[发明专利]用于从天然气生产二甲醚的系统和方法

说明书

本发明公开了用于生产二甲醚的集成方法和系统。所述方法可包括：在第一反应器中将天然气重整为合成气；将第一反应器中产生的合成气与催化剂体系在第二反应器中接触以产生二甲醚和二氧化碳；将蒸汽作为共进料以足以达到1.4至1.8的M_m值或者提高烃或含氧化合物选择性的量供给至第一反应器和第二反应器中的至少一个。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及用于从天然气生产二甲醚的系统和方法。

背景技术

已经提出了用于从天然气生产二甲醚的多种方法。一种这样的方法涉及将天然气与富氧流共进料至自热重整器以产生合成气。然后可以在两阶段工艺中生产二甲醚。在第一阶段，从合成气合成甲醇。在甲醇合成步骤中，来自甲醇合成反应器的未反应的气体可以再循环回到反应器，从而用作合成气骤冷器。由于甲醇转化的平衡限制，循环比(循环气体比合成气进料气体)在商业实践中可以非常高，例如从3：1到7：1。在第二阶段，将甲醇进料至其中产生二甲醚和水的二甲醚反应器。在后续的阶段将水与二甲醚分离。

空气分离(用于提供富氧进料)、自热重整和大量内部产物再循环对于从天然气生产二甲醚的常规系统带来了显著的操作和设备成本。因此，期望提供用于从天然气生产二甲醚的新集成方法。

发明内容

一方面，本文提供了一种用于生产二甲醚的集成方法。所述方法可包括：在第一反应器中将天然气重整为合成气；将第一反应器中产生的合成气与催化剂体系在第二反应器中接触以产生二甲醚和二氧化碳；以及将蒸汽作为共进料以足以达到1.4至1.8的M_m值的量供给至第一反应器和第二反应器中的至少一个，其中M_m＝(H₂–CO₂+H₂O)/(CO+CO₂–H₂O)且H₂是进料至第二反应器的H₂的摩尔数，CO₂是进料至第二反应器的CO₂的摩尔数，CO是进料至第二反应器的CO的摩尔数，并且H₂O是进料至第二反应器的H₂O的摩尔数。

另一方面，本文提供了一种用于生产二甲醚的系统。所述系统可包括：天然气供给流；接收天然气供给流的逆流反应器，其中逆流反应器适于将天然气供给流转化为包含一氧化碳和氢气的合成气流；逆流反应器下游的含有用于将合成气转化为二甲醚的催化剂体系的二甲醚反应器；用于将二氧化碳与二甲醚分离的分离器；用于将二氧化碳从分离器再循环到逆流反应器的再循环流；和适于将蒸汽进料至二甲醚反应器的蒸汽供给流。

附图说明

图1是示出根据本发明一个或多个实施方式的用于从天然气生产二甲醚的集成系统和方法的流程图。

图2是示出根据本发明一个或多个实施方式的用于从天然气生产二甲醚的集成系统的与修正M值M_m相关的碳效率的图。

图3是示出根据本发明一个或多个实施方式的用于从天然气生产二甲醚的集成系统的与其它进料指标相关的碳效率的图。

图4是示出进行干和湿进料测试的各种催化剂构造的CO转化率的图。

图5是示出进行干和湿进料测试的各种催化剂构造的烃选择性的图。

图6是示出进行干和湿进料测试的各种催化剂配置的含氧化合物选择性的图。

图7是示出温度对进行干和湿进料测试的各种催化剂构造的CO转化率的影响的图。

图8是示出温度对进行干和湿进料测试的各种催化剂构造的烃选择性的影响的图。

图9是示出温度对进行干和湿进料测试的各种催化剂构造的含氧化合物选择性的影响的图。

具体实施方式