[其他]通过间接氧化碳氢化合物而制成合成气体的过程

说明书

一种利用烃、水、游离氧和含有水蒸汽和碳氧化物类的转换气制造合成气（１６）的方法。转换气体流经一系列基本上是绝热的催化剂床（２，３，４，５，６，７），而烃类（９，１０，１１）和氧气（１３，１４，１５），则相间地被注进各催化剂床的入口。转换气可以用烃的明火燃烧法或是烃类的水蒸汽重整法制备。

本发明是关于制取含有氢和碳氧化物类的合成气的方法。其生成气主要用于伯醇类的合成。

由氢和碳氧化物类组成的合成气，其制法是众所周知的，即通过诸如天然气、液化石油气或石脑油的烃类混合物的控制氧化法来制备该合成气。

其制备过程是在高温及存在水蒸汽的条件下进行的。

从理论上来看，受控氧化过程对由合成气制造甲醇有特别意义。因为氧气量可以调节，以使获得的气体量符合生产该醇的化学计量关系。

事实上，例如，对于头几种饱和烃类可写出如下几个反应式：

CH₄+1/2O₂→CO+2H₂ （1）

C₂H₆+1/2O₂+H₂O→2CO+4H₂ （2）

C₃H₈+1/2O₂+2H₂O→3CO+6H₂ （3）

一般反应式为：

C_nH_2n+2+1/2O₂+（n-1）H₂O→nCO+2nH₂ （4）

让我们根据下列反应式，看看甲醇的合成：

nCO+2nH₂ /nCH₃OH （5）

事实上，反应比这更为复杂，因为在制备合成气的温度下水不仅和烃类反应，还与CO反应，如人们熟悉的水煤气反应：

CO+H₂O /CO₂+H₂ （6）

合成气中的CO₂，按下列反应式，用来生产甲醇：

nCO₂+3nH₂ /nCH₃OH+nH₂O （7）

使用空气或纯氧的明火燃烧是比较安全和更常见的氧化法。

纯氧可用来制造合成气，而氮气除了可以用来制造氨外，它还是必要的反应剂。

以纯氧进行明火燃烧，存在许多缺点：

一方面，许多的困难出现在材料问题上，即耐特高温火焰的材料，特别是在高压下耐特高温火焰的材料不易解决。

另一方面，从化学计量的角度看，氧气量不足时，碳不能转化为二氧化碳;氢不能转化为蒸汽，即燃烧是不完全的，燃烧过程通常会产生或多或少的烟灰（参见C.P.Marion＆ J.R.Muenger的文章，发表于1981年4月5～9日的AICHE会议上）。

因此，在通常的部分氧化过程中，氧分子与待燃原子的比例，不应低于0.7（参见杂志“Hydrocarbon processing”，Sept.1979，P191-194）。

现在将（1）式和（4）式作比较，可观测到O₂/C的比例范围由（1）式的0.5至（4）式的1/2n，n为待氧化分子的碳原子数目。

另一种方法是烃类的催化氧化法。