JPH01145301A - 炭化水素系原料からの合成ガスの製造 - Google Patents
炭化水素系原料からの合成ガスの製造Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はガス状もしくは蒸発性炭化水素系原料の製造に
関する。特に、本発明は比較的低温でかつ低酸素要求度
にて有効な転換ができる状態において炭化水素系原料の
接触部分酸化による合成ガスの調整に関する。更に、本
発明のプロセスは炭化水素系原料の酸化に従来から使用
されている装置に比べてより低コストである装置を用い
る。
関する。特に、本発明は比較的低温でかつ低酸素要求度
にて有効な転換ができる状態において炭化水素系原料の
接触部分酸化による合成ガスの調整に関する。更に、本
発明のプロセスは炭化水素系原料の酸化に従来から使用
されている装置に比べてより低コストである装置を用い
る。
従来技術の記述
石油床に近い位置から取出された天然ガスのような炭化
水素系原料から工業的に有用なガスへの転換は多くの年
月をかけて実施されてきた。このようなガスは、通常、
メタン、エタン、プロパンおよびブタンのような主な成
分を含んでいる。また、上記転換に含まれるものには、
幾つかの例として、低沸騰液体炭化水素(low−bo
iling 1iquidhydrocarbons
)をあげることができる。
水素系原料から工業的に有用なガスへの転換は多くの年
月をかけて実施されてきた。このようなガスは、通常、
メタン、エタン、プロパンおよびブタンのような主な成
分を含んでいる。また、上記転換に含まれるものには、
幾つかの例として、低沸騰液体炭化水素(low−bo
iling 1iquidhydrocarbons
)をあげることができる。
炭化水素系原料を、アンモニア、−酸化炭素。
メタノール、水素および都市ガスのような工業的に有用
な生成品に転換するために、上記原料は先ず主成分が、
−酸化炭素、水素、メタンおよび炭酸ガスである合成ガ
スと称せられるものに転換される。上記合成ガスは、所
望の最終生成品を得るために、幾つかの分離および/あ
るいは転換のブロセスを受ける。
な生成品に転換するために、上記原料は先ず主成分が、
−酸化炭素、水素、メタンおよび炭酸ガスである合成ガ
スと称せられるものに転換される。上記合成ガスは、所
望の最終生成品を得るために、幾つかの分離および/あ
るいは転換のブロセスを受ける。
炭化水素系原料を合成ガスに転換する最も一般に使用さ
れる方法は接触改質であった。このプロセスでは、上記
炭化水素系原料は約650℃から1040℃の間の温度
で、触媒、通常、ニッケル触媒の存在する中で、蒸気に
よって反応させる。上記炭化水素はこれらの状態のもと
で蒸気に反応し、−酸化炭素および水素を生成する。接
触蒸気改質は実施するには高価なプロセスである。ニッ
ケル触媒が非常に高価であるだけでなく、反応が高温域
内にある。その結果、上記反応を操作し、所望の生成品
を得るのに、非常に多量のエネルギーを供給しなければ
ならない、上記炭化水素の部分酸化にエネルギーを用い
るには、改質反応について、周期的に空気が供給される
。
れる方法は接触改質であった。このプロセスでは、上記
炭化水素系原料は約650℃から1040℃の間の温度
で、触媒、通常、ニッケル触媒の存在する中で、蒸気に
よって反応させる。上記炭化水素はこれらの状態のもと
で蒸気に反応し、−酸化炭素および水素を生成する。接
触蒸気改質は実施するには高価なプロセスである。ニッ
ケル触媒が非常に高価であるだけでなく、反応が高温域
内にある。その結果、上記反応を操作し、所望の生成品
を得るのに、非常に多量のエネルギーを供給しなければ
ならない、上記炭化水素の部分酸化にエネルギーを用い
るには、改質反応について、周期的に空気が供給される
。
炭化水素系原料の部分酸化は合成ガスの生成における蒸
気改質に代わるものである。商業的に使用されている部
分酸化プロセスのほとんどは、非接触プロセスである。
気改質に代わるものである。商業的に使用されている部
分酸化プロセスのほとんどは、非接触プロセスである。
しかしながら、非接触部分酸化反応は比較的に非能率的
である。それらは、例えば、1 、200℃から1,5
40℃の範囲の高い温度で操作され、また、多量の酸素
を必要とする。典型的なものとして、非接触部分酸化に
必要な酸素〜炭素の比率は0.S:を以上であり、しば
しばl:1以上にもなる。
である。それらは、例えば、1 、200℃から1,5
40℃の範囲の高い温度で操作され、また、多量の酸素
を必要とする。典型的なものとして、非接触部分酸化に
必要な酸素〜炭素の比率は0.S:を以上であり、しば
しばl:1以上にもなる。
ディール社の特許、米国特許明細書4,390.347
号では、液体炭化水素系燃料の非接触部分酸化によって
合成ガスを生成するプロセスが述べられている。炭化水
素系原料は925℃から1650℃の範囲内に自発的に
維持される温度および約100から2300 Kpaの
絶対圧の範囲で、蒸気の存在する中での自由酸素を含有
するガスに反応される。この酸素〜炭素のモル比は0.
’7:1からi、s:tにあるといわれている。
号では、液体炭化水素系燃料の非接触部分酸化によって
合成ガスを生成するプロセスが述べられている。炭化水
素系原料は925℃から1650℃の範囲内に自発的に
維持される温度および約100から2300 Kpaの
絶対圧の範囲で、蒸気の存在する中での自由酸素を含有
するガスに反応される。この酸素〜炭素のモル比は0.
