CN116745395A - 用于控制合成气组成的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于通过调节在部分氧化中形成的产物的特性来控制在部分氧化反应器中产生的产物的H2:CO比率的方法。

Description

用于控制合成气组成的方法
技术领域
本发明涉及合成气的生产，以便控制如此生产的合成气的显著特性。
背景技术
初级气化通常用于工业中以通过部分氧化将原料转化为包含CO和/或H2的合成气流。初级气化器由通常带耐火材料衬里的容器组成，其中初级原料与氧化剂流混合。常见的氧化剂流包括蒸汽、CO2、氧气或这些料流的混合物。取决于氧化剂的来源，还可包括其他物质，诸如N2或Ar。控制氧化剂与原料的比率，使得提供比完全燃烧原料所需的氧化剂更少的氧化剂。这种被称为“富燃料”的条件导致通过部分氧化产生期望的物质，诸如CO和H2。然后通常将所得粗合成气纯化并送到下游工艺以供使用。下游工艺的示例包括甲醇生产和用于液体燃料生产的费-托(“FT”)工艺。
在一些情况下，通过初级气化产生的合成气可含有显著量未反应的较高分子量烃，这对于下游设备可能是有问题的。有问题的烃的一个示例是通常表示为“焦油”的那些，其在下游设备中冷凝，从而潜在地导致操作和效率问题。这些有问题的烃可通过来自初级气化器的含烃合成气的次级气化进一步处理。这种配置类似于初级气化器，不同的是到次级气化器的原料至少部分地包括来自初级气化器的粗合成气。次级气化器可与由烃加工产生的原料诸如炼油厂尾气一起使用(即，粗合成气不一定由气化工艺产生)。
气化工艺特别适合于化学品制造。使用多种工艺将H2和CO转化成化学品，包括催化或生物反应器。为了优化化学品产生反应器的效率，来自气化系统的合成气以若干方式中的任一种进行调理；下文给出潜在的调理行为的部分列表。每个调理步骤均增加操作复杂性以及整个化工厂的资金和操作成本，因此工厂将调理步骤的数目限制为仅需要的那些。
-除去催化剂毒物，例如HCN、含硫物质诸如H2S或其他污染物
-还原稀释剂，例如CO2和H2O
-调节特性，例如压力和温度
-调节化学组成，例如为生物反应器添加营养物质或使用水煤气变换反应器(WGS)调节H2与CO的比率。
根据所生产的化学品，需要不同的合成气特性以使效率最大化。例如，使用费托系统生产运输燃料在进料的H2:CO比率在1.95至2.05范围内的情况下是最有效的。气化系统的天然H2:CO比率可能不落入下游工艺所要求的范围内。例如，通过使用天然气(“NG”)作为原料的部分氧化(POx)气化器形成的产物的天然H2:CO比率落入1.7至1.8的范围内。如果使用POx气化器将NG转化为合成气并且旨在使用FT处理将该合成气用于产生乙醇，则该合成气的H2:CO比率将使用WGS反应器预先向上调节。由于的气化器、原料、化学转化工艺和化学品的多种类型，认识到将气化过程与化学产品产生过程相关联将通常需要调节H2:CO比率。
调节由气化器(诸如POx反应器)产生的合成气中的H2:CO比率先前已通过在馈送到该POx反应器中的反应物流中添加呈饱和蒸汽形式的H2O(在期望较高H2:CO比率的情况下)或富CO2流(当期望H2:CO比率降低时)来实现。(例如，CO2源可以为通过调理步骤中的去除过程获得的CO2流。)这主要在蒸汽甲烷重整器(SMR)中进行，但也在较小程度上应用于自动热重整器(ATR)，或甚至在较小程度上应用于部分氧化重整器。
本发明利用了能够控制POx反应器中产生的合成气的特性的发现，其提供了能够控制合成气的特性的优点。
发明内容
本发明的一个实施方案包括一种处理合成气流的方法，该方法包括：
(A)在部分氧化反应器中产生包含H2和CO的合成气流，以及
(B)对在部分氧化反应器中产生的合成气流进行(B1)和(B2)中的一者或两者，然后对合成气流进行后续处理或反应：
(B1)在将该合成气流的H2:CO摩尔比有效增加至高于在该部分氧化反应器中产生的合成气流的H2:CO摩尔比的值的条件下，降低在该部分氧化反应器中产生的合成气流的温度；
