JP2018515595A - 統合GTL(gas−to−liquids)設備を操作するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、2015年5月1日に出願の米国特許仮出願第62/155,995号の優先権を主張し、その内容全体は、あらゆる目的で参照によって本明細書に組み込まれる。
本技術は、統合GTL(gas−to−liquids)設備で使用するための改質及び合成方法に関する。より具体的には、本技術は、水蒸気改質とその後の合成生成物産生(ここで、本方法の下流の二酸化炭素及び/または水素が再生利用されて、合成生成物を生成する)とを伴う方法に一部関する。本技術は、また、イオン輸送膜の存在下でウイルス鋳型カップリング触媒を伴うエチレン形成方法にも、一部関する。
(1)水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたCO2、
(2)テールガスから分離されたCO2、または
(3)CO2及びH2を含む水性ガスシフト(「WGS」)生成物を形成するWGS反応にテールガスの少なくとも一部分を供することによって形成されたCO2
のうちの1つ以上を含む。
I.定義
以下の用語は、全体を通じて、以下で定義されるように使用される。
水蒸気改質は、一般に、天然ガスなどの炭化水素源からCO及びH2を産生するための方法である。水蒸気改質では、メタン及び水蒸気を触媒の存在下で反応させて、以下の化学式に従って一酸化炭素と水素との混合物を形成する。
CH4+H2O → CO+3H2
水蒸気改質は、加熱を必要とする吸熱反応である。CO及びH2は、様々な合成生成物を産生するために合成ガスとして一緒に使用されてもよい。しかし、合成生成物を産生するために使用される合成反応において、すべての反応物COを使用することはできない。CO2は、水蒸気改質ならびにその後の合成反応で産生されてもよい。水蒸気改質及び/または合成反応の下流のこのように残存しているCO2は、工程管理ならびに費用の両面において考慮されなければならない。実際、CO2は多くの場合、廃棄物として排出される。更に、合成反応からのH2O及び/または水蒸気改質生成物中に残存するH2Oの管理を行う必要があり、このようなH2Oの管理には、典型的には高価であり、かつエネルギー集約的な浄化手順、処分またはその両方を含む。
(1)水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたCO2、
(2)テールガスから分離されたCO2、または
(3)CO2を含むWGS生成物を形成するWGS反応にテールガスの少なくとも一部分を供することによって形成されたCO2。
まとめて、上記(1)〜(3)を「下流CO2」と称する。
(i)水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
(ii)テールガスから分離されたH2、または
(iii)テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2(上記(i)〜(iii)をまとめて「下流H2」と称する)。
こうした実施形態においては、排ガスは下流H2から産生されたH2Oを含む。前述の実施形態のいずれにおいても、第1の改質用供給物及び/または第2の改質用供給物は、この下流H2から産生された排ガスを含むこともあり得る。燃焼ガス中の下流H2を利用することにより、第1の改質用供給物、第2の改質用供給物、またはその両方に水蒸気の形態で別の方法で添加する必要のあり得るH2Oの量は、低減され得るか、または別の方法で排ガスを使用することにより完全に回避され得る。
図1は、水蒸気改質を伴う例解を提供する。しかし、更なる改質方法を用いて、接触ステップにH2及びCOを提供するため、ならびにCO対H2のモル比を調整するために、水蒸気改質生成物と組み合わせることができる生成物を産生してもよい。
(1)ATR−ITMの透過表面上にATR供給物を流しかつATR−ITMの保持表面上にO2含有ガスを流して段間生成物を産生することを伴う第1の段階と、
(2)段階生成物を第2のATR−ITMの段間表面上に流しかつO2含有ガスを第2のATR−ITMの保持表面上に流してATR生成物を産生することを伴う第2の段階
を含むものであってもよい。
自熱改質ステップを伴う前述の実施形態のいずれにおいても、自熱改質ステップは、ATR生成物を産生するために、複数の段階を含んでもよい。図2に例解するように、これらのATR段階のうちの1つ以上は、従来の水蒸気改質ステップに熱を供給することができる。
図1及び2に示すように、水蒸気改質生成物、第2の改質生成物、及び/またはテールガスからのWGS生成物から分離された高純度H2(例えば、水素ストリーム141/341)を使用して、周期的合成触媒再活性化ステップ(合成触媒がフィッシャートロプシュ触媒を含む場合)、周期的合成触媒再生ステップ(合成触媒がフィッシャートロプシュ触媒を含む場合)、または水素化処理に水素を供給することができる。
(1)合成触媒上に、H2を含む脱ろうガスを流すことを伴う脱ろうステップと、
(2)合成ガス上に酸化ガスを流すことを伴う酸化ステップと、
(3)H2を含む還元性ガスに合成触媒を暴露することを伴う還元ステップと、を伴ってもよい。
脱ろうステップ、酸化ステップ、及び還元ステップの温度は、それぞれ、独立して、約200℃〜約400℃、またはこれらの2つの値の間の任意の2つの整数を含み、かつその間にある任意の範囲であってもよく、好ましくは約350℃である。脱ろうガス及び還元ガスは、それぞれ独立して、水素分離網によってもたらされる高純度H2(例えば、高純度H2ストリーム141/341)を含んでもよく、また、それぞれ独立して、O2枯渇ガスまたはその一部分を含んでもよい。酸化ガスは、空気、N2希釈空気、またはO2枯渇ガスまたはその一部のうちの1つ以上を含んでもよい。脱ろうステップは、典型的には、合成触媒に関連する合成生成物を除去すること(例えば、分解、水素化分解及び/または可溶化など)を伴い、酸化ステップは、典型的には、残留炭化水素及び/または酸素含有炭化水素を燃焼させることを伴い、合成触媒を酸化し、還元ステップは、典型的には、酸化された合成触媒を還元してその活性形態に戻すことを伴う。
前述の実施形態のいずれにおいても、始動ステップが方法に先行するか、または触媒再生ステップの後に行われることもあり得る。始動ステップは、図1に関する段落0050〜0054に記載された手順、または図2に関する段落0073〜0077に記載された手順のうちのいずれか1つ以上を含むことができる。この手順に加えてまたはその代替として、始動ステップは、合成触媒を反応温度まで加熱することを伴ってもよい。
図1に例解するように、水蒸気改質生成物115は、水分離装置201から水を除去して合成ガス117を提供できる熱交換器240に向けられる。同様に、図2においては、ATR生成物315は、冷却が行われる熱交換器440に向けられる。冷却する前に、このような温かい改質生成物は、導管の金属粉塵腐食を引き起こすおそれがある。これは、ニッケル及び/または鉄含有金属または金属合金に関して特に当てはまる。
本技術はまた、イオン輸送膜の透過側に配置されたウイルス鋳型カップリング触媒上にCH4を含む反応供給物を流しかつO2含有ガスをイオン輸送膜の保持側に流すことによって、エチレンを形成すること、を伴う方法を提供する。図3は、本技術により、エチレンの形成を伴う方法の例示的概略図を提供する。
当業者は、異なる合成反応を実施するにあたって好適な合成触媒に精通している。
本明細書に記載のあらゆる態様及び実施形態において、接触ステップは、合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通してH2及びCOを流して、合成生成物を産生することを伴ってもよい。このような実施形態では、マイクロチャネル反応器は、熱交換マイクロチャネルと熱的連通している少なくとも1つの処理マイクロチャネルを備えてもよく、合成触媒は処理マイクロチャネル内に配置される。
本明細書に記載の態様及び実施形態のいずれにおいても、改質エンクロージャ内で水蒸気改質ステップを行い、接触ステップを合成エンクロージャ内で行ってもよい。少なくとも1つの水蒸気改質ステップ及び少なくとも1つの第2の改質ステップは、改質エンクロージャ内で実施されることもある。このような実施形態においては、改質装置トレインが1つ以上の改質エンクロージャを含み、少なくとも1つの水蒸気改質ステップは、少なくとも1つの改質エンクロージャ内で実施されることもある。例えば、図1の改質エンクロージャ290は、水蒸気改質ステップならびに燃焼ステップを含み、図2の改質エンクロージャ490は、水蒸気改質ステップ及びそれに続く自熱改質ステップを含む。改質装置トレインは、複数の改質エンクロージャを備えてもよい。各改質エンクロージャは異なる改質反応を実施してもよい。例えば、1つの改質エンクロージャが自熱改質を実施し、別の改質エンクロージャが水蒸気改質ステップを実施してもよい。同様に、各合成エンクロージャは、異なる合成触媒を含むことによって異なる合成反応を実施してもよい。前述の実施形態のいずれにおいても、改質装置トレインは、合成エンクロージャと、制御された流れ連通状態にあってもよい。
