BR112020015822A2

BR112020015822A2 - Operação unitária dentro de um sistema para gerar gás de síntese, e, sistema integrado para gerar gás de síntese.

Info

Publication number: BR112020015822A2
Application number: BR112020015822-4A
Authority: BR
Inventors: Minish Mahendra Shah; Lawrence Bool
Original assignee: Praxair Technology, Inc.
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-12-15
Also published as: ES2964329T3; KR102650849B1; US20210206633A1; WO2019164649A1; KR20200118160A; EP3759047C0; CN111699154A; EP3759047B1; US20190263659A1; KR102493874B1; EP3759047A1; KR20230020575A; CA3090983C; CA3090983A1; MX2020008307A

Abstract

a presente invenção se refere à integração de um queimador de oxigênio aquecido com um reformador autotérmico em um sistema para gerar gás de síntese.

Description

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OPERAÇÃO UNITÁRIA DENTRO DE UM SISTEMA PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, E, SISTEMA INTEGRADO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere a um novo sistema e processo para integrar um queimador de oxigênio aquecido com um reformador autotérmico para reduzir o gasto de capital em comparação com os sistemas de oxidação parcial e reformador autotérmico existentes. O sistema também reduz a utilização de oxigênio e a formação de fuligem em comparação com o sistema de oxidação parcial existente e mantém a formação de fuligem nos níveis do sistema reformador autotérmico existente ou abaixo. Especificamente, o sistema reduz os tamanhos do pré-reformador e do aquecedor de queima ou elimina a necessidade de pré-reformadores e/ou aquecedor de queima inteiramente. O sistema também permite o uso de 'combustíveis de oportunidade' (conforme definido abaixo) em um ATR. Descrição da técnica relacionada

[002] Os hidrocarbonetos, como gás natural, nafta ou gás liquefeito de petróleo (GLP) podem ser convertidos cataliticamente com vapor para obter um gás de síntese (isto é, uma mistura de hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO), comumente chamada de gás de síntese ou singás). Este processo de reforma poderia ser feito através do uso de uma chamada reforma a vapor de metano, ou alternativamente, oxidação parcial e processos de reforma autotérmica. Estes sistemas de geração são conhecidos e são tipicamente utilizados para obter o gás de síntese que pode ser finalmente utilizado na produção de hidrogênio, metanol, amônia ou outros produtos químicos. Esses sistemas de oxidação parcial ("POx") e reforma autotérmica ("ATR") tipicamente geram gás de síntese com uma baixa razão H2:CO na faixa de cerca de 1,5 a 2,5. O sistema de ATR exige múltiplas etapas de

2 / 23 processo e equipamentos para realizar a reforma resultando em processos dispendiosos. O sistema POx, por outro lado, exige uma única etapa de processo para a reforma. Entretanto, o sistema POx consome aproximadamente 20 a 30% mais oxigênio do que o sistema ATR por volume de unidade de gás de síntese e exige caldeira especializada mais cara devido à temperatura mais elevada do gás de síntese que sai do reator de POx (2500 a 2700°F versus 1800 a 1900°F para ATR) e formação de fuligem dentro do reator.

[003] Por exemplo, empregados do cessionário desenvolveram uma tecnologia de POx baseada em queimador de oxigênio aquecido que aciona uma mistura rápida no reator de POx usando um jato de oxigênio aquecido e uma técnica patenteada para minimizar a fuligem dentro do reator de POx. Isso é mostrado na patente US n° 9.540.240. Entretanto, os sistemas POx baseados em HOB exibem as mesmas desvantagens inerentes aos sistemas POx convencionais (isto é, alto consumo de oxigênio em comparação com um ATR e maiores gastos de capital na forma de caldeiras caras e similares).

[004] Com referência à Figura 1, é mostrado um sistema ATR da técnica relacionada para gerar gás de síntese. A corrente de alimentação de hidrocarboneto (1) é misturada com hidrogênio (2) e, em seguida, pré- aquecida a uma temperatura que varia de 600 a 725°F em bobinas de aquecimento (102) e, em seguida, a corrente de hidrocarboneto pré-aquecida (5) é alimentada no dessulfurador (105). A quantidade de hidrogênio misturado com hidrocarboneto é geralmente em 2 a 3% da alimentação de hidrocarbonetos em uma base volumétrica e é utilizada para auxiliar nas reações no interior do dessulfurador. A corrente de hidrocarboneto dessulfurizado (8) é misturada com vapor (35) e uma alimentação mista (10) é pré-aquecida a 700 a 950°F em bobinas de aquecimento (107). A razão entre vapor e hidrocarboneto (por volume) pode variar de 0,4 a 1,5 (isto é, razão vapor/carbono). A alimentação mista pré-aquecida (12) é alimentada em um

3 / 23 pré-reformador (110), onde quaisquer hidrocarbonetos C2+ são reagidos com vapor de modo a convertê-los em mistura de H2, CO e CH4. A corrente de alimentação pré-reformada (14) é ainda aquecida de 1000 a 1200°F em bobinas de aquecimento (112) dentro do aquecedor de queima (100) e, em seguida, alimentada no ATR (120) como alimentação pré-reformada pré- aquecida (16). O oxigênio necessário no ATR é produzido pela unidade de separação do ar ("ASU") (130). A corrente de alimentação de ar (21) é separada em corrente de oxigênio (24) e nitrogênio (31) na ASU (130). O oxigênio é pré-aquecido a uma temperatura que varia de 200 a 400°F no pré- aquecedor de oxigênio (135) e o oxigênio pré-aquecido (25) também é alimentado no ATR (120). No cerne do processo de reforma autotérmica está uma operação de unidade ATR (120) que combina uma etapa de oxidação parcial (POx) e uma etapa de reforma catalítica.

Dentro do ATR (120), a alimentação pré-reformada pré-aquecida (16) e o oxigênio (25) reagem para produzir uma mistura de gás de síntese (20) compreendendo H2, CO, CO2, vapor, qualquer CH4 não convertido e outros componentes traço.

Especificamente, a alimentação (16) primeiro reage com oxigênio (25) em uma etapa de POx para consumir todo o oxigênio e liberar calor.

