JP2004516219A - 合成ガスの製造のための統合された方法および設備 - Google Patents

合成ガスの製造のための統合された方法および設備 Download PDF

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Abstract

合成ガスの製造のための統合された方法において、部分酸化ユニット（１）および水蒸気メタン改質器（２）は、天然ガスまたは別の燃料を少なくとも一酸化炭素と水素の第１と第２の混合物（１１、１２）に変換するために用いられ、第１のプロセスのみが酸素を消費する。前記第２の混合物由来の二酸化炭素（１５、２５）は、酸素消費を減少させるために第１のプロセスの入口に供給される。第１および任意に第２の混合物は、フィッシャー・トロプシュプロセス（１６）のようなプロセスのための合成ガスとして用いられ得る。

Description

【０００１】
本発明は、合成ガスの製造のための統合された方法および設備に関する。特に、それは、１．８ないし３：１の総水素／一酸化炭素比を有する少なくとも水素と一酸化炭素を含む合成ガスを製造する２つの反応器を用いる方法に関する。
【０００２】
ある種のガス田または油田および触媒的方法の最近の進歩による天然ガスを用いることに関連する経済的な利益のために、天然ガスを合成炭化水素に変換するためのいくつかのプロジェクトが現在研究中である。例えば、用いられる方法は、ガスから液体への方法（ＧＴＬ）により合成燃料を、ガスからオレフィンへの方法（ＧＴＯ）によりオレフィンを、メタノールまたはジメチルエーテル（ＤＭＥ）を製造しうる。ＧＴＬ法は、１９９４年４月２６〜２９日のアルターネート・エナジー’９４のチジムらによる「シェル中間蒸留物合成（Ｓｈｅｌｌ Ｍｉｄｄｌｅ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）」に記載されている。
【０００３】
それらの方法は、一般的に、
１）合成ガス（水素と一酸化炭素の混合物）の生成
２）炭化水素鎖の合成
３）蒸留および／または仕上げおよび／または水分解
の３つの工程を含む。
【０００４】
それらの方法のほとんどは、非触媒的または触媒的方法を用いる部分酸化反応器の中で合成ガスを生成させるために、多量の酸素または酸素富化空気を用いる。酸素を生成させるための適切な空気分離ユニットは、ＥＰ−Ａ−０９８２５５４に記載されている。
【０００５】
以下の説明および記載は、ＧＴＬプラントに関するが、しかしまた、ＧＴＯ、ＤＭＥまたはメタノールプラントのような他の合成炭化水素プラントにも適用される。ＧＴＬ法については、フィッシャー−トロプシュ反応
ｎＣＯ＋２ｎＨ２ →（−ＣＨ２ ）ｎ＋ｎＨ２ Ｏ
は、２：１のモル比で製造されるべき化学量論的合成ガス組成を要求する。
【０００６】
追加の量の水素が、仕上げのために、そして、２．１：１ないし２．７：１の増加した総Ｈ２ ／ＣＯ比に至る副生成物および／またはパージガスとしての損失を補償するために必要とされる。
【０００７】
典型的には、天然ガスを供給されたとき、非接触部分酸化ＰＯＸユニットは、天然ガスの組成に応じて約１．８：１のＨ２ ／ＣＯ比で合成ガスを生成させる。この比は、水蒸気または二酸化炭素のような他の酸化剤がユニットに供給されるときもまた変化しうる。
【０００８】
その総Ｈ２ ／ＣＯ比は、
−ＥＰ−Ａ−０４８４１３６に記載されるＰＯＸユニットで生成するＣＯの部分的シフト変換（ｐａｒｔｉａｌ ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）
ＣＯ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋Ｈ２
によるか、
−または、第２の合成ガスが典型的には２．７／１ないし６／１のＨ２ ／ＣＯ比を有し、天然ガスもまた供給される水蒸気メタン改質ユニット（ＳＭＲ）から前記第２の合成ガスをともに生成させることによる
かのいずれかで達成され得る。
【０００９】
したがって、ＰＯＸユニット由来の合成ガスは、必要とされる総合的な比を得るために、ＳＭＲユニット由来の合成ガスと組み合わせられ得る。
【００１０】
ＰＯＸユニットが石炭、残渣または中間副生成物のようなより重質の供給原料を供給されるとき、Ｈ２ ／ＣＯ比は典型的にはより小さくなり、上記技術は、全Ｈ２ 要求量を均衡させるために用いられねばならない。
【００１１】
天然ガスまたは他の軽質炭化水素混合物を供給されるとき、部分的接触酸化法は、２／１ないし３／１の、より大きなＨ２ ／ＣＯ比で合成ガスを生成させ、総合的な比を満足させるために、単独プロセスかまたはそうでないものとして用いられ得る。
