СТАБИЛЬНЫЕ ЖИДКИЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Область техники

Изобретение относится к технологии переработки углеводородов, в ча- стности, к способам и устройствам для переработки углеводородного газа, в том числе природного, в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, такие как синтетическая нефть или синтетические мо- торные топлива.

Предшествующий уровень техники

С истощением запасов нефти и увеличением стоимости ее добычи все более актуальной становится проблема получения синтетических жидких углеводородов из альтернативных нефти источников углерод- содержащего сырья, в первую очередь - углеводородных газов (при- родного газа, попутного нефтяного газа, газов нефтепереработки). Кроме того, освоение утилизации попутного нефтяного газа для произ- водства жидких углеводородов, который в настоящее время в огром- ных количествах сжигается в факелах, имеет большое значение не только с точки зрения полезного использования этого потенциально ценного продукта, но также и для решения одной из основных эколо- гических проблем - уменьшения выброса в атмосферу диоксида угле- рода.

Все известные технологические процессы получения синтетических жидких углеводородных продуктов, в том числе топливного назначе- ния, из газообразного углеводородного сырья включают в качестве ос- новных стадий каталитическую конверсию газообразного сырья (паро- вую, парокислородную или пароуглекислотную) с получением синтез- газа (смеси СО и Н ₂ с возможными добавками С0 ₂ , Н ₂ 0, N ₂ , Аг и др.) и последующий каталитический синтез жидких углеводородов из син- тез-газа.

Производство синтетических жидких углеводородов из углеводо- родных газов является весьма энергоемким процессом и капитальные затраты на организацию такого производства достаточно высокие, в значительной степени они зависят от металлоемкости оборудования и используемых материалов, которые, в свою очередь, определяются па- раметрами технологических процессов переработки (в первую очередь, давлением и температурой). Этими факторами в значительной степени определяется и цена получаемого конечного целевого продукта. По- этому при сравнительной оценке различных вариантов технологиче- ских процессов производства синтетических жидких углеводородов важнейшими показателями их эффективности являются расход исход- ного газа и энергии на производство конечного продукта, а также капи- тальные вложения на единицу конечного целевого продукта.

В настоящее время одним из основных способов получения синте- тического моторного топлива является технология "Газ в жидкость" ("GTL"). Современный процесс GTL в его углеводородном варианте - трехстадийная технология, использующая каталитические реакции. Сначала метан, составляющий основную часть природного и попутного газа, превращают в реакционно-способную смесь оксида углерода и водорода ("синтез-газ"). Для этой цели применяют в основном паровой или автотермический риформинг, реже парциальное окисление. Второй этап - синтез углеводородов из СО и Н ₂ ("синтез Фишера-Тропша"). На третьей стадии углеводородные продукты доводят до товарного каче- ства.

Известен способ переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, например, в синтетическую нефть, или синтетическое моторное топливо, предусматривающий пе- реработку исходного газа каталитическим паровым риформингом с по- лучением синтез-газа - смеси, в основном состоящей из водорода и мо- нооксида углерода, а также некоторого количества диоксида углерода; последующую переработку полученного синтез-газа в синтетическую нефть; разделение полученного продукта на разные потоки: поток не- очищенного продукта, который в основном содержит низшие углево- дороды и высшие углеводороды, поток воды и поток отходящих газов, который в основном содержит оставшиеся компоненты; при этом часть потока отходящих газов вновь подвергают паровому риформенгу и вводят полученный газ в газовый поток перед переработкой его в син- тетическую нефть, представляющую собой синтетический углеводо- родный продукт, состоящий из высших углеводородов, например, пен- тана и высших соединений (С5+), и затем, по необходимости, разделе- ние синтетической нефти на фракции синтетического моторного топ- лива (Патент РФ ° 2247701, приоритет от 01.12.2000, опубл. 10.03.2005).

