，其中添加空气1622以例如经由燃烧和重整反应的组合将甲烷(ch4)浓度降低至约0.3-1.2％。此时，该流的温度可高达约900-1000℃；可将热量回收模块1604用于例如经由生成高压过热蒸汽来降低温度并回收能量。然后可将冷却的产物引导至水煤气变换反应器1606，以产生更多氢气(例如，经由反应co+h2o←→co2+h2)。此时，h2与n2之比可约为3，这可与氨生产的反应化学计量相匹配。然后可在分离模块1608中去除1624co2，留下约5-50ppmco2和约0.1-0.4％co。co2和co可能对氨合成催化剂有较强的毒性，因此可将残留量的co2和co在甲烷化反应器1610中转化成甲烷(其在氨合成反应中是惰性的)。可将合成气压缩器1612和氨合成与分离模块1614用于完成该工艺并产生氨1626。应注意，为清楚起见，许多流和单元，如氨纯化单元，可能并未示出或描述。
在氨工艺中，第二重整器1602中反应的程度可受空气1622的量的限制，因此来自该空气的氮气(n2)可为用于氨生产的n2的来源。然而，将氨工艺与ocm工艺集成并且/或者用ocm工艺改造氨工艺可消除该限制，同时提供额外的益处，包括本文讨论的那些益处。
参考图16，ocm工艺可包含空气分离(asu)单元1628、ocm反应器1630、热量回收模块1632、压缩模块1634、co2去除单元1636、干燥器模块1638、脱甲烷器模块1640和分馏模块1642。在ocm工艺后，asu可将空气分离成氮气流1644，该氮气流可进料至氨工艺以提供清洁n2反应物的来源(例如，不具有氧化的化合物，如co或co2)。在一些情况下，可将其他工艺(例如，分离)用于提供空气和氮气。例如，可用变压吸附(psa)单元提供o2和n2。氨合成模块1614可在约80至200巴的压力下运行。可在辅助压缩器1646或氨工艺1612的合成气压缩器中将氮气流1644压缩至工作压力。可将由asu1628产生的氧气(o2)1648供给至ocm反应器1630和氨工艺的第二重整器1602(例如，从空气1622补偿或补充o2)。继续ocm工艺，该氧气可与甲烷1650(例如，来自天然气的)反应以产生乙烯。可增加压力，并且在一系列单元(例如，任意顺序的1632、1634、1636和1638)中回收热量、co2和水。在一些情况下，来自氨工艺1624和/或ocm工艺1652的co2可用于包括但不限于甲醇工艺、氯碱工艺、尿素工艺及其组合在内的工艺。来自脱甲烷塔1640的塔顶馏出物流1654可包含来自ocm工艺的未转化的甲烷，该未转化甲烷可用于向氨工艺1600的smr补充以及/或者补偿天然气。由于该塔顶馏出物流1654可具有h2(例如，约10％)和co(例如，约1.5％)，因此该流已经部分重整。可将来自脱甲烷塔1640的底沉积物送至分馏模块1642以产生乙烯产物1656。
将氨工艺与ocm工艺集成并且/或者用ocm工艺改造氨工艺可导致产生额外的h2和/或nh3(例如，与没有ocm的氨工艺相比，至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％或至少约40％的额外h2和/或nh3)。该产能扩大可能因许多如下影响的任意组合而出现，诸如：(a)ocm工艺可为氨工艺供给一些部分重整的物质(即，脱甲烷塔塔顶馏出物1654中的约10％h2和约1.5％co)；(b)与天然气相反，脱甲烷塔塔顶馏出物1654可缺少“高级烃”(例如，c2+烷烃)，因此可发生焦化的温度阈值可以更高并因此可提高smr入口温度(例如，从约500℃提高至约550℃或约600℃)，从而允许smr辐射部中供给的热量转向反应热而不是提供温度升高，从而增加由smr单元自身进行的合成气生产；以及/或者(c)供给清洁的氮气(n2)1644可打破空气1622作为唯一氮气来源的化学计量限制，这结合o2补充1658可允许在第二重整器1602中进行相对更多的重整，从而允许更大量的ch4从smr流出(例如，约15-25％而不是8-15％的未转化甲烷)。
在一些情况下，重整与氨合成之间的工艺单元不需要脱瓶颈或产能扩大，因为当产生额外h2时，n2在这些步骤之后进入该工艺(即，在步骤1644时，而不是通过空气1622)，所以总的工艺流程相对不变。
