利用E-SMR将二氧化碳转化为汽油的制作方法

本发明涉及一种更高效的可持续的由进料制汽油的系统和工艺，其中利用电smr通过使富含丙烷和/或丁烷的流和/或废气流再循环来改善汽油产率。

背景技术：

0、背景

1、将可持续进料(例如co2、生物质等)经由甲醇转化为汽油的方法是已知的。可以首先通过气化将生物质转化为合成气，然后将所述合成气转化为甲醇，最后将甲醇转化为汽油。可以将co2进料与h2进料一起转化为甲醇，然后将所述甲醇转化为汽油。无论主进料是什么，都会有一些副产物与汽油一起产生。此类工艺的副产物之一是含有诸如丙烷和/或丁烷的轻质烃的馏分，这种馏分被称为液化石油气(lpg)。通常还会产生包含co2、h2、ch4、高级烃等的废气流。

2、lpg本身被认为商业价值很低或者几乎没有商业价值。此外，废气流通常没有得到有效利用，除了在燃烧设备中使用它们，这会导致co2排放。因此，将这些产物流作为汽油合成工艺本身的一部分进行再循环将很有意义，以改善该工艺的整体碳效率。此外，在以co2和h2为进料的甲醇设备中通过重整回收富含丙烷和/或丁烷的流和/或废气流可以提高甲醇回路的性能。

3、lpg流和/或废气流可以经受传统的重整工艺，例如蒸汽甲烷重整，并且重整后的合成气流可以被再循环至甲醇回路。但是，如果在lpg重整工艺中使用烃燃料，则可能导致co2排放。如果在lpg重整工艺中使用氢燃料，则可能导致消耗宝贵且昂贵的h2。

4、在由甲烷合成汽油的过程中，设备应该已经包含重整器，因此可以将lpg和/或废气流直接输送到那里。

5、然而，由可持续进料和/或来自沼气气化的进料和/或包含co2和h2的混合物合成汽油的设备/系统不包含重整器。

6、美国专利4520216a公开了一种通过两步催化转化由合成气合成烃类特别是高辛烷值汽油的方法。

7、wo2007108014 a1公开了一种由二氧化碳和水生产汽油或柴油的方法和系统。在汽油或柴油生产单元下游布置有与该汽油或柴油生产单元为流体连通的重整单元，用于例如对含有大量lpg和燃料气(即液体产物的15-40wt％)的再循环流进行蒸汽重整。

8、us20160168476公开了一种甲醇制汽油设备，其中副产物流被取出并在重整器中转化为合成气。该合成气与主合成气合并，并被进料到第一反应器以转化为甲醇。将lpg和类似的废气从重整器中排出。

9、us2021395083公开了一种在电膜重整器中从可能包括lpg的烃类进料生产氢气的系统。电膜重整器产生两个独立的流，即氢气流和二氧化碳流。

10、因此，需要一种有效的工艺和系统，其利用来自可持续的由进料制汽油的合成设备的lpg和/或废气副产物流来改善整体碳效率，但可以避免缺点；特别是避免额外的co2排放。

技术实现思路

0、发明概述

1、已经确定了可以实现lpg和/或废气流再循环，以提供更高的由可持续进料到汽油的转化率。采用提出的设备布局，与用于类似目的的传统工艺相比，可以以零co2排放或显著降低的co2排放来实现这一点。此外，提出的布局还提供了减少氢原料消耗的可能性，氢原料的生产耗能大且资本成本高，例如当使用电解单元生产氢气时。因此，电解单元的功耗降低远远超过e-smr的功耗，从而降低了整个系统的功耗。

