[發(fā)明專利]合成氣的生產(chǎn)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680013600.5
• 申請(qǐng)日: 2006-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101163778A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黛安娜·希爾德布蘭特;大衛(wèi)·格拉瑟;布倫東·豪斯貝格爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 約翰內(nèi)斯堡威特沃特斯蘭德大學(xué)
• 主分類號(hào): C10J3/00
• 分類號(hào): C10J3/00;C01B3/38;C01B3/34;C01B3/24;C01B3/36;C01B3/50
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧晉偉;劉曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生產(chǎn)合成氣的方法。

背景技術(shù)

“合成氣”(synthesis?Gas或Syngas)是一氧化碳(CO)和氫氣(H₂)的混合物，通常它們以1∶3或1∶1的CO∶H₂的摩爾比生產(chǎn)。

目前，合成氣由兩種方法之一而生產(chǎn)，利用氧(通常來(lái)自空氣)和水通過(guò)煤的氣化產(chǎn)生，或者利用氧(稱為熱重整或部分氧化重整)或水(稱為蒸汽重整)通過(guò)甲烷的重整產(chǎn)生。

與由碳(通常是煤)形成合成氣相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)如下：

C+H₂O→CO+H₂????(氣化)

通過(guò)該方法生產(chǎn)的CO∶H₂比可能不適合用于下游合成操作。因此，用下述水煤氣變換反應(yīng)來(lái)調(diào)整CO∶H₂比。

CO+H₂O→CO₂+H₂

根據(jù)所需的調(diào)整，該調(diào)整導(dǎo)致CO₂或水的放出。

同樣地，對(duì)于甲烷，可以通過(guò)下述反應(yīng)生產(chǎn)合成氣：

CH₄+H₂O→CO+3H₂????(重整)

通過(guò)該方法生產(chǎn)的CO∶H₂比可能不適合用于下游合成操作。使用上述水煤氣變換反應(yīng)來(lái)調(diào)整CO∶H₂比。根據(jù)所需的調(diào)整，該調(diào)整也導(dǎo)致CO₂或水的放出。

存在許多商業(yè)上用來(lái)生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器。這些包括基于Lurgi法、Winkler法和Wellman法的反應(yīng)器。

生產(chǎn)的合成氣進(jìn)一步被用來(lái)生產(chǎn)大量碳基化學(xué)品。例如，通過(guò)各種方法由合成氣生產(chǎn)甲醇和其它烴類產(chǎn)物。氨是由合成氣與空氣中的氮反應(yīng)而合成的另一種產(chǎn)物。

合成氣生產(chǎn)過(guò)程是吸熱的，因而需要大量能量以使這些過(guò)程運(yùn)行，為滿足這些要求，要排放大量二氧化碳。已經(jīng)表明二氧化碳是主要的溫室氣體，因此將其排放到大氣中是環(huán)境不友好的。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)合成氣的方法，該方法將至少部分地改善某些上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)合成氣的方法，其包括使煤氣化反應(yīng)的產(chǎn)物與甲烷重整反應(yīng)的產(chǎn)物合并。

本發(fā)明的另一特征是改變供給到煤氣化反應(yīng)的煤與供給到甲烷重整反應(yīng)的天然氣的比值，以生產(chǎn)預(yù)定組成的合成氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供獨(dú)立于甲烷重整反應(yīng)進(jìn)行的煤氣化反應(yīng)并且將各單獨(dú)反應(yīng)的產(chǎn)物合并。

另外，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，在與甲烷重整反應(yīng)的產(chǎn)物合并之前，從至少氣化反應(yīng)產(chǎn)物中除去不希望的組分；作為選擇，或者在合成氣生產(chǎn)之后，再?gòu)钠渲谐ゲ幌Ｍ慕M分。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，煤氣化反應(yīng)和甲烷重整反應(yīng)在同一容器中發(fā)生。

另外，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，在合成氣生產(chǎn)之后，從其中除去不希望的組分。

本發(fā)明還提供合成氣生產(chǎn)單元，其包括煤進(jìn)料和天然氣進(jìn)料，并且其中所述單元使煤進(jìn)料進(jìn)行氣化反應(yīng)并使天然氣進(jìn)行甲烷重整反應(yīng)。

本發(fā)明的又一特征在于使氣化反應(yīng)和重整反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在與重整反應(yīng)分離的容器中進(jìn)行氣化反應(yīng)。

另外，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供包括用于使氣化反應(yīng)和重整反應(yīng)產(chǎn)物合并的設(shè)備的單元，并且提供包括用于從氣化反應(yīng)產(chǎn)物中除去不希望的組分的設(shè)備的單元。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，氣化反應(yīng)和重整反應(yīng)在同一容器中發(fā)生。

另外，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供一種單元，該單元包括用于從所生產(chǎn)的合成氣中除去不希望的組分的設(shè)備。

具體實(shí)施方式

雖然煤氣化方法由于使用煤作為主要原料的成本效益而被廣泛地用于生產(chǎn)合成氣，但是這些方法由于其特別的特性而在能量消耗中是效率低的，并且產(chǎn)生大量二氧化碳排放。根據(jù)本發(fā)明，使甲烷重整過(guò)程的產(chǎn)物與碳?xì)饣磻?yīng)的產(chǎn)物合并。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)合并甲烷重整反應(yīng)的產(chǎn)物與碳?xì)饣磻?yīng)的產(chǎn)物有利于更有效地使用煤和甲烷資源，同時(shí)減少所生產(chǎn)的每噸產(chǎn)物的環(huán)境影響。

已證明甲烷反應(yīng)與煤反應(yīng)的產(chǎn)物的合并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，即使將少量甲烷加到該過(guò)程中也是如此。已發(fā)現(xiàn)該益處產(chǎn)生于甲烷燃燒的優(yōu)選燃燒熱和調(diào)節(jié)碳∶氫比的能力。這些益處包括：

降低的二氧化碳排放；

減少或消除對(duì)水煤氣變換反應(yīng)的需求；