Способ получения метанола на плавучей платформе
Владельцы патента RU 2742652:
Общество с ограниченной ответственностью "ФлотМетанол" (RU)
Настоящее изобретение относится к способу получения метанола из природного газа, осуществляемого на плавучей передвижной мобильной платформе, расположенной непосредственно рядом с шельфовым газовым месторождением, и включающему следующие стадии: выработка электроэнергии, водо- и газоподготовка, паровая конверсия природного газа в синтез-газ, синтез метанола из синтез-газа с последующей ректификацией. При этом на стадии паровой конверсии природного газа в синтез-газ используют котел-утилизатор, состоящий из трех секций теплообменников и парового барабана, где в первой секции осуществляют подогрев исходного природного газа до 330-350°С, во второй секции осуществляют нагрев водяного пара до 230-250°С, в третьей секции осуществляют нагрев воздуха для сжигания топливного газа до температуры 100-120°С, а также испарение кубовой жидкости ректификационной колонны, состоящей из воды с примесями метанола до 10 мас.%, и фракции многоатомных спиртов, отбираемой из середины ректификационной колонны, часть непрореагировавшего водородсодержащего газа со стадии синтеза метанола в количестве 10 об.% от объема природного газа поступает на гидрирование серосодержащих компонентов природного газа, а оставшийся водородсодержащий газ сжигают в печи парового риформинга в водородной горелке. Предлагаемый способ позволяет получить метанол непосредственно на шельфовом газовом месторождении с концентрацией 90-95 мас.% и более 99 мас.%. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области газопереработки, а именно к способу получения метанола из природного газа на плавучей передвижной мобильной платформе, позволяющей перерабатывать природный газ в метанол-сырец, метанол ректификат с содержанием метанола 90-95 мас.% и метанол ректификат с содержанием метанола более 99 мас.%, осуществлять его хранение и производить отгрузку метанола в танкеры непосредственно вблизи газового шельфового месторождения.
Уровень техники
Из уровня техники [WO 00/23689 А1, дата публикации: 27.04.2000] известна система для морской добычи нефти и газа, производства из газа метанола и его хранения с последующей отгрузкой танкерам. Эта система включает судно, содержащее корпус с внутренней турелью, а также технологическое оборудование для добычи нефти и газа, оборудование для производства метанола, имеющее реактор риформинга для получения синтез-газа, реактор синтеза метанола, грузовые танки для хранения метанола и средство кормовой отгрузки метанола на танкеры. При этом все оборудование размещено на судне. Данное техническое решение взято за прототип.
Однако указанная система предназначена в первую очередь для добычи нефти и газа и не может рассматриваться как мобильная плавучая установка для получения метанола с различных газовых месторождений.
Раскрытие сущности изобретение
В настоящем изобретении предлагается установка, которая могла бы подплывать к газовому месторождению, производить метанол в необходимом количестве и уплывать к другому месторождению. При необходимости было бы возможно получать метанол-сырец для использования его в качестве ингибитора образования газовых гидратов, в том числе для использования непосредственно на газовом месторождении, либо метанол марки А [ГОСТ 2222-95, Метанол технический]. Кроме того, было бы возможно освоение месторождений различного дебета, в том числе и низконапорного газа. При этом на предлагаемых плавучих установках не располагалось бы оборудование для добычи и подготовки газа.
Техническая задача настоящего изобретения состояла в получении метанола различной концентрации из природного газа непосредственно на газовом шельфовом месторождении без использования внешней энергии.
Технический результат настоящего изобретения заключается в получении метанола непосредственно на шельфовом газовом месторождении. Дополнительным преимуществом предлагаемого изобретения является возможность получения метанола концентрацией 90-95 мас.% и более 99 мас.%.
Указанный технический результат достигается за счет размещения установки получения метанола на плавучей передвижной мобильной платформе.
Более подробно, технический результат достигается способом получения метанола из природного газа на плавучей передвижной мобильной платформе, расположенной непосредственно рядом с шельфовым газовым месторождением, который включает в себя следующие стадии: выработка электроэнергии, водо- и газоподготовка, паровая конверсия природного газа в синтез-газ, синтез метанола из синтез-газа с последующей ректификацией.
В соответствии с настоящим изобретением плавучая передвижная мобильная платформа выполнена с возможностью отсоединяться от газодобывающей платформы и переплывать к другому газовому месторождению.
На стадии газоподготовки осуществляют дросселирование природного газа с места его добычи до рабочего давления паровой конверсии, предпочтительно до 12-15 атм, а на стадии водоподготовки - обессоливание и очистку морской воды для получения из нее пара для проведения паровой конверсии природного газа.
