[發明專利]生產甲醇的方法

在審

• 申請號: 201980052428.1
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN112533890A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 斯里坎特·瓦桑特·巴德甘迪;巴拉蘇布拉馬尼揚·賽斯拉曼;維諾德·桑卡蘭·奈爾
• 申請（專利權）人: 沙特基礎全球技術有限公司
• 主分類號: C07C29/151
• 分類號: C07C29/151;C07C31/04;C01B3/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

公開了用于生產甲醇的方法。所述方法包括提供高氧含量的氧化劑以燃燒烴，特別是甲烷，然后使用所得的熱氣體加熱天然氣以將天然氣轉化為合成氣。所述合成氣用于在甲醇合成反應器中生產甲醇。至少一些來自所述熱氣體的二氧化碳被進料到甲醇合成反應器中以制備甲醇。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年8月6日提交的美國臨時專利申請系列號62/715,194的優先權的權益，其全部內容通過整體引用并入本文。

技術領域

本發明大體涉及甲醇的生產。更具體地，本發明涉及通過包括使用來自加熱介質的二氧化碳(CO₂)作為甲醇生產的原料之一的方法來生產甲醇，其中所述加熱介質向重整過程提供熱量。

背景技術

一種生產甲醇的常規方法包括從甲烷生產合成氣，然后在催化劑存在下使一氧化碳(CO)、氫氣(H₂)和合成氣反應以生產甲醇。甲烷的蒸氣重整形成合成氣的反應式以及一氧化碳和氫氣反應形成甲醇的反應式如下所示。

CH₄+H₂O→CO+3H₂

CO+2H₂→CH₃OH.

傳統上，甲醇生產設備利用重整器燃燒器中的過量空氣來燃燒天然氣(燃料)，以產生將天然氣(原料)進行蒸汽重整以形成合成氣所需的能量。在蒸汽重整甲烷以產生合成氣中，對于形成的每摩爾一氧化碳，形成三摩爾的氫氣。但是在形成甲醇時，每消耗一摩爾一氧化碳，僅消耗兩摩爾氫氣。因此，蒸汽重整產生過量的氫氣。蒸汽重整過程中產生的過量氫氣通過導入二氧化碳并使導入的二氧化碳與過量氫氣反應生成甲醇而用于甲醇生產，如下所示。

CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O。

消耗過量氫氣的這種方法昂貴，并且由于導入二氧化碳的高昂價格而增加了甲醇的生產成本。

此外，使用過量空氣來燃燒燃料氣導致其他明顯的低效率。例如，當前，在重整燃燒器中使用過量空氣進行燃燒導致稀釋的二氧化碳料流，所述稀釋的二氧化碳料流含有約為5重量％CO₂、80重量％N₂和15重量％O₂。這種稀釋的料流很難進一步處理，因此將其作為煙道氣排出。同樣，在重整器的燃燒器中使用過量空氣會降低燃燒器的火焰溫度，從而增加作為重整器燃燒器燃料的天然氣需求。總之，在燃燒天然氣燃料和導入過量的二氧化碳以消耗過量氫氣中使用過量的空氣使得甲醇生產過程昂貴。

考慮到對上述包含二氧化碳的煙道氣排放，應當注意，從工業設備排放二氧化碳是環境問題。二氧化碳是一種溫室氣體，主要由于燃燒化石燃料而不斷排放到地球大氣中。在過去的幾十年中，全球對人為二氧化碳排放到大氣中的增加的關注日益增加。

發明內容

本發明人發現了由合成氣生產甲醇的更有效和環境友好的方法。該方法涉及原位形成二氧化碳，然后可以將其用作生產甲醇和/或其他有價值的化學物質(如尿素)的附加原料。該方法包括提供為純氧氣或具有高濃度氧氣的氧化劑，用于在產生合成氣的重整器的燃燒器中燃燒燃料。所述氧化劑可以通過空氣分離單元(ASU)從空氣中產生。該氧化劑用于在燃燒器中完全或幾乎完全地燃燒燃料，從而減少燃料消耗并增加重整器(例如蒸汽重整器)中的合成氣產量。使用高氧含量氧化劑產生的過量二氧化碳被用作生產甲醇和尿素的原料之一。來自空氣分離單元的氮氣和來自重整器的任何未反應的氫氣可用于生產氨和尿素等材料。該方法可以顯著優化甲醇設備并提高經濟效益。例如，盡管在該方法中使用了二氧化碳，但是該二氧化碳沒有被引入到甲醇生產過程中。相反，所述方法包括從燃燒器煙道氣原位產生純二氧化碳(或幾乎純二氧化碳)。這樣，通常會排放到大氣中的二氧化碳可用于形成有價值的產品，例如甲醇和尿素。