Недостаток этого известного способа переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты заключается в сжигании большого объёма исходного газа для разогрева перерабаты- ваемого каталитическим паровым риформенгом потока газа до опти- мальной температуры порядка 1200°С, необходимой для получения однородного по химическому составу синтез-газа с максимальным ко- эффициентом газификации. Кроме того, нестабильная плотность и теп- лотворная способность исходного углеводородного газа, а также воз- можное наличие жидких фракций и сероводорода в его составе не по- зволяют напрямую без предварительной обработки исходного газа ис- пользовать его в разных газохимических процессах в виде исходного сырья и обеспечить возможность поддержания в автоматическом ре- жиме оптимальной температуры при получении синтез-газа, позво- ляющем контролировать процесс его получения. Также недостаток этого известного способа переработки углеводородного газа в стабиль- ные жидкие синтетические нефтепродукты состоит в невозможности стабилизировать поток синтез-газа, перерабатываемого в синтетиче- скую нефть из-за наличия в нём избыточного водорода. Вместе со все- ми вышеприведенными недостатками, осуществление этого известного способа требует потребления большого количества энергии извне.

Из этого же источника (Патент РФ JNb 2247701, приоритет от 01.12.2000, опубл. 10.03.2005) известен энергетический комплекс для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, содержащий систему подачи исходного газа; реактор синтез-газа с внутренними трубами, подключенными к системе отведе- ния основного потока газа и к системе подачи пара, и межтрубным пространством, подключенным к системе подачи и отведения техноло- гического потока газа; реактор Фишера-Тропша, связанный с системой отведения синтез-газа от реактора синтез-газа через систему охлажде- ния; разделительный блок по разделению полученной синтетической нефти на потоки, каждый со своей системой отведения: системой отве- дения потока неочищенного продукта, системой отведения потока во- ды и системой отведения потока отходящих газов; систему введения отходящего подвергнутого риформингу газа в газовый поток перед пе- реработкой его в синтетическую нефть; и, по необходимости, модуль фракционной конденсации для разделения синтетической нефти, полу- ченной в реакторе Фишера-Тропша, на конечные фракции моторного топлива.

Недостаток этого известного комплекса переработки углеводород- ного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты заклю- чается в отсутствии оборудования для поднятия температуры перера- батываемого газа в реакторе синтез-газа до оптимальной ( 1200°С), что приводит к необходимости сжигания большого объёма исходного газа и, как следствие, к значительному снижению объёма конечного продукта. Также этот известный комплекс не содержит устройств, обеспечивающих стабилизацию основного потока синтез-газа, перера- батываемого в синтетическую нефть, из-за наличия в нём избыточного водорода. Вместе с этим, срок службы используемого в комплексе обо- рудования низок из-за переработки в нём неочищенного от жидких фракций и сероводорода нестабильного по плотности и теплотворной способности исходного углеводородного газа. Кроме того, отсутствие в известном комплексе оборудования по выработке энергии для обеспе- чения собственного технологического процесса и по утилизации оста- точного тепла от него, требует значительного потребления энергии из- вне.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ пере- работки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, например, в синтетическую нефть, или синтетическое моторное топливо, предусматривающий предварительную обработку исходного углеводородного газа в зависимости от его физико- химических свойств, например, очистку от сероводородных соедине- ний, и/или сепарирование и осушку, и/или компримирование, а также последующее разделение этого предварительно обработанного газа на два потока: основной поток, перерабатываемый в конечный продукт, и технологический поток, используемый для поднятия температуры ос- новного потока газа в процессе получения конечного продукта, после- дующую переработку каждого из этих разделённых потоков: основного потока - каталитическим паровым риформингом с получением синтез- газа, последующим его охлаждением и переработкой в стабильную синтетическую нефть и, по необходимости, разделением синтетической нефти на фракции синтетического моторного топлива, а переработку отделённого технологического потока - пропусканием через газотур- бинную установку с получением электрической энергии и продуктов сгорания, направляемых затем на разогрев основного потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом (Патент РФ N° 2428575, приоритет от 13.08.2010, опубл. 10.09.201 1).

