[发明专利]用于合成气生产的转化方法和相关设备

说明书

技术领域

在最普遍的方面，本发明涉及合成气的生产，即包含氢气和碳氧化物的混合物的生产，所述合成气是包括化肥、甲醇及其衍生物和有机化学的各种化合物的不同生产的基础。

特别是，本发明涉及下述类型的用于由烃混合物生产合成气的转化方法，所述转化方法包括第一步骤或预转化步骤，其中将包含所述烃混合物和水蒸汽的加工混合物进行初步催化转化反应，从而获得包含氢气、碳氧化物和烃的部分转化产物；和第二步骤或主转化步骤，其中将所述部分转化产物进行转化完全反应，从而获得所述合成气。

现有技术

在工业规模上通过下列反应获得合成气是已知的：

-烃在水蒸汽的存在下的催化转化反应，所述反应典型地在水蒸汽转化设备(所谓水蒸汽转化装置)中进行；或

-烃在非催化部分氧化转化设备(所谓部分氧化器)中的部分氧化反应，或

-烃在催化部分氧化转化设备(所谓自热转化装置)中的部分氧化反应。

在本申请中，上述三种方法中的任何一种或它们的组合被认为是″主转化″。

还存在熟知的需要是在不必制造上述三种类型的任一种的转化设备的情况下获得富含氢气的合成气，例如具有在40％和50％(折干计)之间的氢气含量的合成气，所述转化设备不但在投资成本方面，而且在管理和维护成本方面是特别复杂的。

对于这种目的，现有技术使用一种用于由气态烃混合物生产合成气的转化方法，其中提供在主转化步骤之前的预转化步骤，使得转化设备可以对其中烃已经被部分转化为合成气的气态混合物起作用。所述预转化步骤通过烃在水蒸汽的存在下的催化转化反应在适合的化学反应器中进行，所述化学反应器也称为预转化装置，比转化设备更简单。

它采取通常配备有单个催化床的绝热型反应器的形式。在反应器的上游，还可以安置热回收部分以从反应的气态加工混合物中回收热，所述气态加工混合物包含所述气态烃混合物和水蒸汽。

尽管就不同观点而言是有利的，但是根据示意性描述的用于合成气生产的转化方法具有公认的缺点，主要的缺点之一在于，在预转化步骤中获得的部分转化产物具有很有限的将烃转化为合成气的转化率，例如获得在5％和25％之间的将初始气态烃混合物转化为合成气的百分比值，从而以不完全令人满意的方式与随后的主转化步骤结合。

发明概述

本发明要解决的技术问题在于，设计并且提供所考虑类型的用于合成气生产的转化方法，所述转化方法能够满足上述需求，并且同时能够允许在预转化步骤中以简单和成本合算的方式获得比现有技术更好的将烃转化为合成气的转化率。

根据本发明，这种问题是通过上述类型的用于由烃混合物生产合成气的转化方法解决的，并且所述方法的特征在于所述预转化步骤是在假等温条件下进行的。

以这种方式，通过将在预转化步骤中使用的催化剂的温度基本上保持恒定，可以在来自预转化步骤的产物中获得部分转化产物，其中例如在15％和40％之间的百分比的烃已经被转化为合成气。

从为了陈述性和非限制性目的，参考附图对其优选实施方案所进行的下列描述中，根据本发明的用于合成气生产的转化方法的另外的特征和优点将变得清楚。

附图简述

图1示意性地表示实施根据本发明的转化方法的合成气生产用的转化设备。

优选实施方案的详述

参考图1，显示了总体上以10表示的合成气生产用的转化设备，所述转化设备实施根据本发明的用于生产合成气12的方法。

由烃混合物14进行上述用于合成气生产的转化方法。烃混合物14优选是气态的，因此以下将在描述中提及的是这种类型的混合物。

将水蒸汽16引入到气态烃混合物14中，从而获得包含烃和水蒸汽的气态加工混合物18。优选地，在将水蒸汽16引入到气态烃混合物14之前，加热气态烃混合物14。

所述方法包括第一步骤或预转化步骤，其中将所述气态加工混合物18进行初步催化转化反应，从而获得包含氢气、碳氧化物和烃的部分转化产物22。

所述预转化步骤之后是第二步骤或主转化步骤，其中将所述部分转化产物22进行转化完全反应，从而获得所述合成气12。

根据本发明的一个方面，所述预转化步骤在假等温条件下进行。优选地，所述预转化步骤在400℃和650℃之间的温度下进行。以这种方式，发现在部分转化产物22中，例如百分比大于30％的烃已经被转化为合成气。

因为在预转化步骤中进行的初步催化转化反应是吸热的，所以必须将将热量供应入催化床中。