EA002517B1 - Получение синтез-газа путем риформинга в потоке водяного пара - Google Patents

Получение синтез-газа путем риформинга в потоке водяного пара Download PDF

Info

Publication number
EA002517B1
EA002517B1 EA200100134A EA200100134A EA002517B1 EA 002517 B1 EA002517 B1 EA 002517B1 EA 200100134 A EA200100134 A EA 200100134A EA 200100134 A EA200100134 A EA 200100134A EA 002517 B1 EA002517 B1 EA 002517B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reactor
steam reforming
gas
reforming catalyst
effluent
Prior art date
Application number
EA200100134A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200100134A1 (ru
Inventor
Иб Дюбкер
Петер Сейер Кристенсен
Вигго Лукассен Хансен
Й.Р. Роструп-Ниельсен
Original Assignee
Халлор Топсёэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Халлор Топсёэ А/С filed Critical Халлор Топсёэ А/С
Publication of EA200100134A1 publication Critical patent/EA200100134A1/ru
Publication of EA002517B1 publication Critical patent/EA002517B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/10—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with stationary catalyst bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/40—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts characterised by the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/0009—Coils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1011—Packed bed of catalytic structures, e.g. particles, packing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1035—Catalyst coated on equipment surfaces, e.g. reactor walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C01B2203/1264—Catalytic pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C01B2203/1264—Catalytic pre-treatment of the feed
    • C01B2203/127—Catalytic desulfurisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1619—Measuring the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1623—Adjusting the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus

Abstract

Способ получения газа, обогащенного моноксидом углерода и водородом, паровым реформингом углеводородного сырья в присутствии катализатора парового реформинга, нанесенного в виде тонкой пленки на стенки реактора, включающий следующие операции: (а) возможное пропускание технологического газа углеводородного сырья через первый реактор с тонкой пленкой катализатора парового реформинга, нанесенного на стенки реактора, находящегося в теплопроводящей связи с горячим газовым потоком; (b) пропускание эффлюента из первого реактора в последующий трубчатый реактор, снабженный тонкой пленкой катализатора парового реформинга и/или таблетками катализатора парового реформинга и нагреваемый при помощи сжигания топлива, с получением частично преобразованного паром газового эффлюента и горячего газового потока дымового газа; (с) пропускание эффлюента из второго реактора в автотермическую реформинг-установку; и (d) удаление из автотермической реформинг-установки горячего газового потока получаемого газа, обогащенного водородом и моноксидом углерода.

