[其他]生产合成气的设备

说明书

技术领域

本申请涉及一种由含有烃类的原料气体生产包含氢气和一氧化碳的合成气的方法，其中原料气体的进料料流被分流为第一部分料流和第二部分料流，其中第一部分料流被供给至蒸汽重整器中，在所述蒸汽重整器中其与蒸汽一起被催化转化从而获得包含有氢气和二氧化碳的气体料流，其中在蒸汽重整的下游第一部分料流又与第二部分料流合并得到整个料流，其中所述整个料流被供给至自热重整器，在其中其与富氧气体一起进行自热重整从而获得合成气。本申请还包括一种用于实施该方法的设备。

背景技术

一般而言，所有可被用作合成反应原料物质的含氢气的气体混合物都可以被称为合成气。使用合成气的典型合成是甲醇和氨的合成。

一般而言，可以从固态，液态和气态原料物质进行合成气的制备。最重要的气态合成气制备即所谓的重整利用天然气作为离析物。天然气实质上是一种气态烃类的混合物，其组成根据原产地变化，其中最主要的成分总是甲烷(CH₄)，并且还包含具有两个以上碳原子的高级烃以及例如硫磺的杂质作为另外的成分。

为了将天然气重整为合成气，首先使用所谓的蒸汽重整(也称为蒸汽转化)，其中在催化剂上将包含的甲烷根据下面的反应方程式主要转化为氢气(H₂)，一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)：

当使用合适的催化剂并添加蒸汽时，此外高级烃类通过所谓的富气反应被分解为甲烷：

甲烷与水转化为一氧化碳的高放热特性支配了整个蒸汽重整。通过外部加热来实现吸热过程中必需的能量输入。

通过增加S/C比(蒸汽对碳的比)即通过蒸汽的超化学计量添加，可以提高甲烷转化率。

一般而言，也可以通过部分氧化由甲烷获得合成气。烃类的部分氧化被理解为不完全燃烧，其中几乎不挥发的高级烃类可以首先被全部转化。对于将甲烷用作离析物，可以指出以下总反应方程式：

部分氧化的主要反应是放热的，并且由要亚化学计量添加的氧气量来决定。

所谓的自热重整描述了一种蒸汽重整和部分氧化的混合工序。在适合的操作模式下，对放热工序(部分氧化)和吸热工序(蒸汽重整)相互进行调整，使得不必须从外部为系统供给能量。

特别是当使用自热重整器时，成问题的是存在高价烃类，因为高价烃类会经历大量的放热和吸热反应两者，因此根据所用的天然气的组成，如下会很快地发生：反应不再自热地进行，但是产生或消耗热。当自热反应发展成为吸热反应时，反应空间冷却下来，直到存有的能量不再足以提供所需的活化能，因而反应不再发生。当反应相反无意地放热进行时，提供的能量会导致不想要的燃烧过程，该燃烧过程转而同样为强放热的，因此反应不再以受控的方式进行。无论如何都必须避免这两种情况。

因此，通常使用所谓的预重整器，其在自热重整之前已经将用作离析物的气流进行转化。预重整器、蒸汽重整器、部分氧化和自热重整的多种可能组合从现有技术是已知的。

最简单形式的上述组合重整，例如从乌尔曼工业百科全书(Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry)，第6版，1998，电子发行，“7.1从天然气制造甲醇(MethanolProductionfromNaturalGas)”已知的，这种组合重整的最简单形式完全省略了预重整器。将入口料流的部分通过蒸汽重整器，而将剩余的料流在环绕该蒸汽重整器的旁路中进行引导。随后将重整的蒸汽和未反应的蒸汽合并且进行自热重整。

WO2008/122391A描述了将全部离析物料流引导通过预重整器，随后将预重整的蒸汽分为三个部分料流。将这三个部分料流供给至自热重整器，气热式重整器和蒸汽重整器。

DE102006023248A1也描述了必须对全部气体料流进行预重整。在预重整的下游，将预重整的气体料流分为两个部分料流，其中将第一部分料流供给至蒸汽重整，并且在通过蒸汽重整后与未处理的第二部分料流一起进行自热重整。这具有的缺点在于，全部气流都要被引导经过预重整器，因此预重整器必须是相对大尺寸的，这明显增加了设备和运作成本。