[发明专利]具有降低的二氧化碳产生和较高的碳和热效率的整合的煤液化、石油或生物质设备

说明书

本发明的主题为在煤液化、石油精制或生物质转化设备内整合生产氢气和甲醇，导致获得较低的二氧化碳（CO₂）生产、净排放和较高的碳和热效率的出乎预料的益处。

本发明的主题为在煤液化、石油精制或生物质转化设备内整合生产氢气和甲醇，导致获得较低二氧化碳（CO₂）产生和较高碳和热效率的出乎预料的益处。

申请人已经意识到在煤液化、石油精制或生物质转化设备内具有与甲醇装置整合的氢气装置存在很多优势，从而例如提供裂化/改质(upgrading)需要的氢气和生产M15汽油的精制需要的甲醇。

本发明涉及天然气的蒸汽甲烷重整(SMR)和用于甲醇和高纯度氢气二者的生产的粗合成气的明智使用。在精制、煤液化或生物质设备中，在初级和次级改质单元中使用氢气。在这些设备中，甲醇可以用于生产杂合轻质燃料（包括M15汽油）和/或能够作为燃料产品共混物或石油化工原料而输出。

申请人的创新工艺结构导致获得一些相对于现有技术从未预料的优势。首先，在转化设备中的氢气/甲醇装置的整合导致获得产生的CO₂的量/单位产生的净液体的降低。此外，这个整合的工艺改善了碳效率（进料碳对液体产品的比率）以及热效率（原料热值对液体产品的比率）。

另外，相对于使用新鲜的和未转化的煤的气化来生产需要的氢气的现有技术水平的煤液化设备，申请人的发明的工艺结构的应用导致获得碳效率、项目净收益和项目内部收益率(IRR)的提高。

独特的工艺结构也是优化的方法，其中最有效地使用了进料煤和天然气原料中的碳，如由产生的CO₂的降低和碳和热效率的提高证实地。另外，利用大的粗合成气比率的单程甲醇合成装置的规范导致获得降低的资金和操作成本。最后，申请人的工艺结构通过M15的生产和净甲醇的生产而最大化汽油产品比率，其还有助于改善碳利用、装置热效率、高液体产率和改善的项目收益和收益率。

更具体地，申请人的本文教导一种同时降低二氧化碳（CO₂）产生和净二氧化碳排放的整合方法，其同时改善重质烃加工设备的碳和热效率，该方法包括：

（a）使用蒸汽甲烷重整器和单程甲醇生产单元生产高纯度氢气料流和甲醇料流；

（b）将一部分所述氢气料流进料至加工重质烃料流以形成液体料流的加氢裂化单元；

（c）将来自步骤a）的一部分所述甲醇料流和一部分所述氢气料流与来自步骤b）的所述液体料流一起进料至液体改质单元以形成一种或多种可出售汽油料流。

附图的简要说明

图1示出使用煤液化设备作为一个实例来示例申请人的发明的本发明的流程框图。

具体实施方式

图1示例申请人的在煤液化设备中应用的工艺结构。将进料煤10进料至煤预备(preparation)20用于干燥和定型(sizing)，然后进料至直接煤液化综合设施30，其包括一个或多个煤液化反应器。直接煤液化(DCL)为使溶剂（未示出）中的煤10与氢气在高温高压下反应以产生液体燃料的方法。在煤液化综合设施30中，使用固体挤出物催化剂（未示出）和氢气22a将煤转化成粗液体38和气体36产品。上述的用于煤液化单元的氢气料流22a在蒸汽甲烷重整器和甲醇合成综合设施16中形成。

采用蒸汽进行的天然气的重整称为蒸汽甲烷重整(SMR)，并为生产商业的大体积氢气的有效方法。在申请人的发明中，蒸汽甲烷重整器和甲醇合成综合设施16包括蒸汽重整器反应器单元（未示出）、炉段（未示出）和甲醇生产单元。在图1中未示出涉及蒸汽甲烷重整器和甲醇合成综合设施16的详细内容，但可以在下文中进行描述。

蒸汽甲烷重整器反应器单元在高温（700-1100℃）下和在基于金属的催化剂的存在下操作。在蒸汽重整器反应器单元中，蒸汽料流2与天然气4中的烃根据下式反应以产生一氧化碳和氢气：

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