专利名称：通过部分氧化来转化含烃料流的方法
技术领域：
本发明涉及通过部分氧化来转化含烃料流的方法和设备。
在这种方法中，含有烃的料流，通常是天然气，在用氧气或富含氧气的空气部分氧化之后转化为合成气。
这种转化能够通过转化工艺，例如能够产生合成气的ATR(自热转化)型工艺进行。继催化转化过程之后，合成气转化为液态烃(煤油、柴油、石脑油)。
这种方法在US5628931、WO9315999、GB2249555、GB2183672、EP214432A中有描述。
本发明还涉及通过低温蒸馏分离空气的方法和设备，尤其涉及能够生成氧气的方法和设备。
根据本发明的一个主题，提供一种通过用氧气部分氧化来转化含烃料流的方法，其特征在于，用于转化所需的氧气是在安装于船上的单柱塔中通过低温蒸馏从空气中分离出来的。
根据本发明的其它方面，-含烃的料流是甲烷、天然气或LPG，-氧气是从单柱塔以液态形式被抽出，被加压和气化的，-这种转化是通过产生合成气的转化工艺进行的，这种转化继之以上述合成气催化转化为液态烃的过程，-这个过程所需要的氮气是通过吸附或渗透产生的。
根据本发明的另一个主题，提供一种用于含烃料流转化的设备，它包括供入氧气的部分氧化装置，其特征在于，它包括一个安装在船上的单柱塔(8)的空气分离装置。
氧气通常是通过在双柱塔中的空气蒸馏产生的。当这种塔是设置在不稳定的底座例如船的甲板上时，蒸馏的质量会降低，因为塔里的塔板和填料不能够正确的起作用。“隋性作用的氮”罐和车体运载，(1973,11月)和“船载设备的蒸馏问题”(CEP,1982,11月)描述了用于改善在船上的蒸馏的溶液。
本发明的目的是提供一种与在船上的工作条件相适应的空气分离方法。
根据本发明的另一个主题，提供一种通过在一个单柱塔中由低温蒸馏分离空气的方法，其中，ⅰ)要蒸馏的空气被送入一个单柱塔中，在那里被分离成为富含氮的蒸汽和富含氧的液体，ⅱ)塔的底部采用锅炉加热，其特征在于，通过与加压料流的热交换，至少一部分富含氧气的液体被抽出，被加压和气化。
根据本发明的其它方面，-用于加热锅炉的流体是氮气或至少一部分待蒸馏的空气，-送到锅炉中的空气来自于涡轮机，它可任选地连结于一个增压器，-被加压的料流是增压的空气或加压氮气，-蒸汽是从塔的顶部被抽出并且至少其中一部分是被加压的，-至少加压的氮气的一部分再循环回到塔中，-生成了富含氧气的液体，-在涡轮机中，在膨胀到，任选地，至塔压之前，至少一部分打算用于塔的空气在热交换器中被冷却至居中的温度。
根据本发明的另一个主题，提供一种采用低温蒸馏分离空气的设备，包括，-一个单柱塔，-向单柱塔供给空气的装置，-在单柱塔底部的锅炉，-输送加热流体到锅炉中去的装置，其特征在于，它还包括，
-从单柱塔底部抽出富含氧的液体的装置，-将至少一部分液体加压的装置，-通过与加压料流的热交换，将至少一部分加压的液体蒸发的装置。
根据本发明的其它方面，-锅炉是用氮气或至少一部分待蒸馏的空气加热的，-锅炉与涡轮机连结，-加压的料流是增压的空气或加压的氮气，-提供用于将从塔顶部抽出的富含氮气料流加压的装置，-单柱塔中有塔板或结构填料。
下面，将参照
图1～3描述本发明的其它方面，这些图是根据本发明的方法的示意图。
在图1中，通过压缩机1将空气流压缩至4.5巴，并在装置2中除去水和CO2。
由增压器4已经加压至6巴的空气的第一馏分，在交换器6中被部分冷却，并在涡轮5中膨胀至1.4巴。然后，空气的这一馏分在送到安装于船31上的塔8之前，在交换器10中被过冷(supercooled)。
将空气的第二部分在增压器3中升压至70巴并在交换器6中至少部分地冷凝。
空气的其余部分全部通过交换器6，在一个阀中过冷和膨胀后，在底部的锅炉7中至少被部分冷凝并被送至塔8的顶部。
纯度至少95％、呈液态的含氧料流从塔8的底部被抽出，用泵加压至36巴(在9中)，在交换器6中通过与增压至70巴的空气的热交换而气化。
富含氮气的蒸汽从塔8的顶部被抽出，在交换器10和6中被加热。
图2示出增压涡轮4、5，但增压器3用氮气循环代替了。
