(57) 1. Способ рекуперации водорода и метана из газообразной смеси, которая является отходящим газом реакции Фишера-Тропша или реакции превращения синтез-газа в метанол, где указанная газовая смесь содержит метан, диоксид углерода, монооксид углерода, водород, азот, аргон и следы олефинов и кислородсодержащих соединений, при этом способ включает следующие стадии:
(1) указанную газообразную смесь и соответствующее количество водяного пара подают в реактор (реакторы) превращения водяного газа при высокой, средней или низкой температуре или в комбинацию таких реакторов, чтобы превратить по меньшей мере часть монооксида углерода и воды в водород и диоксид углерода с получением выходящего потока;
(2) основную часть воды удаляют из выходящего потока, образовавшегося на стадии 1;
(3) выходящий поток со стадии (1) или (2) подают через колонну, включающую слой адсорбента, содержащий оксид алюминия, углеродное молекулярное сито, силикалит, активированный уголь, цеолит или их смеси,
где на начало указанной подачи слой и колонна предварительно насыщаются и предварительно опрессовываются с достижением абсолютного давления в диапазоне от 10 до 80 бар (бар а) водородом или смесью водорода, азота и/или аргона,
второй выходящий поток выпускают с другого конца указанного слоя, и
указанную подачу и указанный выпуск продолжают до тех пор, пока фронт газа, содержащего монооксид углерода, не достигнет по меньшей мере 45% длины слоя и самое большее 80% длины слоя в расчете от конца слоя, в который поступает поток, выходящий со стадии (1) и/или стадии (2);
(4) подачу потока, выходящего со стадии (1) и/или стадии (2), прекращают и давление в колонне и в слое снижают приблизительно на 5-25 бар а;
(5) давление в колонне и в слое адсорбента дополнительно снижают до значения в диапазоне от 5 до 25 бар а с получением четвертого выходящего потока;
(6) давление в колонне и в слое адсорбента дополнительно снижают до значения в диапазоне от 1 до 5 бар а;
(7) колонну и слой адсорбента продувают путем подачи смеси водорода, азота и/или аргона через колонну и слой адсорбента,
причем колонна и слой находятся под давлением в диапазоне от 1 до 5 бар а; и
(8) в колонне и слое адсорбента создают давление в диапазоне от 15 до 75 бар а путем подачи смеси водорода, азота и/или аргона.
2. Способ по п.1, в котором в дополнение к водороду и метану извлекают также диоксид углерода.
3. Способ по п.1 или 2, в котором газообразная смесь содержит 1-50 об.% метана; 10-40 об.% диоксида углерода; 20-65 об.% монооксида углерода; 10-40 об.% водорода; 1-55 об.% азота; 0,1-55 об.% аргона и следовые количества олефинов и кислородсодержащих соединений в расчете на общий объем сухой газообразной смеси.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором выходящий поток содержит 0,1-40 об.% метана; 0,1-55 об.% диоксида углерода; 0,1-40 об.% монооксида углерода; 15-95 об.% водорода; 0,1-55 об.% азота; 0,1-55 об.% аргона и следовые количества олефинов и кислородсодержащих соединений в расчете на общий объем сухой газообразной смеси.
5. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий следующие последовательные стадии:
(А) весь или часть второго выходящего потока подают через колонну, включающую слой адсорбента, содержащий оксид алюминия, углеродное молекулярное сито, силикалит, активированный уголь, цеолит или их смеси,
где на начало указанной подачи слой и колонна предварительно насыщаются и предварительно опрессовываются с достижением абсолютного давления в диапазоне от 20 до 80 бар а, предпочтительно от 30 до 70 бар а с помощью газа, предпочтительно содержащего от 80 до 99,9 об.% водорода, и
третий выходящий поток выпускают с другого конца указанного слоя,
указанную подачу и указанный выпуск продолжают до тех пор, пока газ, содержащий азот и/или аргон, не достигнет по меньшей мере 45% длины слоя и самое большее 80% длины слоя в расчете от конца слоя, в который поступает второй выходящий поток;
(B) подачу второго выходящего потока прекращают и давление в колонне и слое снижают приблизительно на 2-25 бар а;
(C) давление в колонне и в слое адсорбента дополнительно снижают до значения в диапазоне от 1 до 5 бар а;
(D) колонну и слой адсорбента продувают путем подачи газа, предпочтительно содержащего от 80 до 99,9 об.% водорода, через колонну и слой адсорбента,
причем колонна и слой находятся под давлением в диапазоне от 1 до 5 бар а, и
(E) в колонне и слое адсорбента создают давление в диапазоне от 15 до 75 бар а, предпочтительно от 25 до 65 бар а, более предпочтительно от 30 до 55 бар а путем подачи газа, предпочтительно содержащего от 80 до 99,9 об.% водорода.
