Ft体系与生成合成气的整合的制作方法
【专利摘要】在一些实施方式中，分离组分的方法包括接收费-托烃合成反应工艺的废气。在至少接近大气的温度下，用轻质油洗涤废气，以基本去除C3和C4的混合物。通过费-托体系中的蒸馏塔，将所述C3和C4从混合物中分离成两个单独的料流。
【专利说明】FT体系与生成合成气的整合
[0001]要求优先权
[0002]本申请要求2011年9月I日提交的美国专利申请系列第61/530，147号的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及整合费-托(FT)体系和合成气生成。
[0004]背景
[0005]整合的FT工厂包括H2+C0合成气生成体系，该合成气生成体系为具有相关功率和热能体系的费-托催化烃合成体系提供原料气。
[0006]高效、低投资成本且低碳足迹，是整套设备的主要目的。美国专利6，534，551公开了一个集成的合成气生成体系，其包括将两段式合成气生成单元与提供至少一部分所需能量以驱动O2生产设备的燃气涡轮整合。所述O2设备可以是低温空气分离单元，或者是与燃气涡轮整合的高温混合的氧化物O2离子转移膜反应器。所述两段式合成气发生器包括在任何情况下以并联结构与气体加热催化蒸汽/烃重整反应器(GHR)连接的POX或ATR，在所述重组反应器中加热的气体是来自每个反应器的全部产物的混合气。
[0007]所述FT烃合成反应器可包括在水溶液和烃液相的阶段之间具有冷却及分离未反应的合成气与气相的惰性组分的步骤的单段式或两段式体系。加热该第一阶段分离的气体流，并将其用作第二阶段FT反应器的原料气。
[0008]可采用多个不同的FT反应器设计。两种最常考虑的构造是固定床构造和浆液相沸腾床构造。无论采用哪个FT反应器体系的设计理念，其必须是有效利用FT体系产生的未冷凝废气的过程，以使得在合成气生成体系中有效利用该废气。所述废气中含有明显的未反应H2和CO流与大量C02、CH4`、C2、C3和C4。所述C3和C4必须作为有价值的产物被移除，所述CO2必须与CH4和C2部分一起被大体被回收返回到合成气生成部分，同时必须去除惰性气体N2+A，以防止其在体系内累积。本发明的目标是提供低投资成本和低能耗的，具有最大化热效率和向大气中释放最少量CO2的废气处理工艺。
[0009]概述
[0010]在一些实施方式中，分离组分的方法包括接收费-托烃合成反应工艺的废气。在至少接近大气的温度下，用轻质油洗涤废气，以基本去除C3和C4的混合物。通过费-托体系中的蒸馏塔，将所述C3和C4从混合物中分离成两个单独的料流。
[0011]在附图和以下描述中详细说明了本发明的一种或多种实施方式。本发明的其他特征、目的和优势通过描述、附图以及权利要求书将是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是整合了 FT体系与合成气生成的体系的实施例。
[0013]不同附图中的相同附图标记表示相同的元件。
[0014]详细描述[0015]按照以下顺序，处理经过冷凝以及去除水溶液和烃液相后的费-托烃合成反应工艺的废气:
[0016]1.在接近大气的温度下用轻质油洗涤所述废气，以去除大多数CjPC4烃与存在于气相中的痕量的较高分子量烃。所述轻质油是取自FT油/腊加氢处理(hydro-treating)、异构化和分离单元中产生的产物流中的一种。含有溶解的C3和C4组分的所述轻质油返回到FT提质单元中的蒸馏塔，在所述蒸馏塔中将所述C3+C4烃分离并作为产物流移除。
[0017]2.由于通常FT的合成气供料压力是40巴(bar)，所以FT的废气仍有相当高的压力，约为36巴。该废气含有必须从设备中连续去除的、主要在合成气生成单元中产生的净过量CO2,并且该CO2必须回收返回到合成气生成单元，以获得FT供料中所需的CO与H2的比例。该CO与H2的比例通常为1.9-2.1。
[0018]去除C3+C4后高效处理FT废气的方法如下:分离一部分该气体，将相当于整个体系中产生的净过量CO2的基本上所有CO2去除。可通过在物理洗涤体系或化学溶剂洗涤体系(如聚乙二醇二甲醚(Selexol)或胺)中的吸收来去除所述C02。