【００１２】
所定の大きさのＧＴＬプラントについては、ＰＯＸユニットのような酸素供給反応器およびＳＭＲユニットのような酸素を用いない方法を用い、本発明の目的は、様々のモジュールについての最近の技術進歩を用いて、ＰＯＸユニット、ＳＭＲユニットおよび空気分離ユニットを構成するＰＯＸモジュールおよび／またはＳＭＲモジュールおよび／またはＡＳＵモジュールの大きさと数を最適化することである。
【００１３】
特に、近年は、空気分離ユニットの出力は、顕著に向上した。現在、モジュラーユニットは、１日あたり３５００トンの酸素を製造し、モジュールは、近い将来１日あたり６０００トンの酸素が製造可能となる。
【００１４】
本発明によれば、
１．８ないし３：１の総水素／一酸化炭素比の、少なくとも一酸化炭素と水素の少なくとも１種の混合物を消費する合成ユニットのための少なくとも１種の合成ガスを生産するための方法であって、
ａ）少なくとも一酸化炭素と水素を含む第１の混合物を生成させるために、部分酸化ユニットである第１の反応器に、少なくとも９９ｍｏｌ．％の濃度を有する酸素と天然ガス、石炭および石油残渣の少なくとも１つを供給し、
ｂ）少なくとも水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む少なくとも１種の第２の混合物を生成させるために、水蒸気メタン改質器である第２の反応器に、水蒸気と天然ガスかまたは軽質炭化水素の別の混合物を供給し、
ｃ）合成ユニットに供給される合成ガスを生成させるために第１の混合物の少なくとも一部を供給し、
ｄ）第２の混合物の少なくとも一部から少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む少なくとも１種のガスを引き出し、第１の反応器の入口に、少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む少なくとも１種のガスの少なくとも一部を供給する
ことを含む方法が提供される。
【００１５】
任意に、当該方法は、以下の工程も含み得る。
【００１６】
−第１の反応器に空気が供給されない。
【００１７】
−液体が、第１の反応器の操作圧力でポンプ輸送され、気化し、第１の反応器にガスとして供給されるか、または、ガス状酸素が温められ、第１の反応器の操作圧力に圧縮される空気分離ユニットから第１の反応器に酸素を供給する。
【００１８】
−第１の混合物が１．８未満の水素／一酸化炭素比を有する。
【００１９】
−好ましくは少なくとも部分的には水蒸気で構成される酸化体を第２の反応器に供給し、可能的には、第２の反応器から第２の反応器の入口に引き出される少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含むガスを供給する。
【００２０】
−少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む少なくとも１つの流れおよび水素で富化されたガスおよび可能的には２／１を超えるＨ２ ／ＣＯ比を有する合成ガスを生成させるために第２の混合物の少なくとも一部を処理する。
【００２１】
−シフト変換ならびに圧力スイング吸着および／またはＣＯ２ 除去のいずれかならびにメタン化法を用いることにより第２の混合物から水素富化ガスを生成させる。
【００２２】
−透過ならびに圧力スイング吸着および／またはメタン化法のいずれかを用いることにより第２の混合物から水素富化ガスを生成させる。
【００２３】
−前記２／１を超えるＨ２ ／ＣＯ比を有する合成ガスがＣＯ２ 除去プロセスにより生成する第２の混合物もしくは第３の混合物または透過プロセスにより生成する第４の混合物である。
【００２４】
ＣＯ２ 富化ガスは、
−合成ユニットに水素富化流の少なくとも一部を供給し、
−仕上げユニットに水素富化流の少なくとも一部を供給し、
−合成ユニットに第２の混合物の少なくとも一部を供給し、
−圧力スイング吸着、可能的には、シフト変換を用いて、第２の混合物から水素富化ガスおよび少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含むガスを生成させ、
−ＣＯ２ 除去および可能的には、メタン化法を用いて、第２の混合物および少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含むガスから水素富化ガスを生成させ、
−合成ユニットの下流の仕上げプロセスに第２の混合物の少なくとも一部に由来する水素富化流の少なくとも一部を供給すること、
−洗浄ユニット、吸着ユニットまたは透過ユニットであるＣＯ２ 除去ユニット、