(B2)将蒸汽添加到在该部分氧化反应器中产生的合成气流中，从而将该合成气流的H2:CO摩尔比增加至高于该部分氧化反应器中产生的合成气流的H2:CO摩尔比的值。
优选地，(B1)的温度降低根据本文所述的时间温度历史进行，该时间温度历史以足够高的速率降低所述温度，使得所述H2:CO比率根据需要修改，并且然后保持在新的修改值。
优选地，在气化器出口和/或连接气化器与合成气冷却器的高温管道系统附近的位置中设置蒸汽添加，并且在进入任何下游合成气冷却器之前设置至少1秒(优选地至多5秒)的停留时间。
本发明的另一个实施方案包括一种处理合成气流的方法，所述方法包括：
(A)在部分氧化反应器中产生包含H2和CO的合成气流，(B)将二氧化碳添加到在该部分氧化反应器中产生的合成气流中，然后使该合成气流经受后续处理或反应，并由此将该合成气流的H2:CO摩尔比降低至小于在该部分氧化反应器中产生的合成气流的H2:CO摩尔比的值。
优选地，在气化器出口和/或连接气化器与合成气冷却器的高温管道系统附近的位置中设置二氧化碳添加，并且在进入任何下游合成气冷却器之前设置至少1秒(优选地至多5秒)的停留时间。
附图说明
图1是利用部分氧化由原料生产烃产物诸如燃料的设施的流程图。
图2是可用于本发明的可以生产热氧气流的装置的剖视图。
图3至图8是示出本发明的特性的图。
具体实施方式
本发明尤其适用于将烃产物诸如生物质转化为有用的烃产物诸如(但不限于)液态燃料的操作。通过本发明生产的原料包括可以被销售并按原样使用的产品，以及可以用作反应物来生产可随后销售和使用的其它成品有用产品的产品。
图1是示出此类操作的典型步骤的工艺流程图。
参考图1，将本文中也称为原始原料的料流1馈送到部分氧化反应器4。料流1由源11提供，该源表示在其中生产原料1的生产设施或反应器。
合适的原始原料1和其源11的示例包括：
天然气，该天然气来自其任何商业来源；
由气化反应器产生的气态流，在该气化反应器中，固体烃材料诸如生物质或固态燃料诸如煤或木质素在通常包含空气、蒸汽和/或氧气的气体流中在足够高的温度下气化，使得至少一部分固态材料被转化为气态原始料流1；
石化炼油厂或化工厂生产的产物流和副产物流，它们通常是气态的，但也可能是液体和/或固体；
焦炉煤气，该焦炉煤气是在对煤进行热处理以生产焦炭的反应器中产生的废气流；
裂解气，该裂解气是在反应器中产生的含烃气态流，以对固体含碳物质诸如化石燃料或生物质进行热处理以将固体物质液化和部分氧化；
其他可能的原料流包括油诸如热解油，以及液态烃。
原始原料1通常含有氢气和一氧化碳(CO)，并且通常还含有一种或多种烃，诸如1至18个碳原子的烷烃和/或烷醇，并且通常含有二氧化碳(CO2)和特征在于焦油和/或煤烟的较高分子量烃中的一者或多者。
原始原料流1如果在其离开源11的情形下被加热，则通常表现出介于约500℉与1600℉之间的温度。
然后将原始原料流1馈送到部分氧化反应器4中，在该部分氧化反应器中，其与作为热氧气流2(如下文所述更全面地生产)提供的氧气反应(在下文更全面地描述的条件下)，以由存在于料流1中的组分产生附加量的氢气和一氧化碳(CO)。如果料流中存在焦油，那么存在的焦油中的一些或全部也可以转化为较低分子量烃产物。
将在部分氧化反应器4中产生的氧化产物流13馈送到阶段6，在该阶段，优选地冷却并处理料流13以去除当将该料流馈送到反应器10时不应存在的物质(下文描述)。阶段6通常包括冷却料流13的单元，例如通过与进入的进料水61进行间接热交换以产生加热的水和/或蒸汽的料流62。在另选的实施方案中，阶段6还可以包括变换转化反应器，在该反应器中，料流13中的一氧化碳在催化介导的水煤气变换(“WGS”)反应中(在非限制性实例中与水蒸气(蒸汽))反应以产生氢气，从而提供一种方式来调节料流13中的氢气与一氧化碳的比率。下文更全面地描述了阶段6中的除热及其有利优点。阶段6中的除热在合成气的任何其他处理或反应之前进行。