本技術は、本明細書に記載の特定の図に関して限定されるものではなく、これらの図は、本技術の個々の態様の単一の図として意図されたものである。当業者には明らかであるように、本技術の多くの改変及び変形がその趣旨及び範囲から逸脱することなくなされ得る。本技術の範囲内の機能的に等価な方法は、本明細書に列挙したものに加えて、前述の記載から当業者には明らかであろう。こうした改変及び変形は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。本技術は、特定の方法、試薬、化合物、組成物または標識化合物に限定されず、当然変わり得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される用語は、特定の態様のみを記載するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されたい。
A. 第1の改質用供給物を水蒸気改質してH2及びCOを含む水蒸気改質生成物を産生すること(「水蒸気改質ステップ」)と、
任意で、水蒸気改質生成物を含む第2の改質用供給物を第2の改質ステップに供してH2及びCOを含む第2の水蒸気改質生成物を提供することと、
H2及びCOを合成触媒と接触させて合成生成物及びテールガスを産生すること(「接触ステップ」)と
を含み、
合成生成物は、C1〜C100の炭化水素、C1〜C100の酸素含有炭化水素、またはこれらの組み合わせから選択される、1つ以上の化合物を含み、
第1の改質用供給物は、CH4を含み、
第1及び/または第2の改質用供給物は、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたCO2、
テールガスから分離されたCO2、または
CO2及びH2を含む水性ガスシフト(「WGS」)生成物を形成するWGS反応にテールガスの少なくとも一部分を供することによって形成されたCO2
のうちの1つ以上を含み、
水蒸気改質ステップのための熱は、燃焼及び任意で部分酸化によって提供され、
燃焼及び任意の部分酸化は、H2を含む燃焼ガスをイオン輸送膜の透過表面上に流しかつO2含有ガスをイオン輸送膜の保持表面上に流して燃焼ガスを反応させ、熱を発生させ、かつH2Oを含む排ガスを産生すること(「燃焼ステップ」)を含む、方法。
B.燃焼ガスは、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、段落Aに記載の方法。
C.燃焼ステップが、燃焼触媒の存在下で実施される、段落Aまたは段落Bに記載の方法。
D.第1の改質用供給物が記排ガスを含む、段落A〜Cのいずれか1つに記載の方法。
E.第2の改質用供給物が排ガスを含む、段落A〜Dのいずれか1つに記載の方法。
F.燃焼ステップにおいて保持表面上にO2含有ガスを流すことにより、O2枯渇ガスを産生する、段落A〜Eのいずれか1つに記載の方法。
G.接触ステップにより、合成生成物、テールガス、及びH2Oを産生する、段落A〜Fのいずれか1つに記載の方法。
H.接触ステップで産生されたH2Oを合成生成物及びテールガスから分離させる、段落Gに記載の方法。
I.WGS反応は、水蒸気改質生成物からのH2Oの一部分、第2改質生成物からのH2Oの一部分、接触ステップで産生されたH2Oの一部分、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落A〜Hのいずれか1つに記載の方法。
J.合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒、メタノール製造触媒、高級アルコール合成触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落A〜Iのいずれか1つに記載の方法。
K.接触ステップに供給されるH2対COの初期モル比が約0.5:1〜約4:1の範囲である、段落A〜Jのいずれか1つに記載の方法。
L.燃焼ガスは、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたCO2、
テールガスから分離されたCO2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたCO2
のうちの少なくとも1つを更に含む、段落A〜Kのいずれか1つに記載の方法。
M.水蒸気改質生成物は、任意の第2の改質ステップまたは接触ステップ前に生成される、段落A〜Lのいずれか1つに記載の方法。
N.水蒸気改質生成物を精製することは、水素分離網によって提供されたCOを添加することを含む、段落Mに記載の方法。
O.水蒸気改質生成物を精製することは、CO2分離網によってCO2を除去することを含む、段落M及び段落Nに記載の方法。
P.水蒸気改質生成物を精製することは、WGS生成物を添加すること含む、段落M〜Oのいずれか1つに記載の方法。
Q.水蒸気改質生成物を精製することは、水素分離網によってWGS生成物から分離されたCOを添加することを含む、段落M〜Pのいずれか1つに記載の方法。
R.水蒸気改質生成物は、H2Oを含み、水蒸気改質生成物を精製することは、水蒸気改質生成物からH2Oを分離することを含む、段落A〜Qのいずれか1つに記載の方法。
S.合成生成物を、水素化分解触媒、水素化処理触媒、炭化水素酸化触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせと接触させることを更に含む、段落A〜Rのいずれか1つに記載の方法。
T.水蒸気改質生成物を、部分酸化処理、自熱改質処理、CO2改質処理、石炭ガス化処理、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせの生成物と組み合わせて、組み合わせ供給物を産生することと、
組み合わせ供給物を合成触媒と接触させて、合成生成物を産生することと
を更に含む、段落A〜Sのいずれか1つに記載の方法。
U.水蒸気改質生成物を第2の改質ステップに供して、H2及びCOを含む第2の水蒸気改質生成物を産生することを含む、段落A〜Tのいずれか1つに記載の方法。
V.第2の改質ステップが、部分酸化、自熱改質、CO2改質、水蒸気改質、逆水性ガスシフト、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落Uに記載の方法。
W.少なくとも第2の改質用供給物は、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたCO2、
テールガスから分離されたCO2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたCO2
のうちの1つ以上を含む、段落A〜Vのいずれか1つに記載の方法。
X.少なくとも第2の改質用供給物は、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、段落A〜Wのいずれか1つに記載の方法。
Y.第2の改質ステップは燃焼ステップを含む、段落A〜C及びF〜Xのいずれか1つに記載の方法。
Z.燃焼ステップが燃焼区域内で生じ、その後、第2の改質ステップが改質区域内で生じる、段落Yに記載の方法。
AA.第2の改質ステップは、燃焼ステップを含む自熱改質ステップであり、
第2の改質用供給物は、燃焼ガスを含み、
自熱改質イオン輸送膜(ATR−ITM)は、燃焼ステップのイオン輸送膜を含み、
第2の改質生成物は、排ガスを含み、
第1の改質用供給物及び第2の改質用供給物は、排ガスを含まない、段落A〜C及びF〜Zのいずれか1つに記載の方法。
AB.自熱改質は、ATR−ITMの透過表面上に第2の改質用供給物を流しかつATR−ITMの保持表面上にO2含有ガスを流して改質生成物を産生することを含む、段落AAに記載の方法。
AC.水蒸気改質は、水蒸気改質触媒を含み、水蒸気改質触媒が、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落A〜ABのいずれか1つに記載の方法。
AD.水蒸気改質触媒が、Au、Ag、Sn、Cu、Co、Mo、Fe、Gd、またはBのうちの少なくとも1つを更に含む、段落ACに記載の方法。
AE.第2の改質ステップまたは接触ステップの前に、熱交換器を通して水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を流して、水蒸気改質生成物の温度を低下させることを更に含む、段落A〜ADのいずれか1つに記載の方法。
AF.熱交換器を通して水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと、を含み、
水蒸気改質生成物及び熱交換流体は熱的連通している、段落AEに記載の方法。
AG.熱交換流体は、空気、O2含有ガス、水、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落AFに記載の方法。
AH.熱交換流体は、水を含み、
熱交換器を通して水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を流すことは、熱交換流体から蒸気を産生することを更に含み、
第1の改質用供給物は、熱交換流体からの蒸気を更に含む、段落AFまたは段落AGに記載の方法。