富含氮的蒸汽被加热至周围环境温度，并通过压缩机30加压至70巴。在交换器6和10中冷却之后，至少一部分压缩的氮气循环回到塔中。
使用单一的空气压缩机可以简化(图3)这个方法，全部的空气用压缩机4加压至约28巴，然后在交换器6中冷却至居中的温度，在这个温度下，空气的一部分被抽出、膨胀并被送到锅炉7中，在这里，在一个阀中膨胀和被送到塔8的顶部之前，空气被至少部分冷凝。空气的其余部分在交换器6中继续冷却并被液化，在与空气的其它部分混合之后，在交换器10中被过冷和被送到塔中。
图4表示根据本发明的一个工艺示意图，其中空气103在一个诸如在图1～3里示出的空气分离装置104中蒸馏。
经蒸发的液体氧气105被送至一个部分氧化装置102中，天然气101也被送入。按照这种路线生产的合成气107经历一个催化转化步骤109(FISCHER-TROPSCH型)，以便生产液态烃(煤油、柴油和/或石脑油)。
权利要求
1.在单柱塔(8)中通过低温蒸馏作用分离空气的方法，其中，要蒸馏的空气被送入一个单柱塔中，在那里被分离成为富含氮的蒸汽和富含氧的液体，塔的底部通过锅炉(7)加热，和至少一部分富含氧气的液体被抽出，被加压和通过与加压料流的热交换而气化，其特征在于，锅炉(7)是用空气流加热的。
2.根据权利要求1的方法，其中送到锅炉里的空气来自于涡轮机(5)，它可任选地连结于一个增压器(4)。
3.根据权利要求1和2中之一的方法，其中加压料流是增压的空气或加压氮气。
4.根据权利要求1～3中之一的方法，其中蒸汽是从塔(8)的顶部被抽出并且至少其中一部分是被加压的。
5.根据权利要求4的方法，其中至少加压的蒸汽的一部分再循环回到塔中(8)。
6.根据前述权利要求之一的方法，其中生成了富含氧气的液体。
7.根据权利要求1～6中之一的方法，其中，在涡轮机(5)中，在膨胀，任选地，到塔压之前，至少一部分打算用于塔(8)的空气在热交换器(6)中被冷却至居中的温度。
8.采用低温蒸馏的空气分离设备，包括，一个单柱塔(8)，向单柱塔供给空气(103)的装置，在单柱塔底部的锅炉(7)，输送加热流体到锅炉中去的装置，从单柱塔底部抽出富含氧的液体的装置，将至少一部分液体加压的装置(9)，通过与加压的料流热交换，将至少一部分加压的液体蒸发的装置(6)，其特征在于加热流体是空气。
9.根据权利要求8的设备，其中锅炉(7)与涡轮(5)连结。
10.根据权利要求8和9中之一的设备，其中加压的料流是增压的空气或加压的氮气。
11.根据权利要求8～10中之一的设备，包括用于使从塔(8)顶部抽出的富含氮气料流加压的装置(30)。
12.根据权利要求8～11中之一的设备，其中单柱塔里有塔板或结构填料。
13.根据权利要求8～12中之一的设备在船上的应用。
14.通过与氧气进行部分氧化来转化含烃料流(101)的方法，其特征在于，用于转化所需的氧气是在安装于船上的单柱塔(8)中、通过低温蒸馏从空气中分离出来的。
15.根据权利要求14的方法，其中含烃的料流是甲烷、天然气或LPG。
16.根据权利要求14或15的方法，其中氧气是从单柱塔以液态形式被抽出，被加压和气化的。
17.根据权利要求14～16之一的方法，其中通过产生合成气的转化工艺进行所说的转化，随后将上述合成气催化转化为液态烃。
18.根据权利要求14～17之一的方法，其中这个方法所需要的氮气是通过吸附或渗透产生的。
19.用于转化含烃料流(101)的设备，包括供入氧气的部分氧化单元(102)，其特征在于，该设备包括有一个单柱塔(8)的空气分离装置(104)，它安装在船(31)上。
全文摘要
空气在安装于船上的单柱塔(8)中蒸馏,富含氧的液体料流从塔中被抽出。这种料流用泵(9)加压并通过与空气或氮气热交换进行蒸发。氧气(105)用于部分氧化含烃的料流(101),例如天然气。
文档编号C10G2/00GK1208847SQ98117908
公开日1999年2月24日 申请日期1998年8月13日 优先权日1997年8月14日
发明者陈志杰 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司