−ＣＯ２ 除去ユニットから合成ユニットおよび／またはメタン化ユニットおよび／または透過ユニットに、少なくとも一酸化炭素および水素を含むガスを供給し、
−ＣＯ２ 除去ユニットから透過ユニットに一酸化炭素および水素を含むガスを供給し、そのガスが第３の混合物を構成し、透過ユニット由来の水素富化ガスを吸着ユニットに、および／または水素貧化ガスを合成ユニットに供給し、
−第３の混合物の一部を合成ユニットに供給し、
−ＣＯ２ 除去ユニット由来の一酸化炭素および水素を含むガスの少なくとも一部を透過ユニットに供給し、透過ユニット由来の水素の貧化された第４の混合物を合成ユニットに供給すること
を具備する、
例えば洗浄ユニットであり得るＰＳＡユニットおよび／またはＣＯ２ 除去ユニットから到来する。
【００２５】
第１の反応器は、非接触的または部分接触酸化反応器であり得る。
【００２６】
好ましくは、第１の反応器は、酸素富化流を供給され、第２の反応器は、酸素富化流を供給されない。
【００２７】
本発明の更なる側面によれば、１．８：１ないし３：１の水素／一酸化炭素比を有する少なくとも一酸化炭素と水素の混合物を消費する合成ユニットの中で生じるプロセスのための合成ガスの製造のための設備であって、第１の反応器は、部分酸化ユニットであり、第２の反応器は、水蒸気メタン改質器であり、前記第１と第２の反応器はそれぞれ、それぞれの入口と出口を有するところの第１と第２の反応器を備え、第１の反応器の入口に少なくとも９９ｍｏｌ．％の濃度を有する酸素を供給するための手段であって、低温空気分離ユニット、空気分離ユニットの塔から液体酸素を除去するための手段、第１の反応器の操作圧力で液体酸素をポンプ輸送するために手段、ポンプ輸送される液体を気化させるための手段およびそのように作り出された加圧ガスを第１の反応器の入口に供給するための手段（第１の反応器の入口に空気を供給するための手段を持たない）、第１の反応器の入口に天然ガス、石炭および石油残渣の少なくとも１つを供給する手段、第２の反応器の入口に水蒸気および天然ガスを供給するための手段、第１の反応器の出口で合成ガスを構成する少なくとも一酸化炭素および水素を含む第１の混合物を生成させるための手段、第２の反応器の出口で少なくとも水素、二酸化炭素および一酸化炭素を含む少なくとも第２の混合物を生成させるための手段、第２の反応器の出口から少なくとも二酸化炭素を含む少なくとも１つのガスを引き出すための手段および第１の反応器の入口に、可能的には第２の反応器の入口に少なくとも二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を供給するための手段を備える手段を備える設備が提供される。
【００２８】
好ましくは、第１の反応器は、触媒床を持つか持たない部分酸化反応器である。
【００２９】
任意に、
−第２の反応器の出口から少なくとも二酸化炭素を含むガスを引き出すための手段は、洗浄ユニットのようなＣＯ２ 除去ユニット、第２の反応器の出口からＣＯ２ 除去ユニットにガスを供給するための手段およびＣＯ２ 除去ユニットから第１の反応器の入口に、任意に、第２の反応器の入口に二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を供給するための手段を含む。
【００３０】
−設備は、ＣＯ２ 除去ユニットから第１の反応器の出口および／または合成ユニットに少なくとも一酸化炭素および水素を含むガスを供給するための手段を備える。
【００３１】
−設備は、透過ユニットおよびＣＯ２ 除去ユニットから透過ユニットに第３の混合物を供給するための手段および透過ユニットから合成ガスを消費する合成ユニットに水素および一酸化炭素を含むガスを供給するために手段を備える。
【００３２】
−第２の反応器の出口から少なくとも一酸化炭素および水素を含むガスを誘導するための手段は、吸着ユニットおよび任意に吸着ユニットの上流のシフト反応器、任意にシフト反応器を介しておよび／またはＣＯ２ 除去ユニットと透過ユニットとを介して第２の反応器の出口から吸着ユニットにガスを供給するための手段、および吸着ユニットから第１の反応器のおよび／または第２の反応器の入口に少なくとも二酸化炭素を含むガスを供給するための手段を含む。
【００３３】
−設備は、吸着ユニットから仕上げユニットの出口および／または合成ユニットに少なくとも水素を含むガスを供給するための手段を備える。
【００３４】
−設備は、１．８：１ないし３：１の水素／一酸化炭素比を有する少なくとも一酸化炭素および水素の混合物を消費する合成ユニット、仕上げユニット、第１の反応器の出口から合成ユニットに流体を供給するための手段および合成ユニットの出口から仕上げユニットに流体を供給するための手段を備える。
【００３５】
