[發(fā)明專利]處理氣體混合物的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580035151.3
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN106660790A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: S·薩達斯凡維加亞庫馬里;P·考塔克;A·A·約恩克斯;H·W·申克;J·H·E·鄧肯;E·J·菲斯塔佩雷拉里貝羅
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B32/50;C07C7/12;C07C9/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 王長青

技術領域

本發(fā)明涉及用于處理含甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氫、氮、氬及微量烯烴和含氧化合物的氣體混合物的方法。可以從氣體混合物中以非常有效的方式回收甲烷、二氧化碳和一氧化碳以及任選的氫。

背景技術

費-托方法可以用于轉化含烴原料為通常的液態(tài)和/或固態(tài)烴(即在0℃、1bar下測量)。原料(例如天然氣、伴生氣、煤層甲烷、渣油餾分、生物質和/或煤)在第一步中轉化為氫和一氧化碳的混合物。這種混合物通常稱作合成氣。將所述合成氣進料至反應器，在其中在高溫和高壓下在合適催化劑的作用下轉化為從甲烷至包含高達200個碳原子或者在特定環(huán)境下甚至更多的高分子量分子的鏈烷烴化合物。

費-托方法中生產的烴產品被處理為不同的餾分，例如主要含C5+烴的液態(tài)烴物流，和包含甲烷、二氧化碳、未轉化一氧化碳、未轉化氫和低級烴的氣態(tài)烴物流。因為送至費-托反應器的合成氣中可能含有一些氮和/或氬，所述氣態(tài)烴物流也可能包含氮和/或氬。

氣態(tài)烴物流通常被稱為費-托尾氣。可以將費-托尾氣循環(huán)至合成氣制備或費-托反應器。有時在循環(huán)尾氣前使低級烴脫除。通過降低尾氣的溫度和隨后實施氣液分離可以脫除低級烴。但是，當將尾氣循環(huán)至合成氣制備或費-托反應器時，尾氣中不參與反應的組分如氮和氬會占用反應器的空間。不參與費-托反應的組分也被稱為“惰性物質”。

費-托反應器中惰性物質的濃度隨費-托尾氣循環(huán)的增加而增加。通常只循環(huán)相對少部分尾氣。一種可能是循環(huán)部分費-托尾氣至一個或多個費-托反應器和/或合成氣制備單元，而將剩余部分的尾氣用作燃料。這樣做的缺點是只有部分含烴原料的碳原子轉化為所需的C₅+烴。通過在其循環(huán)前處理尾氣可以減緩惰性物質的累積速度。

氫是一種最有價值的產品。除了回收一氧化碳，可以應用一氧化碳變換反應器來增加尾氣中的氫含量。

US20110011128描述了包含PSA的系統(tǒng)，其中應用PSA產生純化氫，其中所述PSA可以為傳統(tǒng)的共-吹掃H₂ PSA裝置。這種系統(tǒng)對于離開蒸汽甲烷重整器的富氫氣體混合物來說可能是有用的，但是不適合于處理費-托方法的含氮的貧氫尾氣。

US20040077736提到一種方法，其中由烴合成步驟抽出液相和氣相。在氣相處理階段，可以脫除具有3個或更多個碳原子的烴產品，和然后將剩余的氣相通過PSA。應用PSA，分離出第一、第二和任選的第三氣體組分。第一氣體組分包括一氧化碳和氫。第二氣體組分包括甲烷，和任選的第三氣體組分包括二氧化碳。將第一氣體組分循環(huán)至烴合成階段。US20040077736沒有提供所應用的PSA方法的細節(jié)。常規(guī)PSA的常規(guī)應用將會導致第一氣體組分中相對低的一氧化碳回收率，和當將第一氣體組分循環(huán)至烴合成階段時導致反應器中氮的累積。

US20080300326-A1描述了應用PSA方法分離費-托尾氣。所述方法產生至少一股含氫的氣體物流、至少一股主要含甲烷的氣體物流和至少一股含二氧化碳、氮和/或氬和具有至少2個碳原子的烴的氣體物流。所應用的PSA包括至少三個吸附劑床層：氧化鋁、碳分子篩或硅石巖、活性炭和任選的沸石。應用氧化鋁脫除水。應用碳分子篩或硅石巖吸附二氧化碳和部分甲烷。應用活性炭吸附甲烷和部分氮和一氧化碳。可以應用沸石吸附氮、氬和一氧化碳。PSA的產品物流主要包含氫。在解壓階段獲得其它氣體物流。US20080300326-A1的方法的缺點包括至少如下幾點。在PSA中氮只部分被吸附。這導致當使用(即循環(huán))氫物流作為反應氣時在費-托反應器中發(fā)生氮的累積。甲烷物流也包含氮，并因而導致當應用甲烷物流產生合成氣時在合成氣和因此在費-托反應器中氮的累積。US20080300326-A1方法的另一個缺點是一氧化碳只能以有限量循環(huán)回費-托反應器。一氧化碳存在于氫物流和甲烷物流中。

希望以有效方式由氣體混合物如費-托尾氣中回收甲烷和氫。然后可以將甲烷和氫一起或單獨循環(huán)至工藝裝置如費-托工藝裝置或甲醇工藝裝置的一個或多個單元。這使得有可能轉化含烴原料中大部分碳原子為所需烴。在有些情況下希望從氣體混合物如費-托尾氣中附加獲得純的二氧化碳物流，所述費-托尾氣可以循環(huán)至合成氣生產單元或甲醇生產裝置。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種由含甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氫、氮、氬及微量烯烴和含氧化合物的氣體混合物中回收氫、甲烷和任選二氧化碳的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)進料所述氣體混合物和適量的蒸汽通過高、中或低溫變換反應器或它們的組合，以轉化至少部分一氧化碳和水為氫和二氧化碳，從而獲得流出物；