Этот наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ пере- работки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты по сравнению с вышеприведенным способом не требу- ет потребления большого количества энергии извне, т.к. позволяет поднять температуру подвергаемого конверсии газа до 500°С и, тем самым, снизить объём сжигаемого газа для обеспечения этого процесса и, как следствие, повысить объём выхода конечного продукта, за счёт пропускания технологического потока газа через газотурбинную уста- новку, связанную с приводом газоперекачивающего агрегата и/или с электрогенератором и позволяющую получить не только продукты сгорания для нагрева основного потока перерабатываемого газа в про- цессе его конверсии паровым риформингом, но и дополнительную электроэнергию для обеспечения собственного технологического про- цесса. При этом предварительная обработка исходного газа перед его технологической переработкой в конечный продукт, устраняющая не- стабильную плотность и нестабильную теплотворную способность ис- ходного газа, а также жидкие фракции и серу, продлевает срок службы используемого технологического оборудования.

Недостатком этого наиболее близкого к предлагаемому изобрете- нию способа переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты является его неэффективность из-за снижения объёма выпуска конечного продукта, обусловленного необ- ходимостью сжигания больших объёмов исходного газа для обеспече- ния оптимальной температуры процесса его конверсии паровым ри- формингом, т.к. не предусматривает условий для более высокого под- нятия температуры продуктов сгорания технологического потока газа, предназначенного для разогрева основного перерабатываемого в ко- нечный продукт потока газа. Также этот известный способ не обеспе- чивает стабилизацию основного потока синтез-газа, перерабатываемо- го в синтетическую нефть, из-за наличия в нём избыточного водорода. Кроме того, неэффективность этого известного способа, наиболее близкого к предлагаемому, заключается в невозможности поддержания в автоматическом режиме оптимальной температуры для получения синтез-газа, позволяющем контролировать процесс его получения, из- за присутствия в нём избыточного водорода.

Из этого же источника (Патент РФ JSfo 2428575, приоритет от 13.08.2010, опубл. 10.09.201 1 ) известен наиболее близкий к предлагае- мому энергетический комплекс для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, содержащий под- ключенный к источнику углеводородного газа модуль предваритель- ной обработки газа из последовательно связанных между собой блоков, сформированных в зависимости от физико-химических свойств пере- рабатываемого газа, например, блока сероочистки, и/или компрессор- ного блока, и/или блока сепарации и осушки, разделительный блок по разделению предварительно обработанного газа на два потока: основ- ной и технологический, каждый со своей системой отведения: систе- мой отведения перерабатываемого в конечный продукт основного по- тока газа, и системой отведения технологического потока газа, исполь- зуемого для получения конечного продукта, а также газотурбинный блок со своим компрессором, своей камерой сгорания с системой по- дачи воздуха, и своей турбиной, реактор синтез-газа с подключенными к системе отведения основного потока газа и к системе подачи пара внутренними трубами и межтрубным пространством, подключенным к системе подачи и отведения технологического потока газа, реактор Фишера-Тропша, связанный через систему охлаждения с реактором синтез-газа и, по необходимости, модуль фракционной конденсации для разделения синтетической нефти, полученной в реакторе Фишера- Тропша, на конечные фракции моторного топлива.

Эта известная энергетическая установка позволяет использовать те- пло выхлопных газов газотурбинной установки для повышения темпе- ратуры основного потока углеводородного газа, перерабатываемого в синтез-газ, а также для получения электроэнергии, используемой для обеспечения собственного технологического процесса. При этом, тем- пература выхлопных газов газотурбинного двигателя внутреннего сго- рания составляет примерно 500°С.

Недостатком этого известного комплекса является отсутствие в нём необходимого оборудования для повышения температуры перерабаты- ваемого углеводородного газа в синтез-газ до температуры (около 1200°С), обеспечивающей возможность проведения реакции паровой конверсии с получением однородного по химическому составу синтез- газа с максимальным коэффициентом газификации, что вызывает не- обходимость сжигания больших объёмов исходного газа и, как следст- вие, приводит к снижению объёма выпуска конечного продукта. Также этот известный комплекс не содержит устройств, обеспечивающих стабилизацию основного потока синтез-газа, перерабатываемого в син- тетическую нефть, из-за наличия в нём избыточного водорода и под- держание в автоматическом режиме оптимальной температуры в реак- торе синтез-газа для получения однородного по химическому составу синтез-газа с максимальным коэффициентом газификации, что не по- зволяет контролировать этот процесс, снижая эффективность исполь- зования этого комплекса. Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении эффективности способа переработки углево- дородного газа в стабильные синтетические жидкие нефтепродукты и энергетического комплекса для его осуществления за счёт увеличения объёмов выпуска конечного продукта и снижения энергозатрат на его получение.