好ましくは、吸着ユニットから仕上げユニットに供給される少なくとも水素を含むガスは、吸着ユニットから第１の反応器の出口または合成ユニットに供給される少なくとも水素を含むガスより、水素についてより純粋である。
【００３６】
好ましくは、水素富化流は、仕上げユニットに供給され、２／１より大きいＨ２ ／ＣＯ比を有する合成ガスは、合成ユニットに供給される。
【００３７】
好ましくは、この合成ガスに存在するＣＯ２ の少なくとも一部は、合成ユニットに供給されるＣＯ２ を最小にするために除去される。
【００３８】
ある種の事例では、少なくとも２つのＣＯ２ 富化ガスが第１の反応器に供給され、それぞれは、ＣＯ２ 除去洗浄ユニットおよび吸着ユニットのような異なる手段に由来する。
【００３９】
１．８：１ないし３：１の水素／一酸化炭素比を有する合成ガスを消費する方法は、例えば、オレフィン、メタノール、合成燃料、ＤＭＥなどの製造のための方法であり得る。
【００４０】
接触的または非接触的部分酸化タイプのものであり得る第１の反応器の供給に二酸化炭素を添加することにより、より少ない酸素供給で同じ量の一酸化炭素が生成し、Ｈ２ ／ＣＯの比が第１の反応器の出口で減少するように反応の平衡が変化する。
【００４１】
したがって、第１の反応器由来の水素および合成ガスの量は減少し、第２の反応器の容量は、全水素要求量の均衡を取るために増加する。
【００４２】
この方式では、第１の反応器で用いられ得る酸素はより少ない。というのは、ＣＯ２ は部分酸化に加わるからである。
【００４３】
以下、本発明を、添付の図面を参照して記載する。
【００４４】
図１において、天然ガス５は、ＰＯＸタイプである第１の反応器１およびＳＭＲタイプである第２の反応器２に供給される。少なくとも９９ｍｏｌ．％の酸素を含むガス３もまた、合成ユニット１６に供給される１．８：１未満の比の少なくとも水素と一酸化炭素を含む第１の混合物１１を生成させるために第１の反応器１に供給される。水蒸気４が第２の反応器に供給される。
【００４５】
第２の反応器２は、少なくとも一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む第２の混合物１２を生成させる。この混合物の少なくとも一部８は、次いで、シフト変換器７に供給され、そこでは一酸化炭素の少なくとも一部が水素に変換され、シフトユニット７により生成するガス９は、水素富化流１４および４０ないし７０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む二酸化炭素富化流１５を製造するためにＰＳＡタイプの吸着ユニット１３に供給される。二酸化炭素富化流の一部３８は、加圧されていない燃料として機能するために第２の反応器２に供給され得る。
【００４６】
第２の混合物がシフト変換を受けることは、全ての事例において絶対的に必要ではないことが理解され得る。
【００４７】
第２の混合物１２の残り６が合成ユニット１６に供給される。代わりに、全ての第２の混合物が吸着工程に供給され得る（可能的には、シフト変換の後）。
【００４８】
水素富化流１４の全部または一部が仕上げユニット１７に供給される。
【００４９】
水素富化流１４の一部４２もまた合成ユニット１６に供給され得る。合成ユニット１６の生成物は、設備を離れる前に仕上げユニット１７で処理される。二酸化炭素富化流１５の全部または一部は、コンプレッサー１９に供給され、そこでは、供給ガスとして第１の反応器１に供給される前に、および任意に破線で示されるように第２の反応器２に供給される前に、高圧に圧縮される。二酸化炭素富化流の残りの部分３８は、燃料として第１のユニット２に供給され得る。
【００５０】
第１の反応器が接触型または非接触型のものであり得ることは理解され得る。さらに、流れ１１、６および／または４２は、合成ユニット１６に別々に供給され得るかまたは予め混合され得ることも理解され得る。
【００５１】
図２において、天然ガス５は、ＰＯＸタイプである第１の反応器および／またはＳＭＲタイプである第２の反応器２に供給される。
【００５２】
少なくとも９９ｍｏｌ．％の酸素を含むガス３は、フィッシャー・トロプシュタイプのものであり得る合成ユニット１６に供給される１．８：１未満の比の少なくとも水素および一酸化炭素を含む第１の混合物１１を生成させるために第１の反応器１に供給される。
【００５３】
水蒸気４は、第２の反応器に供給される。
【００５４】