В одном из вариантов предлагаемого изобретения на стадии паровой конверсии природного газа в синтез-газ используют котел-утилизатор, состоящий из трех секций теплообменников и парового барабана, при этом в первой секции осуществляют подогрев исходного природного газа до 330-350°С, во второй секции осуществляют нагрев водяного пара до 230-250°С, в третей секции осуществляют нагрев воздуха для сжигания топливного газа до температуры 100-120°С, а также испарение кубовой жидкости ректификационной колонны, состоящей из воды с примесями метанола до 10 мас.%, и фракции многоатомных спиртов, отбираемой из середины ректификационной колонны.
Также в одном из вариантов предлагаемого изобретения на стадии синтеза метанола используются каскад из двух трубчатых реакторов, где в межтрубном пространстве реакторов находится вода при температуре 250-270°С и давлении 20-25 атм, а внутри труб находится медь-цинковый катализатор синтеза метанола, работающий при температуре 240-260°С и давлении 45-50 атм, при этом синтез метанола может протекать в двух реакторах как последовательно, так и параллельно, причем если синтез метанола протекает последовательно, то конверсия СО за проход составляет 70-75%, а если синтез метанола протекает параллельно, то конверсия СО за проход составляет 50-60%. При этом часть непрореагировавшего водородсодержащего газа со стадии синтеза метанола в количестве 10 об.% от объема природного газа поступает на гидрирование серосодержащих компонентов природного газа, а оставшийся водородсодержащий газ сжигают в печи парового риформинга в водородной горелке.
Для осуществления предлагаемого изобретения на стадии ректификации предпочтительно используют две последовательно расположенные одинаковые насадочные ректификационные колонны, причем использование одной колонны позволяет получить раствор с содержанием метанола 90-95 мас.%, а использование последовательно двух колонн позволяет получить раствор с содержанием метанола более 99 мас.%.
При осуществлении заявленного способа всю энергию, необходимую для получения метанола из природного газа, в том числе и электроэнергию, вырабатывают непосредственно на плавучей передвижной мобильной платформе.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 и фиг. 2 представлена схема установки для осуществления заявленного способа получения метанола из природного газа на плавучей передвижной мобильной платформе. Установка включает: блок газоподготовки (1) и блок водоподготовки (2); печь риформинга (3), в которой происходит паровая конверсия природного газа в синтез-газ; котел-утилизатор (4), состоящий из трех секций теплообменников (4.1), (4.2) и (4.3); компрессорный блок (5); блок синтеза метанола из синтез-газа (6), состоящий из каскада двух реакторов (6.1) и (6.2); блок двухколонной ректификации (7).
Осуществление изобретения
Способ осуществляют следующим образом.
Природный газ шельфового месторождения дросселируются до 12-15 атм и по гибким трубопроводам подается на плавучую передвижную мобильную платформу, проходит через первую секцию теплообменника (4.1) котла-утилизатора (4), в которой топочными газами печи риформинга (3) нагревается до Т=330-350°С, и поступает в блок газоподготовки (1), где происходит поглощение серосодержащих компонентов из природного газа. Водозабор производится непосредственно из водоема, на котором расположена плавучая передвижная мобильная платформа. Вода поступает в блок водоподготовки (2), где осуществляется ее очистка и опреснение. Затем очищенная вода выходящим из печи риформинга (3) синтез-газом испаряется во второй секции теплообменника (4.2) котла-утилизатора (4), смешивается с природным газом, нагревается топочными газами печи риформинга (3) в третьей секции теплообменника (4.3) котла-утилизатора (4) до Т=800-850°С и поступает в печь риформинга (3). На медь-цинковом катализаторе, располагаемом внутри катализаторных труб, при температуре 900°С и давлении 15 атм протекает паровая конверсия природного газа в синтез-газ, состоящий в основном из водорода, СО, СО2 и непрореагировавшего метана. Нагрев печи риформинга (3) осуществляется путем сжигания топливного газа на факельных горелках, расположенных в межтрубном пространстве. После печи риформинга (3) синтез-газ охлаждается во второй секции теплообменника (4.2) котла-утилизатора (4) и подается на компрессорный блок (5), в котором дожимается до давления 45-50 бар, нагревается в рекуперативном теплообменнике (6.1.1) до Т=240-260°С и сверху подается в первый изотермический реактор (6.1) блока синтеза метанола (6), где внутри труб, заполненных катализатором, протекает экзотермическая реакция синтеза метанола. Изотермический режим в реакторном блоке синтеза метанола поддерживается испарением воды в межтрубном пространстве между трубами, заполненными катализатором. Причем заданная температура 240-260°С в реакторе синтеза поддерживается соответствующим давлением в межтрубном