Os hidrocarbonetos restantes na alimentação são então reformados autotermicamente (não cataliticamente) com CO2 e H2O presentes na mistura.

Uma vez que as reações de reforma são endotérmicas, esta reforma não catalítica resulta em uma redução na temperatura do gás.

À medida que a reação resfria, as taxas de reação ("cinética") diminuem causando um limite cinético para a conversão de hidrocarbonetos alcançável.

Para superar esta restrição cinética, a mistura reativa ainda quente é alimentada em um catalisador que promove a reforma para alcançar um grau de equilíbrio de reforma próximo.

Devido à natureza do leito do catalisador, é crítico que não entre fuligem no catalisador, pois pode causar incrustação.

Portanto, as condições na zona não catalítica do reator devem ser mantidas para evitar

4 / 23 fuligem na entrada do catalisador. Isto pode ser alcançado impedindo a formação de fuligem em primeiro lugar, ou promovendo reações de gaseificação de fuligem que consumiriam qualquer fuligem formada antes do gás atingir o catalisador. Por esta razão, um ATR convencional requer um pré-reformador (110) para converter hidrocarbonetos mais elevados, que podem ser propensos à fuligem na etapa POx, em metano. Além disso, o ATR pode usar injeção de vapor em níveis mais elevados do que o necessário na etapa de reforma catalítica apenas para reduzir a formação de fuligem e aumentar a oxidação de fuligem.

[005] O gás de síntese (20) sai do ATR a uma temperatura de 1800 a 1900°F e a uma pressão que varia de 350 a 550 psia. O gás de síntese (20) é então passado através da caldeira de gás do processo (150), do aquecedor da água de alimentação da caldeira (155) e do aquecedor de água (160) em sequência para recuperar a energia térmica contida no gás de síntese para geração de vapor. A temperatura do gás de síntese que sai da caldeira de gás de processo varia de 550 a 700°F. O vapor é tipicamente gerado a 350 a 750 psia, no entanto, pode ser gerado a uma pressão mais alta, se desejado. Finalmente, o gás de síntese é resfriado de 80 a 110°F em um resfriador (165) e enviado para um separador de condensado (170) para separar qualquer condensado. O gás de síntese (32) é então encaminhado para um processo a jusante para produção de produtos químicos, como metanol ou líquidos Fischer-Trope ou enviado para um processo de purificação para separar gás de síntese em hidrogênio e monóxido de carbono. Qualquer corrente de combustível residual do processo a jusante é combinada com corrente de combustível de hidrocarboneto de reposição para formar uma corrente de combustível para o aquecedor de queima. A queima de combustível no aquecedor de queima fornece calor para várias bobinas de aquecimento dispostas dentro do aquecedor de queima. A água do processo (50) é combinada com condensado (52) e aquecida no aquecedor de água (160) a

5 / 23 uma temperatura de 200 a 210°F. A água aquecida é alimentada no desaerador (140) para remover quaisquer gases dissolvidos. A água de alimentação da caldeira (55) do desaerador (140) é bombeada para a pressão desejada (geralmente >450 psia) e aquecida a uma temperatura de 10 a 50°F abaixo do ponto de ebulição da água e enviada para o tambor de vapor (125). A corrente de água de alimentação da caldeira quente (60) do tambor de vapor (125) é circulada através da caldeira de gás de processo (150) para gerar vapor. Uma porção de vapor saturado (62) do tambor de vapor é superaquecida em bobinas de aquecimento (114). O vapor superaquecido (35) é usado no processo de reforma. O restante do vapor saturado (70) é exportado.

[006] Voltando à Figura 2, é representado um processo de oxidação parcial da técnica relacionada para geração de gás de síntese. A corrente de alimentação de hidrocarboneto (1) é misturada com hidrogênio (2) e pré- aquecida de 450 a 725°F no dispositivo de aquecimento de hidrocarboneto (104) e a corrente de hidrocarboneto pré-aquecida (5) é alimentada no dispositivo dessulfurador (105). A corrente de hidrocarboneto dessulfurizado (8) juntamente com a corrente de oxigênio (24) da ASU (130) é alimentada no reator de POx (115). O gás de síntese (20) do reator de POx sai a uma temperatura de 2500 a 2700°F e a uma pressão que varia de 350 a 550 psia. A corrente de gás de síntese (20) pode conter alguma fuligem devido ao craqueamento de hidrocarbonetos dentro do reator de POx. Devido à alta temperatura e potencial presença de fuligem, uma caldeira especializada chamada resfriador de gás de síntese (152) é necessária para resfriar o gás de síntese e gerar vapor. Se o vapor não tiver valor, o resfriador de gás de síntese pode ser substituído pelo tanque de extinção (não mostrado) para resfriar o gás de síntese usando contato direto com água. O gás de síntese parcialmente resfriado (22) de 550 a 750°F do resfriador de gás de síntese (152) é utilizado para pré-aquecer a alimentação de hidrocarboneto no dispositivo de

6 / 23 aquecimento de hidrocarboneto (104). A corrente de gás de síntese é então encaminhada (23) e processada em um depurador de fuligem (154). O depurador de fuligem inclui um depurador venturi para colocar o gás de síntese em contato com uma grande quantidade de água, uma torre de contato para seção de lavagem adicional para remover a fuligem residual do gás de síntese e separar a fuligem contendo água do gás de síntese e bomba para circulação de água. O gás de síntese livre de fuligem (26) de 275 a 350°F é então encaminhado através de um aquecedor de água (160) e um resfriador (165) para resfriar o gás de síntese (30) de 80 a 110°F e enviado para o separador de condensado (170). O produto de gás de síntese (32) do separador de condensado é enviado para o processo a jusante. A água de processo (50) é combinada com o condensado (52) e aquecida no dispositivo aquecedor de água (160) a uma temperatura que varia de 200 a 210°F. A água aquecida é alimentada no desaerador (140) para remover quaisquer gases dissolvidos. A água de alimentação da caldeira (55) é bombeada para a pressão desejada (geralmente >450 psia) e enviada para o resfriador do gás de síntese (152) para gerar vapor. Opcionalmente, a água de alimentação da caldeira pode ser aquecida (não mostrada) perto de seu ponto de ebulição contra o gás de síntese parcialmente resfriado antes de alimentá-la no resfriador de gás de síntese.

