[发明专利]一种天然气转化制取合成气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气转化制取合成气技术，是基于天然气规模化转化制合成气技术为目的的，属于能源催化领域。

技术背景

世界能源和化学工业85％以上是建立在石油、煤炭和天然气这三种可燃性矿物资源基础之上，在这三大支柱性能源中，石油资源日益枯竭，价格不断上涨，煤炭资源尽管储量丰富，但使用时污染严重，对环境保护带来严重挑战，作为优质清洁能源和化工原料的天然气期望在现代经济中扮演更加重要的角色。世界已探明天然气储量为181万亿立方米，远景储量为250～350万亿立方米，我国天然气远景储量达到54万亿m³，占世界1/7强，因此，开展天然气的高效转化技术具有重大的战略意义。

在诸多天然气催化转化技术中以天然气制取合成气，再经合成气分离制氢或者转化为化学品或液态烃一直是天然气转化利用的活跃领域。甲烷制合成气法通常包括甲烷的水蒸汽重整和二氧化碳重整，之后又兴起了催化部分氧化法和晶格氧部分氧化法。水蒸汽重整反应是一个强的吸热过程，虽已工业化，但存在能耗高，设备庞大复杂，操作费用昂贵的不足；二氧化碳重整工艺正处于研究阶段；催化部分氧化反应温度高，且甲烷和氧气混合气有爆炸的危险，很难实现工业放大；晶格氧部分氧化法克服了甲烷和氧气同时进料易发生爆炸的不足，且氧载体晶格氧可以通过其他氧源再生，同时获得其他副产品，大大降低合成气的生产成本，目前确保该技术顺利进行的反应装置世界各国均在研制中，规模化转化仍是研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种规模化转化天然气制取适合于费托合成的合成气。

为了解决上述技术问题，本方法包括以下步骤：

第一步，天然气经过脱硫净化后，以一定的速度输送至一定温度(600℃～1100℃)的循环流化床内，在循环流化床的重整器(Reforming reactor)内氧载体(Oxygen carrier)与天然气发生部分氧化反应产生合成气，合成气中H₂与CO摩尔比接近2。失去晶格氧的氧载体随合成气气流至循环流化床顶部，合成气从顶部合成气出口排出，而失去晶格氧的氧载体下落至位于循环流化床中部的氧载体再生器(Oxygen carrier regenerating reactor)。

第二步，从再生器底部以一定速度通入氧源(气态)，晶格氧再生的氧载体随着气流上升并下落回到重整器。以空气、H₂O与CO₂为氧源时，分别可以还获得产品气N₂、H₂与CO。

第三步，通过控制不断的通入天然气与氧源气流速度，首次加入的氧载体粒度及使用量，循环使用氧载体就可以不断的制得合成气与产品气N₂、H₂或CO。

通过氧载体在循环流化床内不断循环，完成晶格氧的失去与恢复过程，不断的将天然气转化为合成气，同时得到N₂、H₂与CO产品。

从循环流化床中产出的气体经换热器换热回收热量，热量可用于原料气的预热。

有益效果

(1)高效、连续、规模化转化天然气；

(2)产出的合成气H₂与CO摩尔比例接近2，适合于费托合成；

(3)以空气、H₂O与CO₂为氧源时，分别可以还获得产品气N₂、H₂与CO；

(4)工艺易规模化生产；

(5)无污染、零排放，真正实现清洁生产。

附图说明

图1是以空气为氧源对氧载体进行再生时的天然气转化过程工艺流程图。

图2是以水蒸气(H₂O)为氧源对氧载体进行再生时的天然气转化过程工艺流程图。

图3是以为CO₂氧源对氧载体进行再生时的天然气转化过程工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。