液态烃的生产方法技术

由烃质原料，特别是由通常气态的烃原料生产通常液态的烃产品的方法，该方法包括以下步骤：（ａ）在升高的压力下用空气或富氧空气作氧化剂，使通常气态的烃原料部分氧化，获得包含氢气、一氧化碳和氮气的合成气混合物；（ｂ）使步骤（ａ）中所得氢气和一氧化碳转化成通常液态的烃产品和通常气态的烃产品；（ｃ）从步骤（ｂ）中所得反应混合物中分离出废气混合物，该废气混合物包含氮气、通常气态的烃产品和在存在未转化组分的情况下的未转化的氢气、一氧化碳和通常气态的烃原料；（ｄ）在蒸汽产生装置中燃烧至少一部分所述废气混合物，产生升压蒸汽；和（ｅ）使步骤（ｄ）中产生的蒸汽膨胀，用于压缩步骤（ａ）中所用空气或富氧空气和／或所述通常气态的烃原料；及包括适用于进行所述方法的一系列设备的装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由气态烃原料生产液态烃的方法，特别是在边远地区或在海上由天然气或者尤其是伴生气生产通常是液态的烃的集成的低成本方法的优化。许多公开出版物(参见例如WO-94/21512、WO-97/12118、WO-91/15446和US-A-4833170)描述了使(气态)烃原料如甲烷、天然气和/或伴生气转化成液态产品特别是甲醇和液态烃尤其是烷属烃的方法。这些转化过程可在边远地区(例如在沙漠、热带雨林)和/或海上操作，这些地方不能直接使用气体，因为没有很多人口和工业。将气体输送至居民区和工业区(例如通过管道或以液化天然气形式)需要极高的投资费用或者不实际。在产气田较小和/或产气速率较低的情况下更是如此。将气体回注至生产田将增加产油成本，并且在伴生气的情况下可能对原油生产产生不希望的影响。鉴于烃源贫乏和空气污染，将伴生气燃烧也是不希望的。与原油一起发现的气体称为伴生气，而与原油分开发现的气体称为非伴生气。伴生气可以以溶解在原油内的“溶解气”和/或与原油的主要油层相邻的“气顶气”形式被发现。伴生气通常比非伴生气更富含较大的烃分子(乙烷、丙烷、丁烷)。尤其是鉴于上述转化过程可能在边远地区或在可利用的空间有限的地方操作，使人们特别关注例如进行所述过程的工艺或设备的能量和成本效率、紧凑性和复杂性等因素。但从以上所给参考文献不能获得优化集成的、有效的、低成本的工艺方案。WO-98/01514公开了一种方法，其中用空气使气态烃原料转化成合成气，再在费-托合成步骤中使合成气转化成液态烃产品。所述过程中产生的大量热被回收并在所述过程中再利用。此外，所述费-托合成中联产的废气混合物用于给燃气轮机提供燃料，所述燃气轮机又用于驱动压缩所述工艺中所用空气所需的压缩机。所述废气混合物包括未转化的合成气、来自所述费-托合成的甲烷副产物和源于所用空气的氮气。所述气态烃的转化中用空气作氧化剂避免需要富氧氧化剂的生产装置。但空气中存在的氮气在所述过程中起稀释气的作用，需要在较高的总压下处理更大量的气体，而这需要更大的压缩能力。使用空气的另一缺点在于所述废气混合物被氮气稀释，致使其具有较低的热值。当所述合成气生产和所述费-托合成有效地运行，以致所述废气混合物中可燃物含量进一步降低时，所述热值特别低。按照WO-98/01514的方法，当所述热值如此低以致所述废气混合物不适合用作燃气轮机的燃料时将出现问题。现已发现，当所述废气混合物不适合用作燃气轮机的燃料时，可通过燃烧所述废气混合物生产水蒸汽并用所述水蒸汽作为轴功率和/或电能的来源，由所述废气混合物中回收足以操作所述压缩机、甚至操作所述整个过程的能量。此发现导致一种由通常气态的烃生产通常液态的烃的低资本和空间需要的集成的、高效的、低成本方法。此外，不需要为操作所述方法输入附加燃料或其它能源。所述方法有高的碳效率，意指所述烃原料中存在的大部分碳存在于所述通常液态的烃产品中。尤其在所述原料是伴生气时可应用此发现，所述伴生气与原油分离后通常在低压或只在环境压力下得到。此发现也可用于所述原料是来自低压气田或只有低剩余压力的严重贫化的气田的气体的情况。在一个优选实施方案中，所述方法可在紧凑的、相对轻的设备中进行，使之非常适合在平台或平底船上使用，或在可拆卸的设备中进行。此发现的主要优点在于可使用较简单和便宜的方法和设备。此外，实现原料和能量的优化利用。在一个优选实施方案中，获得最优的碳转化率(气体转化成合成原油，二氧化碳排放极小)。此外，可使所生产的通常液态的烃与原油混合而一起运输。