[007] Embora o sistema de oxidação parcial também produza gás de síntese com baixa razão H2:CO na faixa de cerca de 1,5 a 2,5, o consumo de oxigênio no reator de POx é cerca de 25% maior do que o sistema ATR para uma quantidade comparável de gás de síntese. O calor de alto grau na saída do reator de POx é utilizado para geração de vapor ou rejeitado para a atmosfera através de resfriamento por extinção. Portanto, a fim de aproveitar as altas temperaturas (~ 2600°F) na saída do reator de POx, uma caldeira cara (isto é, o resfriador de gás de síntese) é necessária.

[008] Em um ATR convencional, o queimador é projetado para

7 / 23 misturar rapidamente a(s) alimentação(ões) e oxigênio, muitas vezes usando turbilhonamento e outras estratégias de aprimoramento de mistura. Essas estratégias tornam o preparo do queimador difícil, se não impossível. Em outras palavras, nos projetos da técnica relacionada, todas as correntes de alimentação são rapidamente misturadas com o oxigênio sem a capacidade de alimentar diferentes correntes em diferentes partes da chama. Por exemplo, na técnica relacionada da Patente US n° 7.255.840 de propriedade do cessionário da presente invenção, esta mistura rápida foi utilizada para misturar o gás contendo oxigênio aquecido com a alimentação de hidrocarboneto para reduzir a temperatura da mistura abaixo da temperatura de ignição sem inflamar a mistura, alimentando assim uma mistura contendo oxigênio e hidrocarboneto no leito de catalisador.

[009] Em contrapartida, o reator HOB/ATR do sistema integrado da invenção utiliza uma estratégia de mistura diferente. Uma porção do combustível é queimada em uma corrente de oxigênio a montante de um bocal. A corrente de "oxigênio aquecido" resultante sai do bocal e se mistura rapidamente com o ambiente. Uma vez que o método de mistura é o de um jato de reação simples, é possível controlar como diferentes correntes são misturadas na porção reativa. Na presente invenção, o reator HOB/ATR inflama a mistura contendo oxigênio e hidrocarboneto para realizar reações de oxidação parciais antes da mistura entrar no leito de catalisador. Portanto, o HOB é projetado para misturar as correntes mais lentamente do que na técnica relacionada para garantir a ignição e evitar a formação de fuligem.

[0010] Para superar as desvantagens da técnica relacionada, como formação de fuligem, alto consumo de oxigênio e a necessidade de caldeiras dispendiosas (por exemplo, resfriadores de gás de síntese), é um objetivo da presente invenção integrar um HOB com um reator ATR no sistema de geração de gás de síntese. É outro objetivo da invenção eliminar o pré- reformador e o aquecedor de chama. Por uso de um leito de catalisador para

8 / 23 reformar uma porção de gás natural utilizando calor de alto grau, o consumo de oxigênio por unidade de volume de gás de síntese será reduzido. Além disso, a temperatura de saída de tal reator estará abaixo de uma temperatura de ~2000°F e tornará possível o uso de caldeira para gás de processo menos dispendiosa. É ainda outro objetivo da invenção melhorar o processo ATR convencional substituindo o queimador no ATR por HOB e permitir a redução nos tamanhos do pré-reformador e do aquecedor de queima. Outro objetivo da invenção é permitir o uso de combustíveis não convencionais em um processo ATR convencional empregando HOB no reator ATR.

[0011] Outros objetivos e aspectos da presente invenção ficarão evidentes ao versado na técnica mediante a revisão do relatório descritivo, dos desenhos e das reivindicações em anexo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecida uma operação unitária dentro de um sistema para gerar gás de síntese. A operação unitária inclui:

[0013] um conjunto de queimadores de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico para receber uma primeira corrente de combustível e oxigênio no queimador de oxigênio aquecido para queimar o dito combustível e gerar um jato de oxigênio aquecido;

[0014] introdução de uma corrente de hidrocarboneto na proximidade da saída do queimador de oxigênio aquecido, em que a dita saída está disposta dentro do reator autotérmico; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido, realização da reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico e conclusão da reforma em zonas de reação catalítica do reator autotérmico, formando assim um gás de síntese que sai do reator a uma temperatura abaixo de 2000°F e com formação mínima de fuligem.

[0015] Em outro aspecto da invenção, um sistema integrado para

9 / 23 gerar gás de síntese, incluindo: fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto sem pré-reforma e/ou aquecimento da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto; divisão da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto entre uma corrente de combustível direcionada para o conjunto de queimador de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico e uma corrente de alimentação de hidrocarboneto onde a dita corrente de combustível é queimada com oxigênio no conjunto de queimador de oxigênio aquecido de um reator autotérmico para formar um jato de oxigênio aquecido; mistura da corrente de alimentação de hidrocarboneto com vapor e introdução da dita mistura de alimentação de hidrocarboneto em uma região não catalítica do reator autotérmico, em que a mistura de alimentação de hidrocarboneto é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando assim a reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico; e reforma adicional do hidrocarboneto em um leito catalisador do reator autotérmico para gerar o gás de síntese.

[0016] Em ainda um outro aspecto da invenção, um sistema integrado para gerar gás de síntese é fornecido, o qual inclui: fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto principal sem pré-reforma e/ou aquecimento da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto principal; divisão da corrente de alimentação de hidrocarboneto principal em três frações, em que a primeira fração forma uma corrente de combustível, a segunda fração forma uma primeira corrente de alimentação e a terceira fração forma uma segunda corrente de alimentação; direcionamento da corrente de combustível para o conjunto de

10 / 23 queimador de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico e uma corrente de alimentação de hidrocarboneto onde a dita corrente de combustível é queimada com oxigênio no conjunto de queimador de oxigênio aquecido de um reator autotérmico para formar um jato de oxigênio aquecido; encaminhamento da primeira corrente de alimentação para a saída do queimador de oxigênio aquecido, em que a dita saída está disposta dentro do reator autotérmico, em que a mistura de alimentação de hidrocarboneto é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico, mistura da segunda corrente de alimentação com vapor e encaminhamento da mistura de modo que a segunda mistura da corrente de alimentação seja arrastada para o jato reativo após a primeira corrente ser predominantemente arrastada; e reforma adicional do hidrocarboneto em um leito catalisador do reator autotérmico para gerar o gás de síntese.