Description

Настоящее изобретение направлено на производство синтез-газа паровым реформингом углеводородного сырья при контакте с катализированным оборудованием.
Термин “катализированное оборудование” употребляют для каталитических систем, в которых слой катализатора зафиксирован на поверхности другого материла, например на металлических поверхностях. Эти другие материалы служат в качестве носителя катализатора, придавая прочность системе. Это позволяет создавать катализаторы таких конфигураций, которые сами по себе не имели бы достаточной механической прочности. Система в соответствии с настоящим изобретением состоит из труб, на внутренней стенке которых расположен тонкий слой катализатора реформинга.
Альтернативные варианты оформления могут включать трубы со слоем катализатора на внешней стороне, тарелки с каталитическим покрытием или другие удобные конфигурации.
Синтез-газ получают из углеводородов посредством парового реформинга согласно следующим реакциям (1)-(3):
СпНт+и 1 РО >п СО+(п+т/2)Н2 (-Δ Н°298<0) (1) СО Н;ОоСО;- Н; (-Δ Н°298=41 кДж/моль) (2)
СН 4+Н2ОоСО+3Н2 (-Δ Н°298=-206 кДж/моль) (3)
Вторым способом производства синтезгаза является автотермический реформинг (АТР). При автотермическом реформинге осуществляют сжигание углеводородного сырья с субстехиометрическими количествами кислорода в реакциях в пламени в зоне горения горелки и впоследствии паровой реформинг частично сгоревшего сырья в неподвижном слое катализатора парового реформинга. Окислителем может быть воздух, обогащенный воздух или чистый кислород.
Третий способ производства синтез-газа представляет собой комбинацию из прохождения вначале углеводородного сырья через неподвижный слой катализатора реформинга, и впоследствии прохождения частично реформированного сырья через автотермическую реформинг-установку. Неподвижный слой может включать ряд труб, расположенных в нагреваемой огнем печи. Эту комбинацию называют двухстадийным реформингом или первичным реформингом с последующим вторичным реформингом, и она особенно пригодна для производства синтез-газа при производстве метанола и аммиака. Посредством осуществления контроля за степенью реформинга, протекающего в установке парового реформинга с неподвижным слоем до АТР, можно получить синтез-газ, имеющий заданную стехиометрию для синтеза метанола, или синтез-газ, имеющий заданное соотношение водорода к азоту для синтеза аммиака.
Современная технология парового реформинга использует катализатор реформинга в виде таблеток различных размеров и форм. Таблетки катализатора размещают в реакторах с неподвижным слоем (трубах реформингустановки). Реакция реформинга эндотермическая. В традиционных реформинг-установках необходимое тепло для реакции поступает на внешнюю поверхность трубы реформингустановки из внешней среды снаружи труб, обычно в виде комбинации излучения и конвекции. Тепло передается через стенку трубы на внутреннюю поверхность трубы посредством теплопроводности и передается газовой фазе путем конвекции. Наконец, тепло передается от газовой фазы таблеткам катализатора путем конвекции. Температура катализатора может быть более чем на 100°С ниже, чем температура внутренней стенки трубы при том же аксиальном положении трубы реформинг-установки.
Было обнаружено, что передача тепла является более эффективной, когда для процесса парового реформинга используют катализированное оборудование. Передача тепла катализатору происходит путем проводимости от внутренней стенки трубы. Это более эффективный механизм передачи, чем передача путем конвекции через газовую фазу. В результате, температуры внутренней стенки трубы и катализатора почти идентичны (разница составляет менее 5°С). Более того, толщину трубы можно уменьшить (см. ниже), что снижает разницу температур между внутренней и наружной сторонами трубы реформинг-установки. Следовательно, если заменить трубы традиционной реформингустановки на трубы катализированной аппаратуры, при прочих равных условиях можно иметь и более высокую температуру катализатора, и более низкую температуру трубы. Желательно иметь низкую температуру наружной стенки трубы, поскольку это продлевает срок службы трубы. Высокая температура катализатора выгодна, поскольку скорость реакции растет вместе с температурой и поскольку равновесие реакции (3) смещено в правую сторону, приводя к лучшему использованию сырья.
Падение давления в катализированной трубе реформинг-установки намного ниже, чем в традиционном случае для трубы такого же диаметра. Это позволяет использовать реакторы нетрадиционной формы, например трубы малого диаметра, но все-таки сохранять допустимое падение давления. Уменьшение диаметра трубы приводит к возрастанию срока ее эксплуатации, снижению расхода материала, труба выдерживает более высокие температуры.
Наконец, при использовании катализированного оборудования труб реформинг-установки количество катализатора снижается по сравнению с традиционной реформинг-установкой с неподвижным слоем катализатора реформинга.
Малое количество катализатора требует применения сырья, не содержащего веществ, отравляющих катализатор. Это может быть достигнуто, например, посредством направления сырья через предварительную реформинг-установку.