’7:1からi、s:tにあるといわれている。
チルド社の特許、米国特許明細書3,890.113号
では、炭化水素系原料の非接触部分酸化が蒸気および酸
素の存在する中で実施される冨メタン流を生成すること
が述べられている。原料中における炭素に対する酸化剤
の自由酸素の比率は0.a:tから1.5:1の範囲に
ある。生成された合成ガスは水ガス・シフト反応(Wa
ter Gas 5hift reaction)を受
けて、ガス中の水素の量を増加する。
では、炭化水素系原料の非接触部分酸化が蒸気および酸
素の存在する中で実施される冨メタン流を生成すること
が述べられている。原料中における炭素に対する酸化剤
の自由酸素の比率は0.a:tから1.5:1の範囲に
ある。生成された合成ガスは水ガス・シフト反応(Wa
ter Gas 5hift reaction)を受
けて、ガス中の水素の量を増加する。
チルド社の特許、米国特許明細書3,927.998号
は、燃料に対する重量比が2.2:1から2.9:1で
、酸素〜炭素モル比が0.S:tからo、a4:tで蒸
気を使用する炭化水素系燃料の部分酸化による冨メタン
流の生成に関係している。゛上記部分酸化は触媒なしに
実施される。合成ガスは冷却され、そして水、炭酸ガス
、炭素および他の不純物が除去される。ガス中の水素お
よび一酸化炭素は冨メタン流を生成するのに接触メタン
化領域で反応される。
は、燃料に対する重量比が2.2:1から2.9:1で
、酸素〜炭素モル比が0.S:tからo、a4:tで蒸
気を使用する炭化水素系燃料の部分酸化による冨メタン
流の生成に関係している。゛上記部分酸化は触媒なしに
実施される。合成ガスは冷却され、そして水、炭酸ガス
、炭素および他の不純物が除去される。ガス中の水素お
よび一酸化炭素は冨メタン流を生成するのに接触メタン
化領域で反応される。
部分酸化プロセスの転換効率は、触媒を利用することで
改善され得る。しかし、゛従来の接触部分酸化プロセス
は、通常、非常に高価な触媒材料を用いている。例えば
、フジタ二社の特許、米国特許明細書4,087.25
9号では、液体炭化水素系原料が蒸発され、そして、キ
ャリヤに支持されたロジウムよりなる触媒に接すること
で部分酸化されることが述べられている。
改善され得る。しかし、゛従来の接触部分酸化プロセス
は、通常、非常に高価な触媒材料を用いている。例えば
、フジタ二社の特許、米国特許明細書4,087.25
9号では、液体炭化水素系原料が蒸発され、そして、キ
ャリヤに支持されたロジウムよりなる触媒に接すること
で部分酸化されることが述べられている。
部分酸化プロセスでの触媒の利用は、その反応が“スペ
ース速度−1の特別な範囲内で実施されることを必要と
している。スペース速度は触媒の容量当たりの量的反応
時間速度で決定される。ここに引用された全ての図面は
、温度および圧力が標準状態における量的反応時間速度
について表示している。従来の接触部分酸化プロセスを
用いて転換の満足すべきレベルを得るためには、約12
,000hr−1以下のスペース速度を用いる必要があ
り、例えば、ホーン社の特許、米国特許明細書4,52
2,894号では、燃料電池のための燃料として用いら
れるべき富水素ガスの生成が述べられている。上記プロ
セスは2つの触媒領域を用いた自動温度改質器中で蒸気
および酸化剤に供給した炭化水素を反応させる。全時間
的なスペース速度は1,960 hr−1から18.0
00hr−’の間にある。従来のプロセスは低スペース
速度で実施されなければならないので、従来の接触部分
酸化反応器は、商用上、望まれる反応量を達成するため
に、大きな触媒床を持っていた。これは上記部分酸化反
応器の寸法およびコストを増大する。
ース速度−1の特別な範囲内で実施されることを必要と
している。スペース速度は触媒の容量当たりの量的反応
時間速度で決定される。ここに引用された全ての図面は
、温度および圧力が標準状態における量的反応時間速度
について表示している。従来の接触部分酸化プロセスを
用いて転換の満足すべきレベルを得るためには、約12
,000hr−1以下のスペース速度を用いる必要があ
り、例えば、ホーン社の特許、米国特許明細書4,52
2,894号では、燃料電池のための燃料として用いら
れるべき富水素ガスの生成が述べられている。上記プロ
セスは2つの触媒領域を用いた自動温度改質器中で蒸気
および酸化剤に供給した炭化水素を反応させる。全時間
的なスペース速度は1,960 hr−1から18.0
00hr−’の間にある。従来のプロセスは低スペース
速度で実施されなければならないので、従来の接触部分
酸化反応器は、商用上、望まれる反応量を達成するため
に、大きな触媒床を持っていた。これは上記部分酸化反
応器の寸法およびコストを増大する。
本発明の目的とするところは、約20,000hr−’
あるいはそれ以上での比較的高いスペース速度で、炭化
水素系原料を合成ガスに効果的に転換することができる
接触部分酸化プロセスを提供し、触媒床の寸法および部
分酸化反応器が商業的に是認できる反応量を得るに際し
ては、最小値を保持できるようにすることである。
あるいはそれ以上での比較的高いスペース速度で、炭化
水素系原料を合成ガスに効果的に転換することができる
接触部分酸化プロセスを提供し、触媒床の寸法および部
分酸化反応器が商業的に是認できる反応量を得るに際し
ては、最小値を保持できるようにすることである。
本発明の他の目的とするところは、比較的、低酸素要求
