[发明专利]通过催化部分氧化和裂化生产合成气和烯烃的集成间接热传递方法

说明书

一种生产合成气和烯烃的方法，所述方法包括：将包含氧气、第一烃和任选的蒸汽的催化部分氧化(CPO)反应物混合物进料至包含CPO催化剂的CPO反应区，使得CPO反应物混合物的至少一部分通过放热的CPO反应反应以产生包含氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、水和未反应的第一烃的合成气，其中合成气的特征在于被定义为(H₂‑CO₂)/(CO+CO₂)的摩尔比M；将包含第二烃的裂化区进料进料至裂化区，使得第二烃的至少一部分进行吸热的裂化反应，产生包含烯烃、氢气和未反应的第二烃的裂化区产物料流；和通过CPO反应区和裂化区之间的热传递加热裂化区同时冷却CPO反应区，以冷却CPO反应区。

技术领域

本公开涉及生产甲醇的方法，更具体地，由合成气生产甲醇的方法，所述合成气通过与裂化集成的烃(例如甲烷)的催化部分氧化(CPO)产生，使得裂化所需的至少一部分热量由CPO提供。

背景技术

合成气(syngas)是包含一氧化碳(CO)和氢气(H₂)以及少量二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)和未反应的甲烷(CH₄)的混合物。合成气通常用作甲醇和氨的生产中的中间体，以及形成用作润滑剂或燃料的合成石油中的中间体。尽管其它烃源，例如精炼厂排气、石脑油原料、重质烃、煤、生物质等可用于合成气生产，合成气通常通过天然气的蒸汽重整(蒸汽甲烷重整或SMR)来生产。SMR是吸热过程，需要大量的能量输入来驱动反应向前进行。常规的吸热技术如SMR生产的合成气的氢气含量高于合成甲醇所需的含量。通常，SMR生产M比在2.6至2.98的范围内的合成气，其中M比是被定义为(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)的摩尔比。

在自热重整(ATR)工艺中，部分天然气作为燃料燃烧以驱动天然气转化为合成气，导致相对低的氢气浓度和相对高的CO₂浓度。常规的甲醇生产设备利用联合重整(CR)技术，其将SMR与自热重整(ATR)配对以减少合成气中存在的氢气量。ATR产生氢气含量低于甲醇合成所需含量的合成气。通常，ATR产生M比在1.7至1.84范围内的合成气。在CR技术中，可以调节SMR和ATR的天然气进料体积流量，以达到2.0至2.06的总合成气M比。此外，CR合成气的氢气含量大于甲醇合成所需的含量。而且，SMR是高度吸热的过程，而SMR技术的吸热性需要燃烧燃料来驱动合成气的合成。因此，SMR技术降低了甲醇合成过程的能效。

合成气也通过天然气的催化部分氧化(CPO或CPOx)来生产(非商业上)。CPO过程采用将烃进料部分氧化成包含CO和H₂的合成气。CPO过程是放热的，因此不需要外部供热。然而，所产生的合成气的组成不适于甲醇合成，例如由于氢气含量降低。此外，在CPO过程中，由于导致催化剂失活的升高或失控的CPO温度，维持期望的催化剂活性和生产率可能具有挑战性。CPO反应是放热的，并可导致CPO催化剂床的高的温升，这反过来可导致催化剂失活。因此，持续需要开发通过管理反应温度的CPO过程生产合成气，以及生产适于甲醇生产过程的合成气。

附图说明

为了详细描述所公开方法的优选实施方案，现将参考附图，其中：

图1示出了用于甲醇生产过程的系统的示意图；

图2A-2C示出了根据本公开实施方案的CPO反应区和裂化区的布置的示意图；和

图3示出了根据本公开实施方案的分离单元的示意图。

具体实施方式