AI.熱交換器を通して水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと、を含み、
水蒸気改質生成物と、第1の熱交換流体または第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、段落AE〜AHのいずれか1つに記載の方法。
AJ.水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物はH2Oを含み
熱交換器を通して水蒸気改質生成物を流した後、水蒸気改質生成物からH2Oが分離される、段落AF〜AIのいずれか1つに記載の方法。
AK.第1の導管は、水蒸気改質生成物に向かって配置された内側面を含み、内側面が保護コーティングを含む、段落AF〜AJのいずれか1つに記載の方法。
AL.保護コーティングは、金属酸化物、金属アルミナイド、または金属合金のうちの少なくとも1つを含む、段落AKに記載の方法。
AM.保護コーティングは、2つ以上の層を含む、段落AKまたは段落ALに記載の方法。
AN.保護コーティングは、導管の内側面と接触する少なくとも第1の層と、第1の層と接触する第2の層とを少なくとも含み、第1の層は金属酸化物を含み、第2の層は金属合金を含む、段落AK〜AMのいずれか1つに記載の方法。
AO.金属酸化物がアルミナを含む、段落AL〜ANのいずれか1つに記載の方法。
AP.金属合金がAl含有合金を含む、段落AL〜AOのいずれか1つに記載の方法。
AQ.H2及びCOを有するテールガスの一部分を接触ステップに含めること、テールガスの一部分を水蒸気改質ステップに再循環させること、ならびに/またはテールガスの一部分を第2の改質ステップに再循環させること
を更に含む、段落A〜APのいずれか1つに記載の方法。
AR.テールガスの一部分を水蒸気改質ステップに再循環させること、それを第2の改質ステップに再循環させること、および/またはそれを接触ステップに含めることの前に、テールガスの一部分を精製することを含む、段落A〜AQのいずれか1つに記載の方法。
AS.テールガスの一部分を精製することは、H2分離網によってテールガスからH2を分離すること、及び/またはCO2分離網によってテールガスからCO2を除去することを含む、段落ARに記載の方法。
AT.テールガス及び/もしくはテールガスの一部分をWGS反応に供すること、テールガスの一部分を蒸気改質ステップに再循環させること、テールガスの一部分を第2の改質ステップに再循環させること、ならびに/またはテールガスの一部分を接触ステップに含めることの前に、熱交換器を通してテールガス及び/もしくはテールガスの一部分を流してテールガスの温度を上昇させることを含む、段落A〜ASのいずれか1つに記載の方法。
AU.WGS生成物の一部分を第1の改質用供給物、第2の改質用供給物、またはその両方に含めることを含む、段落A〜ATのいずれか1つに記載の方法。
AV.熱交換器を通してWGS生成物の一部分を流して、第1の改質用供給物、第2の改質用供給物、またはその両方に含めることの前にWGS生成物の温度を上昇させることを更に含む、段落AUに記載の方法。
AW.熱交換器を通してテールガスの一部分及び/またはWGS生成物の一部分を流すことは、
第1の導管を通してテールガスの一部分及び/またはWGS生成物の一部分を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと
を含み、
テールガスの一部分及び/またはWGSの一部分と熱交換流体とが熱的連通している、段落AUまたは段落AVに記載の方法。
AX.熱交換流体は、水蒸気改質生成物を含む、段落AWに記載の方法。
AY.熱交換流体は、第2の水蒸気改質生成物を含む、段落AWまたは段落AXに記載の方法。
AZ.熱交換流体は、O2含有ガスを含む、段落AW〜AYのいずれか1つに記載の方法。
BA.熱交換流体は、O2枯渇ガスを含む、段落AW〜AZのいずれか1つに記載の方法。
BB.熱交換器を通してテールガスの一部分及び/またはWGS生成物の一部分を流すことは、
第1の導管を通してテールガスの一部分及び/またはWGS生成物の一部分を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと
を含み、
テールガスの一部分及び/またはWGS生成物の一部分と、第1の熱交換流体または第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、段落AV〜BAのいずれか1つに記載の方法。
BC.燃焼ガスは、水素分離網によって水蒸気改質生成物から分離されたH2を含む、段落A〜BBのいずれか1つに記載の方法。
BD.燃焼ガスは、WGS生成物から分離されたH2を含む、段落A〜BCのいずれか1つに記載の方法。
BE.O2枯渇ガスは、約500℃〜約1,200℃の温度である、段落A〜BDのいずれか1つに記載の方法。
BF.合成生成物は、C1〜C50の炭化水素から選択される1つ以上の化合物を主に含む、段落A〜BEのいずれか1つに記載の方法。
BG.合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒を含む、段落BFに記載の方法。
BH.接触ステップは、
合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通してH2及びCOを流して、合成生成物を産生することを含む、段落A〜BGのいずれか1つに記載の方法。
BI.マイクロチャネル反応器は、熱交換マイクロチャネルと熱的連通している少なくとも1つの処理マイクロチャネルを備え、合成触媒が処理マイクロチャネル内に配置される、段落BHに記載の方法。
BJ.処理マイクロチャネルは、マイクロチャネル反応器内でH2及びCOを流すときに崩壊流を与えるように構成された内部表面特徴を含む、段落BIに記載の方法。
BK.合成触媒は、処理マイクロチャネルに充填された粒状固体触媒、処理マイクロチャネル内に配置された工学構造、または処理マイクロチャネルの内壁に配置されたコーティングのうちの1つ以上を含む、段落BIまたは段落BJに記載の方法。
BL.マイクロチャネル反応器は、
複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルであって、合成触媒は、処理マイクロチャネル内に配置され、各熱交換マイクロチャネルは少なくとも1つの処理マイクロチャネルと熱的連通している、複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルと、
H2及びCOを処理マイクロチャネルに流すための少なくとも1つのマニホールドと、
処理マイクロチャネルから合成生成物を流すための少なくとも1つのマニホールドと、
熱交換流体を熱交換マイクロチャネルに流入させるための少なくとも1つのマニホールドと、
熱交換流体を熱交換マイクロチャネルから流出させるための少なくとも1つのマニホールドと、を備える、段落BH〜BKのいずれか1つに記載の方法。
BM.処理マイクロチャネルは、少なくとも1つの伝熱壁を含み、マイクロチャネル反応器内の熱交換のための熱流束が、1つの伝熱壁の表面積の1平方センチメートル当たり少なくとも約0.5〜約10ワットの範囲内である、段落BI〜BLのいずれか1つに記載の方法。
BN.水蒸気改質ステップは、改質エンクロージャ内で実施され、かつ接触ステップが、合成エンクロージャ内で実施される、段落A〜BMのいずれか1つに記載の方法。
BO.第2の改質ステップは、前記改質エンクロージャ内で実施される、段落BNに記載の方法。
BP.改質装置トレインは1つ以上の改質エンクロージャを含む、段落BNまたは段落BOに記載の方法。
BQ.改質装置トレインは複数の改質エンクロージャを含む、段落BPに記載の方法。
BR.改質装置トレインは、合成エンクロージャと、制御された流れ連通状態にある、段落BPまたは段落BQに記載の方法。
BS.始動ステップを更に含み、始動ステップは、
燃焼ステップにおいて燃焼ガスとして天然ガス及び/または始動燃料を利用し、その後、水蒸気改質ステップを実施することと、
水蒸気改質生成物または第2の改質生成物が生成されたら、水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を燃焼ガスに含めることと、ならびに、天然ガス及び/または始動燃料を燃焼ガスに含めることを停止させることと、
その後、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を燃焼ガスに含めることと、続いて、
接触ステップのための追加の圧力を提供するためにコンプレッサを始動させることと
を含む、段落A〜BRのいずれか1つに記載の方法。
BT.始動ステップにおいて、水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物が、燃焼ガス中に含まれる前に精製される、段落BSに記載の方法。
BU.始動ステップにおいて、制御された流れ連通は、始動ステップの前には存在せず、コンプレッサを始動させることの後に設けられる、段落BSまたは段落BTに記載の方法。
BV.始動ステップにおいて、制御された流れ連通は、始動ステップの前には存在せず、コンプレッサを始動させることの前に設けられる、段落BSまたは段落BTに記載の方法。
BW.