[0019]随后，分离的CO2流可用于在地质结构中隔离或经压缩后在改进的油回收操作中使用。由CO2分离单元处理过的气流无需任何进一步压缩，就可用作燃气涡轮的一部分燃料流。如果不需要纯的CO2，那么FT废气的分离部分(其含有整个FT设备产生的净CO2产物)可用作燃气涡轮燃料流的一部分，随后CO2成分会与火焰加热产生的燃气涡轮废气一起排放到大气中。然后以低压缩比压缩废气剩下的部分(其含有回收的CO2与一些(CCHH2)和C^C2烃)，并回收到合成气供料点。所述压缩是绝热的且没有后冷却器，以使得在加压循环气流中保留压缩产生的热量。对所述回收气进行脱硫，然后与新鲜脱硫的天然气混合，并将得到的混合脱硫气体·供给到POX或ATR和GHR。
[0020]3.将经过去除(C3+C4)和CO2净产物步骤的产自FT体系的废气压缩至具有合成气生成工艺的进口压力与体系压降总和的压力。然后将该废气与供给到合成气生成部分的净天然气混合，以生成两个独立供料流，一个料流供给到ATR,另一个料流供给到GHR。所述GHR产生约27-30%的(CCHH2)合成气，而ATR产生约70-73%的合成气。尽管这样，向GHR供给40-60%的回收气流并将剩余的回收气供给到ATR仍是有益的。这种趋向于GHR的偏差是由于供给到这些单元的回收气中CO和H2部分的反应路径不同造成的。在ATR或POX反应器中，H2和CO与O2反应，并在POX燃烧器中被氧化成CO2和H2O,同时产生热量，从而以相等的量降低所需天然气的供给速率。在GHR中，回收气流中的CO和CO2最初与氢气进行甲烷化反应，由于该反应释放热量且产生CH4,因此其减少了天然气供给的需求量。从热效率提高方面考虑，与在ATR中的情况相比，在GHR的蒸汽/天然气催化重整装置中的净效果更受欢迎。另一个效果是，通过与氢气的转换反应，与ATR中的情况相比，GHR中略微提高了回收的CO2向CO转换的转换率。
[0021]4.所提出的处理过程的另一个重要考虑因素是去除(N2+A)与如(2)中定义的含有净CO2产物的那部分FT废气。在所定义的体系中N2+A的累积速度约为来自氧气和天然气供料流中的新鲜A和N2进入体系速度的5倍。需注意体系中已去除N2+A的另一点是氢气的PAS，其通过离开废热锅炉的已转换和冷却部分的产物合成气流供给。将来自该PSA的含有(A+N2)的低压废气加入到在燃气涡轮废气火焰加热器中燃烧的燃料气流中。
[0022]图1显示了该工艺的示意图。图1中重要点的热量和原料平衡如表1所示。[0023]新鲜的天然气料流I和回收燃料气2在热交换器3中预热，并分别在单元6和单元7中脱硫去除全部有机和无机硫的化合物。排出气流58和60在热交换器中加热并通过59和61。将加热的料流10与料流11分别混合，其中料流10的50%与回收至ATR反应器33的料流11的50%，即料流12混合，而料流10的另外50%与回收至GHR反应器34的料流11的另外50%，即料流62混合。剩余供给到ATR反应器33的总供料流，即料流13包含与过热蒸汽流15混合的天然气流63和预热的氧气流17。供给到GHR反应器34的总供料流，即料流14包含与过热蒸汽流16混合的天然气流64和部分回收料流62。从ATR反应器33流出的排出料流31与GHR反应器34中催化剂填充的开口试管的排出料流混合，混合的总料流在管状GHR反应器的外壳侧使用以提供蒸汽/烃重整反应所需的热量。离开GHR反应器34外壳侧的总合成气产物流32经过生成高压料流65的废热锅炉72和热交换体系35，该热交换体系包括一组提供热量21和含有冷凝惰性料流74的低压料流73。在CO2去除单元57中，用蒸汽流73的一部分再生胺溶剂。合成气料流36冷却至接近室温，并经过分离器38，在该分离器中去除冷凝水37，将气流39送入在管状反应器体系40中费-托固定床催化剂的第一段，该管状反应器体系包括热交换以将合成气加热至所需的反应温度，并冷却离开反应器试管的产物。反应器体系40的总产物料流58以无固体烃存在的温度通过分离器41，产生水溶液料流42、烃料流43和送入FT反应器体系45第二段的气态产物流44。