度で炭化水素系原料から合成ガスに転換し、これによっ
て炭化水素系原料の反応を増加する接触部分酸化反応プ
ロセスを提供することである。゛ 本発明の更に他の目的とするところは、比較的に低コス
トの触媒を用いることができる接触部分反返プロセスを
提供することである。
度で炭化水素系原料から合成ガスに転換し、これによっ
て炭化水素系原料の反応を増加する接触部分酸化反応プ
ロセスを提供することである。゛ 本発明の更に他の目的とするところは、比較的に低コス
トの触媒を用いることができる接触部分反返プロセスを
提供することである。
発明の要約
本発明はガス状あるいは蒸発性炭化水素系原料を合成ガ
スに転換するための接触部分酸化プロセスを提供する。
スに転換するための接触部分酸化プロセスを提供する。
本発明のプロセスは低酸素要求度で、効果的に操作され
る。上記プロセスの状態および使用された触媒のタイプ
は、上記プロセスを高いスペース速度で実施できるよう
にする。
る。上記プロセスの状態および使用された触媒のタイプ
は、上記プロセスを高いスペース速度で実施できるよう
にする。
本発明のプロセスは、
(a) 炭化水素系原料、酸素あるいは酸素含有ガス
および、出来うれば、蒸気〜炭素のモル比が0:1から
3.O:tであり、酸素〜炭素のモル比が0.3 :
1から0.a:1である蒸気のガス状混合物を接触部分
酸化領域に導入する工程を持ち、上記混合物はその自己
発火温度以下の93℃より低くない温度およびその自己
発火温度あるいはそれ以上の温度で上記接触部分酸化領
域に導入され、そして、 (b) 上記炭化水素系原料を接触部分酸化領域にて
部分的に酸化し、上記炭化水素の酸化を触発することが
できる触媒に上記混合物を通すことで、本質的には、メ
タン、酸化炭素、水素および蒸気よりなるガスを生成す
る工程を持ち、上記触媒は少なくとも5 ctl /
cdの容量での表面積比を持っている ものである。
および、出来うれば、蒸気〜炭素のモル比が0:1から
3.O:tであり、酸素〜炭素のモル比が0.3 :
1から0.a:1である蒸気のガス状混合物を接触部分
酸化領域に導入する工程を持ち、上記混合物はその自己
発火温度以下の93℃より低くない温度およびその自己
発火温度あるいはそれ以上の温度で上記接触部分酸化領
域に導入され、そして、 (b) 上記炭化水素系原料を接触部分酸化領域にて
部分的に酸化し、上記炭化水素の酸化を触発することが
できる触媒に上記混合物を通すことで、本質的には、メ
タン、酸化炭素、水素および蒸気よりなるガスを生成す
る工程を持ち、上記触媒は少なくとも5 ctl /
cdの容量での表面積比を持っている ものである。
本発明のプロセスは、以前から有用な触媒活性を持って
いるとは考えられていない低コストな材料を触媒として
用いることで実施できるものである。
いるとは考えられていない低コストな材料を触媒として
用いることで実施できるものである。
上記プロセスは、20.000hr−’から500.0
00hr−’の範囲での高いスペース速度で実施するこ
とができるのであって、比較的小さな接触部分酸化反応
器を用いて高い反応量が得られる。
00hr−’の範囲での高いスペース速度で実施するこ
とができるのであって、比較的小さな接触部分酸化反応
器を用いて高い反応量が得られる。
発明の詳細
な説明のプロセスは、いかなるガス状あるいは低沸騰の
炭化水素系原料からも合成ガスを生成するのに利用する
ことができる0合成ガスを生成するのに用いられるガス
状の炭化水素系原料の典型的なものは、次に述べるメタ
ン93%、エタン5%、プロパン1.5%、ブタンおよ
び高分子炭化水素0.5%を実質的な組成とする天然ガ
スである。
炭化水素系原料からも合成ガスを生成するのに利用する
ことができる0合成ガスを生成するのに用いられるガス
状の炭化水素系原料の典型的なものは、次に述べるメタ
ン93%、エタン5%、プロパン1.5%、ブタンおよ
び高分子炭化水素0.5%を実質的な組成とする天然ガ
スである。
本発明のプロセスでは、僅かな改質反応が遂行される。
すなわち、本発明のプロセスは、炭化水素系原料を合成
ガスに転換するのに部分酸化に本質的に依存している。
ガスに転換するのに部分酸化に本質的に依存している。
本発明のプロセスは、言うならば、2%の低さで、ある
いはできればそれ以下での、非常に低レベルの炭化水素
スリップエージ(s l ippage) (非反応原
料)により、改質反応のない状態で、炭化水素原料から
合成ガスに転換するのに使用することができる。例えば
、都市ガスの生成などの幾つかの最終用途のために、非
常に高いレベルの炭化水素スリップエージ(s l i
ppage)を認めることが必要とされてもよく、これ
は、また、本発明のプロセスについて達成できる筈であ
る。部分酸化反応での転換速度は、使用される触媒の科
学的性質とは独立して制御される大量変換ができるので
、本発明のプロセスは、本発明において必要とする容積
に対する表面領域があっていれば、比較的低コストの触
媒材料を用いて効果的に実施できる。
いはできればそれ以下での、非常に低レベルの炭化水素
スリップエージ(s l ippage) (非反応原
料)により、改質反応のない状態で、炭化水素原料から
合成ガスに転換するのに使用することができる。例えば
、都市ガスの生成などの幾つかの最終用途のために、非
常に高いレベルの炭化水素スリップエージ(s l i