第２の反応器２は、少なくとも一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む第２の混合物１２を生成させる。第２の混合物の一部６は、別のガス（この例における）と混合すること無しに合成ユニット１６に直接供給され得る。次いで、この第２の混合物の別の部分８または全ては、シフト変換ユニット７に供給され、次いで、シフト変換器で生成する流れ２８は、一酸化炭素を含む第３の混合流２４および、好ましくは９０ないし１００ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む二酸化炭素富化流２５を生成させるために、アミン洗浄ユニットのようなＣＯ２ 除去ユニット１８に供給される。
【００５５】
アミン溶液以外の洗浄溶液を用いる透過ユニットまたは洗浄ユニットのような他のタイプのＣＯ２ 除去ユニット１８もまた想定される。
【００５６】
流れ２３の一部は、合成プラント１６に供給され得る。
【００５７】
ＣＯ２ 除去ユニット１８由来の水素富化流２３の残り２４は、一酸化炭素および二酸化炭素の最後の痕跡が除去されるメタン化ユニット２２に供給される。この純粋にされた水素富化ガスは、仕上げユニット１７（流れ１４）に供給され、その一部は、合成ユニット１６（流れ４２）に供給され得る。
【００５８】
二酸化炭素富化流２５の全部または一部は、コンプレッサー１９に供給され、そこでは、第１の反応器１に供給される前に、そして任意に、破線で示されるように、第２の反応器２に供給される前に、高圧に圧縮される。
【００５９】
流れ２５の一部４３は、パージ流として除去され得る。合成ユニット１６の生成物は、設備を離れる前に仕上げユニット１７で処理される。
【００６０】
第１の反応器１は、接触型または非接触型のものであり得ることが理解されうる。さらに、流れ１１、６および／または２４および／または４２は、合成ユニット１６に別々に供給され得るかまたは予め混合され得ることも理解され得る。
【００６１】
図３において、天然ガス５は、ＰＯＸタイプである第１の反応器１および／またはＳＭＲタイプである第２の反応器２に供給される。少なくとも９９ｍｏｌ．％酸素を含むガス３もまた、１．８：１未満の比で少なくとも水素と一酸化炭素を含む第１の混合物１１を生成させるために第１の反応器１に供給され得る。水蒸気４は、第２の反応器２に供給される。
【００６２】
第２の反応器２は、少なくとも一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む第２の混合物１２を生成させる。次いで、この混合物の一部６は、第２の反応器２の中に統合されているシフト変換ユニット７に供給され、そのユニット７では、一酸化炭素の少なくとも一部が水素に変換され、そのシフトユニットで生成するガス９は、水素富化流１４および４０ないし７０ｍｏｌ．％一酸化炭素を含む二酸化炭素富化流１５を生成するＰＳＡタイプの吸着ユニット１３に供給される。二酸化炭素富化流は、燃料として第２の反応器２に全体的にまたは部分的に（４１）供給され得るかまたは、すでに記載したように、第１の反応器１の入口に全体的にまたは部分的に（破線の２５）リサイクルされ得る。
【００６３】
第２の混合物の少なくとも一部２８は、更なる二酸化炭素富化流３５と水素と一酸化炭素を含む第３の混合物３４とを生成させる洗浄ユニットのような二酸化炭素除去ユニット１８に供給される。もし存在するならば、他の部分３６は、合成ユニット１６に直接供給される。二酸化炭素富化流３５は、１９で部分的または全体的に圧縮され、第１の反応器１および可能的には第２の反応器２の入口に回帰する。水素および一酸化炭素を含む第３の混合物３４はユニット１６に供給される。流れ３５の一部４３は、パージ流として除去され得る。
【００６４】
ＰＳＡユニット１３由来の水素富化流１４は、仕上げユニット１７に供給され、可能的には、流れ４２として合成ユニット１６に直接供給される。
【００６５】
合成プラント１６の生成物は、設備を離れる前に仕上げプラント１７で処理される。
【００６６】
第１の反応器が接触型または非接触型のものであり得ることが理解され得る。さらに、流れ１１および／または３４および／または３６および／または４２が合成ユニット１６に別々に供給され得るかまたは予め混合され得ることも理解され得る。
【００６７】
図４において、天然ガス５は、ＰＯＸタイプのものである第１の反応器１および／またはＳＭＲタイプのものである第２の反応器２に供給される。少なくとも９９ｍｏｌ．％の酸素を含むガス３もまた、１．８：１未満の比で少なくとも水素および一酸化炭素を含む第１の混合物１１を生成させるために、第１の反応器１に供給される。流れ４は、第２の反応器２に供給される。
【００６８】
第２の反応器２は、少なくとも一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む第２の混合物１２を生成させる。
【００６９】