6. Способ по п.1 или 2, в котором между стадиями (4) и (5) осуществляют следующие стадии:
колонну и слой адсорбента продувают путем подачи обогащенного углеродом газообразного потока, предпочтительно обработанного природного газа и/или по меньшей мере части четвертого выходящего потока, содержащего метан и, необязательно, диоксид углерода, в колонну и слой адсорбента,
причем колонна и слой находятся под давлением в диапазоне от 5 до 75 бар а, предпочтительно от 25 до 65 бар а, более предпочтительно от 30 до 55 бар а,
пятый выходящий поток выпускают с другого конца указанного слоя,
указанную подачу и указанный выпуск продолжают до тех пор, пока по меньшей мере 60% инертных компонентов, таких как азот и/или аргон, которые находились в слое в начале стадии продувки, не выйдут с другого конца указанного слоя.
7. Способ по п.6, в котором поток, содержащий более 95 об.% диоксида углерода, используется в качестве продувочного газа на стадии согласно п.5.
8. Способ по п.1 или 2, в котором осуществляют повторяющиеся циклы стадий (3)-(8).
9. Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере шесть колонн, содержащих слой адсорбента, используются для стадий (3)-(8).
10. Способ по п.9, в котором колонны для стадий (3)-(8) соединены параллельно.
11. Способ по любому из пп.1-5, в котором часть выходящего потока, полученного на стадии (4), используют в качестве газа, подаваемого на стадии (7), или где осуществляют стадии (А)-(Е), и часть выходящего потока, полученного на стадии (4), используют в качестве газа, подаваемого на стадии (7), и по меньшей мере часть выпускаемого потока, выходящего со стадии (С) и/или со стадии (D), используют, отдельно или в комбинации по меньшей мере с частью выходящего потока, полученного на стадии (4), в качестве газа, подаваемого на стадии (7), предпочтительно, кроме того, часть второго выходящего потока также используют в качестве газа, подаваемого на стадии (7).
12. Способ по п.1 или 2, в котором часть второго выходящего потока используют в качестве сырьевого газа на стадии (8), предпочтительно, кроме того, часть выходящего потока, полученного на стадии (4), также используют в качестве сырьевого газа на стадии (8).
13. Способ по п.1 или 2, в котором отходящий газ синтеза Фишера-Тропша, полученный по меньшей мере из одного реактора синтеза Фишера-Тропша и который, необязательно, очищен, и, необязательно, синтез-газ, который, необязательно, очищен, используют как по меньшей мере часть газообразной смеси на стадии (1), и часть четвертого выходящего потока направляют в качестве сырья или рециркулирующего потока в установку получения синтез-газа, предпочтительно как часть технологической линии синтеза Фишера-Тропша, линии производства метанола из природного газа или другой технологической линии.
14. Способ по п.5, в котором по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере шесть колонн, содержащих слой адсорбента, используют для стадий (3)-(8), и по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере пять колонн, содержащих слой адсорбента, используют для стадий (А)-(Е), предпочтительно колонны для стадий (3)-(8) соединены параллельно, и колонны для стадий (А)-(Е) соединены параллельно.
15. Система для рекуперации водорода и метана из отходящего газа реакции Фишера-Тропша, содержащего метан, диоксид углерода, монооксид углерода, водород, азот, аргон и следы олефинов и кислородсодержащих соединений, для использования в способе по п.1, где указанная система содержит
один или несколько реакторов превращения водяного газа при высокой, средней или низкой температуре или комбинацию таких реакторов для превращения по меньшей мере части монооксида углерода и воды в водород и диоксид углерода;
первую колонну, расположенную ниже по технологическому потоку от одного или нескольких реакторов превращения водяного газа при высокой, средней или низкой температуре или комбинации таких реакторов, включающую слой адсорбента, содержащий оксид алюминия, углеродное молекулярное сито, силикалит, активированный уголь, цеолит или их смеси; и
вторую колонну, расположенную ниже по технологическому потоку от первой колонны, включающую слой адсорбента, содержащий оксид алюминия, углеродное молекулярное сито, силикалит, активированный уголь, цеолит или их смеси,
при этом система соединена с реактором Фишера-Тропша или реактором превращения синтез-газа в метанол.
16. Система по п.15, дополнительно содержащая установку рекуперации диоксида углерода ниже по технологическому потоку от одного или нескольких реакторов превращения водяного газа при высокой, средней или низкой температуре или комбинации таких реакторов.

---