ppage)を認めることが必要とされてもよく、これ
は、また、本発明のプロセスについて達成できる筈であ
る。部分酸化反応での転換速度は、使用される触媒の科
学的性質とは独立して制御される大量変換ができるので
、本発明のプロセスは、本発明において必要とする容積
に対する表面領域があっていれば、比較的低コストの触
媒材料を用いて効果的に実施できる。
本発明のてロセスにおいて、上記反応剤ガスは反応領域
、換言すれば、触媒床に対して、供給混合ガスの自己発
火温度より低い93℃以下でない入口温度で導入される
。出来れば、上記反応剤ガスは上記混合ガスの自己発火
温度以上の温度で導入されるとよい。本発明の他の本質
的な特徴は、上記反応剤が、反応以前に完全に混合され
ることである。固有の温度で徹底的に混合された反応剤
ガスを導入することは、部分酸化反応が大量に変換制御
され得ることを確実にする。その結果、反β速度は、触
媒活性とは比較的独立していて、むしろ、上記触媒の容
積〜表面積比に依存している。
、換言すれば、触媒床に対して、供給混合ガスの自己発
火温度より低い93℃以下でない入口温度で導入される
。出来れば、上記反応剤ガスは上記混合ガスの自己発火
温度以上の温度で導入されるとよい。本発明の他の本質
的な特徴は、上記反応剤が、反応以前に完全に混合され
ることである。固有の温度で徹底的に混合された反応剤
ガスを導入することは、部分酸化反応が大量に変換制御
され得ることを確実にする。その結果、反β速度は、触
媒活性とは比較的独立していて、むしろ、上記触媒の容
積〜表面積比に依存している。
このことは、上記触媒が蒸気改質反応における特別な触
媒活性を持つことを必要としていない。通常、触媒とは
考えられていない幾つかの材料が、固有の外形で触媒と
して用いる時、ここに特定されている反応状態のもとで
、合成ガスを生成するのに登用できる。ここで用いてい
る語句“触媒”は、このような材料を包含することを意
図している。
媒活性を持つことを必要としていない。通常、触媒とは
考えられていない幾つかの材料が、固有の外形で触媒と
して用いる時、ここに特定されている反応状態のもとで
、合成ガスを生成するのに登用できる。ここで用いてい
る語句“触媒”は、このような材料を包含することを意
図している。
本発明のプロセスは、図面を参照して理解することがで
きる。接触部分酸化領域は、特に、第1図に図解される
ような反応器の触媒床である。第1図に示されるように
、ガス状原料を部分的に酸化するための反応器は、30
で示される入口に混合および拡散区域を具備する。上記
混合および拡散区域は原料を酸化剤に混合し、その混合
物を32で示す接触反応区域の入口へ拡散し、ここで原
料は部分的に酸化され、生成品を生成し、そして、これ
を34で示す出口区域へ通過させる。
きる。接触部分酸化領域は、特に、第1図に図解される
ような反応器の触媒床である。第1図に示されるように
、ガス状原料を部分的に酸化するための反応器は、30
で示される入口に混合および拡散区域を具備する。上記
混合および拡散区域は原料を酸化剤に混合し、その混合
物を32で示す接触反応区域の入口へ拡散し、ここで原
料は部分的に酸化され、生成品を生成し、そして、これ
を34で示す出口区域へ通過させる。
上記反応器は、頂部42をボルト(図示せず)あるいは
これと同効の物で、固定した炭素鋼のような構築金属の
外側シェル40を具備している。
これと同効の物で、固定した炭素鋼のような構築金属の
外側シェル40を具備している。
上記頂部42を含む上記シェル40の頂部内側には23
00゜F (1260℃)BPCFのセラミック繊維の
絶縁材のような絶縁材の層が固定されている。
00゜F (1260℃)BPCFのセラミック繊維の
絶縁材のような絶縁材の層が固定されている。
上記反応区域32および出口区域34では上記入口区域
31の下部から上記シェル40の内側で、層46.48
および50が取付けられている。上記層46は、200
0゜F (1090℃)セラミック絶縁材のような絶縁
材の、成形可能なあるいは同等の層である。上記層48
は、また、絶縁材の、成形可能なあるいは同等の層であ
るが、上記絶縁材は3000゜F (1650℃)に耐
えるように60%アルミナを含んでいる。上記内層50
は反応区域の内部環境に耐えるように、セラミック・ア
ンカ付きの97%アルミナあるいは97%アルミナ煉瓦
のような耐熱層あるいは同効の層になっている。
31の下部から上記シェル40の内側で、層46.48
および50が取付けられている。上記層46は、200
0゜F (1090℃)セラミック絶縁材のような絶縁
材の、成形可能なあるいは同等の層である。上記層48
は、また、絶縁材の、成形可能なあるいは同等の層であ
るが、上記絶縁材は3000゜F (1650℃)に耐
えるように60%アルミナを含んでいる。上記内層50
は反応区域の内部環境に耐えるように、セラミック・ア
ンカ付きの97%アルミナあるいは97%アルミナ煉瓦
のような耐熱層あるいは同効の層になっている。
接触反応区域32は1あるいはそれ以上の触媒ディスク
54を収容している0図示のように、上記反応器は、相
互間を高アルミノのリング58によって分けられた上記
ディスク54から直配列で収容されている。このスタッ
ク(直配列のディスク)は高アルミナパー56付きのグ
リルで支持されている。サンプルボート60は、上記反
応区域の下端に形成されており、生成品のサンプルを抽