将已冷却和/或具有在阶段6中调整的氢气:CO比率的所得料流14馈送到阶段8，在该阶段，去除可能存在的杂质81诸如颗粒、包括CO2的酸性气体、氨、硫物质和其它无机物质诸如碱金属化合物。杂质能够在一个单元中或一连串的单元中去除，每个单元旨在去除存在的这些杂质中的不同杂质或将特定污染物减少到期望的低水平。阶段8表示杂质去除，无论是通过一个单元实现还是通过多于一个单元来实现。冷却和杂质去除优选地以任何有效顺序在一连串的阶段中或全部在一个单元中执行。细节未示出，但对于本领域的技术人员将是熟悉的。阶段8通常包括用于最终去除杂质的操作，杂质的非限制性实例包括颗粒、NH3、硫物质和CO2。通常通过基于溶剂的工艺执行CO2去除，该基于溶剂的工艺使用物理溶剂例如甲醇，或化学溶剂例如胺。
然后将所得经冷却、调节的气态流15馈料到阶段10，该阶段表示对料流15中存在的一种或多种组分的任何有益使用。也就是说，料流15可以按原样用作最终产物。然而，当料流15待用作原料来进行生产在图1中指定为20的产物的进一步反应和/或其它加工时，本发明特别有用。
此类进一步加工的一个优选示例是将料流15转化为液态燃料，诸如使用料流15作为费托工艺或其他合成方法的进料材料以生产可用作燃料的液态烃或液态烃的混合物。
对料流15进行的可用处理的其他示例包括产生特定的目标化合物，诸如乙醇、含有4至18个碳原子的直链或支链或环状烷烃和烷醇、芳族化合物、以及它们的混合物；或产生长链产物诸如聚合物。
料流15的总体组成可根据原始原料1的组成、中间处理步骤和操作条件而广泛变化。料流15通常含有(以干燥基计)20体积％至50体积％的氢气和10体积％至45体积％的一氧化碳。
然而，优选的是，料流15的一个或多个性质将持续表现出一值，或落入特征期望范围内的值，以便适应料流15在阶段10中经历的处理以产生产物20的可重复的可靠供应。
在本发明的优选实践中，相关并且应保持在期望比率内的料流15的特性是氢(H2)与CO的摩尔比。
对于FT燃料生产，H2:CO摩尔比的目标范围取决于所生产的产物。例如，在H2:CO在1.95至2.05范围内的情况下，乙醇生产最有效。合成汽油生产需要在0.55至0.65范围内的H2:CO比率。对于通过其他转化机制(诸如生物转化)的燃料生产，H2:CO摩尔比的目标范围可以非常大。根据Wood-Ljungdahl途径，取决于所使用的细菌的类型，由于细菌将H2O和CO2转化为H2和CO的能力，可根据需要利用仅含有CO的料流、仅含有H2的料流或含有H2:CO的任何组合的料流。每种细菌菌株将青睐合成气的特定化学组成，在该化学组成下，该细菌菌株在生产所需产物方面最有效。
再次参考图1，阶段10中的处理可以产生副产物流26，其可以再循环到部分氧化反应器4以用作反应物，和/或再循环到热氧气发生器202(下文关于图2描述)以在如本文所述的热氧气发生器202中燃烧。可以任选地将在阶段6中由水流61形成的蒸汽(料流62)馈送到部分氧化反应器4。
参考图1至图2，将热氧气流2馈送到部分氧化反应器4以提供用于原始原料1的期望部分氧化的氧气，并且提供增强的混合、加速的氧化动力学和用反应器4进行重整的加速动力学。
有许多方式可以提供所需的高温、高速含氧气流，诸如等离子体加热。
图2中示出了一种优选的方式，即热氧气发生器202，其可以以高速提供热氧气流2。将氧气浓度优选地为至少30体积％并且更优选地至少85体积％的气态氧化剂流203馈送到热氧气发生器202中，该热氧气发生器优选地是具有用于氧化剂203的入口204并且具有用于热氧气流2的出口喷嘴206的室或导管。最优选地，氧化剂203是具有至少99.5体积％的氧浓度的工业纯氧气。被馈送到热氧气发生器202的氧化剂203具有初始速度，其通常在50英尺/秒(fps)至300fps的范围内，并且通常将小于200fps。
燃料的料流205通过以喷嘴208结束的合适的燃料导管207被提供给热氧气发生器202，该喷嘴可以是通常用于燃料喷射的任何合适的喷嘴。燃料可以是任何合适的可燃流体示例，其包括天然气、甲烷、丙烷、氢气和焦炉气体，或者可以是工艺料流，诸如从阶段10获得的料流26。优选地，燃料205是气态燃料。也可以使用液态燃料，诸如2号燃料油或副产物流23。
