JP2013056345A - 段式膜酸化反応装置システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;(b)各々の膜酸化段対の間に配置されかつ該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態に置くように適合されている段間反応物質ガス流路;及び(c)各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン、を含んで成るイオン輸送膜酸化システムを提供する。
【選択図】図1
Description
(a) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(b) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1の段から第2の段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(c) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(d) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(e) 第1段への反応物質ガスフィードラインのうちの1本と流動連絡状態にありかつ反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質ガス供給マニホルド;及び
(f) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システムを提供している。
図2及び3と類似した該発明の実施形態を、Aspen Technology Inc製のプロセスシミュレータAspen PlusTMを用いてシミュレートした。該シミュレーションでは、直列の100の膜反応装置段が利用され、ここで反応物質ガスフィードは、(必ずしも等しくない)10個の部分に分割され、各部分は10個の等しい下位部分に分割される。各下位部分は対応する段の入口にフィードされ、ここで第1段に対する下位部分は蒸気と混合され、残りの下位部分の各々は、対応する段間反応物質ガス流と混合される反応物質段間フィードガスとして提供される。
・ 全ての段における酸素透過の総和は、各段で10kgmol/時の等分布酸素流束で1000kgmol/時である。
・ 全体的蒸気対炭素モル比は、システムへの反応物質フィード内で1.5であり、ここで蒸気対炭素比は、蒸気内の合計有機炭素で水合計を除したものとして定義づけされている。二酸化炭素及び一酸化炭素中に含有された炭素は含まれていない。
・ 天然ガスフィードは、以下の組成を有する:メタン94.73%、エタン3.16%、プロパン0.54%、ブタン0.18%、ペンタン0.06%、ヘキサン0.04%、二酸化炭素0.71%、窒素0.58%(組成はモル%単位)。
・ 脱硫用には標準的であるように、例えばモルベースで合計炭素フィードの約3%といった、少量の水素が天然ガスに添加される。
・ メタンよりも重い炭化水素を転換するべく510℃の入口温度で断熱予備改質装置内で天然ガスを予備改質することにより反応物質ガスフィードが提供される。
・ 全ての段膜モジュールの反応物質側の反応物質ガス圧は30.3bara(440psia)であり、全ての段膜モジュールの酸化剤側の酸化剤ガス圧は1.7bara(25psia)である。
例2のシステムの運転を、膜モジュール内部で触媒が使用されないという点を除き、例1の場合と同じ方法及び同じ特定のプロセスフィーチャ及びパラメータを用いてシミュレータした。その代り、蒸気改質、二酸化炭素改質、及び水性ガスシフト反応を平衡化するため各段の出口に断熱触媒床を具備する(図1及び2を参照のこと)。2219.7kgmol/時の蒸気を860℃まで予熱し、第1の反応装置段内に導入する。2135.8kgmol/時の天然ガス、67.0kgmol/時の水素及び1109.9kgmol/時の蒸気を混合し、510℃まで予熱し、断熱予備改質装置反応装置内で予備改質させ、474℃で断熱予備改質装置反応装置から回収する。予備改質された混合物を、表3に示した部分に分割する。
例3のシステムの運転を、例1の場合と同じ方法及び同じ特定のプロセスフィーチャ及びパラメータを用いてシミュレートした。1505.3kgmol/時の天然ガス、47.3kgmol/時の水素及び782.2kgmol/時の蒸気を混合し、510℃まで予熱した。加熱した混合物を断熱予備改質装置反応装置内で予備改質させ、474℃で断熱予備改質装置反応装置から退出させる。水素38.1%、メタン11.7%、二酸化炭素28.8%、一酸化炭素19.10%、水0.3%、及び窒素2.0%の組成をもつ2631.5kgmol/時及び38℃のフィッシャートロプシュ合成反応装置からの再循環されたオフガス流を、予備改質された反応物質ガスと混合する。282℃の結果として得られた混合反応物質フィードガスを分割し温度制御のため100のITM段に分配し、反応装置システムからの合成ガス生成物内のH2/CO比を制御するために、リサイクルガスの量を使用する。混合された反応物質フィードガスを表5内で示されている通りの部分に分割する。