На фиг. 1 изображен пример установки, производящей синтез-газ. Исходный материал 2 подогревают, десульфируют в установке 4, перемешивают с технологическим паром 6 и дополнительно нагревают перед введением в адиабатическую предварительную реформингустановку 8. Поток эффлюэнта из предварительной реформинг-установки 8 дополнительно нагревают в змеевике теплообменника, расположенном в канале 12 дымового газа, и направляют в трубчатую реформинг-установку 14, где происходит превращение метана в водород, моноксид углерода и диоксид углерода. Отходящий газ направляют в автотермическую реформинг-установку 16, в которой происходит сгорание в потоке 18 окислителя. Переработка отходящего газа 20, выходящего из автотермической реформинг-установки, зависит от предполагаемого использования продукта.
Катализированное оборудование может быть использовано в обеих из показанных на фиг. 1 установках:
1. в подогревающем змеевике 10 для нагревания газа, отходящего из предварительной реформинг-установки, перед его введением в трубчатую реформинг-установку 14;
2. в трубчатой реформинг-установке 14.
Настоящее изобретение предлагает способ получения газа, обогащенного водородом и моноксидом углерода, посредством парового реформинга углеводородного сырья в присутствии катализатора парового реформинга, нанесенного в виде тонкой пленки на стенку реактора, включающий следующие операции:
(a) возможное пропускание технологического газа углеводородного сырья через первый реактор с тонкой пленкой катализатора парового реформинга, нанесенного на стенки реактора, находящегося в теплопроводящей связи с горячим газовым потоком;
(b) пропускание эффлюента из первого реактора в следующий трубчатый реактор, снабженный тонкой пленкой катализатора парового реформинга и/или таблетками катализатора парового реформинга и нагреваемый посредством сжигания топлива, с получением частично реформированного паром газового эффлюента и горячего газового потока дымового газа;
(c) пропускание эффлюента из второго реактора в автотермическую реформингустановку; и (б) удаление из автотермической рефорчаемого газа, обогащенного водородом и моноксидом углерода.
Пример 1.
Испытывали катализированное оборудование реактора для реформинга. Испытываемая установка содержит систему для обеспечения подачи сырья в реактор, реактор сам по себе и оборудование для последующей обработки и анализа отходящего из реактора газа.
Реактор состоит из 1/4 (0,635 см) трубы длиной 1050 мм, центральный кусок которой длиной 500 мм покрыт с внутренней стороны стенки никелевым катализатором парового реформинга ΚΚΝΚ. Катализатор имеет такой же состав, что и катализатор парового реформинга ΡΚΝΚ в таблетках, который можно приобрести у На1бог Торюс А/8. Толщина слоя катализатора составляет 0,31 мм. Катализированная реакционная труба расположена в выполненной из твердого металла оболочке, которая имеет плотно закрываемое отверстие вокруг катализированной трубы. Вдоль отверстия сделан ряд фрезерованных канавок, в которых расположены термопары. Одну из термопар можно перемещать, с тем чтобы можно было получить профиль температур стенки катализированной трубы. Дополнительно термопары расположены в газовом канале в катализированной трубе, и измеряют температуру газа на входе и на выходе из катализированной зоны. Реактор с оболочкой помещен в печь электрического нагрева, температуру в которой можно регулировать по отдельности в шести различных зонах.
Подаваемые пары состоят из водорода, метана, диоксида углерода и пара. Подаваемые потоки перемешивают и подогревают перед введением в реактор. После реактора поток отходящего газа охлаждают, сконденсированную воду отделяют от газа, а состав газа определяют на газовом хроматографе.
Испытывали две совокупности различных условий. Одна совокупность с более низкой температурой для моделирования применения катализированного оборудования в подогревающем змеевике (тест № 1), и другая совокупность с более высокой температурой для моделирования трубчатой реформинг-установки (тест № 2). Условия представлены в табл. 1. Манометрическое давление в обоих случаях составило 28 бар ( 2,8 МПа). Профиль температур на стенке реактора, измеренный при помощи подвижной термопары, показан на фиг. 2.
минг-установки горячего газового потока полуТаблица 1
Условия испытаний реактора с катализированным оборудованием
№ теста Темп-ра газа на входе в зону катализа Темп-ра газа на выходе из зоны катализа Расход водорода Расход метана Расход диоксида углерода Расход пара
°С °С Ст. л/ч Ст. л/ч Ст. л/ч Ст. л/ч
1 605 633 62,0 310,0 16,1 781,4
2 679 795 240,5 152,0 63,1 425,0
Измеренный состав отходящего газа на сухую основу.
показан в табл. 2. Состав газа рассчитан
Таблица 2
Состав отходящего газа в расчете на сухую основу
№ теста Водород Моноксид углерода Диоксид углерода Метан
Моль% Моль% Моль% Моль%
1 49,6 2,48 11,4 36,5
2 67,8 10,8 9,80 11,7
Отходящий газ находится в обоих случаях в равновесии относительно реакции реформинга при температуре газа на выходе в рамках экспериментальной неопределенности. Это демонстрирует, что в реакторе с катализированным оборудованием может быть достигнуто превращение, аналогичное тому, что в реакторе с неподвижным слоем.