在一些情况下，氨synloop1614需要在改建中扩大，不过与其余的氨工艺单元相比这是相对较低的资本项目，并且此类改建导致氨产物1626增加。
本公开内容的系统和方法可以是有氮效率和/或能量效率的。在一些情况下，本公开内容的系统或方法具有至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％的氮效率。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为氮产物从该系统输出的全部氮原子与输入该系统的全部氮原子之比为至少约0.4、至少约0.50、至少约0.55、至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85、至少约0.90或至少约0.95。
在一些情况下，本公开内容的系统或方法具有约50％至约85％、约55％至约80％、约60％至约80％、约65％至约85％、约65％至约80％，或约70％至约80％的氮效率。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为氮产物从该系统输出的全部氮原子与输入该系统的全部氮原子之比为约0.50至约0.85、约0.55至约0.80、约0.60至约0.80、约0.65至约0.85、约0.65至约0.80，或约0.70至约0.80。
在一些情况下，氮效率为至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％，或至少约90％。在一些情况下，氮效率为约50％至约85％、约55％至约80％、约60％至约80％、约65％至约85％、约65％至约80％，或约70％至约80％。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为氮产物从该系统输出的全部氮原子与输入该系统的全部氮原子之比为至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85或至少约0.90。在一些情况下，本公开内容的系统或其使用方法的作为氮产物从该系统输出的全部氮原子与输入该系统的全部氮原子之比为约0.50至约0.85、约0.55至约0.80、约0.60至约0.80、约0.65至约0.85、约0.65至约0.80，或约0.70至约0.80。
ocm工艺与甲醇到丙烯(mtp)工艺的集成
图17示出了用于与甲醇到丙烯(mtp)工艺集成的示例性ocm工艺。将天然气1701和氧气1702进料至ocm反应器1703。高压过热(hpsh)蒸汽1704从ocm单元产生。该ocm产物流被进料至柱-床裂化单元1705，然后进入co2去除单元1706。将回收的co2引导以用于平衡的合成气流1707。该ocm产物流还被引导通过干燥单元1708和脱甲烷塔单元1709。从脱甲烷塔回收c2+化合物1710，同时可将未转化的甲烷和包括h2和co在内的其他轻组分1711引导至重整器(例如，蒸汽甲烷重整器)1712和1713。然后将该组分添加至平衡的合成气流。
图18示出了ocm工艺和mtp工艺的示例性集成方案。将天然气和氧气进料至具有柱-床裂化区的ocm单元1801。然后在co2去除单元1802、干燥单元1803和脱甲烷塔单元1804中处理该ocm产物流。平行地，将甲烷流(例如，天然气)连同来自脱甲烷塔单元的甲烷流一起进料至合成气单元1810。将合成气流连同来自co2去除单元的co2一起进料至甲醇合成单元1811。然后将来自甲醇合成单元的甲醇进料至甲醇到丙烯合成单元1812，并将mtp产物流进料至回收单元1813。还将来自脱甲烷塔单元的c2+产物流进料至该回收单元。从该回收单元回收乙烯流1814、丙烯流1815和c4+化合物流1816。
ocm工艺与液化天然气(lng)工艺的集成
ocm和/或etl工艺可与液化天然气(lng)工艺集成。