料流中的燃料205和氧化剂流203应以相对于彼此的速率被馈送到发生器202中，使得氧化剂流203中的氧气量构成用于预期用途的热氧气流的足够氧气量。被提供到热氧气发生器202中的燃料205在该热氧气发生器中与来自氧化剂流203的氧气燃烧，以产生热量和燃烧反应产物，该燃烧反应产物可能也包含一氧化碳。
发生器202内的燃烧通常使发生器202内的剩余氧气的温度升高至少约500℉，并且优选地至少约1000℉。以这种方式获得的热氧气作为料流2从热氧气发生器202穿过合适的开口或喷嘴206并且作为具有至少2000℉至多4700℉的温度的高速热氧气流离开该开口或喷嘴而进入部分氧化反应器4中。通常，热氧气流2在其从喷嘴206离开时的速度将在500英尺/秒(fps)至4500fps的范围内，并且通常将超过料流203的速度至少300fps。热氧气流和原料的动量应足够高，以实现氧气与进料的期望混合水平。热氧气流与原料流的动量通量比应为至少3.0。
热氧气流的组成取决于生成该料流的条件，但优选地其含有至少50体积％的O2并且更优选地至少65体积％的O2。高速热氧气流的形成可以根据美国专利第5,266,024号中的描述进行。
应认识到，在生产烃原料的过程中采用部分氧化的系统的期望状态是：原始原料1的特性、氧气流2的特性或料流13、14和15的特性很少或没有扰动，并且部分氧化反应器4中以及阶段6和阶段8中采用的操作条件也很少或没有扰动。此外，可能出现以下情况，其中被馈送到POx反应器的原始原料1的特性以如下方式发生改变，使得如果操作条件中没有任何其他变化，则料流13或15的特性将以不利地影响期望产物流20的特性的方式被改变。当然，料流20的这种变化是不期望的。
另选地，还应认识到，需要改变在阶段20中形成的产物的特性，从而需要改变13处合成气的H2:CO比率。
可改变的原始原料1的特性包括原始原料的总烃浓度；C2H2、C2H4和焦油的总浓度；以及温度。可导致这些特性中的任一者改变的情况的示例包括：
因为馈送到源11的进料已经改变，所以原始原料1的组成已经改变。
来自原始原料源11的原始原料1相对于来自其他源的其他组合物变得太昂贵，而该其他组合物可能是对POx反应器4有用的原料材料。
在阶段6和阶段8中的一个或多个阶段提供的处理已经改变，诸如在WGS反应中提供的催化处理的变化。
将材料馈送到POx反应器中的进样器系统已经损坏或结垢，使得原料被夹带到热氧气流中的能力降低，从而导致过量的甲烷泄漏、过量的焦油泄漏和/或过量的烟灰形成。
在过去，适应诸如这些情况的变化(涉及被馈送到POx反应器4的原始原料1的特性的变化或20的期望产物的变化)的习惯操作通常是关闭总体设施或者最佳地以对资本回收有害的部分负荷来运行该设施。当发生时，拥有多于一个此类设施的操作员必须依赖于可从其它设施获得的产物的输出，否则会遭受生产的损失。
然而，已发现，本发明使得操作者能够调节从POx反应器排出的合成气产物的H2:CO比率，以补偿整个操作中将需要调节该产物的H2:CO比率的任何变化。
本发明通过控制紧接气化器或POx反应器4下游的合成气流13中的H2:CO比率来改善化工厂的合成气调理能力。这种能力导致尺寸减小或潜在地消除WGS反应器(或如果需要较低的H2:CO比率，则是反向WGS)。这继而减少了初始装料和替换所需的催化剂的量。
在本发明中，从合成气13中除去热能以将温度降低至下游调理操作可接受的水平。根据水煤气变换反应CO+H2O<＝>H2+CO2，除去能量改变了混合物的平衡组成，具体地讲影响H2、H2O、CO和CO2的相对量。每种组分的实际浓度和平衡浓度之间的差异代表化学驱动力，从而使系统随时间推移向平衡移动。
料流的温度降低的速率影响合成气的组成。在较高温度下，合成气保留足够的能量以克服动力学限制，从而允许合成气中的反应进行足够长的时间以产生组成的有意义变化。一旦合成气低于特定温度，即使增加H2:CO比率的驱动力仍然存在，气体中也没有足够的能量来促进反应，从而使得合成气的H2:CO比率被“冻结”或“淬灭”。