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を燃焼ガスに含めることの後に、水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、段落BS〜BVのいずれか1つに記載の方法。
BX.コンプレッサを始動させることの後に、水蒸気改質生成物及び/または第2の改質生成物を燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、段落BS〜BWのいずれか1つに記載の方法。
BY.第1の始動ステップが第1の改質エンクロージャ内で発生し、
第2の改質エンクロージャにおける第2の始動ステップは、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
テールガスの少なくとも一部分を第1の改質エンクロージャの下流で生じたWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上の一部分を利用する、段落BS〜BXのいずれか1つに記載の方法。
BZ.周期的合成触媒再生ステップを更に含み、制御された流れ連通が合成触媒再生ステップの期間中停止される、段落BR〜BYのいずれか1つに記載の方法。
CA.周期的合成触媒再生ステップは、
合成触媒上に、H2を含む脱ろうガスを流すことを含む脱ろうステップと、
脱ろう処理の後の、合成触媒上に酸化ガスを流すことを含む酸化ステップと、
酸化処理の後の、H2を含む還元ガスに合成触媒を曝露することを含む還元ステップと
を含む、段落BZに記載の方法。
CB.脱ろうガス及び/または還元ガスは、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、段落CAに記載の方法。
CC.酸化ガスは、O2枯渇ガスまたはその一部分を含む、段落CAまたは段落CBに記載の方法。
CD.O2枯渇ガスまたはその一部分は、実質的に冷却することなく前記酸化ガスに使用される、段落CCに記載の方法。
CE.制御された流れ連通が、合成触媒再活性化ステップの期間中停止される、周期的合成触媒再活性化ステップを更に含む、段落BR〜CDのいずれか1つに記載の方法。
CF.再活性化ステップは、合成触媒上に、H2を含む再活性化ガスを流すことを含む、段落CEに記載の方法。
CG.再活性化ガスは、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、
テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、段落CFに記載の方法。
CH.合成触媒再生ステップまたは合成触媒再活性化ステップ後に始動ステップを更に含む、段落BZ〜CGのいずれか1つに記載の方法。
CI.イオン輸送膜の透過側に配置されたウイルス鋳型カップリング触媒上にメタンを含む反応供給物を流しかつイオン輸送膜の保持側上にO2含有ガスを流すことによって、エチレンを形成すること
を含み、
イオン輸送膜の保持側上にO2含有ガスを流すことにより、O2枯渇ガスが産生される、方法。
CJ.O2枯渇ガスは、約400℃〜約1,000℃の温度である、段落CIに記載の方法。
CK.反応供給物の流れが、O2含有ガスの流れに対して並流、向流または横流である、段落CIまたは段落CJに記載の方法。
CL.O2含有ガスが空気を含む、段落CI〜CKのいずれか1つに記載の方法。
CM.O2枯渇ガスは約0%〜約20.0%O2である、段落CI〜CLのいずれか1つに記載の方法。
CN.ウイルス鋳型カップリング触媒は、酸化物として、Cu、Pd、Ga、Sc、Y、Zr、In、Nd、Eu、Sm、Ce、Gd、Hf、Ho、Tm、W、La、Dy、In、S、Zn、Yb、Ni、Lu、Ta、P、Pt、Bi、Sn、Nb、Sb、Ge、Ag、Au、Pb、Re、Fe、Al、Tl、Pr、Co、Rh、Ti、V、Cr、Mn、Ir、As、Tb、Er、Te、Mo、またはこれらの2つ以上の組み合わせの少なくとも1つの酸化物を含む、段落CI〜CMのいずれか1つに記載の方法。
CO.ウイルス鋳型カップリング触媒は、少なくとも1つのアルカリ金属、アルカリ土類金属またはホウ素を更に含む、段落CNに記載の方法。
CP.ウイルス鋳型カップリング触媒は、シリカ支持体上に酸化マンガン、アルカリ金属、タングステン及びニオビウムを含む、段落CNまたは段落COに記載の方法。
CQ.ウイルス鋳型カップリング触媒は、透過側のイオン輸送膜の表面に配置される、段落CI〜CPのいずれか1つに記載の方法。
CR.エチレンを形成することは、約400℃〜約1,000℃の温度で実施される、段落CI〜CQのいずれか1つの方法。
CS.エチレンを形成することは、約400℃〜約800℃の温度で実施される、段落CI〜CRのいずれか1つの方法。
CT.反応供給物は、約1気圧〜約20気圧の範囲の圧力下である、段落CI〜CSのいずれか1つに記載の方法。
CU.反応供給物中のメタンの分圧は、約0.1気圧〜約20気圧の範囲にある、段落CI〜CTのいずれか1つに記載の方法。
CV.メタン供給物のGSHVは、約20,000時間−1〜約5,000,000時間−1の範囲にある、段落CI〜CUのいずれか1つに記載の方法。
CW.エチレンを含むエチレン形成生成物を産生する、段落CI〜CVのいずれか1つに記載の方法。
CX.エチレン形成生成物を分離させて、エチレン及びエチレン形成テールガス(「EFテールガス」)を提供する、段落CWに記載の方法。
CY.EFテールガスは予備改質装置または、段落A〜CHのいずれか1つに記載の方法のWGS反応に向けられる、段落CXに記載の方法。
CZ.エチレンを形成することは、段落A〜CHのいずれか1つに記載の方法の水蒸気改質ステップに熱を供給する、段落CI〜CYのいずれか一項に記載の方法。
DA.エチレンを合成触媒と接触させて合成生成物を産生することを更に含む、段落CJ〜CZのいずれか1つに記載の方法。
DB.合成触媒は、酸化エチレン製造触媒、ジメトキシエタン製造触媒、酢酸ビニルモノマー製造触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、段落DAに記載の方法。
[本発明1001]
第1の改質用供給物を水蒸気改質してH 2 及びCOを含む水蒸気改質生成物を産生すること(「水蒸気改質ステップ」)と、
任意で、前記水蒸気改質生成物を含む第2の改質用供給物を第2の改質ステップに供してH 2 及びCOを含む第2の改質生成物を産生することと、
H 2 及びCOを合成触媒と接触させて合成生成物及びテールガスを産生すること(「接触ステップ」)と
を含み、
前記合成生成物は、C 1 〜C 100 の炭化水素、C 1 〜C 100 の酸素含有炭化水素、またはこれらの組み合わせから選択される、1つ以上の化合物を含み、
前記第1の改質用供給物は、CH 4 を含み、
前記第1及び/または第2の改質用供給物は、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO 2 、
前記テールガスから分離されたCO 2 、または
CO 2 及びH 2 を含む水性ガスシフト(「WGS」)生成物を形成するWGS反応に前記テールガスの少なくとも一部分を供することによって形成されたCO 2
のうちの1つ以上を含み、
前記水蒸気改質ステップのための熱は、燃焼及び任意で部分酸化によって提供され、
燃焼及び任意の部分酸化は、H 2 を含む燃焼ガスをイオン輸送膜の透過表面上に流しかつO 2 含有ガスをイオン輸送膜の保持表面上に流して燃焼ガスを反応させ、熱を発生させ、かつH 2 Oを含む排ガスを産生すること(「燃焼ステップ」)を含む、方法。
[本発明1002]
前記燃焼ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記燃焼ステップが、燃焼触媒の存在下で実施される、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記第1の改質用供給物が前記排ガスを含む、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記第2の改質用供給物が前記排ガスを含む、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記燃焼ステップにおいて前記保持表面上に前記O 2 含有ガスを流すことにより、O 2 枯渇ガスを産生する、本発明1001の方法。
[本発明1007]
前記接触ステップにより、前記合成生成物、前記テールガス、及びH 2 Oを産生する、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記接触ステップで産生されたH 2 Oを前記合成生成物及び前記テールガスから分離させる、本発明1007の方法。
[本発明1009]
前記WGS反応は、前記水蒸気改質生成物からのH 2 Oの一部分、前記第2の改質生成物からのH 2 Oの一部分、前記接触ステップで産生されたH 2 Oの一部分、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1001の方法。
[本発明1010]
前記合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒、メタノール製造触媒、高級アルコール合成触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1001の方法。
[本発明1011]
前記接触ステップに供給されるH 2 対COの初期モル比が約0.5:1〜約4:1の範囲である、本発明1001の方法。
[本発明1012]
前記燃焼ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO 2 、
前記テールガスから分離されたCO 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたCO 2
のうちの少なくとも1つを更に含む、本発明1001〜1011のいずれかの方法。
[本発明1013]
前記合成生成物を、水素化分解触媒、水素化処理触媒、炭化水素酸化触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせと接触させることを更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1014]
前記水蒸気改質生成物を、部分酸化処理、自熱改質処理、CO 2 改質処理、石炭ガス化処理、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせの生成物と組み合わせて、組み合わせ供給物を産生することと、
前記組み合わせ供給物を前記合成触媒と接触させて、前記合成生成物を産生することと
を更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記水蒸気改質生成物を前記第2の改質ステップに供して、H 2 及びCOを含む前記第2の改質生成物を産生することを含む、本発明1001の方法。
[本発明1016]
前記第2の改質ステップは、部分酸化、自熱改質、CO 2 改質、水蒸気改質、逆水性ガスシフト、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1015の方法。
[本発明1017]
少なくとも前記第2の改質用供給物は、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO 2 、
前記テールガスから分離されたCO 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたCO 2
のうちの1つ以上を含む、本発明1001の方法。
[本発明1018]
少なくとも前記第2の改質用供給物は、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を含む、本発明1001の方法。
[本発明1019]
前記第2の改質ステップは前記燃焼ステップを含む、本発明1001〜1003及び1006〜1018のいずれかの方法。
[本発明1020]
前記燃焼ステップが燃焼区域内で生じ、その後、前記第2の改質ステップが改質区域内で生じる、本発明1019の方法。
[本発明1021]
前記第2の改質ステップは、前記燃焼ステップを含む自熱改質ステップであり、
前記第2の改質用供給物は、前記燃焼ガスを含み、
自熱改質イオン輸送膜(ATR−ITM)は、前記燃焼ステップの前記イオン輸送膜を含み、
前記第2の改質生成物は、前記排ガスを含み、
