附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明精神和范圍的情況下可對其進(jìn)行許多添加、變化和改進(jìn)。
【主權(quán)項】
1.一種使用基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇的方法，所述方法包含以下步驟: 用一個或多個含有催化劑的氧傳輸膜反應(yīng)器從含氧流分離氧，以生產(chǎn)氧透過物和貧氧保留物流，所述催化劑包含在所述氧傳輸膜反應(yīng)器的透過物側(cè)的管內(nèi)； 在重整反應(yīng)器中，在重整催化劑和從所述氧傳輸膜反應(yīng)器傳遞的輻射熱存在下，將包含甲烷和蒸汽的組合進(jìn)料流重整，以生產(chǎn)經(jīng)重整的合成氣流； 將所述經(jīng)重整的合成氣流引導(dǎo)至所述一個或多個含有催化劑的氧傳輸膜反應(yīng)器的透過物側(cè)； 使與所述含有催化劑的氧傳輸膜反應(yīng)器的透過物側(cè)接觸的經(jīng)重整的合成氣流的一部分與所述氧透過物反應(yīng)，以產(chǎn)生加熱的反應(yīng)產(chǎn)物流和熱量，且其中所述熱量的一部分是用于所述重整反應(yīng)器中的重整步驟的輻射熱，所述熱量的一部分用于所述氧傳輸膜反應(yīng)器中，且所述熱量的一部分通過對流傳遞到所述貧氧保留物流； 在所述含有催化劑的氧傳輸膜反應(yīng)器中，在由于反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量存在下，將所述經(jīng)重整的合成氣流重整，以生產(chǎn)最終的經(jīng)重整的合成氣產(chǎn)物流； 將所述最終的經(jīng)重整的合成氣產(chǎn)物流引導(dǎo)至甲醇合成和純化系統(tǒng)； 將組合合成氣產(chǎn)物流合成為粗甲醇;和 將所述粗甲醇純化為成品甲醇產(chǎn)物。2.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟:在甲醇合成步驟期間回收未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流;和使在甲醇合成和純化步驟期間回收的未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流的一部分再循環(huán)至所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)。3.權(quán)利要求1的方法，其中所述氧傳輸膜管包含:多層的兩相陶瓷管，其具有致密層、多孔支撐體和中間多孔層且能夠在升高的操作溫度下傳導(dǎo)氧離子;和燃燒催化劑，其布置在多孔支撐體層中或鄰近和所述氧傳輸膜管的透過物側(cè)鄰近，以促進(jìn)與所述氧傳輸膜管的透過物側(cè)接觸的經(jīng)重整的合成氣流的一部分與透過氧氣流的反應(yīng)。4.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟:使用布置在所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)或鄰近的管道燃燒器，再加熱所述貧氧保留物流至約1000°C-1200°C的溫度，且其中所述管道燃燒器配置來使補(bǔ)充的燃料流和所述貧氧保留物流中的殘余氧反應(yīng)。5.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包含將最終的經(jīng)重整的合成氣流直接冷卻至約400°C或更低的溫度的步驟。6.權(quán)利要求5的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟: 將冷卻的合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至比率管理系統(tǒng)，以經(jīng)由水煤氣變換反應(yīng)和氫分離生產(chǎn)氫氣;和 將產(chǎn)生的氫氣的一部分與合成氣流的剩余部分組合，以生產(chǎn)具有約2.0-2.2比率的組合合成氣產(chǎn)物流。7.權(quán)利要求6的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟:在甲醇合成和/或純化步驟期間回收未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流;和使在甲醇合成步驟期間回收的未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流的一部分再循環(huán)至所述比率管理系統(tǒng)。8.權(quán)利要求7的方法，其進(jìn)一步包含將生產(chǎn)的氫氣的一部分引導(dǎo)至烴進(jìn)料流的步驟。9.權(quán)利要求7的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟: 使用布置在所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)或鄰近的管道燃燒器，將所述貧氧保留物流再加熱至約1000°C_1200°C的溫度，其中所述管道燃燒器配置來燃燒補(bǔ)充燃料流和所述貧氧保留物流中的殘余氧，以經(jīng)由陶瓷再生器中的間接換熱加熱進(jìn)入的含氧流;和 將所述比率管理系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣的一部分引導(dǎo)至所述管道燃燒器以形成補(bǔ)充燃料流的一部分。10.權(quán)利要求6的方法，其中將冷卻的合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至比率管理系統(tǒng)以產(chǎn)生氫氣的步驟還包含: 將冷卻的合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至變換反應(yīng)器， 冷卻經(jīng)變換的合成氣； 從冷卻的變換氣流去除水分;和 將冷卻的變換氣流引導(dǎo)至氫變壓吸附單元，以生產(chǎn)氫氣和排氣。11.權(quán)利要求6的方法，其中合成氣流的轉(zhuǎn)移部分小于冷卻的合成氣流的約20體積％。12.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟: 在甲醇合成和/或純化步驟期間回收未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流； 將在甲醇合成和/或純化步驟期間回收的未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流的一部分再循環(huán)至氫變壓吸附系統(tǒng)，以生產(chǎn)氫； 將產(chǎn)生的氫的一部分與合成氣流組合以產(chǎn)生具有約2.0-2.2比率的組合合成氣產(chǎn)物流;和 將通過氫變壓吸附系統(tǒng)生產(chǎn)的氫的一部分引導(dǎo)至烴進(jìn)料流。13.