作为本发明的另选实施方案，在POx反应器4的出口附近将蒸汽或CO2的料流16添加到料流13。料流13的温度足以使改变H2:CO比率的反应能够在合理的停留时间内显著进行，在该停留时间内温度降低，潜在地在短至1秒内但优选地在至多5秒内，在该时间段结束时温度已经降低至H2:CO比率不再改变的温度。通过调节添加到料流13中的蒸汽16(或在本文其他地方描述的另选实施方案中为CO2 16)的量，可获得H2:CO的目标值。例如，如果由工厂生产产品在H2:CO比率为2.0的情况下最有效地进行，则蒸汽以维持H2:CO比率的量添加。如果POx反应器上游或下游的条件改变，例如如果POx反应器的原料的组成或温度改变，则可调节蒸汽量以将H2:CO比率维持在2.0，而不进行任何设备或其他工艺修改。另一示例是如果将制备不同的产品20，则最佳的H2:CO比率将可能不同。即，通过调节在反应器4的出口处添加到料流13中的蒸汽16的量，或甚至从蒸汽添加改变为CO2添加(或反之亦然)，可调节POx系统中的H2:CO比率以匹配料流13中合成气的目标组成。
在反应器4的出口附近将H2O或CO2注入到料流13中限制了那些组分参与水煤气变换化学而不限制参与重整化学。这导致更高的总体H2+CO速率和更低的原料和O2速率，从而导致更高的产量和更低的操作成本。另外，进入合成气冷却器的合成气处于较低的温度，这将增加合成气冷却器寿命。
实施例
实施例1：
使用受控除热增加CH4衍生的合成气中的H2:CO比率
POx反应器的模拟用于生成两种合成气流的合成气特性：作为原料的纯CH4以及纯CH4与添加到原料中的蒸汽。合成气特性在表1中给出。第三种情况使用CH4衍生的合成气，但在POx反应器的出口处添加与CH4/蒸汽情况相同量的蒸汽。
表1：离开POx反应器的合成气特性。
为了说明除热对从POx反应器产生的合成气的H2:CO比率的影响，进行平衡计算。除去一定量的热，并允许混合物根据平衡调节温度和组成。H2:CO比率的平衡驱动力示于图1中。在除热时，初始H2:CO比率(以0MMBTU/小时除去的热)和平衡值之间的差值增大。如果给定无限量的停留时间，则该差值表示H2:CO比率能够改变的潜在量。
如上所述，混合物实际进行到平衡状态的能力取决于其允许反应的时间量和系统的温度。为了说明通过控制合成气冷却系统的时间温度历史和向POx反应器出口添加蒸汽使合成气产物的H2:CO比率最大化的原理，进行了一系列详细的动力学模拟。使用如上文针对平衡示例所用的相同合成气特性作为反应器网络的输入来近似具有固定几何形状和恒定压力的活塞流反应器。将GRI 3.0用作反应机理。设定总热损失量以获得接近400℉的合成气最终温度。在每种情况下，总除热保持恒定，并且使用不同的除热曲线来说明时间温度历史对合成气产物的H2:CO比率的影响。
图2示出了在无蒸汽情况下四种不同除热曲线处温度对H2:CO比率的关系图。将除热速率均匀且平均地施加在整个反应器网络上，并以除去的总热量的百分比给出。观察到明显的趋势，从而示出通过以较慢速率除热获得较高的H2:CO比率。这是因为较低的除热速率使混合物的温度保持更高并持续更长时间，并且在较高温度下混合物反应更快，从而允许其更接近平衡。从图2可观察到的另一个重要的点是“冻结”温度。所示的四条曲线中的每一条均遵循类似的模式：随着混合物冷却，其H2:CO比率以恒定速率增加。一旦混合物达到大约1900℉，H2:CO比率的增加速率就开始减慢。最后在大约1500℉下，H2:CO比率是平坦的并且不再改变。
图3示出了三次模拟的H2:CO比率随停留时间的变化。“0.5％除热速率”的曲线是针对使用低除热速率的模拟，并且示出在长停留时间内缓慢上升。“2.0％”的实曲线是针对使用高除热速率的模拟，示出快速“冻结”的快速上升，从而导致H2:CO比率低于由更逐渐除热所提供的比率。虚线曲线使用组合方法，即高除热速率直至混合物达到1900℉，此后冷却速率降低至低值。黄色曲线示出在合理的停留时间内可获得相对高的H2:CO比率。