Единый технический результат, достигаемый заявляемым изобрете- нием, заключается в создании эффективных условий для протекания процесса получения синтетической нефти в реакторе Фишера-Тропша, за счёт стабилизации потока синтез-газа путём удаления из него избы- точного водорода, а также в создании эффективных условий для про- текания процесса получения синтез-газа за счёт разогрева основного потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом продук- тами, полученными от дожигания продуктов сгорания пропущенного через газотурбинную установку технологического потока газа вместе с избыточным водородом и частью технологического потока предвари- тельно обработанного исходного углеводородного газа, и обеспечение оптимально-устойчивого процесса конверсии основного потока газа за счёт поддержания в автоматическом режиме его температуры в реак- торе синтез-газа.

Для получения указанного технического результата предлагается способ переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синте- тические нефтепродукты, например, в синтетическую нефть, или син- тетическое моторное топливо, предусматривающий предварительную обработку исходного углеводородного газа в зависимости от его физи- ко-химических свойств, например, очистку от сероводородных соеди- нений, и/или сепарирование и осушку, и/или компримирование, а так- же последующее разделение этого предварительно обработанного газа на два потока: основной поток, перерабатываемый в конечный про- дукт, и технологический поток, используемый для поднятия темпера- туры основного потока газа в процессе получения конечного продукта, последующую переработку каждого из этих разделённых потоков: ос- новного потока - каталитическим паровым риформингом с получением синтез-газа, последующим его охлаждением и переработкой в стабиль- ную синтетическую нефть и, по необходимости, разделением синтети- ческой нефти на фракции синтетического моторного топлива, а пере- работку отделённого технологического потока - пропусканием через газотурбинную установку с получением электрической энергии и про- дуктов сгорания, направляемых затем на разогрев основного потока га- за в процессе его конверсии паровым риформингом, ... в котором до- полнительно от полученного паровым риформингом синтез-газа отде- ляют избыточный водород, а продукты сгорания пропущенного через газотурбинную установку технологического потока газа, вначале до- жигают вместе с избыточным водородом и частью технологического потока предварительно обработанного исходного углеводородного га- за, а затем направляют на разогрев основного потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом.

Все операции по предварительной обработке поступающего углево- дородного газа, по его разделению на два потока: основной и техноло- гический, а также по последующей переработке каждого из разделён- ных потоков, и по необходимости, разделение полученной синтетиче- ской нефти на фракции синтетического моторного топлива, производят по единой программе, привязанной к химическому составу газа, посту- пающего на переработку.