Claims (2)

1. Способ получения газа, обогащенного водородом и моноксидом углерода, посредством парового реформинга углеводородного сырья в присутствии катализатора парового реформинга, нанесенного в виде тонкой пленки на стенки реактора, включающий следующие операции:
(a) пропускание технологического газа углеводородного сырья через первый реактор (10) с тонкой пленкой катализатора парового реформинга, нанесенной на стенки реактора (10), находящегося в теплопроводящей связи с горячим газовым потоком дымового газа;
(b) пропускание эффлюента из первого реактора (10) в последующий трубчатый реактор (14), снабженный тонкой пленкой катализатора парового реформинга и/или таблетками катализатора парового реформинга и нагреваемый посредством сжигания топлива, с получением частично реформированного паром газового эффлюента и горячего газового потока дымового газа;
(с) пропускание эффлюента из второго реактора (14) в автотермическую реформингустановку (16); и (б) удаление из автотермической реформинг-установки (16) горячего газового потока получаемого газа (20), обогащенного водородом и моноксидом углерода.
2. Способ по п.1, в котором катализатор парового реформинга включает никель и/или благородные металлы.
EA200100134A 1998-07-21 1998-07-21 Получение синтез-газа путем риформинга в потоке водяного пара EA002517B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP1998/004563 WO2000005168A1 (en) 1998-07-21 1998-07-21 Synthesis gas production by steam reforming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200100134A1 EA200100134A1 (ru) 2001-08-27
EA002517B1 true EA002517B1 (ru) 2002-06-27

Family

ID=8167013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200100134A EA002517B1 (ru) 1998-07-21 1998-07-21 Получение синтез-газа путем риформинга в потоке водяного пара

Country Status (19)

