[發明專利]一種天然氣轉化制取合成氣的方法

無效

• 申請號: 200910163237.0
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101830434A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王華;祝星;魏永剛;李孔齋;胡建杭;晏冬霞;程顯名
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B3/36
• 分類號: C01B3/36
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及天然氣轉化制取合成氣技術，是基于天然氣規模化轉化制合成氣技術為目的的，屬于能源催化領域。

技術背景

世界能源和化學工業85％以上是建立在石油、煤炭和天然氣這三種可燃性礦物資源基礎之上，在這三大支柱性能源中，石油資源日益枯竭，價格不斷上漲，煤炭資源盡管儲量豐富，但使用時污染嚴重，對環境保護帶來嚴重挑戰，作為優質清潔能源和化工原料的天然氣期望在現代經濟中扮演更加重要的角色。世界已探明天然氣儲量為181萬億立方米，遠景儲量為250～350萬億立方米，我國天然氣遠景儲量達到54萬億m³，占世界1/7強，因此，開展天然氣的高效轉化技術具有重大的戰略意義。

在諸多天然氣催化轉化技術中以天然氣制取合成氣，再經合成氣分離制氫或者轉化為化學品或液態烴一直是天然氣轉化利用的活躍領域。甲烷制合成氣法通常包括甲烷的水蒸汽重整和二氧化碳重整，之后又興起了催化部分氧化法和晶格氧部分氧化法。水蒸汽重整反應是一個強的吸熱過程，雖已工業化，但存在能耗高，設備龐大復雜，操作費用昂貴的不足；二氧化碳重整工藝正處于研究階段；催化部分氧化反應溫度高，且甲烷和氧氣混合氣有爆炸的危險，很難實現工業放大；晶格氧部分氧化法克服了甲烷和氧氣同時進料易發生爆炸的不足，且氧載體晶格氧可以通過其他氧源再生，同時獲得其他副產品，大大降低合成氣的生產成本，目前確保該技術順利進行的反應裝置世界各國均在研制中，規?；D化仍是研究熱點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種規?；D化天然氣制取適合于費托合成的合成氣。

為了解決上述技術問題，本方法包括以下步驟：

第一步，天然氣經過脫硫凈化后，以一定的速度輸送至一定溫度(600℃～1100℃)的循環流化床內，在循環流化床的重整器(Reforming?reactor)內氧載體(Oxygen?carrier)與天然氣發生部分氧化反應產生合成氣，合成氣中H₂與CO摩爾比接近2。失去晶格氧的氧載體隨合成氣氣流至循環流化床頂部，合成氣從頂部合成氣出口排出，而失去晶格氧的氧載體下落至位于循環流化床中部的氧載體再生器(Oxygen?carrier?regenerating?reactor)。

第二步，從再生器底部以一定速度通入氧源(氣態)，晶格氧再生的氧載體隨著氣流上升并下落回到重整器。以空氣、H₂O與CO₂為氧源時，分別可以還獲得產品氣N₂、H₂與CO。

第三步，通過控制不斷的通入天然氣與氧源氣流速度，首次加入的氧載體粒度及使用量，循環使用氧載體就可以不斷的制得合成氣與產品氣N₂、H₂或CO。

通過氧載體在循環流化床內不斷循環，完成晶格氧的失去與恢復過程，不斷的將天然氣轉化為合成氣，同時得到N₂、H₂與CO產品。

從循環流化床中產出的氣體經換熱器換熱回收熱量，熱量可用于原料氣的預熱。

有益效果

(1)高效、連續、規?；D化天然氣；

(2)產出的合成氣H₂與CO摩爾比例接近2，適合于費托合成；

(3)以空氣、H₂O與CO₂為氧源時，分別可以還獲得產品氣N₂、H₂與CO；

(4)工藝易規?；a；

(5)無污染、零排放，真正實現清潔生產。

附圖說明

圖1是以空氣為氧源對氧載體進行再生時的天然氣轉化過程工藝流程圖。

圖2是以水蒸氣(H₂O)為氧源對氧載體進行再生時的天然氣轉化過程工藝流程圖。

圖3是以為CO₂氧源對氧載體進行再生時的天然氣轉化過程工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖以實例進一步說明本發明的實質內容，但本發明的內容并不限于此。