Для получения указанного технического результата предлагается энергетический комплекс для переработки углеводородного газа, со- держащий систему подачи газа, подключенную к источнику углеводо- родного газа и соединённый с ней модуль предварительной обработки газа из последовательно связанных между собой блоков, сформирован- ных в зависимости от физико-химических свойств перерабатываемого газа, например, блока сероочистки, и/или компрессорного блока, и/или блока сепарации и осушки, разделительный блок по разделению пред- варительно обработанного газа на два потока: основной и технологиче- ский, каждый со своей системой отведения: системой отведения пере- рабатываемого в конечный продукт основного потока газа, и системой отведения технологического потока газа, используемого для получения конечного продукта, а также газотурбинный блок со своим компрессо- ром, своей камерой сгорания с системой подачи воздуха, и своей тур- биной, реактор синтез-газа с подключенными к системе отведения ос- новного потока газа и к системе подачи пара внутренними трубами и межтрубным пространством, подключенным к системе подачи и отве- дения технологического потока газа, реактор Фишера-Тропша, связан- ный через систему охлаждения с реактором синтез-газа и, по необхо- димости, модуль фракционной конденсации для разделения синтетиче- ской нефти, полученной в реакторе Фишера-Тропша, на конечные фракции моторного топлива, этот комплекс дополнительно снабжен мембранным блоком для отделения избыточного водорода от синтез- газа, а также форсажной камерой для дожигания продуктов сгорания пропущенного через газотурбинную установку технологического пото- ка газа вместе с избыточным водородом и частью технологического потока предварительно обработанного исходного углеводородного га- за, при этом, мембранный блок выполнен с одним входом, связанным через систему охлаждения с выходом основного потока газа из внут- ренних труб реактора синтез-газа, и с двумя выходами, один из кото- рых предназначен для отведения водорода и соединён с одним из вхо- дов форсажной камеры, а другой выход мембранного блока соединён с входом в реактор Фишера-Тропша, и форсажная камера вторым своим входом соединена с системой отведения технологического газа из раз- делительного блока, а третьим своим входом она связана с выходом турбины газотурбинного блока, а своим единственным выходом фор- сажная камера соединена с межтрубным пространством реактора син- тез-газа.

Для переработки углеводородного газа в оптимальном режиме энер- гетический комплекс оснащен программным пультом управления, свя- занными с ним разными клапанами подачи пара, воздуха и синтез-газа в технологические зоны комплекса и разными датчиками, установлен- ными в технологических зонах комплекса, в том числе в газоходе на участке выхода из него синтез-газа, и в камерах рубашек кожухов па- роводяного котла, а также датчиком зеркала раздела воды и пара в ка- мере парогенерации.

Использование привода газотурбинного двигателя для питания бло- ков, входящих в комплекс, в качестве газотурбинного блока энергети- ческого комплекса позволяет одновременно использовать его не только в самом технологическом процессе переработки, но и для получения энергии, подпитывающей энергией оборудование комплекса

Краткое описание чертежей

Предлагаемое изобретение иллюстрируются чертежом со схемой энергетического комплекса для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические продукты.

Лучший вариант осуществления изобретения Энергетический комплекс для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты содержит подклю- ченный к источнику исходного газа модуль предварительной обработ- ки газа 1 из последовательно связанных между собой блоков (не пока- заны), сформированных в зависимости от физико-химических свойств перерабатывае-мого газа, например, блока сероочистки (не показан), и/или компрессорного блока (не показан), и/или блока сепарации и осушки (не показан); разделительный блок 2 по разделению предвари- тельно обработанного газа на два потока: основной и технологический, каждый со своей системой отведения: системой отведения перерабаты- ваемого в конечный продукт основного потока газа, и системой отве- дения технологического потока газа, используемого для получения ко- нечного продукта; газотурбинный блок 3 со своим компрессором (не показан), своей камерой сгорания с системой подачи воздуха (не пока- зана), и своей турбиной (не показана); реактор синтез-газа 4 с внутрен- ними трубами 5, подключенными к системе отведения основного пото- ка газа от разделительного блока 2, а также к системе охлаждения син- тез-газа и к системе подачи пара, и межтрубным пространством 6, под- ключенным к системе подачи и отведения технологического потока га- за; мембранный блок 7, предназначенный для отделения избыточного водорода от охлаждённого синтез-газа; форсажную камеру 8; реактор Фишера-Тропша 9 для получения синтетической нефти, связанный че- рез систему охлаждения 10 с реактором синтез-газа 4; и, по необходи- мости, модуль фракционирования продуктов синтеза 11 для разделе- ния синтетической нефти, полученной в реакторе Фишера-Тропша, на конечные фракции моторного топлива. Модуль предварительной обра- ботки газа 1 связан своим входом с модулем учёта исходного газа 12.

Внутренние трубы 5 реактора синтез-газа одним своим входом под- ключены к системе отвода основного потока газа от разделительного блока 2, другим своим входом - к системе подачи пара 13, а одним своим выходом они подключены к системе охлаждения синтез-газа 10.

