[发明专利]在基于氧气输送膜的转化系统内生产合成气的方法和系统

权利要求书

1.在基于氧气输送膜的转化系统中生产合成气的方法，所述方法包括以下步骤：

使用设置在基于氧气输送膜的转化系统中的多个氧气输送膜元件将含氧气流分成氧渗透物和贫氧滞留物流；

使进料至氧气输送膜元件的渗透侧的含氢气流与氧渗透物反应以产生反应产物流和热量；

经由对流将热量转移至贫氧滞留物流和经由辐射将热量转移至构造成生产合成气流的含有至少一种催化剂的转化反应器；

通过添加蒸汽预处理含烃类进料流以形成经预处理的转化装置进料流；

将经预处理的转化装置进料流与反应产物流合并以生产合并后的进料流，其具有介于约1.6和3.0之间的汽碳比和介于约500°C和750°C之间的温度；

在含有至少一种催化剂的转化反应器中在催化剂和由含氢气流与渗透氧的反应所产生的热量的存在下使合并的进料蒸汽转化来生产合成气流，设置所述基于至少一种催化剂的转化反应器靠近氧气输送膜元件。

2.在基于氧气输送膜的转化系统中生产合成气的方法，所述方法包括以下步骤：

使用设置在基于氧气输送膜的转化系统中的多个氧气输送膜元件将含氧气流分成氧渗透物和贫氧滞留物流；

使与氧气输送膜元件的渗透侧接触的含氢气流与氧渗透物反应以产生反应产物流和热量；

预先加热含烃类进料流并且将预热的含烃类进料流与蒸汽合并和随后与部分的反应产物流合并以产生具有介于约1.6和3.0之间的汽碳比和介于约500°C和750°C之间的温度的合并后的进料流；

在含有至少一种催化剂的转化反应器中在催化剂和由含氢气流与渗透氧的反应所产生的热量的存在下使合并的进料蒸汽转化来生产合成气流，设置所述含有至少一种催化剂的转化反应器靠近氧气输送膜元件；以及

再循环部分的合成气流至多个氧气输送膜元件的渗透侧以形成全部或部分的含氢气流，其中合成气的再循环部分维持在小于约400°C的温度或大于约800°C的温度，以便所述基于氧气输送膜的转化系统基本上不存在金属尘化腐蚀。

3.在基于氧气输送膜的转化系统中生产合成气的方法，所述方法包括以下步骤：

使用设置在基于氧气输送膜的转化系统中的多个氧气输送膜元件将含氧气流分成氧渗透物和贫氧滞留物流；

使接触氧气输送膜元件的渗透侧的含氢气流与氧渗透物反应以产生反应产物流和热量；

预先加热含烃类进料流并且将预热的含烃类进料流与部分的反应产物流和蒸汽合并以产生具有在约500°C和750°C之间的温度的合并后的进料流；

在含有至少一种催化剂的转化装置中在催化剂和由含氢气流与渗透氧的反应所产生的热量的存在下使合并的进料蒸汽转化来生产合成气流，设置所述基于至少一种催化剂的转化反应器靠近氧气输送膜元件；

经由与锅炉给水流的间接热交换冷却离开基于氧气输送膜的转化系统的合成气流至小于约400°C的温度，和其中蒸汽由合成气流和锅炉给水流之间的间接热交换产生；和

将部分的冷却合成气流进料至多个氧气输送膜元件的渗透侧以形成全部或部分的含氢气流；

其中基于氧气输送膜的转化系统和有关的合成生产工艺设备基本上不存在碳形成和金属尘化腐蚀。

4.权利要求1、2或3的方法，其中所述合并后的进料流具有介于约2.0和2.8之间的汽碳比和介于约600°C和750°C的温度。

5.权利要求1的方法，其中预处理所述含烃类进料流的步骤进一步包括使所述含烃类进料流和过热蒸汽合并以形成经预处理的转化装置进料流。

6.权利要求2、3或5的方法，其中所述蒸汽为在介于约15bar至80bar之间的压力和介于约300°C和600°C的温度下的过热蒸汽。

7.权利要求2、3或5的方法，其中所述过热蒸汽通过经由与所述贫氧滞留物流的间接热交换来加热所述蒸汽产生。

8.权利要求2、3或5的方法，所述方法进一步包括将预处理转化装置进料流进料至预转化装置以生产包含甲烷、氢气和一氧化碳的经预转化的进料流的步骤。

9.权利要求1、2或3的方法，所述方法进一步包括将氢气源结合所述含烃类进料流并且从所述含烃类进料流中去除硫的步骤。

10.权利要求1、2或3的方法，其中所述转化装置进料流的汽碳比大于约0.8。