前記第1の改質用供給物及び第2の改質用供給物は、前記排ガスを含まない、本発明1001〜1003及び1006〜1018のいずれかの方法。
[本発明1022]
前記自熱改質は、前記ATR−ITMの透過表面上に前記第2の改質用供給物を流しかつ前記ATR−ITMの保持表面上に前記O 2 含有ガスを流して前記第2の改質生成物を産生することを含む、本発明1021の方法。
[本発明1023]
前記水蒸気改質は、水蒸気改質触媒を含み、前記水蒸気改質触媒が、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1001〜1022のいずれかの方法。
[本発明1024]
前記水蒸気改質触媒は、Au、Ag、Sn、Cu、Co、Mo、Fe、Gd、またはBのうちの少なくとも1つを更に含む、本発明1023の方法。
[本発明1025]
前記第2の改質ステップまたは前記接触ステップの前に、熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流して、前記水蒸気改質生成物の温度を低下させることを更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1026]
熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと
を含み、
前記水蒸気改質生成物及び熱交換流体は熱的連通している、本発明1025の方法。
[本発明1027]
前記熱交換流体は、空気、前記O 2 含有ガス、水、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1026の方法。
[本発明1028]
前記熱交換流体は、水を含み、
前記熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことは、前記熱交換流体から蒸気を生成することを更に含み、かつ、
第1の改質用供給物は、前記熱交換流体からの前記蒸気を更に含む、本発明1026または1027の方法。
[本発明1029]
熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと
を含み、
前記水蒸気改質生成物と、前記第1の熱交換流体または前記第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、本発明1026または1027の方法。
[本発明1030]
前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物はH 2 Oを含み
前記熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流した後、前記水蒸気改質生成物から前記H 2 Oが分離される、本発明1026または1027の方法。
[本発明1031]
前記第1の導管は、前記水蒸気改質生成物に向かって配置された内側面を含み、前記内側面が保護コーティングを含む、本発明1029の方法。
[本発明1032]
前記保護コーティングは、金属酸化物、金属アルミナイド、または金属合金のうちの少なくとも1つを含む、本発明1031の方法。
[本発明1033]
前記保護コーティングは、2つ以上の層を含む、本発明1031または1032の方法。
[本発明1034]
前記保護コーティングは、前記導管の前記内側面と接触する少なくとも第1の層と、前記第1の層と接触する第2の層とを含み、前記第1の層は金属酸化物を含み、前記第2の層は金属合金を含む、本発明1031の方法。
[本発明1035]
前記金属酸化物がアルミナを含む、本発明1032または1034の方法。
[本発明1036]
前記金属合金がAl含有合金を含む、本発明1032または1034の方法。
[本発明1037]
前記テールガスはH 2 及びCOを含み、かつ
前記方法は、H 2 及びCOを有する前記テールガスの一部分を前記接触ステップに含めること、前記テールガスの一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、ならびに/または前記テールガスの一部分を前記第2の改質ステップに再循環させることを更に含む、本発明1001の方法。
[本発明1038]
前記テールガスの一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、それを前記第2の改質ステップに再循環させること、及び/またはそれを前記接触ステップに含めることの前に、前記テールガスの前記一部分を精製することを含む、本発明1037の方法。
[本発明1039]
前記テールガスの前記一部分を精製することは、H 2 分離網によって前記テールガスからH 2 を分離すること、及び/またはCO 2 分離網によって前記テールガスからCO 2 を除去することを含む、本発明1038の方法。
[本発明1040]
前記テールガス及び/もしくは前記テールガスの一部分を前記WGS反応に供すること、前記テールガスの前記一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、前記テールガスの前記一部分を前記第2の改質ステップに再循環させること、ならびに/または前記テールガスの前記一部分を前記接触ステップに含めることの前に、熱交換器を通して前記テールガス及び/もしくは前記テールガスの一部分を流して前記テールガスの温度を上昇させることを含む、本発明1001の方法。
[本発明1041]
前記WGS生成物の一部分を前記第1の改質用供給物、前記第2の改質用供給物、またはその両方に含めることを含む、本発明1001の方法。
[本発明1042]
熱交換器を通して前記WGS生成物の前記一部分を流して、前記第1の改質用供給物、前記第2の改質用供給物、またはその両方に含めることの前に前記WGS生成物の前記温度を上昇させることを更に含む、本発明1041の方法。
[本発明1043]
熱交換器を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことは、
第1の導管を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと
を含み、
前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGSの一部分と熱交換流体とが熱的連通している、本発明1041または1042の方法。
[本発明1044]
前記熱交換流体は、前記水蒸気改質生成物を含む、本発明1043の方法。
[本発明1045]
前記熱交換流体は、前記第2の改質生成物を含む、本発明1043の方法。
[本発明1046]
前記熱交換流体は、前記O 2 含有ガスを含む、本発明1043の方法。
[本発明1047]
前記熱交換流体は、前記O 2 枯渇ガスを含む、本発明1043の方法。
[本発明1048]
熱交換器を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことは、
第1の導管を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと
を含み、
前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分と、前記第1の熱交換流体または前記第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、本発明1042の方法。
[本発明1049]
前記燃焼ガスは、水素分離網によって前記水蒸気改質生成物から分離されたH 2 を含む、本発明1001の方法。
[本発明1050]
前記燃焼ガスは、前記WGS生成物から分離されたH 2 を含む、本発明1001の方法。
[本発明1051]
前記O 2 枯渇ガスは、約500℃〜約1,200℃の温度である、本発明1001〜1050のいずれかの方法。
[本発明1052]
前記合成生成物は、C 1 〜C 50 の炭化水素から選択される1つ以上の化合物を主に含む、本発明1001〜1011、1013〜1018、1025〜1027、1037〜1042、及び1048〜1050のいずれかの方法。
[本発明1053]
前記合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒を含む、本発明1052の方法。
[本発明1054]
前記接触ステップは、
前記合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通して前記H 2 及びCOを流して、前記合成生成物を産生すること
を含む、本発明1001〜1011、1013〜1018、1025〜1027、1037〜1042、及び1048〜1050のいずれかの方法。
[本発明1055]
前記マイクロチャネル反応器は、熱交換マイクロチャネルと熱的連通している少なくとも1つの処理マイクロチャネルを備え、前記合成触媒が前記処理マイクロチャネル内に配置される、本発明1054の方法。
[本発明1056]
前記処理マイクロチャネルは、前記マイクロチャネル反応器内で前記H 2 及びCOを流すときに崩壊流を与えるように構成された内部表面特徴を含む、本発明1055の方法。
[本発明1057]
前記合成触媒は、前記処理マイクロチャネルに充填された粒状固体触媒、前記処理マイクロチャネル内に配置された工学構造、または前記処理マイクロチャネルの内壁に配置されたコーティングのうちの1つ以上を含む、本発明1054の方法。
[本発明1058]
前記接触ステップは、前記合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通して前記H 2 及びCOを流して、前記合成生成物を産生することを含み、
前記マイクロチャネル反応器は、
複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルであって、前記合成触媒は、前記処理マイクロチャネル内に配置され、各熱交換マイクロチャネルは少なくとも1つの処理マイクロチャネルと熱的連通している、複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルと、
前記H 2 及びCOを前記処理マイクロチャネルに流入させるための少なくとも1つのマニホールドと、
前記合成生成物を前記処理マイクロチャネルから流出させるための少なくとも1つのマニホールドと、
熱交換流体を前記熱交換マイクロチャネルに流入させるための少なくとも1つのマニホールドと、
前記熱交換流体を前記熱交換マイクロチャネルから流出させるための少なくとも1つのマニホールドと
を備える、本発明1001〜1011、1013〜1018、1025〜1027、1037〜1042、及び1048〜1050のいずれかの方法。
[本発明1059]
前記処理マイクロチャネルは、少なくとも1つの伝熱壁を含み、前記マイクロチャネル反応器内の熱交換のための熱流束が、前記少なくとも1つの伝熱壁の表面積の1平方センチメートル当たり少なくとも約0.5〜約10ワットの範囲内である、本発明1058の方法。
[本発明1060]
前記水蒸気改質ステップは、改質エンクロージャ内で実施され、かつ前記接触ステップが、合成エンクロージャ内で実施される、本発明1001〜1011、1013〜1018、1025〜1027、1037〜1042、及び1048〜1050のいずれかの方法。
[本発明1061]
前記第2の改質ステップは、前記改質エンクロージャ内で実施される、本発明1060の方法。
[本発明1062]
改質装置トレインは1つ以上の改質エンクロージャを含む、本発明1060の方法。
[本発明1063]
前記改質装置トレインは複数の改質エンクロージャを含む、本発明1062の方法。
[本発明1064]
前記改質装置トレインは、前記合成エンクロージャと、制御された流れ連通状態にある、本発明1062の方法。
[本発明1065]
始動ステップを更に含み、前記始動ステップは、
前記燃焼ステップにおいて前記燃焼ガスとして天然ガス及び/または始動燃料を利用し、その後、前記水蒸気改質ステップを実施することと、
前記水蒸気改質生成物または前記第2の改質生成物が生成されたら、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることと、ならびに、天然ガス及び/または始動燃料を前記燃焼ガスに含めることを停止させることと、
その後、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることと、続いて、
前記接触ステップのための追加の圧力を提供するためにコンプレッサを始動させることと
を含む、本発明1001〜1011、1013〜1018、1025〜1027、1037〜1042、及び1048〜1050のいずれかの方法。