第２の混合物の一部は、二酸化炭素富化流１４５および水素と一酸化炭素を含む第３の混合物を生成させる洗浄ユニットのような二酸化炭素除去ユニット１８に供給される。第２の混合物の残り４９は、合成ユニット１６に供給され得る。代わりに、全ての第２の混合物が、二酸化炭素除去工程１８に供給され得る。
【００７０】
二酸化炭素富化流１４５の一部は、１９で圧縮され、第１の反応器１の入口および可能的には第２の反応器に回帰する。流れ１４５の他の部分は、パージ流４３として除去され得る。
【００７１】
水素および一酸化炭素を含む第３の混合物の一部は、選択膜が、水素が貧化された水素と一酸化炭素を含む第４の混合物流４７および水素が富化されている水素と一酸化炭素を含む流れ４６を生成させるために混合物を分離する透過ユニット４３に供給される。第３の混合物の他の部分２４は、合成ユニット１６に供給される。
【００７２】
水素貧化流４７は、合成反応器１６に供給される。
【００７３】
水素富化流４６は、コンプレッサー４５で圧縮され、水素富化流１４および二酸化炭素コンプレッサー１９におよび／または燃料４１として供給されて第２の反応器にリサイクルされ得る（破線で流れ１５として）ＣＯ２ 富化流を生成させる吸着ユニット１３に供給される。
【００７４】
水素富化流１４は、仕上げユニット１７および／または合成ユニット１６（流れ４２として）に供給される。
【００７５】
合成プラント１６により生成する生成物は、設備を離れる前に仕上げプラント１７に供給される。
【００７６】
この態様は、シフト変換工程を含まないことに注意すべきである。
【００７７】
第１の反応器は、接触型または非接触型のものであり得ることを理解し得る。さらに、流れ１１および／または２４および／または４２および／または４７および／または４９は、合成ユニット１６に別々に供給され得るかまたは予め混合され得ることが理解されうる。
【００７８】
全ての図において、第１の混合物は、１．８：１未満、好ましくは１．７：１未満の水素／一酸化炭素比を有する。すべての図について、酸素は空気分離ユニットを介して供給され、そこでは、液体酸素が第１の反応器の操作圧力にポンプ輸送され、気化し、加圧されたガスとして第１の反応器に供給される。空気は、いずれの事例でも第１の反応器に供給されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、水素富化流を生成させるためのシフト変換ユニットおよび圧力スイング吸着ユニットを用いる本発明による統合された方法のプロセスフローダイアグラムである。
【図２】図２は、水素富化流を生成させるためのシフト変換ユニット、ＣＯ２ 除去ユニットおよびメタン化ユニットを用いる本発明による統合された方法のプロセスフローダイアグラムである。
【図３】図３は、水素富化流を生成させるためにシフト変換ユニット、圧力スイングユニットおよび第２の混合物の一部を処理するためにＣＯ２ 除去システムを用いる本発明による統合された方法のプロセスフローダイアグラムである。
【図４】図４は、第２の混合物の少なくとも一部を処理するためにＣＯ２ 除去システム、透過ユニット、透過再圧縮ユニットおよび圧力スイング吸着ユニットを用いる本発明による統合された方法のプロセスフローダイアグラムである。
【符号の説明】
１，２…反応器、３…ガス、４…水蒸気、５…天然ガス、７…シフト変換器、１３…吸着ユニット、１６…合成ユニット、１７…仕上げユニット、１９，４５…コンプレッサー、２２…メタン化ユニット

Claims (26)

  1. １．８ないし３：１の総水素／一酸化炭素比を有する少なくとも一酸化炭素と水素の混合物を消費する合成ユニット（１６）のための少なくとも１種の合成ガスを生産するための方法であって、
    ａ）少なくとも一酸化炭素と水素の第１の混合物（１１）を生成させるために、部分酸化ユニットである第１の反応器（１）に、少なくとも９９ｍｏｌ．％の濃度を有する酸素と天然ガス、石炭および石油残渣（５）の少なくとも１つを供給し、
    ｂ）少なくとも水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む少なくとも１種の第２の混合物（１２）を生成させるために、水蒸気メタン改質器である第２の反応器（２）に、水蒸気と天然ガスかまたは軽質炭化水素の別の混合物（５）を供給し、
    ｃ）合成ユニット（１６）に供給される合成ガスを生成させるために前記第１の混合物の少なくとも一部を供給し、
    ｄ）前記少なくとも１種の第２の混合物（１２）の少なくとも一部（８）から少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含む少なくとも１種のガス（１５、２５、３５、１４５）を引き出し、前記第１の反応器の入口に、前記少なくとも４０ｍｏｌ．％二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を供給する