出するために、底部耐火ディスク54の下に延びている
タイプ309の不銹鋼チューブ62のようなチューブを
具備している。
54を収容している0図示のように、上記反応器は、相
互間を高アルミノのリング58によって分けられた上記
ディスク54から直配列で収容されている。このスタッ
ク(直配列のディスク)は高アルミナパー56付きのグ
リルで支持されている。サンプルボート60は、上記反
応区域の下端に形成されており、生成品のサンプルを抽
出するために、底部耐火ディスク54の下に延びている
タイプ309の不銹鋼チューブ62のようなチューブを
具備している。
出口区域34は下流の加熱再生ボイラ(図示せず)およ
び/あるいは他のプロセス機器に対して接続するのに適
した形になっている。
び/あるいは他のプロセス機器に対して接続するのに適
した形になっている。
上記触媒は、炭化水素系原料の部分酸化を接触反応する
高表面領域材料を装備している。上記触媒は容積に対す
る表面領域の割合が少なくとも5c4 / cdである
表面領域を持った外形になっている。
高表面領域材料を装備している。上記触媒は容積に対す
る表面領域の割合が少なくとも5c4 / cdである
表面領域を持った外形になっている。
出来れば、上記触媒は容積に対する幾何学的表面領域の
割合が少なくとも20cm2/cm3になっているとよ
い、上記容積に対する表面領域の割合が20に上限を制
限しない場合でも、通常、約40cT1/C−を越える
ことはない、材料の種類は広い範囲にわたり、もし、容
積に対して表面領域が所望の割合になっている場合に、
通常、触媒活性を持っているとは考えられない材料を含
む“触媒−1の構成においては上記触媒の外形が使用さ
れる。
割合が少なくとも20cm2/cm3になっているとよ
い、上記容積に対する表面領域の割合が20に上限を制
限しない場合でも、通常、約40cT1/C−を越える
ことはない、材料の種類は広い範囲にわたり、もし、容
積に対して表面領域が所望の割合になっている場合に、
通常、触媒活性を持っているとは考えられない材料を含
む“触媒−1の構成においては上記触媒の外形が使用さ
れる。
上記触媒ディスク54は、例えば、蜂の巣形の断面形状
を持った1つにまとまった構造体になっているとよい、
適当なこのタイプの単一構造体は、本発明のプロセスに
おいて使用されるそれよりもより小さな寸法で商業的に
生産されており、これは、自動車の排気ガスの接触転換
に用いるための構造素材であり、また、ガスタービンの
接触燃焼室あるいは廃棄物の流れにおける接触酸化のた
めの構造素材である。上記単一構造体は、−a的には蜂
の巣構造の形になるように、上記構造体の長手方向に走
るチャンネルを多数、密集してまとめて収容した細長い
材料である。上記チャンネルは通常、正方形であり、断
面の平方センナメートル当たり186の高密度でまとめ
られているとよい。
を持った1つにまとまった構造体になっているとよい、
適当なこのタイプの単一構造体は、本発明のプロセスに
おいて使用されるそれよりもより小さな寸法で商業的に
生産されており、これは、自動車の排気ガスの接触転換
に用いるための構造素材であり、また、ガスタービンの
接触燃焼室あるいは廃棄物の流れにおける接触酸化のた
めの構造素材である。上記単一構造体は、−a的には蜂
の巣構造の形になるように、上記構造体の長手方向に走
るチャンネルを多数、密集してまとめて収容した細長い
材料である。上記チャンネルは通常、正方形であり、断
面の平方センナメートル当たり186の高密度でまとめ
られているとよい。
上記単一構造体はコープイエライ) (MgO/^h(
h/5ift) 、 Mn/MgOコーディエライト
(Mn−MgO/Altos/5t(h) 、ムライ
ト(AItoz/5ift) 、ムライト アルミニウ
ム チタネイト(AI20z/SiOg−(AI+ F
e) gos/Ti0i) 、ジルコニア スピネル(
ZrOt/MgO/^has)。
h/5ift) 、 Mn/MgOコーディエライト
(Mn−MgO/Altos/5t(h) 、ムライ
ト(AItoz/5ift) 、ムライト アルミニウ
ム チタネイト(AI20z/SiOg−(AI+ F
e) gos/Ti0i) 、ジルコニア スピネル(
ZrOt/MgO/^has)。
スピネル(MgO/AlzOs)、アルミナ(^l□0
.)および高ニッケル合金を含む種々の材料のいづれか
で構成されるとよい、単体触媒は、それ自体、通常、触
媒活性を持っているとは考えられていない材料であって
、しかもそれらの材料の1つあるいは幾つかから構成さ
れてもよい、蜂の巣構造体を用いると、容積に対する表
面領域の割合は40cd/c4あるいはそれ以上が得ら
れる0代わりに、上記単体構造体には酸化触媒としての
活性を持つように、よ(知られた金属あるいは金属酸化
物のいづれかをコーティングしてもよい。これらは、例
えば、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム。
.)および高ニッケル合金を含む種々の材料のいづれか
で構成されるとよい、単体触媒は、それ自体、通常、触
媒活性を持っているとは考えられていない材料であって
、しかもそれらの材料の1つあるいは幾つかから構成さ
れてもよい、蜂の巣構造体を用いると、容積に対する表
面領域の割合は40cd/c4あるいはそれ以上が得ら
れる0代わりに、上記単体構造体には酸化触媒としての