[0017] Em ainda um aspecto adicional da invenção, é fornecido um sistema integrado para gerar gás de síntese. O sistema inclui: fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto dessulfurado principal dividida em pelo menos duas correntes de hidrocarboneto em que uma primeira corrente de hidrocarboneto é encaminhada para o queimador de oxigênio aquecido e utilizada no mesmo como um combustível que é misturado com oxigênio para queimar o dito combustível e gerar um jato de oxigênio aquecido; encaminhamento da segunda corrente de hidrocarboneto para um aquecedor de queima e pré-reforma da segunda corrente de hidrocarboneto em uma corrente de hidrocarboneto pré-reformada aquecida; encaminhamento da corrente de hidrocarboneto pré-reformada

11 / 23 aquecida através do aquecedor de queima para aumentar ainda mais a temperatura e, posteriormente, introdução da corrente de hidrocarboneto pré- reformada aquecida em estreita proximidade com o queimador de oxigênio aquecido, em que a alimentação de hidrocarboneto pré-reformada aquecida é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando assim a reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico; e conclusão da reforma em zonas de reação catalítica do reator autotérmico, formando assim um gás de síntese.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] Os objetivos e vantagens da invenção serão melhor compreendidos a partir da descrição detalhada que se segue das modalidades preferenciais da invenção em conexão com as figuras em anexo, em que números iguais denotam elementos iguais por toda a parte e em que: A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo para um sistema baseado em reator ATR da técnica relacionada para gerar gás de síntese; A Figura 2 é um diagrama de fluxo de processo para um sistema baseado em reator de POx da técnica relacionada para gerar gás de síntese; e A Figura 3 representa um diagrama de fluxo de processo da presente invenção onde um HOB é integrado com o sistema de reator baseado em ATR para gerar gás de síntese. O sistema gera gás de síntese sem empregar pré-reformadores e aquecedor de queima. A Figura 3A representa um esboço de um reator HOB/ATR utilizado para o processo mostrado na Figura 3. A Figura 4 representa um diagrama de fluxo de processo de outra modalidade da presente invenção em que um HOB é integrado ao sistema de reator baseado em ATR para gerar gás de síntese. O sistema gera

12 / 23 gás de síntese sem empregar pré-reformadores e aquecedor de queima e duas correntes contendo hidrocarbonetos são introduzidas em dois locais diferentes de um reator HOB/ATR. A Figura 4A representa um esboço de um reator HOB/ATR utilizado para o processo mostrado na Figura 4. A Figura 5 representa um diagrama de fluxo de processo de outra modalidade da presente invenção em que um HOB é integrado ao sistema de reator baseado em ATR para gerar gás de síntese, em que o combustível para o HOB se desvia do pré-reformador e do aquecedor de queima. A Figura 5A representa um esboço de um reator HOB/ATR utilizado para o processo mostrado na Figura 5. A Figura 6 representa um diagrama de fluxo de processo de outra modalidade da presente invenção em que um HOB é integrado ao sistema de reator baseado em ATR para gerar gás de síntese, em que o combustível para o HOB e a primeira alimentação de hidrocarboneto se desviam do pré-reformador e do aquecedor de queima. A Figura 6A representa um esboço de um reator HOB/ATR utilizado para o processo mostrado na Figura 6. A Figura 7 representa um diagrama de fluxo de processo de outra modalidade da presente invenção em que um HOB é integrado ao sistema de reator baseado em ATR para gerar gás de síntese, em que o combustível para o HOB e a primeira alimentação de hidrocarboneto se desviam do pré-reformador e o aquecedor de queima e a segunda alimentação pré-reformada para um reator HOB/ATR se desvia do aquecedor de queima.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] A presente invenção fornece um sistema e um método de integração de um HOB, como o desenvolvido pelo cessionário da presente invenção, em um reator ATR para projetar um sistema de geração de gás de

13 / 23 síntese que minimiza o gasto de capital eliminando algumas das unidades de processo ou reduzindo o dimensionamento do mesmo. "HOB/ATR", conforme utilizado neste pedido, será entendido como uma operação unitária única, que é por vezes referida como um conjunto de queimador de oxigênio aquecido integrado com um reformador autotérmico ou simplesmente como um reator à base de HOB. A capacidade de HOB de controlar a mistura no reator ATR de tal modo que a ignição das correntes contendo oxigênio e contendo hidrocarbonetos e subsequentes reações de oxidação parciais são alcançadas e a formação de fuligem é minimizada e é alavancada pela integração dele no reator ATR. Além disso, o sistema desenvolvido não requer um pré-reformador e um aquecedor de queima, simplificando assim o sistema gerador de gás de síntese. A utilização de um leito de catalisador para reformar uma porção de alimentação de hidrocarbonetos empregando calor de alto grau resulta em uma redução do consumo de oxigênio por unidade de volume de gás de síntese gerado em comparação com o sistema POx da técnica relacionada. Conforme utilizado na presente invenção, o hidrocarboneto deve ser entendido como uma alimentação de gás natural, ou um gás de refinaria contendo vários hidrocarbonetos, bem como hidrogênio, CO e CO2 ou similares. Além disso, a temperatura de saída de um reator HOB/ATR está abaixo de ~2000 °F e, vantajosamente, o sistema de geração de gás de síntese utiliza uma caldeira de gás de processo muito menos dispendiosa.

[0020] Na presente invenção, várias correntes, condições de processo e operações unitárias em comum às modalidades exemplificadoras (e denotadas pelos mesmos numerais) serão omitidas por uma questão de simplicidade. Além disso, os seguintes termos são definidos conforme exposto a seguir: "razão estequiométrica total" ou ("SR total"), significa mols de oxigênio fornecidos para processar/mols de oxigênio necessários para queimar completamente os hidrocarbonetos fornecidos para conversão de gás

14 / 23 de síntese. Deve ser observado que no cálculo da SR total, apenas são contabilizados os hidrocarbonetos que são fornecidos para conversão de gás de síntese e não são contabilizados quaisquer hidrocarbonetos que sejam utilizados como combustível no aquecedor de queima; "razão estequiométrica do queimador" ou "SR do queimador" significa mols de oxigênio fornecidos ao queimador/mols de oxigênio necessários para queimar completamente os hidrocarbonetos fornecidos ao queimador.

