[發明專利]重整裝置和合成氣產生方法

無效

• 申請號: 200710089880.4
• 申請日: 2007-04-05
• 公開（公告）號: CN101049908A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: E·S·根金;K·B·福加什;N·M·帕特爾;S·P·老迪馬蒂諾
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C01B3/26
• 分類號: C01B3/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 呂彩霞;李炳愛

技術領域

本發明一般涉及燃料的重整，特別涉及用于產生含氫氣和碳氧化物的氣體如甲醇合成氣體(“合成氣”)的自熱重整方法和裝置，包括但不限于合成氣的大規模生產。

背景技術

圖1圖示了典型的直立式填料床自熱重整器10。烴進料24在加熱器34中被預熱。預熱的烴流然后可在獨立的單元操作(未示出)中脫硫。預熱的烴流與一部分蒸汽進料32混合。預熱的混合物與氧化劑進料26在單個燃燒器28內結合。氧化劑進料(通常是氧氣、空氣或其組合)在加熱器36內被預熱。預熱的氧化劑混合物與一部分蒸汽進料32混合或可在預熱器前加入蒸汽。蒸汽和氧化劑混合物與預熱的烴混合物在單個燃燒器28內混合。在自熱重整器18內形成部分氧化(POX)區域22。部分氧化(POX)為烴與氧化劑(例如氧氣或空氣)產生CO和H₂(其它產物包括H₂O和CO₂)的非催化亞化學計量燃燒。POX區域中部分氧化的流遇到目標磚系統14并進入填充催化劑床12。在填充催化劑床內發生蒸汽甲烷重整和水煤氣變換反應。流出氣體進入床拱座16并作為熱合成氣流38離開重整器。熱合成氣流可在工藝廢熱鍋爐42中被冷卻。合成氣流38然后可按照需要被進一步加工。

EP0936183?A2和US5628931(Lednor)中公開了典型的自熱重整器。

存在與如圖1所示的常規自熱重整器10中填充催化劑床12的使用有關的幾個問題。首先，填充催化劑床12會引起相當大的壓降，尤其對于增加的工藝流程/延伸部分。其次，常規自熱重整器/二段轉化爐設計基于來自單個燃燒器28的高放熱(在POX區域中)并要求用于直立式容器18的重防火裝置。由于來自單個燃燒器的高速射流，催化劑床需要目標磚系統14進行保護。通常，目標磚系統的失效都導致填充床催化劑床的磨耗。而且，單燃燒器設計強制全部熱都在單一緊湊POX區域中被釋放，這導致高的峰值火焰溫度。另外，POX區域中高的速度(少的停留時間)會增加煙炱形成和催化劑降解。這種侵蝕性操作條件需要額外的蒸汽注入、重質進料的預先重整等來考慮可靠操作，所有這些都導致較高的資本和操作成本。

如下面所述，現有技術公開了能減少與在常規自熱重整中使用填充催化劑床有關的一些問題的各種設計和改進。但是，仍需要對所提出問題的更全面的解決方案。

美國專利No.4618451(Gent)中公開了在燃氣輪機電廠的燃燒室內使用整體結構在催化劑區域前利用一些燃料/氧化劑分段產生合成氣。該專利公開了一種自熱重整器，其中在渦輪機內結合了適用于甲醇合成的產物氣體。

美國專利No.5632787(Boucot)中公開了具有較小POX室然后是重整催化劑床的設備，具有補充的氧化劑和燃料插入。一種構造為橫向布置，下流自熱重整器后是上流段，然后是另一下流催化劑床，然后是附加的上流和下流段.在后面的下流段中可進行附加的燃燒。

EP0312754?B1公開了水平式自熱重整器，其使用垂直催化劑段。

涉及自熱重整器內的整體結構的其它專利包括改進的噴射器或催化部分氧化。催化部分氧化(CPOX)涉及烴與氧化劑在催化劑上在比非催化部分氧化低的溫度下的部分燃燒。因此，CPOX反應過程與POX明顯不同。

美國專利No.5980596(Hershkowitz)中公開了當與噴射器一起使用時在自熱重整器內使用蒸汽重整催化整體結構。美國專利No.4863707(McShea，III)中公開了蒸汽重整整體結構與CPOX整體結構一起用于氨生產。EP206535?B1中公開了整體結構二段轉化爐(monolith?secondary?reformer)。

美國專利No.6059995(Topsoe)中公開了利用O₂分段進行重整，美國專利申請公開No.2003/0200699?A1中公開了分段的空氣自熱重整器.EP0842894?B1中公開了利用O₂分段的烴CPOX.

美國專利No.6911193(Allison)公開了分段的O₂和原料用于CPOX區域然后是蒸汽甲烷重整(SMR)區域。Chemical?Engineering，2003年9月，17頁上的文章公開了分段O₂用于CPOX和SMR催化劑的混合物。

希望具有能消除限制單一自熱重整器合成氣生產量的約束的燃料重整裝置和方法，其中約束包括：單燃燒器設計，垂直流構造，和對輸送管線的需要。

還希望具有能使重整器合成氣產量增加同時減少碳形成問題的燃料重整裝置和方法.