图4示出对于三种情况的每一种实现1900℉和1500℉的停留时间要求。对于每种情况，均包括若干除热曲线，类似于图3所示的数据。图4中的趋势示出对于三种情况中的每一种，使用以高除热速率开始并且之后一旦“冻结”(即1900℉)开始出现就以较低速率进行的方法，可以在合理的停留时间内实现接近在非常慢的除热极限下所实现的最大值的H2:CO比率。
实施例2：
使用蒸汽添加和受控的除热增加CH4衍生的合成气中的H2:CO比率
观察图4中曲线，该曲线代表源自在反应器4的出口处除去蒸汽的CH4合成气的情况(三角形)，其示出可在非常短的停留时间内实现H2:CO的大幅上升(从1.79至高于2.2)，具有优于上述CH4/蒸汽合成气的优点。应用POx反应器出口处的蒸汽注入和受控的除热曲线两者将使得操作者能够根据需要调节H2:CO比率。
图5示出了针对三个模拟的预测。每个模拟均利用相同的合成气(CH4衍生的)、可用于蒸汽注入的相同停留时间量和蒸汽注入之后的相同除热曲线。然而，在POx反应器的出口附近添加不同量的蒸汽。底部曲线给出无蒸汽的结果，中间曲线给出中等蒸汽量的结果，最顶部曲线给出大量蒸汽的结果。调节蒸汽速率同时保持所有其他参数示出可以实现1.84和2.14之间的任何H2:CO比率。
该示例还示出，如果使用在POx反应器出口处的蒸汽添加，则受控的除热可能不是必要的。如果在POx反应器出口处添加蒸汽后立即除去大量热并立即将混合物的H2:CO比率“冻结”至不能进一步改变的值，则以不同速率添加蒸汽可足以达到期望的H2:CO比率。优选使用受控的除热速率，因为其使特定H2:CO比率所需的蒸汽量最小化。
实施例3：
使用CO2添加降低H2:CO
正如在POx反应器出口处向合成气添加蒸汽可增加H2:CO比率，在POx反应器出口处向合成气13添加CO2将降低合成气13的H2:CO比率。图6比较了CO2添加与蒸汽添加。最下面的曲线是来自利用在POx反应器出口处的CO2添加而不是蒸汽添加的模拟的结果。最初观察到H2:CO比率的急剧下降。随着除去热，H2:CO比率增加。如上文描述增加H2:CO比率的方式的实施例中所示，不同的除热速率将影响H2:CO比率的增加量。在该实施例中，因为期望H2:CO降低，所以优选快速除去所有热以达到“冻结”温度，从而防止由逐渐除热所引起的H2:CO的增加。
除了上述那些优点之外，本发明还提供了许多优点。在反应器出口附近分段注入H2O或CO2意指H2)或CO2参与水煤气变换化学中涉及的反应，而不参与重整化学的反应。这导致更高的总体H2+CO形成速率和更低的原料和O2速率，从而导致更高的产量和更低的操作成本。另外，进入合成气冷却器的合成气处于较低的温度，这将增加合成气冷却器寿命。
通过受控的除热和/或通过H2O或CO2注入来调节H2:CO比率将减小单独的催化水煤气变换(WGS)反应器的尺寸或潜在地完全消除对单独的催化水煤气变换(WGS)反应器的需要。这降低了催化剂的投资成本以及维护成本。
将H2O或CO2注入从POx反应器的入口移动至POx反应器出口降低了所需的原料和O2的量，降低了操作成本，并且增加了所形成的H2+CO的量，从而提高了产量。

Claims (19)

1.一种处理合成气流的方法，所述方法包括：
(A)在部分氧化反应器中产生包含H2和CO的合成气流，以及
(B)对在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流进行(B1)和(B2)中的一者或两者，然后对所述合成气流进行后续处理或反应：
(B1)在将所述合成气流的H2:CO摩尔比有效增加至高于在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流的H2:CO摩尔比的值的条件下，降低在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流的温度；