図5により特徴づけされているΡco2 *挙動を示す組成をもつ膜を伴うITM酸化反応装置システムを考慮する。酸化システムは、合成ガス生成物H2/COモル比を約2:1に調整するべくITM反応装置システムにF−Tオフガスが再循環されるフィッシャートロプシュ(F−T)プロセスと一体化されている。この例においては、単段反応装置システムが30bara及び800℃で運転される。モジュールの内部で蒸気改質、二酸化炭素改質及び水性ガスシフト反応が発生し反応装置システム全体にわたり基本的に化学平衡条件を維持するような形で全ての膜モジュールの反応物質側に充分な触媒が提供される。F−Tオフガスは天然ガスと混合され、組合せフィードは、予備改質装置内で部分改質される前に蒸気と混合される。この予備改質されたガスは、単段ITM反応装置システムに対し反応物質フィードガスを提供する。反応装置入口ガス組成は、H25.5%、CO0.4%、CO216.3%、H2O46.6%、CH430%そしてN21.3%(組成はモル%単位)である。これらのフィード条件で、酸素の平衡分圧は2.5×10-19baraであり、Ρco2 *は1.7bara(図5から)である。しかしながら、Ρco2の実際の平衡値は、3.2baraで、Ρco2 *よりもかなり高く、これは反応装置膜の分解が発生するであろうということを示している。
図4のITM酸化反応装置システムは、2つの段401及び403で運転され、段405〜407及びマニホルド439は使用されない。この例においては、モジュールの内部で蒸気改質、二酸化炭素改質及び水性ガスシフト反応が発生し反応装置システム全体にわたり基本的に化学平衡条件を維持するような形で全ての膜モジュールの反応物質側に充分な触媒が提供される。ライン427中の予備改質された天然ガスがライン429を介して蒸気と混合され、混合物はライン430を介して第1の反応装置段401の中に流れ込む。反応物質流は段401内で部分的に転換され、段401の出口で900℃の運転温度限界で平衡に達する。ライン431を介したF−Tオフガスは、熱交換器435内で予熱され、予備改質装置437内で改質されて、F−Tオフガス中の重質炭化水素を転換させる。ライン433を介して蒸気が添加される。560℃の予備改質されたガスはライン441及び453(加熱器447は使用せず)を介して流れ、ライン401e内の段間反応物質ガスと混合される。混合したガスは、ライン402を介して第2の反応装置段403内に流れ込む。選択された運転条件及びガス組成が、表7に記されている。
図4のITM酸化反応装置システムは、3段401、403及び405で運転され、段407は使用されない。この例においては、モジュールの内部で蒸気改質、二酸化炭素改質及び水性ガスシフト反応が発生し反応装置システム全体にわたり基本的に化学平衡条件を維持するような形で全ての膜モジュールの反応物質側に充分な触媒が提供される。ライン427中の予備改質された天然ガスがライン429を介して蒸気と混合され、混合物はライン430を介して第1の反応装置段401の中に流れ込む。反応物質流は段401内で部分的に転換され、段401の出口で900℃の運転温度限界で平衡に達する。ライン431を介したF−Tオフガスは、熱交換器435内で予熱され、予備改質装置437内で改質されて、F−Tオフガス中の重質炭化水素を転換させる。ライン433を介して蒸気が添加される。560℃の予備改質されたオフガスの半分がライン441及び453(加熱器447は使用せず)を介して流れ、ライン401e内の段間反応物質ガスと混合される。混合したガスは、ライン402を介して第2の反応装置段403内に流れ込み、反応物質流はその中で部分的に転換され、該流れは段403の出口において900℃の運転温度上限で平衡に達する。560℃の予備改質されたオフガスのもう半分は、ライン443及び455(加熱器449は使用せず)を介して流れ、ライン403e内で段間反応物質ガスと混合される。混合された段間ガスはライン404を介して第3の反応装置段405内に流れ込む。
図4のITM酸化反応装置システムは、4段401、405及び407で運転される。この例においては、モジュールの内部で蒸気改質、二酸化炭素改質及び水性ガスシフト反応が発生し反応装置システム全体にわたり基本的に化学平衡条件を維持するような形で全ての膜モジュールの反応物質側に充分な触媒が提供される。ライン427中の予備改質された天然ガスがライン429を介して蒸気と混合され、混合物はライン430を介して第1の反応装置段401の中に流れ込む。反応物質流は段401内で部分的に転換され、段401の出口で900℃の運転温度限界で平衡に達する。ライン431を介したF−Tオフガスは、熱交換器435内で予熱され、予備改質装置437内で改質されて、F−Tオフガス中の重質炭化水素を転換させる。ライン433を介して蒸気が添加される。
図5で示されているものほどロバストでないΡco2 *挙動をもつ組成を有する膜については、予備改質F−Tオフガス流を分割して、より多くの段間注入点で注入して各注入点における温度低下及び対応するΡco2 *減少を軽減することができる。代替的には、予備改質されたF−Tオフガス流を注入の前に、例えば図4の加熱器447、449及び451によって又は、予備改質装置437の下流側の共通加熱器(図示せず)によって加熱することもできる。段の数及び中間予備改質されたF−Tオフガス流の加熱は、特定のフィードガス組成及び生成物合成ガスH2/CO比必要条件のための膜反応装置の運転及び機器コストを最適化するように選択可能である。