[0021] Agora, com referência à Figura 3, uma modalidade exemplar da invenção onde o sistema ATR baseado em HOB é apresentada. A Figura 3A mostra um esboço de um reator HOB/ATR (118) para mostrar zonas de reação não catalíticas e catalíticas do reator e locais de entrada de várias alimentações para o reator. Esta modalidade tem várias vantagens sobre a técnica relacionada discutida acima. Em comparação com o sistema da Figura 2, em que o sistema integrado inclui uma unidade de oxidação parcial convencional ou baseada em HOB, o projeto da caldeira de gás de processo é simplificado devido à temperatura de entrada mais baixa (~1900°F vs. 2600°F) e minimização de fuligem no gás de síntese. O purificador de fuligem não é necessário devido à minimização da formação de fuligem. Em comparação com o sistema da Figura 1, em que um reformador autotérmico é empregado, o aquecedor de queima e o pré-reformador não são necessários devido ao projeto exclusivo do queimador utilizado no reator HOB/ATR que minimiza a formação de fuligem sem o uso de pré-reforma.

[0022] Especificamente, na modalidade exemplificadora da Figura 3, a corrente de matéria-prima de hidrocarboneto (1) é pré-aquecida de 450 a 725°F no dispositivo de aquecimento de hidrocarboneto (104) e a corrente de hidrocarboneto pré-aquecida (5) é encaminhada para o dispositivo dessulfurador (105) para formar a corrente de alimentação de hidrocarboneto (8). Nessa modalidade exemplificadora da invenção, a corrente de alimentação de hidrocarboneto principal (8) é dividida em duas correntes

15 / 23 separadas referidas como corrente de combustível (9) e corrente de alimentação (11). A corrente de combustível (9), geralmente totalizando cerca de 5 a 10% da corrente de alimentação principal (8), é queimada com oxigênio (24) pelo HOB (180) para gerar um jato de oxigênio aquecido reativo.

A quantidade de combustível (9) alimentada ao HOB é de modo que o valor de SR do queimador está entre 3 e 6. O produto de combustão de HOB é um jato de oxigênio aquecido que contém principalmente oxigênio, CO2 e H2O.

A corrente de alimentação (11) é combinada com uma corrente de vapor (68) do tambor de vapor (125) e a alimentação mista combinada (15) é introduzida em estreita proximidade com o HOB (180). Uma maneira de garantir que a alimentação mista (15) seja introduzida em estreita proximidade com o HOB é fornecendo uma seção anular em torno do HOB, como mostrado na Figura 3A.

Outra opção é fornecer portas de alimentação no reator HOB/ATR perto de onde o HOB penetra no reator (não mostrado). A quantidade de oxigênio é ajustada de modo que a SR total para o reator esteja entre 0,28 e 0,33. Dessa forma, o oxigênio fornecido é de 0,28 a 0,33 vezes a quantidade necessária para a combustão completa da corrente 8. A reação entre o jato de oxigênio aquecido e a alimentação mista combinada (15) em uma zona não catalítica do reator gera gás de síntese.

Misturar as correntes na zona não catalítica desta maneira, as correntes (9) e (15) são misturadas suficientemente rapidamente para evitar a formação de fuligem pelos hidrocarbonetos no reator, mas suficientemente lentas para evitar a formação de fuligem por craqueamento dos hidrocarbonetos na corrente de gás quente.

O gás de síntese que entra no leito do catalisador onde ocorre uma reforma adicional.

O gás de síntese (20) sai do reator a cerca de 1800 a 1900°F e a cerca de 350 a 550 psia.

A composição de gás de síntese depende de quantidades relativas da corrente de alimentação de hidrocarboneto (8), oxigênio (24) e corrente de vapor (68) fornecidas no sistema.

Geralmente, a faixa de concentrações de vários componentes em uma base molar pode variar

16 / 23 de 40 a 60% para hidrogênio, 20 a 35% para CO, 10 a 25% para H2O, 1 a 7% para CO2, 0 a 2% para CH4 e <1 % de outros componentes, incluindo nitrogênio, argônio, NH3 e HCN. A temperatura de saída mais baixa do reator (118) permite o uso de um sistema de geração de vapor compreendendo o refervedor de gás de processo (150) e o tambor de vapor (125) que é similar ao da modalidade da Figura 1 e significativamente menos dispendioso em comparação com o resfriador de gás de síntese mais dispendioso (152) da modalidade da técnica relacionada mostrada na Figura 2. Além disso, elimina a necessidade do pré-reformador (110) ou do aquecedor de queima (100) das modalidades da técnica relacionadas na Figura 1 ou do depurador de fuligem (154) na modalidade da técnica relacionada da Figura 2, reduzindo assim o gasto de capital. O gás de síntese parcialmente resfriado (22) de 550 a 750°F, da caldeira de gás de processo (150), é utilizado para pré-aquecer a alimentação de hidrocarboneto no dispositivo de aquecimento de hidrocarboneto (104). A corrente de gás de síntese (27) é então encaminhada para um aquecedor de água de alimentação da caldeira (155) para pré-aquecer a água de alimentação da caldeira a cerca de 10 a 50°F abaixo do seu ponto de ebulição. O gás de síntese é resfriado adicionalmente através do aquecedor de água (160) e do resfriador (165). O gás de síntese resfriado (30) é separado em um separador de condensado para gerar o produto de gás de síntese (32) para uso adicional em um processo a jusante.