例如，lng工艺可与ocm和etl工艺集成以用于燃料生产。这样的工艺可将甲烷、乙烷和可选的丙烷转化成燃料，如高辛烷值汽油。由于协同效应和所需设备如产物分离设备的重叠，可减少资金支出(资本支出)。燃料产物如汽油可与来自lng工艺的冷凝物混合或经由专用塔来分离。
图19示出了用于燃料生产的lng工艺与ocm和etl工艺的集成。进料气体制备系统1900(例如，气体加工装置)的入口气体设施1901接收气体。然后，该流被引导至具有溶剂再生单元1903的气体处理单元1902中，其中co2和h2s1904被回收。然后，该流被引导至具有再生单元1906的脱水单元1905中，其中水1907被回收。然后，该流被引导至液化石油气(lpg)提取单元1908，其中冷凝物被回收并送至储库1909(例如，lpg/c5+储库)并卸料1910以供运输(例如，船运)。将来自lpg提取单元的干燥气体引导至lng液化单元1911，其中lng产物被引导至储库1912并卸货1913以供运输(例如，船运)。可将来自lpg提取单元的干燥气和c2的至少一部分引导至ocm单元1914。可将该ocm产物流引导至etl单元1915，其中燃料产物(例如，高辛烷值汽油)与来自lng工艺的冷凝物混合或经由专用塔分离。例如，可将轻产物和未反应的甲烷引导回气体处理单元。
lng工艺还可与ocm工艺集成以用于聚合物生产。例如，可将甲烷和乙烷转化成聚合物(例如，聚乙烯)。由于协同效应和所需设备如产物分离设备的重叠，可减少资金支出(资本支出)。例如，所产生的聚合物的价值可用于支付该ocm工艺、聚合工艺的费用并补偿lng工艺的成本。
图20示出了用于聚合物生产的lng工艺与ocm工艺的集成。来自lpg提取单元的c2化合物被引导至c2拆分器2001。来自该c2拆分器的乙烯被引导至聚乙烯单元2002，而来自该c2拆分器的乙烷被引导至ocm单元。
ocm工艺与草酸/草酸盐工艺的集成
ocm工艺可与草酸、草酸盐或其衍生物的生产集成。例如，可将ocm工艺中产生的co2引导至用于草酸或草酸盐生产的反应器(例如，电化学反应器)。可将来自ocm的清洁co2转化成草酸盐或草酸，并任选进一步转化成包括乙醇酸、乙二醇、二甘醇酸、次氮基乙酸、二羟乙酸和乙酸在内的衍生物。
图21示出了ocm与草酸或草酸盐生产集成的示例性图示。甲烷(例如，天然气)2101和氧气2102被引导至ocm单元2103。来自该ocm单元的co22104和氢气2105被引导至反应器(例如，co2电催化/电化学还原偶合反应器)中以产生草酸和/或草酸盐2107。可将草酸和/或草酸盐引导至氢化反应器2108以产生其他衍生产物2109。
ocm工艺与乙二醇工艺的集成
ocm工艺可与乙二醇的生产集成。例如，可将ocm工艺中产生的乙烯引导至用于环氧乙烷生产的反应器(例如，氧化反应器)。然后，可进一步将环氧乙烷转化成包括乙二醇在内的衍生物。
图22示出了ocm与乙二醇生产集成的示例性图示。甲烷(例如，天然气)2201和氧气2202被引导至ocm单元2203以产生乙烯2204。该乙烯和氧气2205(例如，空气或纯氧气)被引导至氧化反应器2206中，该氧化反应器产生环氧乙烷2207。然后将该环氧乙烷引导至水合反应器2208以产生乙二醇2209。
ocm工艺与丙烯工艺的集成
ocm工艺可与用于生产丙烯的工艺如复分解工艺集成。复分解单元可将丁烯-2和乙烯转化成丙烯。所产生的丙烯可为聚合物级的并用作原料以产生聚丙烯。
该复分解反应可利用乙烯进料和c4烯烃进料来经由歧化反应产生丙烯。在不存在c4进料的情况下，可将乙烯二聚化以产生用于复分解的c4烯烃。该c4烯烃可为富丁烯-2流，其中丁烯-2含量可大于约90％、大于约93％、大于约95％、大于约97％或大于约99％。ocm模块可提供乙烯(例如，聚合物级)至二聚单元和/或复分解单元。复分解反应器可含有用于丁烯-1至丁烯-2异构化的部分。来自复分解单元的产物可主要含有丙烯(以及不同量的未反应的乙烯和丁烯)，以及一些c5+重组分。常规的复分解单元可包括c2分离、c3分离和脱油器(c5+去除)。与ocm系统集成的复分解单元可具有常见的分离和纯化系统，其中来自复分解单元的产物流按路线前往ocm模块(脱乙烷塔)的c2分离部。可将脱乙烷塔塔顶馏出物送至c2拆分器以生成聚合物级乙烯和乙烷产物。该乙烷产物可再循环至ocm反应器。可将所产生的乙烯的一部分送至二聚反应器并将剩余的乙烯送至复分解单元。可将脱乙烷塔底沉积物流送至脱丙烷塔，随后送至c3拆分器以产生(聚合物级)丙烯。可将脱丙烷塔底沉积物流送至脱丁烷塔或脱戊烷塔以回收c4萃余液。在一些实施方案中，可将来自二聚反应器的富丁烯流在反应性蒸馏部中异构化以将丁烯-1转化成丁烯-2并分离丁烯-2以用于复分解反应器。