(B2)将蒸汽添加到在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流中，从而将所述合成气流的H2:CO摩尔比增加至高于在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流的H2:CO摩尔比的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述(B1)的温度降低根据时间温度历史进行，所述时间温度历史以足够高的速率降低所述温度，使得所述H2:CO比率根据需要修改，并且然后保持在新的修改值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述产物流中的未反应烃或通过从所述产物流回收的所述未反应烃的反应获得的产物再循环到进行所述部分氧化的所述反应器中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料包括天然气。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料包括生物质。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料衍生自化石燃料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化用包含至少50体积％氧气的气态流进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化通过以500英尺/秒至4500英尺/秒的速度将氧气馈送到所述反应器中来进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化通过在至少2000°F的温度下将氧气馈送到所述反应器中来进行。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在气化器出口和/或连接所述气化器与合成气冷却器的高温管道系统附近的位置中设置所述(B2)中的蒸汽添加，并且在进入任何下游合成气冷却器之前设置至多5秒的停留时间。
11.一种处理合成气流的方法，所述方法包括：
(A)在部分氧化反应器中产生包含H2和CO的合成气流，
(B)将二氧化碳添加到在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流中，然后使所述合成气流经受后续处理或反应，并由此将所述合成气流的H2:CO摩尔比降低至小于在所述部分氧化反应器中产生的所述合成气流的H2:CO摩尔比的值。
12.根据权利要求4所述的方法，其中在所述气化器出口和/或连接所述气化器与所述合成气冷却器的高温管道系统附近的位置中设置所述(B)中的二氧化碳添加，并且在进入任何下游合成气冷却器之前设置至多5秒的停留时间。
13.根据权利要求1所述的方法，其中将所述产物流中的未反应烃或通过从所述产物流回收的所述未反应烃的反应获得的产物再循环到进行所述部分氧化的所述反应器中。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料包括天然气。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料包括生物质。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃原料材料衍生自化石燃料。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化用包含至少50体积％氧气的气态流进行。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化通过以500英尺/秒至4500英尺/秒的速度将氧气馈送到所述反应器中来进行。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分氧化通过在至少2000°F的温度下将氧气馈送到所述反应器中来进行。
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