[0023] A Figura 4 representa uma modalidade exemplificadora alternativa, na qual a corrente de alimentação de hidrocarboneto principal (8) é dividida em três frações. Uma fração forma a primeira corrente de combustível (9) com fluxo variando de cerca de 5 a 10% do fluxo principal de alimentação de hidrocarboneto da corrente (8). Separadamente, uma segunda fração forma uma primeira corrente de alimentação (11) para reator com fluxo de 50 a 85% da corrente de alimentação de hidrocarboneto principal (8). A terceira fração forma uma segunda corrente de alimentação (18) com fluxo de

17 / 23 quantidade suficiente para atingir a SR total desejada pelo operador. Esta segunda alimentação é combinada com vapor (68) para formar uma segunda corrente de alimentação (15) para o reator. A primeira corrente de combustível (9) é introduzida no HOB juntamente com oxigênio (24) para formar uma corrente de oxigênio aquecido e a primeira corrente de alimentação (11) é introduzida em uma seção mais próxima do bocal do HOB (180) no reator (118) de modo que esta primeira corrente de alimentação (11) seja, de preferência, arrastada para o jato de gás quente sobre a segunda corrente de alimentação (15). A primeira corrente de alimentação (11) é inflamada pela corrente de oxigênio aquecido para criar um jato reativo, reformando parcialmente o hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico. A segunda corrente de alimentação (15) é introduzida após a primeira corrente de alimentação (11) ter sido predominantemente arrastada para o jato reativo. Uma opção para introduzir a segunda corrente de alimentação (15) é apenas a montante do leito de catalisador no reator HOB/ATR (118) conforme mostrado na Figura 4A. Desta forma, o valor total da SR na zona de reação não catalítica do reator seria similar a um reator HOB convencional a 0,35 a 0,37 e o gás de síntese que sai da zona de reação não catalítica conteria um mínimo de fuligem. Dessa forma, a fuligem é minimizada misturando as correntes suficientemente rápidas para evitar a formação de fuligem por hidrocarbonetos no reator, mas lenta o suficiente para evitar a formação de fuligem por craqueamento dos hidrocarbonetos na corrente de gás quente, como descrito em detalhes na Patente US 9.540.240 B2, que é aqui incorporada na sua totalidade.

[0024] A temperatura do gás de síntese no final da zona não catalítica (isto é, na proximidade da interface de zona não catalítica e catalítica) seria de 2500 a 2700°F. Este gás de síntese e a segunda corrente de alimentação (18) são misturados a montante do leito de catalisador e a temperatura do gás de síntese diminui para abaixo de 2100°F como resultado. Este gás de síntese

18 / 23 entra então na zona de catalisador, onde a energia térmica do gás de síntese auxilia na reforma endotérmica de hidrocarbonetos na segunda alimentação (18). O gás de síntese que sai do reator (118) é similar em temperatura, pressão e composição àqueles descritos anteriormente para a Figura 3. O valor total da SR para todo o reator (zonas não catalíticas e catalíticas) quando todo o fluxo contendo hidrocarboneto (9), (11) e (18) é considerado seria similar ao da modalidade da Figura 3 em 0,28 a 0,33.

[0025] No caso do vapor não ter outro uso no sistema, as modalidades das Figuras 3 e 4 são previstas onde a configuração do sistema para as modalidades das Figuras 3 e 4, a caldeira de gás de processo de equipamento de geração de vapor (150) e o tambor de vapor (125) são substituídos por um recipiente de extinção (não mostrado), que utiliza contato direto com a água. O gás de síntese parcialmente resfriado (22) de 550 a 750°F, da caldeira de gás de processo (150), é utilizado para pré-aquecer a alimentação de hidrocarboneto no dispositivo de aquecimento de hidrocarboneto (104). A corrente de gás de síntese (27) é então encaminhada para um aquecedor de água de alimentação da caldeira (155) para pré-aquecer a água de alimentação da caldeira a cerca de 10 a 50°F abaixo do seu ponto de ebulição. O gás de síntese é resfriado adicionalmente através do aquecedor de água (160) e do resfriador (165). O gás de síntese resfriado (30) é separado em um separador de condensado para gerar o produto de gás de síntese (32) para uso adicional em um processo a jusante.

[0026] Embora as Figuras 3 e 4 mostrem modalidades com simplificações significativas em sistemas do estado da técnica, o reator HOB/ATR pode ser implantado em um sistema convencional semelhante ao ATR da Figura 1 para alcançar melhorias sobre a técnica relacionada.

[0027] Conforme ilustrado na Figura 5, uma modalidade exemplificadora alternativa representa uma mudança de configuração do sistema/processo em relação ao sistema da técnica relacionada da Figura 1.

19 / 23 Com referência à Figura 5A, é representado um esboço de um reator HOB/ATR (118) incluindo o conjunto HOB (180). Uma vez que o "combustível" alimentado no HOB (180) é completamente queimado antes de entrar no HOB/ATR (118), é possível usar alimentação não pré-reformada ou combustíveis de oportunidade como uma corrente de combustível no HOB. Conforme utilizado na presente invenção, "combustíveis de oportunidade" será entendido como significando qualquer hidrocarboneto que possa fornecer uma vantagem econômica, incluindo, mas não se limitando a gases de exaustão de refinarias, gases residuais e outros gases associados. Conforme mostrado na Figura 5, uma porção de GN dessulfurizado (8) é dividida como uma corrente de suspensão de combustível de hidrocarboneto (9), que se desvia do pré-reformador (110) e é alimentada diretamente no HOB/ATR (118), especificamente no conjunto HOB (180). Isso reduziria a necessidade de pré-reforma desta porção da alimentação total e o ciclo de aquecimento associado dentro do aquecedor de queima.