活性を持つように、よ(知られた金属あるいは金属酸化
物のいづれかをコーティングしてもよい。これらは、例
えば、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム。
オスミウム、ルテニウム、ニッケル、クロム、コバルト
、セリウム、ランタン、およびこれらの混合物を含む。
、セリウム、ランタン、およびこれらの混合物を含む。
上記触媒ディスク54をコーティングするのに用いられ
る他の金属は、貴金属および原子周期律表でIA、UA
、m、IV、VB、VIBあるいは■Bのグループの金
属を含む。
る他の金属は、貴金属および原子周期律表でIA、UA
、m、IV、VB、VIBあるいは■Bのグループの金
属を含む。
上記触媒ディスク54はまた、吸収コラムをまとめるの
に用いられる構造バッキング材料より構成されてもよい
、これらのバッキング材料は、通常、そこを通過して走
る紺長いチャンネルを形成するように、−緒に緊密にま
とめられた波形金属の薄いシートで構成される。上記構
造バッキング材料は、高温合金、不銹鋼、クロム、マン
ガン。
に用いられる構造バッキング材料より構成されてもよい
、これらのバッキング材料は、通常、そこを通過して走
る紺長いチャンネルを形成するように、−緒に緊密にま
とめられた波形金属の薄いシートで構成される。上記構
造バッキング材料は、高温合金、不銹鋼、クロム、マン
ガン。
モリブデンおよび耐熱材料のような金属の波形シートで
構成されるとよい、これら材料は、もし望まれるなら、
パラジウム9プラチナ、ロジウム。
構成されるとよい、これら材料は、もし望まれるなら、
パラジウム9プラチナ、ロジウム。
イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ニッケル。
クロム、コバルト、セリウム、ランタン、およびその混
合物のような酸化反応のために触媒活性を持つことが知
られている金属あるいは金属酸化物をコーティングして
もよい。
合物のような酸化反応のために触媒活性を持つことが知
られている金属あるいは金属酸化物をコーティングして
もよい。
上記触媒ディスク54は、また、高温合金あるいはプラ
チナ・メツシュのような高密度ワイヤメツシュより構成
されてもよい。もし、必要なら、上記ワイヤメツシュは
、また、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム
、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、クロム、コバル
ト、セシウム。
チナ・メツシュのような高密度ワイヤメツシュより構成
されてもよい。もし、必要なら、上記ワイヤメツシュは
、また、パラジウム、プラチナ、ロジウム、イリジウム
、オスミウム、ルテニウム、ニッケル、クロム、コバル
ト、セシウム。
ランタン、およびその混合物を含む酸化反応のための触
媒活性を持つ金属あるいは金属酸化物でコーティングさ
れてもよい。
媒活性を持つ金属あるいは金属酸化物でコーティングさ
れてもよい。
上述したどの触媒の外形についての容積に対する表面領
域の割合は、アルミナあるいはIA、IIA、I、IV
、VB、VIBおよびVlM)グルーフッ金属のような
粒子状金属あるいは金属酸化物を、その重量で約1%あ
るいはそれ以下を含む水溶性スラリーで表面をコーティ
ングし、上記表面に上記粒子状金属が付着するように高
温であるが上記表面をシンタリングしない程度で、上記
コーティング表面を加熱することにより、増加させるこ
とができる。使用される粒子は約10nf/gより大き
な、できれば約200rrf/gより大きなりET(B
runnauer−[!mmett−Teller)表
面領域を持つほうがよい。
域の割合は、アルミナあるいはIA、IIA、I、IV
、VB、VIBおよびVlM)グルーフッ金属のような
粒子状金属あるいは金属酸化物を、その重量で約1%あ
るいはそれ以下を含む水溶性スラリーで表面をコーティ
ングし、上記表面に上記粒子状金属が付着するように高
温であるが上記表面をシンタリングしない程度で、上記
コーティング表面を加熱することにより、増加させるこ
とができる。使用される粒子は約10nf/gより大き
な、できれば約200rrf/gより大きなりET(B
runnauer−[!mmett−Teller)表
面領域を持つほうがよい。
本発明の実施例において、炭化水素系原料、酸素あるい
は空気および要すれば蒸気のような酸素含有ガスのガス
状混合物が、その自己発火温度以下の93℃より低くな
い温度で、上記接触部分酸化領域に導入される。出来れ
ば、上記ガス状の混合物はその自己発火温度に等しいか
それ以上の温度で上記接触部分酸化領域に入るとよい。
は空気および要すれば蒸気のような酸素含有ガスのガス
状混合物が、その自己発火温度以下の93℃より低くな
い温度で、上記接触部分酸化領域に導入される。出来れ
ば、上記ガス状の混合物はその自己発火温度に等しいか
それ以上の温度で上記接触部分酸化領域に入るとよい。
上記自己発火温度より多少下の温度で反応領域に入る反
応剤によって、多量変換制御モードで上記反応器を操作
することが可能であり、その時には、反応の熱が上記反
応領域内での反応剤温度を上げる必要エネルギーを供給
する。このような場合、しかしながら、通常、例えば、
スパーク装置によって、反応領域の入口で、熱を加える
が、あるいは触媒を含む反応器の内容物を予熱すること