在一些实施方案中，所述富c4流可来源于精炼厂或蒸汽裂化器。该精炼厂或蒸汽裂化器c4流可足以供给复分解单元，而无需二聚化。在一些情况下，该c4流可与来自二聚反应器的c4流混合。在任意情况下(即，单独的二聚，二聚外加废气回收，或仅仅废气处理)，c4加工还可包括用于将任意c4二烯氢化成烯烃的选择性氢化单元(shu)，或丁二烯回收单元或用于在丁烯-2已被使用后对剩余的c4进行氢化的总氢化单元。在一些情况下，最终产物为含有丁烷和未反应的丁烯的c4lpg/c4萃余液。
本文所述的集成(例如，ocm+复分解+聚丙烯)可从工艺和经济角度产生许多优点。联合系统可具有常见的分离和回收系统、常见的制冷系统，并利用在设施和场外的集成地点方面的优势。此外，ocm系统可为整个系统生成过量的蒸汽。
此外，来自ocm工艺的乙烯可作为用于聚丙烯生产的共聚单体供给(例如，8-15％乙烯共聚单体)。ocm工艺的分离部除了处理ocm工艺自身的分离之外，还可处理来自复分解单元和聚丙烯单元的再循环流。
例如，图23示出了ocm与用于丙烯生产的复分解集成的示例性图示。具有ocm反应器2301和分离部2302的ocm单元2300接收甲烷流2303(例如，天然气)并产生乙烯产物流2304(例如，聚合物级乙烯)。可将部分乙烯流引导至二聚反应器2305中以产生c4产物，该c4产物可随后在c4分离单元2306中分离。可将来自c4分离单元的丁烯-22307连同来自ocm单元的乙烯一起引导至复分解反应器2308。可将复分解产物流引导至c2分离单元2309，其中c2化合物作为再循环流送至ocm单元分离部。可将c3+化合物从c2分离单元引导至c3分离单元2310。可从该c3分离单元回收丙烯2311，其中c4+化合物被引导至c4分离单元。
可将丙烯进一步加工成聚丙烯。例如，图24示出了将丙烯2311连同来自ocm单元的乙烯共聚单体2401一起引导至聚丙烯单元2402，以产生聚丙烯2403。
复分解可以作为气相平衡反应进行。复分解可实现单程约72％的正丁烯转化和约90％-95％的总转化。该反应可在等温或几乎等温的条件下进行，并且可以是能量中性的。异丁烯的存在可导致更多的副反应，产生2,3-二甲基丁烯和异戊烯。
在一些情况下，集成了回收系统。例如，参考图25a，示出了具有c2拆分器2500的示例，该c2拆分器为复分解单元2502和/或二聚单元2504产生富集的乙烯2501。在一些情况下，富集的乙烯为聚合物级乙烯(其还可用作聚丙烯生产中的共聚单体)。在一些情况下，c2拆分器2500未在产生聚合物级乙烯的条件下运行。富乙烯流可为按质量计约60％、约70％、约80％、约90％、约95％或约99％的乙烯。在一些情况下，富乙烯流为按质量计至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约99％的乙烯。
继续参考图25a，可将反应物2506(即，甲烷和o2)进料至具有催化剂床2509和乙烷转化部2510的ocm反应器2508。ocm反应器可产生ocm排出物2511，该ocm排出物去往脱甲烷塔2512。在一些情况下，该ocm工艺中存在未示出的其他单元，诸如压缩器、co2去除单元、干燥单元、脱硫单元、骤冷器和换热器。脱甲烷塔塔顶馏出物2513可含有c1化合物并且去往甲烷化单元2514以转化成甲烷并再循环至ocm反应器2508。如本文所用的术语“塔顶馏出物”和“底沉积物”并不限制蒸汽出现的分离塔的部分或区段(例如，在一些情况下，“底沉积物”可在分离塔的中部或顶部出现)。
脱甲烷塔底沉积物2515可包括c2+化合物并且可继续进入分馏系列，包括脱乙烷塔2516、脱丙烷塔2517和脱丁烷塔2518。脱乙烷塔塔顶馏出物2519可含有c2化合物并且可去往氢化单元2520，该氢化单元可(选择性地)将乙炔氢化。如本文所述，可将c2化合物(即，使用c2拆分器2500)分离成富乙烯流，或如图25b所示不进行分离。