[本発明1066]
前記始動ステップにおいて、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物が、前記燃焼ガス中に含まれる前に精製される、本発明1065の方法。
[本発明1067]
前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの後に設けられる、本発明1065の方法。
[本発明1068]
前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの前に設けられる、本発明1065の方法。
[本発明1069]
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、前記テールガスから分離されたH 2 、または前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2 のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、本発明1065の方法。
[本発明1070]
前記コンプレッサを始動させることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、本発明1065の方法。
[本発明1071]
始動ステップを更に含み、前記始動ステップは、
前記燃焼ステップにおいて前記燃焼ガスとして天然ガス及び/または始動燃料を利用し、その後、前記水蒸気改質ステップを実施することと、
前記水蒸気改質生成物または前記第2の改質生成物が生成されたら、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることと、ならびに、天然ガス及び/または始動燃料を前記燃焼ガスに含めることを停止させることと、
その後、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることと、続いて
前記接触ステップのための追加の圧力を提供するためにコンプレッサを始動させることと
を含む、本発明1058〜1064のいずれかの方法。
[本発明1072]
前記始動ステップにおいて、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物が、前記燃焼ガス中に含まれる前に精製される、本発明1071の方法。
[本発明1073]
前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの後に設けられる、本発明1071または1072の方法。
[本発明1074]
前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの前に設けられる、本発明1071または1072の方法。
[本発明1075]
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、前記テールガスから分離されたH 2 、または前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2 のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、本発明1071〜1074のいずれかの方法。
[本発明1076]
前記コンプレッサを始動させることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、本発明1070〜1075のいずれかの方法。
[本発明1077]
第1の始動ステップが第1の改質エンクロージャ内で発生し、
第2の改質エンクロージャにおける第2の始動ステップは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記第1の改質エンクロージャの下流で生じた前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上の一部分を利用する、本発明1070〜1076のいずれかの方法。
[本発明1078]
周期的合成触媒再生ステップを更に含み、前記制御された流れ連通が前記合成触媒再生ステップの期間中停止される、本発明1064及び本発明1070〜1077のいずれかの方法。
[本発明1079]
前記周期的合成触媒再生ステップは、
前記合成触媒上に、H 2 を含む脱ろうガスを流すことを含む脱ろうステップと、
前記脱ろうステップの後の、前記合成触媒上に酸化ガスを流すことを含む酸化ステップと、
前記酸化ステップの後の、H 2 を含む還元ガスに前記合成触媒を曝露することを含む還元ステップと
を含む、本発明1078の方法。
[本発明1080]
前記脱ろうガス及び/または前記還元ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を含む、本発明1079の方法。
[本発明1081]
前記酸化ガスは、前記O 2 枯渇ガスまたはその一部分を含む、本発明1079または1080の方法。
[本発明1082]
前記O 2 枯渇ガスまたはその一部分は、実質的に冷却することなく前記酸化ガスに使用される、本発明1081の方法。
[本発明1083]
周期的合成触媒再活性化ステップを更に含み、前記制御された流れ連通が、前記合成触媒再活性化ステップの期間中停止される、本発明1064及び本発明1070〜1082のいずれかの方法。
[本発明1084]
前記再活性化ステップは、前記合成触媒上に、H 2 を含む再活性化ガスを流すことを含む、本発明1083の方法。
[本発明1085]
前記再活性化ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH 2 、
前記テールガスから分離されたH 2 、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH 2
のうちの1つ以上を含んでもよい、本発明1084の方法。
[本発明1086]
前記合成触媒再生ステップまたは前記合成触媒再活性化ステップ後に前記始動ステップを更に含む、本発明1078〜1085のいずれかの方法。
[本発明1087]
イオン輸送膜の透過側に配置されたウイルス鋳型カップリング触媒上にメタンを含む反応供給物を流しかつ前記イオン輸送膜の保持側上にO 2 含有ガスを流すことによって、エチレンを形成すること
を含み、
前記イオン輸送膜の前記保持側上に前記O 2 含有ガスを流すことにより、O 2 枯渇ガスが産生される、方法。
[本発明1088]
前記O 2 枯渇ガスは、約400℃〜約1,000℃の温度である、本発明1087の方法。
[本発明1089]
前記反応供給物の前記流れが、前記O 2 含有ガスの前記流れに対して並流、向流または横流である、本発明1087または1088の方法。
[本発明1090]
前記O 2 含有ガスが空気を含む、本発明1087の方法。
[本発明1091]
前記O 2 枯渇ガスは約0%〜約20.0%O 2 である、本発明1087の方法。
[本発明1092]
前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、酸化物として、Cu、Pd、Ga、Sc、Y、Zr、In、Nd、Eu、Sm、Ce、Gd、Hf、Ho、Tm、W、La、Dy、In、S、Zn、Yb、Ni、Lu、Ta、P、Pt、Bi、Sn、Nb、Sb、Ge、Ag、Au、Pb、Re、Fe、Al、Tl、Pr、Co、Rh、Ti、V、Cr、Mn、Ir、As、Tb、Er、Te、Mo、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせの少なくとも1つの酸化物を含む、本発明1087の方法。
[本発明1093]
前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはホウ素のうちの少なくとも1つを更に含む、本発明1092の方法。
[本発明1094]
前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、シリカ支持体上に酸化マンガン、アルカリ金属、タングステン及びニオビウムを含む、本発明1092または1093の方法。
[本発明1095]
前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、前記透過側の前記イオン輸送膜の前記表面に配置される、本発明1087の方法。
[本発明1096]
エチレンを形成することは、約400℃〜約1,000℃の温度で実施される、本発明1087の方法。
[本発明1097]
エチレンを形成することは、約400℃〜約800℃の温度で実施される、本発明1087の方法。
[本発明1098]
前記反応供給物は、約1気圧〜約20気圧の範囲の圧力下である、本発明1087の方法。
[本発明1099]
前記反応供給物中のメタンの分圧は、約0.1気圧〜約20気圧の範囲にある、本発明1087の方法。
[本発明1100]
前記メタン供給物のGSHVは、約20,000時間 −1 〜約5,000,000時間 −1 の範囲にある、本発明1087の方法。
[本発明1101]
エチレンを含むエチレン形成生成物を産生する、本発明1087の方法。
[本発明1102]
前記エチレン形成生成物を分離させて、エチレン及びエチレン形成テールガス(「EFテールガス」)を提供する、本発明1101の方法。
[本発明1103]
前記EFテールガスは、前記予備改質装置または本発明1001〜1086のいずれかの方法の前記WGS反応に向けられる、本発明1102の方法。
[本発明1104]
エチレンを形成することは、本発明1001〜1086のいずれかの方法の前記水蒸気改質ステップに熱を供給する、本発明1087〜1103のいずれかの方法。
[本発明1105]
前記エチレンを合成触媒と接触させて合成生成物を産生することを更に含む、本発明1087〜1104のいずれかの方法。
[本発明1106]
前記合成触媒は、酸化エチレン製造触媒、ジメトキシエタン製造触媒、酢酸ビニルモノマー製造触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、本発明1105の方法。
Claims (106)
- 第1の改質用供給物を水蒸気改質してH2及びCOを含む水蒸気改質生成物を産生すること(「水蒸気改質ステップ」)と、
任意で、前記水蒸気改質生成物を含む第2の改質用供給物を第2の改質ステップに供してH2及びCOを含む第2の改質生成物を産生することと、
H2及びCOを合成触媒と接触させて合成生成物及びテールガスを産生すること(「接触ステップ」)と
を含み、
前記合成生成物は、C1〜C100の炭化水素、C1〜C100の酸素含有炭化水素、またはこれらの組み合わせから選択される、1つ以上の化合物を含み、
前記第1の改質用供給物は、CH4を含み、
前記第1及び/または第2の改質用供給物は、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO2、
前記テールガスから分離されたCO2、または
CO2及びH2を含む水性ガスシフト(「WGS」)生成物を形成するWGS反応に前記テールガスの少なくとも一部分を供することによって形成されたCO2
のうちの1つ以上を含み、
前記水蒸気改質ステップのための熱は、燃焼及び任意で部分酸化によって提供され、
燃焼及び任意の部分酸化は、H2を含む燃焼ガスをイオン輸送膜の透過表面上に流しかつO2含有ガスをイオン輸送膜の保持表面上に流して燃焼ガスを反応させ、熱を発生させ、かつH2Oを含む排ガスを産生すること(「燃焼ステップ」)を含む、方法。 - 前記燃焼ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記燃焼ステップが、燃焼触媒の存在下で実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の改質用供給物が前記排ガスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の改質用供給物が前記排ガスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記燃焼ステップにおいて前記保持表面上に前記O2含有ガスを流すことにより、O2枯渇ガスを産生する、請求項1に記載の方法。
- 前記接触ステップにより、前記合成生成物、前記テールガス、及びH2Oを産生する、請求項1に記載の方法。
- 前記接触ステップで産生されたH2Oを前記合成生成物及び前記テールガスから分離させる、請求項7に記載の方法。