    ことを含む方法。
  2. 液体酸素が低温空気分離ユニットの塔から取り出され、前記第１の反応器の操作圧力までポンプ輸送され、気化し、前記第１の反応器の入口に加圧されたガスとして供給されるか、または、ガス状酸素が低温空気分離ユニットの塔から取り出され、前記第１の反応器の操作圧力まで圧縮され、前記第１の反応器に供給されるところの低温空気分離ユニットから前記第１の反応器（１）の前記入口に少なくとも９９ｍｏｌ．％の酸素を供給することを含む請求項１記載の方法。
  3. 前記第１の混合物が１．８：１未満の水素：一酸化炭素比を有する請求項１または２記載の方法。
  4. 少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素および水素富化流（１４）および、可能的には、２／１を超えるＨ２ ／ＣＯ比を有する合成ガス（６、２４、３４、３６、４７、４９）を含む少なくとも１つの流れ（１５、２５、３５、１４５）を生成させるために前記第２の混合物（１２）の少なくとも一部を処理することを含む請求項１、２または３記載の方法。
  5. 前記合成ユニット（１６）に前記水素富化流の少なくとも一部（４２）を供給することを含む請求項４記載の方法。
  6. 仕上げユニット（１７）に前記水素富化流（１４）の少なくとも一部を供給することを含む請求項４または５記載の方法。
  7. 前記合成ユニット（１６）に前記第２の混合物（１２）の少なくとも一部（６、２９、３６、４９）を供給することを含む請求項４、５または６記載の方法。
  8. 圧力スイング吸着（１３）および可能的にはシフト変換（７）を用いて前記第２の混合物から水素富化ガスおよび前記少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を生成させることを含む請求項４ないし７のいずれか１項記載の方法。
  9. 前記第２の混合物（１２）から水素富化ガスおよびＣＯ２ 除去（１３、１８）および可能的にはメタン化プロセスを用いて前記少なくとも４０ｍｏｌ．％の二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を生成させることを含む請求項４ないし８のいずれか１項記載の方法。
  10. 前記ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）が、洗浄ユニット、吸着ユニットまたは透過ユニットである請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。
  11. 前記ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）から前記合成ユニット（１６）および／またはメタン化ユニット（２２）および／または透過ユニット（４３）に少なくとも一酸化炭素および水素を含むガス（２３、２４、３４、４２）を供給することを含む請求項９または１０記載の方法。
  12. 前記ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）から透過ユニット（４３）に少なくとも一酸化炭素および水素を含むガスであって第３の混合物を構成するガスを供給し、前記透過ユニットから水素富化ガス（４６）を吸着ユニット（１３）に、および／または水素貧化ガス（４７）を前記合成ユニット（１６）に供給することを含む請求項１１記載の方法。
  13. 前記合成ユニット（１６）に前記第３の混合物の一部（２４）を供給することを含む請求項請求項１２記載の方法。
  14. 前記ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）から透過ユニット（４３）に前記一酸化炭素および水素を含むガスの少なくとも一部を供給し、前記透過ユニットから前記合成ユニット（１６）に水素の貧化された第４の混合物（４７）を供給することを含む請求項１１、１２または１３記載の方法。
  15. 前記第１の反応器（１）が、接触型または非接触型部分酸化反応器である請求項１ないし１４のいずれか１項記載の方法。
  16. 第１の反応器（１）が空気流を供給されず、第２の反応器（２）が酸素富化流を供給されない請求項１ないし１５のいずれか１項記載の方法。