權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟: 使用布置在所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)或鄰近的管道燃燒器，將所述貧氧保留物流再加熱至約1000°C_1200°C的溫度，其中所述管道燃燒器配置來燃燒補(bǔ)充燃料流和所述貧氧保留物流中的殘余氧，以經(jīng)由陶瓷再生器中的間接換熱加熱進(jìn)入的含氧流;和 將所述比率管理系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣的一部分引導(dǎo)至所述管道燃燒器以形成補(bǔ)充燃料流的一部分。14.權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包含將冷卻的合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至所述氫變壓吸附系統(tǒng)的步驟。15.調(diào)節(jié)甲醇裝置中的合成氣的比率的方法，其包含以下步驟:在重整催化劑和從氧傳輸膜反應(yīng)器傳遞的輻射熱存在下，在重整反應(yīng)器中將天然氣和蒸汽的組合進(jìn)料流重整，然后接著在含氧透過物、一種或多種催化劑和熱量存在下，在基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)的氧傳輸膜反應(yīng)器中將其重整，以生產(chǎn)合成氣流和貧氧保留物流；將合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至比率管理系統(tǒng)，以經(jīng)由水煤氣變換反應(yīng)和氫分離產(chǎn)生氫氣； 將產(chǎn)生的氫的一部分與合成氣流的剩余部分組合以生產(chǎn)具有約2.0-2.2比率的組合合成氣產(chǎn)物流； 將組合合成氣產(chǎn)物流引導(dǎo)至甲醇合成系統(tǒng)； 從甲醇合成系統(tǒng)回收未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流;和 將在甲醇合成期間回收的未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流的一部分再循環(huán)至所述比率管理系統(tǒng)。16.權(quán)利要求15的方法，其進(jìn)一步包含將所述比率管理系統(tǒng)產(chǎn)生的氫的一部分引導(dǎo)至所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)的烴進(jìn)料流的步驟。17.權(quán)利要求15的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟: 使用布置在所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)或鄰近的管道燃燒器，將貧氧保留物流再加熱至約1900 7-2200 7的溫度，其中所述管道燃燒器配置來燃燒補(bǔ)充燃料流和貧氧保留物流中的殘余氧，以經(jīng)由陶瓷再生器中的間接換熱加熱進(jìn)入的空氣流;和 將所述比率管理系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣的一部分引導(dǎo)至所述管道燃燒器以形成補(bǔ)充燃料流的一部分。18.調(diào)節(jié)用于甲醇裝置的合成氣流的比率的方法，其包含以下步驟: 在重整催化劑和從氧傳輸膜管傳遞的輻射熱存在下，在重整反應(yīng)器中將天然氣和蒸汽的組合進(jìn)料流重整，然后接著在含氧透過物、一種或多種催化劑和熱量存在下，在基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)的氧傳輸膜反應(yīng)器中將其重整，以生產(chǎn)合成氣流和貧氧保留物流； 將合成氣流引導(dǎo)至甲醇合成和純化系統(tǒng)； 從甲醇合成和甲醇純化系統(tǒng)回收未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流； 將在甲醇合成和甲醇純化期間回收的未轉(zhuǎn)化的氫和甲烷分流的一部分再循環(huán)至氫變壓吸附系統(tǒng)，以產(chǎn)生氫； 將產(chǎn)生的氫的一部分與合成氣流組合以生產(chǎn)具有約2.0-2.2比率的組合合成氣產(chǎn)物流;和 將通過氫變壓吸附系統(tǒng)產(chǎn)生的氫的一部分引導(dǎo)至烴進(jìn)料流。19.權(quán)利要求18的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟:使用布置在所述基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)內(nèi)或鄰近的管道燃燒器，將貧氧保留物流再加熱至約1000°C-1200°C的溫度，且所述管道燃燒器配置來燃燒補(bǔ)充燃料流和貧氧保留物流中的殘余氧，以經(jīng)由陶瓷換熱器中的間接換熱加熱進(jìn)入的含氧流;和將所述比率管理系統(tǒng)產(chǎn)生的排氣的一部分引導(dǎo)至所述管道燃燒器，以形成補(bǔ)充燃料流的一部分。20.權(quán)利要求18的方法，其進(jìn)一步包含將合成氣流的一部分轉(zhuǎn)向至氫變壓吸附系統(tǒng)以產(chǎn)生氫氣的步驟。21.使用基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇的系統(tǒng)，其包含: 配置來將天然氣和蒸汽的組合進(jìn)料流重整以生產(chǎn)合成氣流的基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)； 配置來從生產(chǎn)的合成氣流的一部分或甲醇排放流的一部分或兩者生產(chǎn)補(bǔ)充氫流的比率管理系統(tǒng)，且其中補(bǔ)充氫流的一部分與生產(chǎn)的合成氣流組合，以產(chǎn)生具有約2.0-2.2比率的經(jīng)調(diào)整的合成氣產(chǎn)物流； 配置來接收經(jīng)調(diào)整的合成氣產(chǎn)物流和生產(chǎn)粗甲醇和甲醇排放流的甲醇合成反應(yīng)器;和 配置來純化粗甲醇的甲醇純化系統(tǒng)。22.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中將補(bǔ)充氫流的一部分與烴進(jìn)料流組合。
【專利摘要】公開了使用集成的基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇的方法和系統(tǒng)。所述集成的基于氧傳輸膜的重整系統(tǒng)進(jìn)行一級重整過程、二級重整過程和合成氣調(diào)節(jié)，以生產(chǎn)用于甲醇生產(chǎn)過程的具有約2.0-2.2的所需比率(module)的合成氣，因此優(yōu)化甲醇裝置(plant)的效率和生產(chǎn)率。
【IPC分類】C07C31/04, C01B3/38
【公開號】CN105492379
【申請?zhí)枴緾N201480048358
【發(fā)明人】I.C.斯圖克特, S.查克拉瓦蒂, R.F.德爾內(nèi)維奇
【申請人】普萊克斯技術(shù)有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年6月18日
【公告號】CA2919959A1, EP3041789A1, WO2015034565A1