因此，本专利技术提供一种由烃质原料特别是由通常气态的烃原料生产通常液态的烃产品的方法，该方法包括以下步骤(a)在升高的压力下用空气或富氧空气作氧化剂，使所述通常气态的烃原料部分氧化，获得包含氢气、一氧化碳和氮气的合成气混合物；(b)使步骤(a)中所得氢气和一氧化碳转化成通常液态的烃产品和通常气态的烃产品；(c)从步骤(b)中所得反应混合物中分离出废气混合物，包含氮气、通常气态的烃产品和在存在未转化组分的情况下的未转化的氢气、一氧化碳和通常气态的烃原料；(d)在蒸汽产生装置(steam raising apparatus)中燃烧至少一部分所述废气混合物，产生升压蒸汽；和(e)使步骤(d)中产生的蒸汽膨胀，用于压缩步骤(a)中所用空气或富氧空气和/或所述通常气态的烃原料。本专利技术还涉及包括适用于进行本专利技术方法的一系列设备的装置。所述通常气态的烃原料适合地为甲烷、天然气、伴生气或C1-4烃的混合物，优选为伴生气。所述C1-4烃或其混合物在1巴(绝压)下在5～30℃的温度下，特别是在1巴(绝压)和20℃下为气态。所述通常气态的烃原料主要(即多于80％v，特别是多于90％v)包含C1-4烃。所述通常气态的烃原料尤其包含至少60％v、优选至少75％v、更优选至少90％v的甲烷。非常适合使用天然气或伴生气，尤其是在边远地区或在海上的伴生气。某些情况下，所述天然气或伴生气还包含二氧化碳和/或氮气，例如基于所述通常气态的烃原料二氧化碳和氮气量各高达15％v、甚至高达25％v。本说明书中所述通常液态的烃适合地为C4-24烃、特别是C5-20烃、更特别是C6-16烃或其混合物。这些烃或其混合物在1巴(绝压)下在5～30℃的温度下，特别是在1巴(绝压)和20℃下为液体，并且性质通常是石蜡族的，但可能存在相当大量的烯烃和/或含氧化合物。所述通常液态的烃可包含最高20％w、优选最高10％w的烯烃或含氧化合物。取决于所用催化剂和工艺条件，也可能获得通常固态的烃。所述费-托反应中可生成高达85％w(基于生成的全部烃)、通常50～75％w的这些通常固态的烃。所述通常气态的烃产品主要(即多于80％v，特别是多于90％v)包含C1-4烃。这些烃或其混合物在1巴(绝压)下在5～30℃的温度下，特别是在1巴(绝压)和20℃下为气态，并且通常为石蜡族性质，但可能存在相当大量的烯烃和/或含氧化合物。所述通常气态的烃产品尤其包含至少30％v、优选至少40％v、更优选至少50％v的甲烷。所述通常气态的烃产品可包含最高20％v、优选最高10％v的烯烃或含氧化合物。适当地，除去所述通常气态的烃原料中的任何硫，例如在有脱硫剂如氧化铁或氧化锌的吸收塔中。使所述通常气态的烃原料部分氧化生产所述合成气混合物可按各种已知方法进行。这些方法包括Shell Gasification Process。此方法的综述可见the Oil and Gas Journal，September 6，1971，pp.86-90。所述反应适当地在800～2000℃的温度和在4～80巴(绝压)的压力下进行。步骤(a)中所用氧源于空气或富氧空气。所述富氧空气适当地包含高达70％v、优选高达60％v、特别是在25至40％v范围内的氧气。富氧空气可通过深冷技术生产，但优选通过基于膜分离的方法生产，如WO-93/06041中所公开。使用富氧空气不是优选的。步骤(a)中优选使用空气。非常适合的部分氧化方法是催化部分氧化法，特别是如EP-A-576096、EP-A-629578、EP-A-645344、EP-A-656317和EP-A-773906中所述。所述催化部分氧化法中，可使用催化剂床。所述催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
由烃质原料，特别是由通常气态的烃原料生产通常液态的烃产品的方法，该方法包括以下步骤： （ａ） 在升高的压力下用空气或富氧空气作氧化剂，使通常气态的烃原料部分氧化，获得包含氢气、一氧化碳和氢气的合成气混合物； （ｂ） 使步骤（ａ）中所得氢气和一氧化碳转化成通常液态的烃产品和通常气态的烃产品； （ｃ） 从步骤（ｂ）中所得反应混合物中分离出废气混合物，该废气混合物包含氮气、通常气态的烃产品和在存在未转化组分的情况下的未转化的氢气、一氧化碳和通常气态的烃原料； （ｄ） 在蒸汽产生装置中燃烧至少一部分所述废气混合物，产生升压蒸汽；和 （ｅ） 使步骤（ｄ）中产生的蒸汽膨胀，用于压缩步骤（ａ）中所用空气或富氧空气和／或所述通常气态的烃原料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HM惠斯曼，KW德利乌，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]