[0028] Na modalidade exemplificadora da Figura 6, uma variação no sistema da Figura 5 é fornecida. A partir da exibição detalhada do conjunto HOB (180) e do reator HOB/ATR (118) na Figura 6A, a mistura pode ser cuidadosamente controlada dentro do conjunto HOB (180), é possível introduzir uma porção específica da alimentação como primeira corrente de alimentação (19) uma divisão de gás hidrocarboneto da corrente principal de hidrocarboneto (8) é encaminhada perto do queimador de modo que esta alimentação seja arrastada para o jato antes da introdução da segunda corrente de alimentação (16) que consiste em gás natural pré-reformado. Uma vez que as reações nesta porção do jato são suficientemente pobres em combustível para evitar a formação de fuligem, pode ser possível alimentar a alimentação não reformada nesta região sem formar fuligem. A alimentação restante pode então ser misturada na parte posterior do jato, após a primeira corrente de alimentação (19) ser predominantemente arrastada no jato, e levar a mistura

20 / 23 para baixo para a razão estequiométrica final. Especificamente, com referência às Figuras 6, nesta modalidade, a corrente principal de hidrocarboneto dessulfurado (8) é dividida em três frações: corrente de combustível de hidrocarboneto (9) que é alimentada no HOB/ATR (118) para suportar a combustão pobre em combustível, especificamente no conjunto HOB (180); corrente de hidrocarboneto (19) que é alimentada como primeira alimentação no HOB/ATR (118), especificamente em estreita proximidade do conjunto HOB (180) e uma corrente de hidrocarboneto dessulfurado (18), que é primeiro encaminhada através do aquecedor de queima (100). A corrente de alimentação de hidrocarboneto dessulfurizado (18) é misturada com a corrente de vapor (35) e processada através do pré-reformador (110) e do aquecedor de queima (100) como descrito em relação à modalidade da Figura 1 para gerar corrente de alimentação pré-reformada pré-aquecida (16), que é alimentada ao HOB/ATR (118) como a segunda corrente de alimentação. Nesta modalidade, a reação da corrente de combustível de hidrocarboneto (9) e o produto de combustão pobre em combustível do conjunto HOB (180) não são suscetíveis de formar fuligem. Portanto, o ciclo do pré-reformador pode ser reduzido e, em algumas situações, combustíveis alternativos de dentro ou fora do sistema integrado podem ser utilizados, em essência, reduzindo o tamanho do aquecedor e/ou do pré-reformador e permitindo o uso de combustíveis de menor custo e/ou correntes de gás de exaustão da refinaria.

[0029] Em ainda outra modalidade exemplificadora e com referência à Figura 7 nesta configuração, não é necessário preaquecer a alimentação pré- reformada (14) antes de alimentá-la ao HOB/ATR (118). Portanto, nesta modalidade, a alimentação de hidrocarboneto pré-reformado (14) é alimentada diretamente ao HOB/ATR (118), uma segunda alimentação. Dessa forma, eliminando o preaquecimento deste vapor reduz o ciclo do aquecedor de queima. Além disso, o total de SR é aumentado, reduzindo assim o potencial de formação de fuligem.

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[0030] A invenção é ainda explicada através dos seguintes exemplos, que comparam as modalidades da técnica relacionada com as várias modalidades da presente invenção, e aquelas baseadas em várias modalidades da invenção, que não devem ser interpretadas como limitadoras da presente invenção. Exemplos

[0031] Simulações de processo foram realizadas para várias modalidades descritas acima. As principais condições de alimentação e correntes de produto utilizadas em todas as simulações estão listadas na Tabela 1. O gás natural foi usado como alimentação de hidrocarbonetos em todas as simulações. Todas as modalidades foram comparadas para um fluxo fixo de 20 MMscfd para o teor de H2+CO no produto de gás de síntese (32). As quantidades de correntes de alimentação e de produto por unidade de volume de gás de síntese variaram entre as várias modalidades, como indicado na Tabela 2. Além disso, as composições de gás de síntese foram um pouco diferentes para diferentes modalidades, conforme indicado pelas razões de H2/CO na Tabela 2. Tabela 1. Alimentação de Oxigênio Gás de Vapor de HC (1) (24) síntese (32) Exportação (65) Temperatura [F] 70,0 100,0 100,0 505,7 Pressão [psia] 613,5 585,0 461,5 716,7 Frações Molares Metano 0,905900 Etano 0,036100 Propano 0,007800 i-Butano 0,003100 n-Butano 0,004500 Nitrogênio 0,012595 CO2 0,030000 H2S=mercaptanos 0,000005 Oxigênio 0,996 Argônio 0,004 H2O 1,000

[0032] A Tabela 2 resume os principais parâmetros comparativos dos sistemas de geração de gás de síntese nas modalidades das Figuras 1 a 7, detalhadas acima. Todas as modalidades desta invenção (Figuras 3 a 7)

22 / 23 atingem uma razão H2/CO entre 2,2 a 2,4. As modalidades das Figuras 3 e 4 consomem cerca o mesmo GN enquanto consomem ~10 % menos oxigênio em comparação com a modalidade da técnica da Figura 2. Este desempenho melhorado é alcançado pelas modalidades das Figuras 3 e 4, reduzindo simultaneamente a complexidade do processo, eliminando o depurador de fuligem e usando uma caldeira de menor custo quando comparado com a Figura 2. Em comparação com as modalidades da técnica relacionadas da Figura 1, as modalidades descritas em relação às Figuras 3 e 4 consomem ligeiramente menos GN e ~22% mais oxigênio enquanto reduzem significativamente a complexidade do processo eliminando aquecedor de queima e pré-reformador. Tabela 2. Figura 1 Figura 2 (técnica (técnica Modalidade relacionada) relacionada) Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 H2+CO em SG, MMscfd 20 20 20 20 20 20 20 NG/(H2+CO) 0,388 0,380 0,377 0,382 0,391 0,396 0,395 02/(H2+CO) 0,200 0,272 0,245 0,246 0,204 0,209 0,226 razão H2/CO 2,4 1,6 2,2 2,2 2,4 2,4 2,4 Vapor de exportação, lb/h 27584 44281 30668 31068 29921 29738 29589 Tamanho do 1 N/A N/A N/A 0,95 0,68 0,68 pré-reformador Tamanho do aquecedor de 1 N/A N/A N/A 0,98 0,89 0,56 queima Equipamento de geração de SG vapor PGB resfriador PGB PGB PGB PGB PGB Purificador de fuligem necessário? não sim não não não não não

[0033] As modalidades das Figuras 5, 6 e 7 consomem um pouco mais de GN e oxigênio em comparação com a modalidade da técnica relacionada da Figura 1, enquanto alcançam redução de tamanho para o aquecedor de queima entre 5% e 32% e para o pré-reformador entre 2% e 44%.