Claims (34)
- (a) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(b) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1の段から第2の段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;及び
(c) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システム。 - 任意の膜酸化段対の間の段間反応物質ガス流路内及び/又は任意の反応物質ゾーンの内部に配置された単数又は複数の触媒を含んで成る請求項1に記載のシステム。
- 単数又は複数の触媒が、酸化触媒、蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒及び水性ガスシフト触媒から成る群から選択されている、請求項2に記載のシステム。
- 2個以上100個以下の段を含んで成る請求項1に記載のシステム。
- 100個超の段を含んで成る請求項1に記載のシステム。
- 2個以上の膜酸化段が内部に配置されている圧力容器を含んで成る、請求項1に記載のシステム。
- 2個以上の膜酸化段が第1段と最終段を含み、圧力容器が、第1段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態にある反応物質フィード入口、最終段の反応物質ガス出口領域と流動連絡状態にある生成物ガス出口、2個以上の膜酸化段の酸化剤ガス入口領域と流動連絡状態にある酸化剤ガス入口、2個以上の膜酸化段の酸化剤ガス出口領域と流動連絡状態にある酸化剤ガス出口、及び任意の2個の隣接する膜酸化段の間に配置された段間反応物質ガス流路と流動連絡状態にある段間反応物質ガス入口を有している、請求項6に記載のシステム。
- 酸化生成物ガスを生成するための方法において、
(a)(1) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(2) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1の段から第2の段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;及び
(3) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システムを提供する段階;
(b) 2つ以上の膜酸化段の第1段の反応物質ガス入口領域の中に、単数又は複数の反応物質フィードガスを導入する段階;
(c) 2つ以上の膜酸化段の酸化剤ガス入口領域のいずれかの中に酸化剤ガスを導入する段階;
(d) 隣接する膜酸化段の間に配置された段間反応物質ガス流路のいずれかの中、又は段間反応物質ガスを収容する任意の段の任意の反応物質ゾーン内に、反応物質段間フィードガスを導入する段階;及び
(e) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ガス出口領域から酸化ガス生成物を回収する段階、
を含んで成る、酸化生成物ガス生成方法。 - 第1の反応物質フィードガスがメタンを含み、第2の反応物質フィードガスが蒸気を含む、請求項8に記載の方法。
- 反応物質段間フィードガス及び第1の反応物質フィードガスが同じ反応物質ガス流の一部分として提供されている、請求項9に記載の方法。
- 反応物質段間フィードガス及び第1の反応物質フィードガスが異なる供給源から得られる、請求項9に記載の方法。
- 反応物質段間フィードガスが二酸化炭素を含む、請求項11に記載の方法。
- (a) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(b) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1の段から第2の段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(c) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(d) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(e) 第1段への反応物質ガスフィードラインのうちの1本と流動連絡状態にありかつ反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質ガス供給マニホルド;
及び
(f) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システム。 - 任意の膜酸化段対の間の段間反応物質ガス流路内及び/又は任意の反応物質ゾーンの内部に配置された単数又は複数の触媒を含んで成る請求項13に記載のシステム。