  17. １．８：１ないし３：１の水素／一酸化炭素比を有する少なくとも一酸化炭素と水素の混合物を消費する合成ユニット（１６）において生じるプロセスのための少なくとも１種の合成ガスの製造のための設備であって、第１の反応器は、部分酸化ユニットであり、第２の反応器は、水蒸気メタン改質器であり、前記第１と第２の反応器はそれぞれ、それぞれの入口と出口を有するところの第１および第２の反応器（１，２）、前記第１の反応器の前記入口に少なくとも９９ｍｏｌ．％の濃度を有する酸素を供給するための手段、前記第１の反応器の前記入口に天然ガス、石炭および石油残渣（５）の少なくとも１つを供給する手段、前記第２の反応器の前記入口に水蒸気および天然ガス（５）を供給するための手段、前記第１の反応器の前記出口で合成ガスを構成する少なくとも一酸化炭素および水素を含む第１の混合物を生成させるための手段、前記第２の反応器の前記出口で少なくとも水素、二酸化炭素および一酸化炭素を含む少なくとも１つの第２の混合物（１２）を生成させるための手段、前記第２の反応器の前記出口から少なくとも二酸化炭素を含む少なくとも１つのガスを引き出すための手段（７、１３、１８）および前記第１の反応器の前記入口に、可能的には前記第２の反応器の前記入口に少なくとも１つの二酸化炭素を含むガスの少なくとも一部を供給するための手段（１９）を備える設備。
  18. 前記手段が、低温空気分離ユニット、前記空気分離ユニットの塔から液体酸素を除去するための手段、前記第１の反応器の操作圧力まで前記液体酸素をポンプ輸送するための手段、前記ポンプ輸送された液体を気化させるための手段、前記第１の反応器の前記入口に生成した加圧ガスを供給するための手段をそなえ、前記第１の反応器の入口に空気を供給するための手段を持たない請求項１７記載の設備。
  19. 前記第１の反応器（１）が、触媒床を有するか有さない部分酸化反応器である請求項１７または１８記載の設備。
  20. 前記第２の反応器（２）の前記出口から少なくとも二酸化炭素を含むガス（１５、２５、３５、１４５）を引き出す手段が、ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）、前記第２の反応器の前記出口から前記ＣＯ２ 除去ユニットにガス（９、１２、２８）を供給するための手段、ＣＯ２ 除去ユニットから前記第１の反応器（１）の前記入口に少なくともに酸化炭素を含む前記ガスの少なくとも一部を供給するための手段を含む請求項１７、１８または１９のいずれか１項記載の設備。
  21. ＣＯ２ 除去ユニット（１３、１８）から前記第１の反応器（１）の前記出口に、および／または合成ユニット（１６）に少なくとも一酸化炭素および水素を含むガス（２４、３４、４２）を供給するための手段を備える請求項２０記載の設備。
  22. 透過ユニット（４３）および前記ＣＯ２ 除去ユニット（１８）から前記透過ユニットに第３の混合物を供給するための手段および前記透過ユニット（４３）から前記合成ユニット（１６）に水素および一酸化炭素を含むガス（４７）を供給するための手段を備える請求項２０または２１記載の設備。
  23. 前記第２の反応器の前記出口から少なくとも二酸化炭素を含むガス（１５）を引き出すための手段が、吸着ユニット（１３）および任意に前記吸着ユニットの上流のシフト反応器（７）、任意に前記シフト反応器および／または前記ＣＯ２ 除去ユニット（１８）と前記透過ユニット（４３）を介して前記第２の反応器（２）の前記出口から前記吸着ユニットにガスを供給するための手段、および前記吸着ユニットから前記第１の反応器（１）の前記入口に少なくとも二酸化炭素を含むガスを供給するための手段（１９）を含む請求項１７ないし２２のいずれか１項記載の設備。
  24. 前記吸着ユニット（１３）から前記合成ユニット（１６）に少なくとも水素を含むガスを供給するための手段を備える請求項２３記載の設備。
  25. １．８：１ないし３：１の水素／一酸化炭素比を有する少なくとも一酸化炭素および水素の混合物を消費する合成ユニット（１６）、仕上げユニット（１７）、前記第１の反応器（１）の前記出口から前記合成ユニットにガスを供給するための手段、前記合成ユニットの前記出口から前記仕上げユニットにガスを供給するための手段および前記吸着ユニットまたはメタン化ユニット（２２）から前記仕上げユニットに少なくとも水素を含むガス（１４）を供給するために手段を備える請求項２３または２４記載の設備。
  26. 前記吸着ユニット（１３）から前記仕上げユニット（１７）に供給される少なくとも水素を含む前記ガスが、前記吸着ユニット（１３）から前記第１の反応器の前記出口または前記合成ユニット（１６）に供給される少なくとも水素を含む前記ガスより水素についてより純粋である請求項２５記載の設備。
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