[0034] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com referência a modalidades específicas da mesma, ficará evidente ao versado na

23 / 23 técnica que podem ser feitas várias alterações e modificações, e podem ser usados equivalentes, sem que se afaste do escopo das reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Operação unitária dentro de um sistema para gerar gás de síntese, caracterizada por compreender: um conjunto de queimadores de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico para receber uma primeira corrente de combustível e oxigênio no queimador de oxigênio aquecido para queimar o dito combustível e gerar um jato de oxigênio aquecido; introdução de uma corrente de hidrocarboneto na proximidade da saída do queimador de oxigênio aquecido, em que a dita saída está disposta dentro do reator autotérmico; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido, realização da reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico e conclusão da reforma em zonas de reação catalítica do reator autotérmico, formando assim um gás de síntese que sai do reator a uma temperatura abaixo de 2000°F e com formação mínima de fuligem.

2. Operação unitária de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o primeiro fluxo de combustível ser um combustível de oportunidade.

3. Operação unitária de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente: introdução de uma segunda corrente de hidrocarboneto a montante da zona de reação catalítica no reator.

4. Sistema integrado para gerar gás de síntese, caracterizado por compreender: fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto sem pré-reforma e/ou aquecimento da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto; divisão da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto entre uma corrente de combustível direcionada para o conjunto de queimador de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico e uma corrente de alimentação de hidrocarboneto onde a dita corrente de combustível é queimada com oxigênio no conjunto de queimador de oxigênio aquecido de um reator autotérmico para formar um jato de oxigênio aquecido; mistura da corrente de alimentação de hidrocarboneto com vapor e introdução da dita mistura de alimentação de hidrocarboneto em uma região não catalítica do reator autotérmico, em que a mistura de alimentação de hidrocarboneto é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando assim a reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico; e reforma adicional do hidrocarboneto em um leito catalisador do reator autotérmico para gerar o gás de síntese.

5. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a corrente de combustível ser um combustível de oportunidade.

6. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o gás de síntese sair do reator autotérmico a uma temperatura abaixo de 2000 °F e em 350 a 550 psia.

7. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a corrente de combustível ser cerca de 5 a 10% por volume da corrente de alimentação de hidrocarboneto.

8. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o gás de síntese gerado ser encaminhado para um refervedor de gás do processo e outras operações de unidade a jusante.

9. Sistema integrado para gerar gás de síntese, caracterizado por compreender: fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto principal sem pré-reforma e/ou aquecimento da dita corrente de alimentação de hidrocarboneto principal; divisão da corrente de alimentação de hidrocarboneto principal em três frações, em que a primeira fração forma uma corrente de combustível, a segunda fração forma uma primeira corrente de alimentação e a terceira fração forma uma segunda corrente de alimentação; direcionamento da corrente de combustível para o conjunto de queimador de oxigênio aquecido integrado com um reator autotérmico e uma corrente de alimentação de hidrocarboneto onde a dita corrente de combustível é queimada com oxigênio no conjunto de queimador de oxigênio aquecido de um reator autotérmico para formar um jato de oxigênio aquecido; encaminhamento da primeira corrente de alimentação para a saída do queimador de oxigênio aquecido, em que a dita saída está disposta dentro do reator autotérmico, em que a mistura de alimentação de hidrocarboneto é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido; ignição da corrente de hidrocarboneto com oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico, mistura da segunda corrente de alimentação com vapor e encaminhamento da mistura de modo que a segunda mistura da corrente de alimentação seja arrastada para o jato reativo após a primeira corrente ser predominantemente arrastada; e reforma adicional do hidrocarboneto em um leito catalisador do reator autotérmico para gerar o gás de síntese.

10. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a corrente de combustível ser um combustível de oportunidade.

11. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a corrente de combustível ser de cerca de 5 a 10%, a primeira corrente de alimentação ser de cerca de 50 a 85% e a segunda corrente de alimentação ser de cerca de 10 a 45% em volume da corrente de alimentação de hidrocarboneto principal, respectivamente.

12. Sistema integrado para gerar gás de síntese, caracterizado por compreender: (a) fornecimento de uma corrente de alimentação de hidrocarboneto dessulfurado principal dividida em pelo menos duas correntes de hidrocarboneto em que uma primeira corrente de hidrocarboneto é encaminhada para o queimador de oxigênio aquecido e utilizada no mesmo como um combustível que é misturado com oxigênio para queimar o dito combustível e gerar um jato de oxigênio aquecido; (b) encaminhamento da segunda corrente de hidrocarboneto para um aquecedor de queima e pré-reforma da segunda corrente de hidrocarboneto em uma corrente de hidrocarboneto pré-reformada aquecida; (c) encaminhamento da corrente de hidrocarboneto pré- reformada aquecida através do aquecedor de queima para aumentar ainda mais a temperatura e, posteriormente, introdução da corrente de hidrocarboneto pré-reformada aquecida em estreita proximidade com o queimador de oxigênio aquecido, em que a alimentação de hidrocarboneto pré-reformado aquecido é substancialmente arrastada no jato de oxigênio aquecido para criar um jato reativo, realizando assim a reforma parcial do hidrocarboneto em uma zona não catalítica do reator autotérmico; e (d) conclusão da reforma em zonas de reação catalítica do reator autotérmico, formando assim um gás de síntese.

13. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a primeira corrente de alimentação de hidrocarboneto ser um combustível de oportunidade.

14. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender adicionalmente: divisão de uma terceira corrente de hidrocarboneto da corrente de alimentação de hidrocarboneto dessulfurado e introdução da dita terceira corrente de hidrocarboneto em estreita proximidade com o queimador de oxigênio aquecido disposto no reformador autotérmico e introdução da dita alimentação de hidrocarboneto pré-reformado aquecido, de modo que a alimentação de hidrocarboneto pré-reformado aquecido seja arrastada para o jato reativo após a segunda corrente de hidrocarboneto ser predominantemente arrastada.

15. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira e a terceira correntes de hidrocarboneto serem combustíveis de oportunidade de baixo custo.

16. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a corrente de hidrocarboneto pré-reformada aquecida da etapa (b) ser introduzida diretamente em estreita proximidade ao queimador de oxigênio aquecido, realizando assim a reforma parcial do hidrocarboneto através de reações de oxidação parcial na zona não catalítica do reator autotérmico.