- 前記WGS反応は、前記水蒸気改質生成物からのH2Oの一部分、前記第2の改質生成物からのH2Oの一部分、前記接触ステップで産生されたH2Oの一部分、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒、メタノール製造触媒、高級アルコール合成触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記接触ステップに供給されるH2対COの初期モル比が約0.5:1〜約4:1の範囲である、請求項1に記載の方法。
- 前記燃焼ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO2、
前記テールガスから分離されたCO2、または
前記テールガスの少なくとも一部分をWGS反応に供することによって形成されたCO2
のうちの少なくとも1つを更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記合成生成物を、水素化分解触媒、水素化処理触媒、炭化水素酸化触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせと接触させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記水蒸気改質生成物を、部分酸化処理、自熱改質処理、CO2改質処理、石炭ガス化処理、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせの生成物と組み合わせて、組み合わせ供給物を産生することと、
前記組み合わせ供給物を前記合成触媒と接触させて、前記合成生成物を産生することと
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記水蒸気改質生成物を前記第2の改質ステップに供して、H2及びCOを含む前記第2の改質生成物を産生することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の改質ステップは、部分酸化、自熱改質、CO2改質、水蒸気改質、逆水性ガスシフト、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項15に記載の方法。
- 少なくとも前記第2の改質用供給物は、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたCO2、
前記テールガスから分離されたCO2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたCO2
のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも前記第2の改質用供給物は、
水蒸気改質生成物及び/もしくは第2の改質生成物から分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2の改質ステップは前記燃焼ステップを含む、請求項1〜3及び6〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃焼ステップが燃焼区域内で生じ、その後、前記第2の改質ステップが改質区域内で生じる、請求項19に記載の方法。
- 前記第2の改質ステップは、前記燃焼ステップを含む自熱改質ステップであり、
前記第2の改質用供給物は、前記燃焼ガスを含み、
自熱改質イオン輸送膜(ATR−ITM)は、前記燃焼ステップの前記イオン輸送膜を含み、
前記第2の改質生成物は、前記排ガスを含み、
前記第1の改質用供給物及び第2の改質用供給物は、前記排ガスを含まない、請求項1〜3及び6〜18のいずれか一項に記載の方法。 - 前記自熱改質は、前記ATR−ITMの透過表面上に前記第2の改質用供給物を流しかつ前記ATR−ITMの保持表面上に前記O2含有ガスを流して前記第2の改質生成物を産生することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記水蒸気改質は、水蒸気改質触媒を含み、前記水蒸気改質触媒が、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水蒸気改質触媒は、Au、Ag、Sn、Cu、Co、Mo、Fe、Gd、またはBのうちの少なくとも1つを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第2の改質ステップまたは前記接触ステップの前に、熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流して、前記水蒸気改質生成物の温度を低下させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと
を含み、
前記水蒸気改質生成物及び熱交換流体は熱的連通している、請求項25に記載の方法。 - 前記熱交換流体は、空気、前記O2含有ガス、水、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項26に記載の方法。
- 前記熱交換流体は、水を含み、
前記熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことは、前記熱交換流体から蒸気を生成することを更に含み、かつ、
第1の改質用供給物は、前記熱交換流体からの前記蒸気を更に含む、請求項26または27に記載の方法。 - 熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流すことは、
第1の導管を通して前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと
を含み、
前記水蒸気改質生成物と、前記第1の熱交換流体または前記第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、請求項26または27に記載の方法。 - 前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物はH2Oを含み
前記熱交換器を通して前記水蒸気改質生成物を流した後、前記水蒸気改質生成物から前記H2Oが分離される、請求項26または27に記載の方法。 - 前記第1の導管は、前記水蒸気改質生成物に向かって配置された内側面を含み、前記内側面が保護コーティングを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記保護コーティングは、金属酸化物、金属アルミナイド、または金属合金のうちの少なくとも1つを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記保護コーティングは、2つ以上の層を含む、請求項31または32に記載の方法。
- 前記保護コーティングは、前記導管の前記内側面と接触する少なくとも第1の層と、前記第1の層と接触する第2の層とを含み、前記第1の層は金属酸化物を含み、前記第2の層は金属合金を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記金属酸化物がアルミナを含む、請求項32または34に記載の方法。
- 前記金属合金がAl含有合金を含む、請求項32または34に記載の方法。
- 前記テールガスはH2及びCOを含み、かつ
前記方法は、H2及びCOを有する前記テールガスの一部分を前記接触ステップに含めること、前記テールガスの一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、ならびに/または前記テールガスの一部分を前記第2の改質ステップに再循環させることを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記テールガスの一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、それを前記第2の改質ステップに再循環させること、及び/またはそれを前記接触ステップに含めることの前に、前記テールガスの前記一部分を精製することを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記テールガスの前記一部分を精製することは、H2分離網によって前記テールガスからH2を分離すること、及び/またはCO2分離網によって前記テールガスからCO2を除去することを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記テールガス及び/もしくは前記テールガスの一部分を前記WGS反応に供すること、前記テールガスの前記一部分を前記水蒸気改質ステップに再循環させること、前記テールガスの前記一部分を前記第2の改質ステップに再循環させること、ならびに/または前記テールガスの前記一部分を前記接触ステップに含めることの前に、熱交換器を通して前記テールガス及び/もしくは前記テールガスの一部分を流して前記テールガスの温度を上昇させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記WGS生成物の一部分を前記第1の改質用供給物、前記第2の改質用供給物、またはその両方に含めることを含む、請求項1に記載の方法。
- 熱交換器を通して前記WGS生成物の前記一部分を流して、前記第1の改質用供給物、前記第2の改質用供給物、またはその両方に含めることの前に前記WGS生成物の前記温度を上昇させることを更に含む、請求項41に記載の方法。
- 熱交換器を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことは、
第1の導管を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことと、
第2の導管を通して熱交換流体を流すことと
を含み、
前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGSの一部分と熱交換流体とが熱的連通している、請求項41または42に記載の方法。 - 前記熱交換流体は、前記水蒸気改質生成物を含む、請求項43に記載の方法。
- 前記熱交換流体は、前記第2の改質生成物を含む、請求項43に記載の方法。
- 前記熱交換流体は、前記O2含有ガスを含む、請求項43に記載の方法。
- 前記熱交換流体は、前記O2枯渇ガスを含む、請求項43に記載の方法。
- 熱交換器を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことは、
第1の導管を通して前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分を流すことと、
第2の導管を通して第1の熱交換流体を流すことと、
第3の導管を通して第2の熱交換流体を流すことと
を含み、
前記テールガスの前記一部分及び/または前記WGS生成物の前記一部分と、前記第1の熱交換流体または前記第2の熱交換流体のうちの少なくとも1つとが熱的連通している、請求項42に記載の方法。 - 前記燃焼ガスは、水素分離網によって前記水蒸気改質生成物から分離されたH2を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記燃焼ガスは、前記WGS生成物から分離されたH2を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記O2枯渇ガスは、約500℃〜約1,200℃の温度である、請求項1〜50のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合成生成物は、C1〜C50の炭化水素から選択される1つ以上の化合物を主に含む、請求項1〜11、13〜18、25〜27、37〜42、及び48〜50のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合成触媒は、フィッシャートロプシュ触媒を含む、請求項52に記載の方法。
- 前記接触ステップは、
前記合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通して前記H2及びCOを流して、前記合成生成物を産生すること
を含む、請求項1〜11、13〜18、25〜27、37〜42、及び48〜50のいずれか一項に記載の方法。 - 前記マイクロチャネル反応器は、熱交換マイクロチャネルと熱的連通している少なくとも1つの処理マイクロチャネルを備え、前記合成触媒が前記処理マイクロチャネル内に配置される、請求項54に記載の方法。
- 前記処理マイクロチャネルは、前記マイクロチャネル反応器内で前記H2及びCOを流すときに崩壊流を与えるように構成された内部表面特徴を含む、請求項55に記載の方法。