пространстве реактора. Продуктовый газовый поток из первого реактора (6.1) блока синтеза метанола (6) поступает сначала в рекуперативный теплообменник (6.1.1), в котором подогревается исходный синтез-газ, а затем, пройдя водяной холодильник (6.1.2), поступает в сепаратор (6.1.3). После сепаратора (6.1.3) метанол-сырец направляется на склад метанола-сырца, который располагается в балластных емкостях плавучей передвижной мобильной платформы, а газовый поток, содержащий непрореагировавшие водород, СО, СО2 и метан, пройдя через рекуперативный теплообменник (6.2.1) и нагревшись до Т=240-260°С, поступает в верхнюю часть второго реактора (6.2) блока синтеза метанола (6), конструкция которого полностью аналогична конструкции первого реактора (6.1) блока синтеза метанола (6). Продуктовый поток из второго реактора (6.2) блока синтеза метанола (6), проходя через рекуперативный теплообменник (6.2.1) и водяной холодильник (6.2.2), поступает в сепаратор (6.2.3), из которого жидкий метанол-сырец направляется на склад метанола-сырца, а часть газового потока, содержащего в основном водород, поступает на сжигание в печь парового риформинга (3), другая, в количестве 10 об.% от количества подаваемого в печь риформинга (3) природного газа, идет в блок газоподготовки (1). Метанол-сырец направляется в колонны блока ректификации (7). При использовании одной ректификационной колонны получают раствор, содержащий 90-95 мас.% метанола, а при последовательном использовании двух колонн ректификации получают раствор, содержащий более 99 мас.% метанола.
Таким образом, описанный способ позволяет получать метанол различной концентрации непосредственно вблизи шельфовых газовых месторождений.
1. Способ получения метанола из природного газа, отличающийся тем, что получение метанола осуществляют на плавучей передвижной мобильной платформе, расположенной непосредственно рядом с шельфовым газовым месторождением, при этом способ включает в себя следующие стадии: выработка электроэнергии, водо- и газоподготовка, паровая конверсия природного газа в синтез-газ, синтез метанола из синтез-газа с последующей ректификацией, где на стадии паровой конверсии природного газа в синтез-газ используют котел-утилизатор, состоящий из трех секций теплообменников и парового барабана, где в первой секции осуществляют подогрев исходного природного газа до 330-350°С, во второй секции осуществляют нагрев водяного пара до 230-250°С, в третьей секции осуществляют нагрев воздуха для сжигания топливного газа до температуры 100-120°С, а также испарение кубовой жидкости ректификационной колонны, состоящей из воды с примесями метанола до 10 мас.%, и фракции многоатомных спиртов, отбираемой из середины ректификационной колонны, при этом часть непрореагировавшего водородсодержащего газа со стадии синтеза метанола в количестве 10 об.% от объема природного газа поступает на гидрирование серосодержащих компонентов природного газа, а оставшийся водородсодержащий газ сжигают в печи парового риформинга в водородной горелке.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плавучая передвижная мобильная платформа выполнена с возможностью отсоединяться от газодобывающей платформы и переплывать к другому газовому месторождению.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что на стадии газоподготовки осуществляют дросселирование природного газа с места его добычи до рабочего давления паровой конверсии, предпочтительно до 12-15 атм.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на стадии водоподготовки осуществляют обессоливание и очистку морской воды для получения из нее пара для проведения паровой конверсии природного газа.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что на стадии синтеза метанола используются каскад из двух трубчатых реакторов, где в межтрубном пространстве реакторов находится вода при температуре 240-260°С и давлении 20-25 атм, а внутри труб находится медь-цинковый катализатор синтеза метанола, работающий при температуре 240-260°С и давлении 45-50 атм, при этом синтез метанола может протекать в двух реакторах как последовательно, так и параллельно, причем если синтез метанола протекает последовательно, то конверсия СО за проход составляет 70-75%, а если синтез метанола протекает параллельно, то конверсия СО за проход составляет 50-60%.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что на стадии ректификации используют две последовательно расположенные одинаковые насадочные ректификационные колонны, причем использование одной колонны позволяет получить раствор с содержанием метанола 90-95 мас.%, а использование последовательно двух колонн позволяет получить раствор с содержанием метанола более 99 мас.%.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что всю энергию, необходимую для получения метанола из природного газа, в том числе и электроэнергию, вырабатывают непосредственно на плавучей передвижной мобильной платформе.