- 単数又は複数の触媒が、酸化触媒、蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒及び水性ガスシフト触媒から成る群から選択されている、請求項14に記載のシステム。
- 酸化生成物ガスを生成するための方法において、
(a)(1) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(2) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1段から第2段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(3) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(4) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(5) 第1段への反応物質ガスフィードラインのうちの1本と流動連絡状態にありかつ反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質ガス供給マニホルド;及び
(6) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システムを提供する段階;
(b) 反応物質ガス供給マニホルドを介して反応物質ガスを提供し、マニホルドから第1段の反応物質ゾーン内に反応物質フィードガスを導入し、単数又は複数の反応物質段間フィードガスラインのいずれかの中に反応物質段間フィードガスとしてマニホルドからの反応物質ガスを導入する段階;
(c) 2つ以上の膜酸化段の酸化剤ガス入口領域のいずれかの中に酸化剤ガスを導入する段階;及び
(d) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ガス出口領域から酸化ガス生成物を回収する段階、
を含んで成る酸化生成物生成方法。 - 反応物質ガス供給マニホルドを介して提供される反応物質ガスが予備改質された天然ガスであり、酸化ガス生成物が、水素と一酸化炭素を含む合成ガスである、請求項16に記載の方法。
- 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある反応物質ガスフィードラインの1つの中に蒸気を導入する段階を含んで成る請求項17に記載の方法。
- 反応物質ガス供給マニホルドを介して提供される反応物質ガスが予備改質された天然ガス及び二酸化炭素を含む反応物質ガスを含んで成る、請求項16に記載の方法。
- 反応物質ガス供給マニホルドを介して提供される反応物質ガスが、天然ガス及び少なくともメタンと二酸化炭素のうちの少なくとも1つを含む反応物質ガスでできた予備改質された混合物を含んで成る、請求項16に記載の方法。
- (a) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(b) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1段から第2段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(c) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(d) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(e) 反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質段間フィードガス供給マニホルド;及び
(f) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン
を含んで成るイオン輸送膜酸化システム。 - 任意の膜酸化段対の間の段間反応物質ガス流路内及び/又は任意の反応物質ゾーンの内部に配置された単数又は複数の触媒を含んで成る請求項21に記載のシステム。
- 単数又は複数の触媒が、酸化触媒、蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒及び水性ガスシフト触媒から成る群から選択されている、請求項22に記載のシステム。
- (a) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(b) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1段から第2段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(c) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(d) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(e) 反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質段間フィードガス供給マニホルド;
