[发明专利]用于启动自热重整反应器的方法

说明书

本发明涉及一种用于起动自热反应器的方法，该方法是用于通过在一个发生氧化和重整反应的反应室中重整含烃的原料气来产生合成气，根据该方法，进料含烃的原料气和水蒸气，其中针对该含烃的原料气，水蒸气含量是按体积计0-80%，以及进料一种按体积计10%-100%氧含量的氧化剂，并且产生了一种产物气体，该起动通过一种点火操作来引发。

用于通过天然气的重整产生合成气的自热反应器要求>800°C的温度以在主反应区获得稳定的持续反应，在该主反应区使该氧化剂与原料气接触，该原料是一种天然气/水蒸气混合物。

这种高温水平不能单独通过在常规的流体-加热热交换器中预加热该天然气完成。这样的热交换器在约600°C温度时已经达到它们用于有待加热的流体的极限值。这是由于对材料限定的限制以及在加工容器中，具体地在启动和关闭的过程中单独元件的热膨胀的很大的差异。此外，在该重整器的启动过程中经常没有可供使用的、可以提供高温的热源。

因此，要求一种点火装置来启动该反应。通常，为此目的使用专用的、装备有分开的点火装置的启动燃烧器。加热该反应室后必须移除该启动燃烧器以保护尤其是该点火装置免受存在于连续操作中的气氛以及永久的高温。燃烧器的移除要求在该预加热阶段后给该反应器泄压并且由此必然引起相当费时的过程。

电预热器允许高达约800°C的加热元件温度。然而，考虑到这些加热元件与用于将热传递到该过程的气体之间的温度差以及直到进入该反应器中不可避免的热量损失，实际上在该反应器内部可以达到的温度总是大大低于加热元件的温度。此外，经验已显示实际上在该反应器中占优势的温度仅以一种非常暂时的方式遵循该预热器的出口温度。这种现象的原因是进料管路的吸热能力以及该反应器的陶瓷衬里的吸热能力。由于这些情况，天然气所要求的着火温度不能在具有特别大的表面损耗的小型反应器中达到。也不确定这单独在电预热器的帮助下在大设备容量的情况下是有可能的。在任何情况下，长加热时期和大电能需求导致一种非常效率低的方法。将必需在预加热期结束时移除反应器-内部电预热器-类似于启动燃烧器。

US6,123,873描述了一种用于起动自热重整器的方法，其中使由甲醇和水蒸气组成的气体与一种甲烷化催化剂接触，该气体具有足够高的温度来引发甲醇分解反应成氢与一氧化碳（包括进一步加热），并且其中将该热气体随后进料到一种自热重整器中，将后者加热到足以启动并且维持一个重整反应的温度。然而，采用这种解决方案，为达到所要求的着火温度的技术努力是非常高的。

因此，本发明的目的是提供一种可替代的方法，该方法在设备方面尽可能简单并且允许了确保起动，而无需以一种费时的方式启动和再次关闭该自热反应器。

本目的是通过一种用于起动自热反应器的方法实现的，该方法用于通过在一个发生氧化和重整反应的反应室中重整含烃的原料气来产生合成气，根据该方法，进料一种含烃的原料气和水蒸气，其中针对含烃的原料气，水蒸气含量是按体积计0-80%，以及进料一种按体积计10%-100%氧含量的氧化剂，并且产生了一种产物气体，其中首先将该自热反应器通过一种惰性流体预加热到>600°C用于起动，并且然后将该点火操作通过进料一种具有足够低的着火温度（低于该含烃原料气的着火温度）的气体或气体混合物并且通过进料一种按体积计10%-100%氧含量的氧化剂来触发，并且在所述的气体或气体混合物中具有低着火温度的组分的含量按体积计是至少40%，并且然后通过进料该含烃的原料气和水蒸气开始该自热重整。

具体地，这里更高的烃可以用作具有高反应性（即，在低温下着火）的气体或气体混合物，它们的着火温度大大低于甲烷的着火温度并且已知随着链长的增加而降低。然而，同时，考虑到在该反应器的内部形成碳烟，气体的选择是一种折中，所述碳烟的形成随着该链长而增加。在这方面尤其关键的是例如不饱和烃，并且因此是不适合的。因此，一个良好的折中是使用丙烷或具有按体积计至少40%的丙烷含量的含丙烷的气体混合物，例如一种丙烷/丁烷气体混合物。

该含丙烷的气体混合物优选从一个储罐供应。

一种非-反应性气体，例如氮气或二氧化碳，或水蒸气，根据具体情况，有利地用作用于该反应器预加热的惰性流体。

该起动有利地在1-10巴绝对值，优选在1-5巴绝对值的压力下进行。由于与在约20至100巴的压力下进行的自热重整反应相比，该启动操作在减小的压力下进行，并且仅需要一段短的时间，所以即使在大型反应器的情况下为那个目的所要求的具有低着火温度的气体或气体混合物的量也是适度的。