脱乙烷塔底沉积物2521可含有c3+化合物并且可被带至脱丙烷塔2517。脱丙烷塔塔顶馏出物2522可含有c3化合物，该c3化合物可在c3拆分器2523中分解成丙烷2524和丙烯2525。在一些情况下，该丙烯是聚合物级的。在一些情况下，使用该丙烯制备聚丙烯(任选利用如来源于本工艺，即来自c2拆分器2500的乙烯共聚单体)。在一些实施方案中，丙烯2525为约85％、约90％、约95％、约99％、约99.5％、约99.9％或约99.95％纯。在一些情况下，丙烯2525为至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约99％、至少约99.5％、至少约99.9％或至少约99.95％纯。
脱丙烷塔底沉积物2526可含有c4+化合物并且可被引导至脱丁烷塔2518。该脱丁烷塔可产生包含c5+化合物的底沉积物流2527和包含c4化合物的塔顶馏出物流2528，该c4化合物可被送至c4拆分器2529。该c4拆分器可产生多个流(即，2530、2531和2532)，包括富含丁烯-22532的流。在一些实施方案中，丁烯-22532为约85％、约90％、约95％、约99％、约99.5％、约99.9％或约99.95％纯。在一些情况下，丁烯-22532为至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约99％、至少约99.5％、至少约99.9％或至少约99.95％纯。丁烯-22532可去往复分解单元2502。
可从二聚模块2504(即，从乙烯)产生额外的丁烯-22533。在一些情况下，可将额外的丁烯-22533直接用于复分解反应器2502。然而，如本文所示，可将额外的丁烯-2再循环至分馏系列(例如，至脱乙烷塔2516)以在复分解之前富集丁烯-2的浓度。
复分解单元可产生丙烯流2534，丙烯流2534可直接使用或通过将稀释的丙烯流2534再循环至分馏系列(例如，至脱乙烷塔2516)进行富集(例如，成为聚合物级丙烯)。
该工艺可产生可直接使用或在该工艺中再循环的一些额外的流，诸如来自c2拆分器的乙烷流2535，其可再循环至催化剂床2509和/或ocm反应器2508的乙烷转化部2510。
在一些情况下，c2化合物未被拆分成富乙烯流或富乙烷流。参考图25b，脱乙烷塔塔顶馏出物2519可用于复分解模块2502、二聚模块2504，并且/或者可直接再循环至ocm反应器2508(例如，无需首先在c2拆分器中分离)。在一些情况下，c2流2519可通过氢化单元2520(例如，将乙炔氢化)以产生氢化的c2流2540，氢化c2流2540可用于复分解模块2502、二聚模块2504。在一些实施方案中，氢化c2流2540可含有约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％或约95％的除乙烯之外的化合物。在一些情况下，氢化c2流2540可含有至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％的除乙烯之外的化合物。
根据前文应当理解，虽然已经示出和描述了具体的实现方式，但可对其进行各种修改，并且这些修改为本文所涵盖。也并非旨在由说明书中提供的具体实例来限制本发明。虽然已参考上述说明书描述了本发明，但并不意味着本文优选实施方案的描述和说明以限制性的方式来解释。此外，应当理解，本发明的所有方面并不限于本文阐述的具体描述、配置或相对比例，其取决于多种条件和变量。对本发明实施方案的形式和细节的各种修改对本领域技术人员而言将是明显的。因此可以预期，本发明还应涵盖任何这样的修改、变化或等同物。旨在用以下权利要求限定本发明的范围，并由此涵盖在这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。
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