Мембранный блок 7 имеет один вход и два выхода. Своим входом мембранный блок 7 связан через систему охлаждения синтез-газа 10 с выходом основного потока газа из внутренних труб реактора синтез- газа 4; одним своим выходом, предназначенным для отведения водоро- да, он соединён с одним из входов в форсажную камеру 8, а другим своим выходом мембранный блок 7 соединён с входом в реактор Фи- шера-Тропша.

Форсажная камера 8 имеет три входа и один выход. Одним своим входом она подключена к выходу турбины газотурбинного блока 3, другим входом - к одному из выходов мембранного блока 7, а третьим своим входом форсажная камера 8 присоединена к системе отведения технологического газа разделительного блока 2. Своим единственным выходом форсажная камера 8 соединена с входом в межтрубное про- странство 6 реактора синтех-газа 4.

Газотурбинный блок 3 представляет собой газотурбинный двигатель привода электростанции для питания блоков, входящих в комплекс.

Реактор синтез-газа 4 представляет собой трубчатую печь рифор- минга на никелевом катализаторе.

Мембранный блок 7 обеспечивает соотношение в основном потоке Н ₂ /СО=1/1, при содержании С0 ₂ 6,78% об. - достаточном для обеспе- чения работоспособности катализатора синтеза посредством формиро- вания активной поверхности катализатора.

Заявляемый способ переработки углеводородного газа в стабиль- ные жидкие синтетические нефтепродукты реализуют в предлагаемом энергетическом комплексе следующим образом.

Исходный газ поступает в модуль учёта исходного газа 12, далее - в модуль предварительной обработки 1 , где в зависимости от состава подвергается обработке, например, очистке от сероводородных соеди- нений, и/или сепарированию и осушке, и/или компримированию. Затем подготовленный к переработке газ разделяют в блоке разде- ления 2 на два потока: основной и технологический, каждый из кото- рых направляют на отдельную обработку.

Основной поток газа подвергают каталитической паровой конверсии при температуре близкой к 1200°С с получением синтез-газа в реакторе синтез-газа 4. Пар добавляют к углеводородному сырью из системы подачи пара 13 в количестве, обеспечивающем получение газа с соот- ношением пара и углерода, достаточно высоким для предотвращения отложения углерода на частицах катализатора. Проведение конверсии углеводородных газов при температуре близкой к 1200°С обеспечива- ет содержание диоксида углерода в синтез-газе не более 2%, благодаря чему исключается необходимость очистки синтез-газа от диоксида уг- лерода перед его поступлением в реактор Фишера-Тропша 9.

Процесс конверсии перерабатываемого газа основан на следующих реакциях окисления метана и его гомологов водяным паром:

СН ₄ +Н ₂ О=СО+ЗН ₂ -206 кДж/моль,

CO+H ₂ 0=C0 ₂ +H ₂ +Q,

СН ₄ +2Н ₂ ОСО ₂ +4H ₂ -Q

C _n H _m +nH ₂ 0=nCO+(2n+m)/2H ₂

Во избежание осаждения углерода на катализаторе соотношение пар/газ поддерживается в пределах 3,04: 1. Рекомендуемая оптимальная объемная скорость процесса конверсии составляет 800-И 000 ч ^"1 .

В результате паровой конверсии получают синтез-газ с избыточным относительно оптимально-рекомендуемого для синтеза содержанием водорода, т.е. смесь, в основном состоящую из водорода и монооксида углерода, а также некоторым количеством диоксида углерода.

Полученный в реакторе синтез-газ охлаждают с помощью системы охлаждения 10 до 270°С и направляют в мембранный блок 7 для ста- билизации его состава путём отделения от него избыточного водорода, а освобождённый от избыточного водорода синтез-газ направляют в реактор Фишера Тропша 9, в котором его перерабатывают в стабиль- ную синтетическую нефть и затем, по необходимости, разделяют её на фракции синтетического моторного топлива.

Отделённый от синтез-газа мембранным блоком 7 избыточный во- дород отправляют в форсажную камеру 8.