によって、反応剤を導入する前に、自己発火温度を越え
た温度にして、反応をはじめる必要がある。
応剤によって、多量変換制御モードで上記反応器を操作
することが可能であり、その時には、反応の熱が上記反
応領域内での反応剤温度を上げる必要エネルギーを供給
する。このような場合、しかしながら、通常、例えば、
スパーク装置によって、反応領域の入口で、熱を加える
が、あるいは触媒を含む反応器の内容物を予熱すること
によって、反応剤を導入する前に、自己発火温度を越え
た温度にして、反応をはじめる必要がある。
もし、反応領域に対する入口での反応剤温度が、約93
℃より高い温度で、自然発火温度より低ければ、反応は
不安定になる。
℃より高い温度で、自然発火温度より低ければ、反応は
不安定になる。
上記反応剤混合物がその自己発火温度を越えた温度で接
触部分酸化領域に入る時、上記混合物を混合した直後、
上記触媒床に導入する必要がある。
触部分酸化領域に入る時、上記混合物を混合した直後、
上記触媒床に導入する必要がある。
これは、炭化水素系原料および酸化荊の混合物が自然発
火の遅れ時間を過ぎる前に触媒床に導入されるのが望ま
しいことを示している。反応剤を混合するのを失敗した
時には最終的に生産品の品質を低下し、過熱をもたらす
筈である。炭化水素系原料および酸素もしくは酸素含有
ガスを混合し、拡散して、完全な混合をなし、そして充
分に短い時間で反応領域へ加熱した反応剤を導入するた
めの適当な装置が、第1図ないし第5図に示しである。
火の遅れ時間を過ぎる前に触媒床に導入されるのが望ま
しいことを示している。反応剤を混合するのを失敗した
時には最終的に生産品の品質を低下し、過熱をもたらす
筈である。炭化水素系原料および酸素もしくは酸素含有
ガスを混合し、拡散して、完全な混合をなし、そして充
分に短い時間で反応領域へ加熱した反応剤を導入するた
めの適当な装置が、第1図ないし第5図に示しである。
第1図において、供給ガスの1つ、すなわち、炭化水素
系ガスあるいは酸素含有ガスは第1チヤンバを形成する
ところの上部供給コーン68に連通ずる前記頂部42を
介して第1の入口ボート66に通じる入口区域30内に
導入される。上記コーン68は上記頂部42にサポート
69で取付けられている。他の供給ガスが、上記シェル
40の側部ボートを介して延びかつ第2のチャンバ72
に連通ずる第2の入ロア0を介して上記入口区域30に
導入されるのであり、上記第2のチャンバ72は上記上
部チャンバ6日および触媒反応区域32の入口の間に介
設される。上記チャンバ72の上壁75の中央位置に設
けられたリング73は、上記コーン68の下縁に気密に
接続してあり、上記壁は上部チャンバ68および下部チ
ャンバ72の共通壁を形成している。上記チャンバ72
は上部外側環状部74を持ち、これは、第2図および第
3図にもみられるように、耐熱層50の頂部表面に支持
さ収ている。上記チャンバ72の下部は管状壁76を具
備しており、上記管状壁は上記耐熱スリーブ50内で下
方に延びている。上記チャンバ76の底は成形部材78
で形成されている。
系ガスあるいは酸素含有ガスは第1チヤンバを形成する
ところの上部供給コーン68に連通ずる前記頂部42を
介して第1の入口ボート66に通じる入口区域30内に
導入される。上記コーン68は上記頂部42にサポート
69で取付けられている。他の供給ガスが、上記シェル
40の側部ボートを介して延びかつ第2のチャンバ72
に連通ずる第2の入ロア0を介して上記入口区域30に
導入されるのであり、上記第2のチャンバ72は上記上
部チャンバ6日および触媒反応区域32の入口の間に介
設される。上記チャンバ72の上壁75の中央位置に設
けられたリング73は、上記コーン68の下縁に気密に
接続してあり、上記壁は上部チャンバ68および下部チ
ャンバ72の共通壁を形成している。上記チャンバ72
は上部外側環状部74を持ち、これは、第2図および第
3図にもみられるように、耐熱層50の頂部表面に支持
さ収ている。上記チャンバ72の下部は管状壁76を具
備しており、上記管状壁は上記耐熱スリーブ50内で下
方に延びている。上記チャンバ76の底は成形部材78
で形成されている。
特に、蒸気は、第1図に点線矢印で示されるように、炭
化水素系原料および酸素もしくは酸素含有ガスのいづれ
かあるいは両方の中に導入されるとよい。上記ガスは、
蒸気〜炭素のモル比がO:1から3.0:Lであり、出
来れば、0.3 : 1から2.0:1であるような
比率の関係で上記反応器に供給される。その酸素〜炭素
比は0.3 : 1から0.S:t、出来れば0.45
:1から0.65:1である。
化水素系原料および酸素もしくは酸素含有ガスのいづれ
かあるいは両方の中に導入されるとよい。上記ガスは、
蒸気〜炭素のモル比がO:1から3.0:Lであり、出
来れば、0.3 : 1から2.0:1であるような
比率の関係で上記反応器に供給される。その酸素〜炭素
比は0.3 : 1から0.S:t、出来れば0.45
:1から0.65:1である。
もし、都市ガスの生産において、上記結果としての合成
ガスを用いる必要があれば、その時には、好ましい酸素
〜炭素モル比は0.3:tから0.65 :1である。
ガスを用いる必要があれば、その時には、好ましい酸素
〜炭素モル比は0.3:tから0.65 :1である。
アンモニア、メタノール、水素および一酸化炭素の生成
のような多くの他の用途のためには、上記の好ましい酸