从反应器体系45排出的料流，即料流46在47中分离成水溶液料流48、烃料流49和气态流出流50。将两个水溶液流42和48混合并送入水处理体系。将两个烃流43和49送入处理体系70，该体系包括氢处理和裂解、异构化并通过蒸馏分离产物。在管状反应器的外壳侧向每个FT反应器体系40和45供给预加热的冷凝料流66和68，通过FT合成反应的放出热量产生蒸汽料流67和69。最终得到的接近常温的气态产物流50送入油洗塔51，在该油洗塔中用轻质油馏分53洗涤该气态产物流，该轻质油馏分来自70单元中的不含C3和C4烃成分的蒸馏体系产物。料流50中的C3和C4成分被大部分去除，得到含有从料流50中吸收的C3和C4的排出油料流52，该油料流52回到产物蒸馏单元，并在该产物蒸馏单元中分离所述C3和C4，回收作为产物流71的一部分。将离开油洗塔51的气体54分成两个料流。第一料流26含有全部CO2,该料流是整个设备的净产物流。该第一料流在CO2分离器57中处理，在这种情况下，这样的处理就是 胺体系，其使用部分低压料流73进行再生。分离的纯CO2料流27可在72中压缩得到料流83，并将料流83输送至处理管线。离开油洗塔的第二个料流55的量较多，其含有全部回收的CO2、未反应的(H2+C0)、CH4和C2烃与惰性气体(N2+A)，料流55在56中压缩并通过56而不经过任何冷却，得到的料流2输送至合成气生成体系。从去除CO2的胺洗涤体系57离开的处理后的气体流24与天然气供给流84混合，以形成输送至燃气涡轮85的总燃料气体流23。该燃气涡轮与主要空气压缩机86直接相连，且为该空气压缩机提供所有动力，并将供给空气料流29输送至低温氧气设备87。该燃气涡轮还与发电机相连，该发电机提供过量的动力，该动力主要用于为空气增压压缩机的驱动马达提供电能，该空气增压压缩机是泵氧低温氧气设备87的一部分。该氧气设备87以99.5摩尔％的纯度向ATR33输送氧气流17，且不需要进一步压缩。氮气废料流30向大气排出。离开废热锅炉72的合成气流88的一部分作为料流75经过CO催化变换转化器76，该变换转化器将CO的大部分与过量蒸汽反应以转化成H2+C02。排出气流89在热交换器77中冷却并通过热交换器77，产生热料流78和进入多床变压吸收单元80的料流79。该供给料流被分离成纯H2料流81与低压燃料气流82，纯H2料流81为产品提质体系70提供所需的H2。该燃料气流82与天然气流19 一起为火焰加热器89提供燃料流，该燃料流作为热燃气涡轮废气流90的氧化气使用。该加热器提供热流20。该热流20、21和78—起为预热供料流提供所需的热量，所述预热供料流包括过热蒸汽和加热天然气、回收气和氧气流。在供料天然气和O2中进入体系的净N2+A在设备中浓缩，并包含在燃料气流24和82中，从而将这些气体燃烧后通过火焰加热器89排出的废流21排放到大气中。使高压蒸汽流65，中压蒸汽流67和69与部分低压蒸汽流73过热并将它们用于提供蒸汽涡轮体系的动力。
[0024]描述了本发明的许多实施方式。然而，应理解可进行各种改进而不背离本发明的精神和范围。因此，其他实施方式包`括在下列权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种分离组分的方法，该方法包括: 接收费-托(FT)烃合成反应工艺的废气； 在至少接近大气温度的温度下，用轻质油洗涤所述废气，以基本去除(:3和(:4的混合物；和 通过费-托体系中的蒸馏塔，将所述C3和C4从混合物中分离成两个单独的料流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻质油包括至少一种取自FT油/蜡加氢处理单元、异构化单元、或分离单元的产物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述废气中基本分离在FT工艺中产生的全部 CO2。
【文档编号】C10G1/00GK103857619SQ201280049395
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2011年9月1日
【发明者】R·J·阿拉姆 申请人:Gtl汽油有限公司