(f)(1)反応物質段間フィードガスラインのいずれか及び、(2)単数又は複数の反応物質ガスフィードラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質ガス供給マニホルド;及び
(g) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システム。 - 酸化生成物ガスを生成するための方法において、
(a)(1) 各々反応物質ゾーン、酸化剤ゾーン、該反応物質ゾーンと該酸化剤ゾーンを分離する単数又は複数のイオン輸送膜、反応物質ガス入口領域、反応物質ガス出口領域、酸化剤ガス入口領域及び酸化剤ガス出口領域を含む2つ以上の膜酸化段;
(2) 各々の膜酸化段対の間に配置された段間反応物質ガス流路であって、段間反応物質ガスが該対の第1段から第2段まで流れることができるように、該対の第1の段の反応物質ガス出口領域を該対の第2の段の反応物質ガス入口領域と流動連絡状態で設置するように構成されている段間反応物質ガス流路;
(3) 各々、任意の段間反応物質ガス流路又は段間反応物質ガスを収容する任意の膜酸化段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある、単数又は複数の反応物質段間フィードガスライン;
(4) 2つ以上の膜酸化段のうちの第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある単数又は複数の反応物質ガスフィードライン;
(5) 反応物質段間フィードガスラインのいずれかと流動連絡状態にある反応物質段間フィードガス供給マニホルド;及び
(6) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ゾーンから酸化生成物を回収するように構成された生成物回収ライン、
を含んで成るイオン輸送膜酸化システムを提供する段階;
(b) 2つ以上の膜酸化段の第1段の反応物質ゾーン内に反応物質フィードガスを導入する段階;
(c) 反応物質段間フィードガス供給マニホルドを介して単数又は複数の反応物質段間フィードガスラインのいずれかの中に反応物質段間フィードガスを提供する段階;
(d) 2つ以上の膜酸化段の酸化剤ガス入口領域のいずれかの中に酸化剤ガスを導入する段階;及び
(e) 2つ以上の膜酸化段の最終段の反応物質ガス出口領域から酸化ガス生成物を回収する段階、
を含んで成る酸化生成物生成方法。 - 反応物質フィードガス及び反応物質段間フィードガスが予備改質された天然ガスを含み、酸化ガス生成物が水素と一酸化炭素を含む合成ガスである、請求項25に記載の方法。
- 2つ以上の膜酸化段の第1段の反応物質ゾーンと流動連絡状態にある反応物質ガスフィードラインのうちの1本の中に蒸気を導入する段階を含んで成る、請求項26に記載の方法。
- 反応物質段間フィードガスがメタン及び/又は二酸化炭素を含んで成る、請求項25に記載の方法。
- 任意の膜酸化段の中に流入する段間反応物質ガス内の二酸化炭素分圧を、臨界閾値二酸化炭素分圧Ρco2 *よりも低くなるよう維持する段階を含み、ここでΡco2 *は、それを上回るとイオン輸送膜中の材料が二酸化炭素と反応し分解する二酸化炭素分圧として定義されている、請求項28に記載の方法。
- 酸化ガス生成物が水素と一酸化炭素を含む合成ガスである、請求項28に記載の方法。
- 反応物質段間フィードガスが、二酸化炭素、メタン及びメタンより重い単数又は複数の炭化水素を含む反応物質ガスを予備改質することによって提供される、請求項30に記載の方法。
- 水素及び一酸化炭素を含む合成ガスが、二酸化炭素を含むプロセスオフガスを生成する含酸素炭化水素合成プロセス又は炭化水素合成プロセスに対するフィードガスとして利用され、プロセスオフガスの一部又は全てが反応物質段間フィードガスの少なくとも一部分を提供している、請求項30に記載の方法。
- 水素及び一酸化炭素を含む合成ガスが、二酸化炭素を含むプロセスオフガスを生成する含酸素炭化水素合成プロセス又は炭化水素合成プロセスに対するフィードガスとして利用され、プロセスオフガスの一部又は全てが、反応物質段間フィードガスを提供するべく予備改質される反応物質ガスの少なくとも一部分を提供する、請求項31に記載の方法。
- イオン輸送膜酸化システムの運転方法において、
(a) イオン輸送膜酸化システムの反応物質ゾーン内に単数又は複数の反応物質ガスを導入する段階であって、該単数又は複数の反応物質ガスが少なくともメタン及び二酸化炭素を含んで成る段階;
(b) イオン輸送膜酸化システムの酸化剤ゾーン内に酸素含有ガスを導入する段階;
(c) 酸化剤ゾーンからイオン輸送膜を通って反応物質ゾーン内に酸素を透過させ、そこで該酸素を反応物質ガス中の単数又は複数の成分と反応させる段階;及び
(d) 反応物質ゾーン内に流入する反応物質ガス内の二酸化炭素分圧を臨界閾値二酸化炭素分圧Ρco2 *よりも低くなるよう維持する段階であって、ここでΡco2 *がそれを上回るとイオン輸送膜中の材料が二酸化炭素と反応し分解する二酸化炭素分圧として定義されている段階、
を含んで成る方法。
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