Country Link
US (1) US7060118B1 (ru)
EP (1) EP1097105B1 (ru)
JP (1) JP2002521295A (ru)
KR (1) KR100401369B1 (ru)
CN (1) CN1117693C (ru)
AT (1) ATE225314T1 (ru)
AU (1) AU752109B2 (ru)
BR (1) BR9815937A (ru)
CA (1) CA2337937C (ru)
CZ (1) CZ294907B6 (ru)
DE (1) DE69808521T2 (ru)
EA (1) EA002517B1 (ru)
ES (1) ES2185209T3 (ru)
MX (1) MXPA01000735A (ru)
NO (1) NO328552B1 (ru)
NZ (1) NZ509100A (ru)
PL (1) PL192266B1 (ru)
SK (1) SK285118B6 (ru)
WO (1) WO2000005168A1 (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2375102T3 (es) * 1999-07-15 2012-02-24 Haldor Topsoe A/S Procedimiento para el reformado con vapor catalítico de un material de alimentación hidrocarbonado.
JP2005263618A (ja) * 2004-02-16 2005-09-29 Fuji Electric Holdings Co Ltd 燃料改質器
US7320778B2 (en) 2004-07-21 2008-01-22 Catacel Corp. High-performance catalyst support
US7472936B2 (en) 2005-04-14 2009-01-06 Catacel Corp. Tool for insertion and removal of a catalytic reactor cartridge
US7565743B2 (en) 2005-04-14 2009-07-28 Catacel Corp. Method for insertion and removal of a catalytic reactor cartridge
US7682580B2 (en) 2005-05-19 2010-03-23 Catacel Corp. Catalytic reactor having radial leaves
US7501102B2 (en) 2005-07-28 2009-03-10 Catacel Corp. Reactor having improved heat transfer
US20070104641A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Ahmed M M Method of controlling oxygen addition to a steam methane reformer
CN101370733B (zh) * 2006-01-13 2012-09-26 松下电器产业株式会社 氢生成装置、燃料电池系统及其运转方法
US7829035B2 (en) 2006-01-19 2010-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Oxidation catalyst
JP5143560B2 (ja) * 2006-04-05 2013-02-13 花王株式会社 反応デバイス
DE102006023248C5 (de) 2006-05-18 2018-01-25 Air Liquide Global E&C Solutions Germany Gmbh Verfahren und Anlage zur Herstellung von Synthesegas
EP1985580A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-29 Methanol Casale S.A. Process for producing methanol synthesis gas
JP5174411B2 (ja) 2007-09-28 2013-04-03 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 管式リフォーマーの有効熱利用方法
US20090184293A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Han Pat A Process for reforming hydrocarbons
US7850944B2 (en) * 2008-03-17 2010-12-14 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming method with limited steam export
DE102010007916B4 (de) * 2010-02-12 2013-11-28 Centrotherm Sitec Gmbh Verfahren zur Hydrierung von Chlorsilanen und Verwendung eines Konverters zur Durchführung des Verfahrens
TWI412172B (zh) * 2010-11-05 2013-10-11 Ind Tech Res Inst 燃料重組裝置及其方法
CN103508418B (zh) * 2012-06-18 2015-08-12 中国石油化工集团公司 水蒸气制氢工艺中的开工气加热系统及加热方法
CN102977914B (zh) * 2012-10-31 2015-01-07 成都易态科技有限公司 催化重整工艺及催化重整反应器
CN103149837B (zh) * 2013-03-01 2015-10-14 浙江大学 甲醇自热重整制氢过程的滑模控制方法
AR099983A1 (es) * 2014-04-08 2016-08-31 Haldor Topsoe As Proceso para calentar un reactor de pruebas avanzado
WO2016016251A1 (en) 2014-07-29 2016-02-04 Eni S.P.A. Integrated sct-cpo/sr process for producing synthesis gas
WO2016016257A1 (en) 2014-07-29 2016-02-04 Eni S.P.A. Integrated sct-cpo/pox process for producing synthesis gas
EP3448804B1 (en) 2016-04-26 2021-08-18 Haldor Topsøe A/S A process for producing hydrogen or syngas by methanol cracking
CN113474283A (zh) * 2019-02-28 2021-10-01 托普索公司 具有重整段的化工设备和生产化学产品的方法
US11472700B2 (en) * 2019-12-27 2022-10-18 Saudi Arabian Oil Company Catalyst and process for thermo-neutral reforming of petroleum-based liquid hydrocarbons
CN112265962B (zh) * 2020-10-30 2022-03-04 庄焱法 一种电气协同供热重整反应系统
IT202100012551A1 (it) 2021-05-14 2022-11-14 Rosetti Marino S P A Processo per la conversione della co2
IT202100015473A1 (it) 2021-06-14 2022-12-14 Nextchem S P A Metodo di produzione di catalizzatori per processi chimici ad alta temperatura e catalizzatori cosi' ottenuti