- 前記合成触媒は、前記処理マイクロチャネルに充填された粒状固体触媒、前記処理マイクロチャネル内に配置された工学構造、または前記処理マイクロチャネルの内壁に配置されたコーティングのうちの1つ以上を含む、請求項54に記載の方法。
- 前記接触ステップは、前記合成触媒を含むマイクロチャネル反応器を通して前記H2及びCOを流して、前記合成生成物を産生することを含み、
前記マイクロチャネル反応器は、
複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルであって、前記合成触媒は、前記処理マイクロチャネル内に配置され、各熱交換マイクロチャネルは少なくとも1つの処理マイクロチャネルと熱的連通している、複数の処理マイクロチャネル及び複数の熱交換マイクロチャネルと、
前記H2及びCOを前記処理マイクロチャネルに流入させるための少なくとも1つのマニホールドと、
前記合成生成物を前記処理マイクロチャネルから流出させるための少なくとも1つのマニホールドと、
熱交換流体を前記熱交換マイクロチャネルに流入させるための少なくとも1つのマニホールドと、
前記熱交換流体を前記熱交換マイクロチャネルから流出させるための少なくとも1つのマニホールドと
を備える、請求項1〜11、13〜18、25〜27、37〜42、及び48〜50のいずれか一項に記載の方法。 - 前記処理マイクロチャネルは、少なくとも1つの伝熱壁を含み、前記マイクロチャネル反応器内の熱交換のための熱流束が、前記少なくとも1つの伝熱壁の表面積の1平方センチメートル当たり少なくとも約0.5〜約10ワットの範囲内である、請求項58に記載の方法。
- 前記水蒸気改質ステップは、改質エンクロージャ内で実施され、かつ前記接触ステップが、合成エンクロージャ内で実施される、請求項1〜11、13〜18、25〜27、37〜42、及び48〜50のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の改質ステップは、前記改質エンクロージャ内で実施される、請求項60に記載の方法。
- 改質装置トレインは1つ以上の改質エンクロージャを含む、請求項60に記載の方法。
- 前記改質装置トレインは複数の改質エンクロージャを含む、請求項62に記載の方法。
- 前記改質装置トレインは、前記合成エンクロージャと、制御された流れ連通状態にある、請求項62に記載の方法。
- 始動ステップを更に含み、前記始動ステップは、
前記燃焼ステップにおいて前記燃焼ガスとして天然ガス及び/または始動燃料を利用し、その後、前記水蒸気改質ステップを実施することと、
前記水蒸気改質生成物または前記第2の改質生成物が生成されたら、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることと、ならびに、天然ガス及び/または始動燃料を前記燃焼ガスに含めることを停止させることと、
その後、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることと、続いて、
前記接触ステップのための追加の圧力を提供するためにコンプレッサを始動させることと
を含む、請求項1〜11、13〜18、25〜27、37〜42、及び48〜50のいずれか一項に記載の方法。 - 前記始動ステップにおいて、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物が、前記燃焼ガス中に含まれる前に精製される、請求項65に記載の方法。
- 前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの後に設けられる、請求項65に記載の方法。
- 前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの前に設けられる、請求項65に記載の方法。
- 前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、前記テールガスから分離されたH2、または前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、請求項65に記載の方法。
- 前記コンプレッサを始動させることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、請求項65に記載の方法。
- 始動ステップを更に含み、前記始動ステップは、
前記燃焼ステップにおいて前記燃焼ガスとして天然ガス及び/または始動燃料を利用し、その後、前記水蒸気改質ステップを実施することと、
前記水蒸気改質生成物または前記第2の改質生成物が生成されたら、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることと、ならびに、天然ガス及び/または始動燃料を前記燃焼ガスに含めることを停止させることと、
その後、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることと、続いて
前記接触ステップのための追加の圧力を提供するためにコンプレッサを始動させることと
を含む、請求項58〜64のいずれか一項に記載の方法。 - 前記始動ステップにおいて、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物が、前記燃焼ガス中に含まれる前に精製される、請求項71に記載の方法。
- 前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの後に設けられる、請求項71または72に記載の方法。
- 前記始動ステップにおいて、前記制御された流れ連通は、前記始動ステップの前には存在せず、前記コンプレッサを始動させることの前に設けられる、請求項71または72に記載の方法。
- 前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、前記テールガスから分離されたH2、または前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2のうちの1つ以上を前記燃焼ガスに含めることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、請求項71〜74のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コンプレッサを始動させることの後に、前記水蒸気改質生成物及び/または前記第2の改質生成物を前記燃焼ガスに含めることが低減されるか、最小化されるか、または停止される、請求項70〜75のいずれか一項に記載の方法。
- 第1の始動ステップが第1の改質エンクロージャ内で発生し、
第2の改質エンクロージャにおける第2の始動ステップは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記第1の改質エンクロージャの下流で生じた前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上の一部分を利用する、請求項70〜76のいずれか一項に記載の方法。 - 周期的合成触媒再生ステップを更に含み、前記制御された流れ連通が前記合成触媒再生ステップの期間中停止される、請求項64及び請求項70〜77のいずれか一項に記載の方法。
- 前記周期的合成触媒再生ステップは、
前記合成触媒上に、H2を含む脱ろうガスを流すことを含む脱ろうステップと、
前記脱ろうステップの後の、前記合成触媒上に酸化ガスを流すことを含む酸化ステップと、
前記酸化ステップの後の、H2を含む還元ガスに前記合成触媒を曝露することを含む還元ステップと
を含む、請求項78に記載の方法。 - 前記脱ろうガス及び/または前記還元ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含む、請求項79に記載の方法。 - 前記酸化ガスは、前記O2枯渇ガスまたはその一部分を含む、請求項79または80に記載の方法。
- 前記O2枯渇ガスまたはその一部分は、実質的に冷却することなく前記酸化ガスに使用される、請求項81に記載の方法。
- 周期的合成触媒再活性化ステップを更に含み、前記制御された流れ連通が、前記合成触媒再活性化ステップの期間中停止される、請求項64及び請求項70〜82のいずれか一項に記載の方法。
- 前記再活性化ステップは、前記合成触媒上に、H2を含む再活性化ガスを流すことを含む、請求項83に記載の方法。
- 前記再活性化ガスは、
前記水蒸気改質生成物及び/もしくは前記第2の改質生成物から分離されたH2、
前記テールガスから分離されたH2、または
前記テールガスの少なくとも一部分を前記WGS反応に供することによって形成されたH2
のうちの1つ以上を含んでもよい、請求項84に記載の方法。 - 前記合成触媒再生ステップまたは前記合成触媒再活性化ステップ後に前記始動ステップを更に含む、請求項78〜85のいずれか一項に記載の方法。
- イオン輸送膜の透過側に配置されたウイルス鋳型カップリング触媒上にメタンを含む反応供給物を流しかつ前記イオン輸送膜の保持側上にO2含有ガスを流すことによって、エチレンを形成すること
を含み、
前記イオン輸送膜の前記保持側上に前記O2含有ガスを流すことにより、O2枯渇ガスが産生される、方法。 - 前記O2枯渇ガスは、約400℃〜約1,000℃の温度である、請求項87に記載の方法。
- 前記反応供給物の前記流れが、前記O2含有ガスの前記流れに対して並流、向流または横流である、請求項87または88に記載の方法。
- 前記O2含有ガスが空気を含む、請求項87に記載の方法。
- 前記O2枯渇ガスは約0%〜約20.0%O2である、請求項87に記載の方法。
- 前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、酸化物として、Cu、Pd、Ga、Sc、Y、Zr、In、Nd、Eu、Sm、Ce、Gd、Hf、Ho、Tm、W、La、Dy、In、S、Zn、Yb、Ni、Lu、Ta、P、Pt、Bi、Sn、Nb、Sb、Ge、Ag、Au、Pb、Re、Fe、Al、Tl、Pr、Co、Rh、Ti、V、Cr、Mn、Ir、As、Tb、Er、Te、Mo、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせの少なくとも1つの酸化物を含む、請求項87に記載の方法。
- 前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはホウ素のうちの少なくとも1つを更に含む、請求項92に記載の方法。
- 前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、シリカ支持体上に酸化マンガン、アルカリ金属、タングステン及びニオビウムを含む、請求項92または93に記載の方法。
- 前記ウイルス鋳型カップリング触媒は、前記透過側の前記イオン輸送膜の前記表面に配置される、請求項87に記載の方法。
- エチレンを形成することは、約400℃〜約1,000℃の温度で実施される、請求項87に記載の方法。
- エチレンを形成することは、約400℃〜約800℃の温度で実施される、請求項87に記載の方法。
- 前記反応供給物は、約1気圧〜約20気圧の範囲の圧力下である、請求項87に記載の方法。
- 前記反応供給物中のメタンの分圧は、約0.1気圧〜約20気圧の範囲にある、請求項87に記載の方法。
- 前記メタン供給物のGSHVは、約20,000時間−1〜約5,000,000時間−1の範囲にある、請求項87に記載の方法。
- エチレンを含むエチレン形成生成物を産生する、請求項87に記載の方法。
- 前記エチレン形成生成物を分離させて、エチレン及びエチレン形成テールガス(「EFテールガス」)を提供する、請求項101に記載の方法。
- 前記EFテールガスは、前記予備改質装置または請求項1〜86のいずれか一項に記載の方法の前記WGS反応に向けられる、請求項102に記載の方法。
- エチレンを形成することは、請求項1〜86のいずれか一項に記載の方法の前記水蒸気改質ステップに熱を供給する、請求項87〜103のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エチレンを合成触媒と接触させて合成生成物を産生することを更に含む、請求項87〜104のいずれか一項に記載の方法。
- 前記合成触媒は、酸化エチレン製造触媒、ジメトキシエタン製造触媒、酢酸ビニルモノマー製造触媒、またはこれらの任意の2つ以上の組み合わせを含む、請求項105に記載の方法。
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