2、因此，提供了一种用于重整第一流(其为富含丙烷和/或丁烷的流)的系统，所述系统包括：

3、-第一流，其富含丙烷和/或丁烷；

4、-电蒸汽甲烷重整器(e-smr)，其被布置成接收第一流并进行电蒸汽甲烷重整(e-smr)步骤，以提供第一合成气流。

5、在整个申请中，术语“富含丙烷和/或丁烷”是指包含至少50％的丙烷和/或丁烷。

6、在整个申请中，术语“以提供第一合成气流”是指e-smr提供一个产物流。e-smr的出口是一个产物流，这在e-smr中是隐含的。

7、因此，一种用于重整富含丙烷和/或丁烷的第一流的系统包括：

8、-第一流，其富含丙烷和/或丁烷，所述第一流包含至少50％的丙烷和/或丁烷；

9、-电蒸汽甲烷重整器(e-smr)，其被布置成接收所述第一流并进行电蒸汽甲烷重整(e-smr)步骤，从而以第一合成气流的形式提供一个产物流。

10、本文提供了一种利用上述系统来重整富含丙烷和/或丁烷的第一流的方法。

11、本文还提供了一种包括上述系统的汽油合成设备，以及在该设备中由可持续进料合成汽油的方法。

12、所附从属权利要求、附图和实施例中提供了该技术的更多细节。

技术特征：

1.一种用于重整富含丙烷和/或丁烷的第一流(1)的系统(100)，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流(1)是lpg流。

3.根据权利要求1所述的系统，其还包括第二流(2)，所述第二流(2)为包含co2、h2和ch4的废气流，所述第二流(2)被布置成在e-smr(40)入口的上游与所述第一流(1)混合。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其还包括分离段(50)，所述分离段(50)被布置成接收所述第一合成气流(41)的至少一部分并将其分离成至少第二合成气流(51)和工艺冷凝物(52)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其还包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其还包括一个或多个换热器，所述一个或多个换热器被布置成在第一合成气流(41)与以下一个或多个之间提供换热：第一流(1)、经脱硫的第一流(21)和锅炉给水流。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的系统，其还包括氢气回收段(60)，所述氢气回收段(60)被布置成接收第二合成气流(51)的至少一部分并提供至少富含氢气的流(61)和第三合成气流(62)；其中富含氢气的流(61)的至少一部分被布置成在氢化段(10)的上游与第一流(1)和/或废气进料合并；和/或其中第二合成气流(51)的至少一部分和第三合成气流(62)的至少一部分被布置为合并成合并的合成气流(53)。

8.一种用于重整富含丙烷和/或丁烷的第一流(1)的系统(100)，所述系统包括：

9.一种重整富含丙烷和/或丁烷的第一流(1)的方法，所述方法包括以下步骤：

10.一种汽油合成设备(200)，其包括：

11.一种汽油合成设备(200)，其包括：

12.根据权利要求10-11中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中在所述甲醇合成单元(220)和所述汽油合成段(230)之间布置有甲醇储罐，用于储存包含甲醇的流出物流(221)的至少一部分。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中所述系统(100)还被布置成：富含丙烷和/或丁烷的所述第一流(1，242)和/或为废气流的所述第二流(2，253)少于来自汽油合成段(230)的所述粗产物(231)的15wt％，或少于所述汽油产物流(241)的15wt％。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中甲醇合成单元(220)被布置成提供过量氢气流(255)，并且其中所述重整系统(100)被布置成接收所述过量氢气流(255)的至少一部分；任选地，其中所述系统(100)包括氢化段(10)，并且所述氢化段(10)被布置成接收所述过量氢气流(255)。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中所述甲醇合成单元为甲醇合成回路，其包括：

16.根据权利要求15所述的汽油合成设备(200)，其中甲醇合成单元(220)包括：

17.根据权利要求10-16中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中设备中的一个或多个另外的废气流被布置成任选地以与第一流(1，242)和/或所述第二流(2，253)合并的形式进料到系统(100)中。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的汽油合成设备(200)，其中水分离单元位于甲醇合成单元和汽油合成段之间，例如位于所述甲醇储罐的上游，并且被布置成从包含甲醇的流出物流(221)中除去水。

19.根据权利要求10-18中任一项所述的汽油合成设备(200)，其不包括布置在甲醇合成单元(220)上游的重整单元。

20.一种从包含co2的富含co2的进料(201)和包含h2的富含h2的进料(202)合成汽油的方法，所述方法包括以下步骤：

21.一种由来自生物质气化的合成气进料(252)和任选的包含h2的富含h2的进料(202)合成汽油的方法，所述方法包括以下步骤：

技术总结本文提供了一种系统和方法，用于重整特别是富含丙烷和/或丁烷的流，例如液化石油气、LPG进料。将富含丙烷和/或丁烷的第一流氢化、脱硫、预重整，然后进行电蒸汽重整。本文还提供了一种包含所述系统的汽油合成设备。本发明提供了一种总体上更高效的从进料制汽油的系统和方法。技术研发人员：S·德萨卡尔,K·阿斯伯格-彼得森受保护的技术使用者：托普索公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18