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2169961A1 (en) 1972-02-05 1973-09-14 Inst Nawozow Sztucznych Steam reforming of hydrocarbons - using surfaces of reactor heating tubes as catalyst
CA1008667A (en) 1972-06-30 1977-04-19 Foster Wheeler Corporation Catalytic steam reforming
US4019969A (en) 1975-11-17 1977-04-26 Instytut Nawozow Sztucznych Method of manufacturing catalytic tubes with wall-supported catalyst, particularly for steam reforming of hydrocarbons and methanation
JPS5382690A (en) 1976-12-29 1978-07-21 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd Improved preparation of synthetic gas for ammonia
JPH0657601B2 (ja) 1984-10-17 1994-08-03 日揮株式会社 炭化水素の水蒸気改質法
JPH0722694B2 (ja) 1986-03-18 1995-03-15 株式会社日立製作所 燃料改質器
DK156701C (da) * 1987-08-27 1990-01-29 Haldor Topsoe As Fremgangsmaade til gennemfoerelse af heterogene katalytiske kemiske reaktioner
JP2662529B2 (ja) * 1989-10-02 1997-10-15 三菱化学エンジニアリング株式会社 無電解めっきによる改質ガス製造装置および方法
DK167864B1 (da) 1990-02-02 1993-12-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmaade og reaktorsystem til reforming af carbonhydrider under varmeveksling
JPH05155602A (ja) 1991-12-09 1993-06-22 Sekiyu Sangyo Kasseika Center 薄型水蒸気改質反応器
DK169614B1 (da) * 1992-08-13 1994-12-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde og reaktor til fremstilling af hydrogen- og carbonmonoxidrige gasser
DE19534433C1 (de) 1995-09-16 1996-10-10 Daimler Benz Ag Katalysatorschichtstruktur für einen Methanolreformierungsreaktor und Verfahren zu ihrer Herstellung
ES2158621T3 (es) 1997-01-22 2001-09-01 Haldor Topsoe As Produccion de gas de sintesis por reformacion al vapor utilizando un hardware catalizado.
DE19754013C2 (de) * 1997-12-05 2000-10-26 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs
DK173496B1 (da) * 1998-07-16 2001-01-02 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af syntesegas ved vanddampreformering under anvendelse af en katalyseret metaloverflade

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010106413A (ko) 2001-11-29
EP1097105B1 (en) 2002-10-02
CN1304380A (zh) 2001-07-18
CN1117693C (zh) 2003-08-13
EA200100134A1 (ru) 2001-08-27
WO2000005168A1 (en) 2000-02-03
AU752109B2 (en) 2002-09-05
CA2337937A1 (en) 2000-02-03
PL345848A1 (en) 2002-01-14
ES2185209T3 (es) 2003-04-16
MXPA01000735A (es) 2002-04-08
JP2002521295A (ja) 2002-07-16
CZ294907B6 (cs) 2005-04-13
NZ509100A (en) 2002-09-27
AU9067298A (en) 2000-02-14
DE69808521D1 (de) 2002-11-07
SK285118B6 (sk) 2006-06-01
DE69808521T2 (de) 2003-01-30
CA2337937C (en) 2004-10-26
NO20006711L (no) 2001-03-21
NO328552B1 (no) 2010-03-15
ATE225314T1 (de) 2002-10-15
NO20006711D0 (no) 2000-12-29
US7060118B1 (en) 2006-06-13
BR9815937A (pt) 2001-02-28
CZ20004929A3 (en) 2001-05-16
KR100401369B1 (ko) 2003-10-17
EP1097105A1 (en) 2001-05-09
SK342001A3 (en) 2001-09-11
PL192266B1 (pl) 2006-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA002517B1 (ru) Получение синтез-газа путем риформинга в потоке водяного пара
EP0855366B1 (en) Synthesis gas production by steam reforming using catalyzed hardware
CA2787482C (en) Process for reforming hydrocarbons
US4981676A (en) Catalytic ceramic membrane steam/hydrocarbon reformer
CA2038289C (en) Endothermic reaction apparatus
US6409974B1 (en) Water gas shift process and apparatus for purifying hydrogen for use with fuel cells
US9227844B2 (en) Heat exchange reformer with double-tubes for reforming hydrocarbons
US7919057B2 (en) Method and apparatus for producing a hydrogen-containing gas
KR100848047B1 (ko) 낮은 전원 범위에서 기상 탄화수소로부터 수소를 생성하기위한 고효율, 소형 개질 장치
US20070051041A1 (en) Plant capacity expansion and dynamic production control
GB2222533A (en) Combined tubular primary and secondary reformer
EP1063008A2 (en) Reactor for carrying out a non-adiabatic process
CN114173918A (zh) 具有经支撑的重整器管的重整炉
US20040161381A1 (en) Process and reactor for carrying out non-adiabatic catalytic reactions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ RU