Технологический поток газа из разделительного блока 2 по своей системе отвода направляют в газотурбинный блок 4, который своим компрессором (не показан) сжимает поступивший газ до 14- 16 атм., за- тем сжигает в его в своей камере сгорания (не показана) вместе с пор- цией поступающего туда воздуха и выталкивает своей турбиной (не показана) полученные продукты сгорания с температурой около 500°С в форсажную камеру 8.

В форсажной камере 8 поступившие из газотурбинного блока 3 про- дукты сгорания смешивают с водородом и частью предварительно об- работанного исходного углеводо-родного газа и дожигают с получени- ем продуктов дожига с температурой 1 100°С.

Выходящие из форсажной камеры 8 продукты дожига направляют в межтрубное пространство 6 реактора синтез-газа 4 для повышения температуры основного потока газа, конверсируемого в процессе па- рового риформинга. Такое повышение температуры позволяет резко увеличить энергоэффективность процесса получения синтез-газа, сни- зить объём технологического потока исходного газа, направляемого на разогрев перерабатываемого в конечный продукт основного потока га- за.

Возможность управления процессами дозирования продуктов, на- правляемых в форсажную камеру позволяет автоматизировать процесс управления температурой в реакторе синтез-газа. Далее синтез СО и Н ₂ проводят в трубчатом реакторе Фишера- Тропша 9 со стационарным слоем катализатора при давлении 10-50 атм. (предпочтительно 15-25 атм.) и температуре 150-300°С (предпоч- тительно 170-250°С). Мольное отношение СО:Н ₂ в синтез-газе состав- ляет 1 : КЗ (предпочтительно 1 :2).

Процесс синтеза метанола в реакторе Фишера Тропша основан на следующих реакциях:

СО-Н2Н ₂ =СН ₃ ОН+ 100,6 кДж/моль

С0 ₂ +ЗН ₂ СН ₃ ОН+Н ₂ 0+62,4 кДж/моль

Полученная в реакторе Фишера-Тропша синтетическая нефть имеет следующее содержание компонентов: содержание алканов - не ниже 80 мас.%, содержание алканов фракции С ₅ -С ю - не ниже 50 мас.%, содер- жание ароматических соединений - не выше 0,5 мас.%.

После этого синтетическая нефть поступает в модуль фракционной конденсации 1 1 для разделения синтетической нефти, полученной в реакторе Фишера-Тропша, на конечные фракции моторного топлива. Можно синтезировать следующие продукты, традиционно получаемые из нефти:

- низкомолекулярные олефины (С ₂ -С ₄ );

- бензин (С ₅ -С ю);

- дизельное топливо (Сц -С is);

- твердый парафин (С 19+) - церезин;

- ароматические углеводороды;

- смесь жидких углеводородов - синтетическую нефть.

Действующей технологией также предусматривается рекуперация высокопотенциального тепла как конвертируемого, так и дымовых га- зов на собственные нужды установки:

- для выработки насыщенного водяного пара, используемого в техно- логии; - для подогрева исходного газа перед смешением с водяным паром;

- для подогрева парогазовой смеси перед трубчатой печью риформин- га;

- для подогрева воздуха перед подачей в печь для обеспечения процес- са горения;

- для подогрева теплофикационной воды для нужд системы отопления и вентиляции установки.

Промышленная применимость

Предлагаемый способ переработки углеводородного газа в стабиль- ные синтетические жидкие нефтепродукты, позволяет создать в пред- лагаемом энергетическом комплексе эффективные условия для проте- кания процесса получения синтетической нефти в реакторе Фишера- Тропша за счёт стабилизации потока синтез-газа путём удаления из не- го избыточного водорода, а также создать эффективные условия для протекания процесса получения синтез-газа за счёт разогрева основно- го потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом про- дуктами, полученными от дожигания продуктов сгорания пропущенно- го через газотурбинную установку технологического потока газа вме- сте с избыточным водородом и частью технологического потока пред- варительно обработанного исходного углеводородного газа, и обеспе- чение оптимально-устойчивого процесса конверсии основного потока газа за счёт поддержания в автоматическом режиме его температуры в реакторе синтез-газа.