素〜炭素モル比は0.4:1から0.S:1である。
のような多くの他の用途のためには、上記の好ましい酸
素〜炭素モル比は0.4:1から0.S:1である。
上記反応剤混合物は、できれば、その自然発火温度ある
いはそれ以上で接触反応区域32に入るのがよい。反応
ガスの特異な比率、反応器の作動圧力および使用される
触媒に依って、通常、温度は約290℃から590℃の
間になる。できれば、炭化水素系原料および蒸気は入口
ポート70あるいは66を通す以前に、混合され、34
0℃から650℃の温度に加熱される。酸素あるいは空
気のような酸素含有ガスは65℃から650℃の温度に
加熱され、そして他の入口ボート66あるいは70に通
される。
いはそれ以上で接触反応区域32に入るのがよい。反応
ガスの特異な比率、反応器の作動圧力および使用される
触媒に依って、通常、温度は約290℃から590℃の
間になる。できれば、炭化水素系原料および蒸気は入口
ポート70あるいは66を通す以前に、混合され、34
0℃から650℃の温度に加熱される。酸素あるいは空
気のような酸素含有ガスは65℃から650℃の温度に
加熱され、そして他の入口ボート66あるいは70に通
される。
第2図において、上記混合および拡散手段はチャンバ7
2の上壁75に設けられた上端を有する多数の細長いチ
ューブ80を具備している。上記上端では上記チューブ
80のルーメンが上側チャンバ68に連通している。上
記チューブ80の下端は部材78に固定されており、上
記チューブのルーメンは上記部材78を介して垂直に形
成した通路84の上端に連通している。オリフィス86
はチューブ80の壁に形成してあって、上記チューブ8
0のルーメンの中へチャンバ72からガス流を向けてい
る。上記人口66および70.コーン68.サポート6
9は、普通の耐蝕性で耐熱性の金属で形成され、一方、
チャンバ72.チューブ80および部材78は高温合金
あるいは耐火形の金属から形成されている。
2の上壁75に設けられた上端を有する多数の細長いチ
ューブ80を具備している。上記上端では上記チューブ
80のルーメンが上側チャンバ68に連通している。上
記チューブ80の下端は部材78に固定されており、上
記チューブのルーメンは上記部材78を介して垂直に形
成した通路84の上端に連通している。オリフィス86
はチューブ80の壁に形成してあって、上記チューブ8
0のルーメンの中へチャンバ72からガス流を向けてい
る。上記人口66および70.コーン68.サポート6
9は、普通の耐蝕性で耐熱性の金属で形成され、一方、
チャンバ72.チューブ80および部材78は高温合金
あるいは耐火形の金属から形成されている。
上記チューブ80の数、内径90 (第5図参照)。
各チューブのオリフィス86の寸法、数は入口66およ
び70を介しての上記ガスの流入速度に関連して選択さ
れるのであって、これによって上記混合物の瞬間速度を
越える速度でチューブ80内に渦流を生起する。開口で
の上記チューブ80の下端から分岐通路84へのオリフ
ィス86の最小距離92は、そこでの渦流の状態のもと
で、チャンバ68および72から上記ガス流の実質的に
完全な混合がなされるために必要な距離に等しいかそれ
以上に選択される。上記チューブ80の内径900寸法
はもとより上記チューブの長さ94は、上記チャンバ6
8から反応チャンバへのガス通過の際の充分な圧力降下
を生じるように設定され、上記チャンバ6日からチュー
ブ80を介しての実質的に均一なガス流を生成する。同
様にして、上記オリフィス86のサイズも入ロア0を介
して入ってくるガスの速度および圧力に関連して上記チ
ャンバ72および上記チューブ80の内部の間での充分
な圧力降下をもたらすように選択され、上記オリフィス
86を介して上記チューブ80への実質的に均一なガス
流を生成する。
び70を介しての上記ガスの流入速度に関連して選択さ
れるのであって、これによって上記混合物の瞬間速度を
越える速度でチューブ80内に渦流を生起する。開口で
の上記チューブ80の下端から分岐通路84へのオリフ
ィス86の最小距離92は、そこでの渦流の状態のもと
で、チャンバ68および72から上記ガス流の実質的に
完全な混合がなされるために必要な距離に等しいかそれ
以上に選択される。上記チューブ80の内径900寸法
はもとより上記チューブの長さ94は、上記チャンバ6
8から反応チャンバへのガス通過の際の充分な圧力降下
を生じるように設定され、上記チャンバ6日からチュー
ブ80を介しての実質的に均一なガス流を生成する。同
様にして、上記オリフィス86のサイズも入ロア0を介
して入ってくるガスの速度および圧力に関連して上記チ
ャンバ72および上記チューブ80の内部の間での充分
な圧力降下をもたらすように選択され、上記オリフィス
86を介して上記チューブ80への実質的に均一なガス
流を生成する。
上記部材78の分岐通路はガスの減速をもたらすように
形成され、上記触媒の入口を越えて均一なガスの拡散を
生成する。下方に向かうに従って上記通路84の断面が
増加する割合、すなわち、上記チューブ80の真直な壁
に対して上記通路84の壁がなす角度98は通常約15
°に等しいかそれ以下であり、出来れば、7″に等しい
かそれ以下でなければならないのであって、これによっ
て、上記通路84内での渦流の発生を最小としあるいは
回避する。これは自己発火温度に近いか、これを越える
温度で本質的に完全な混合がなされたガスが自己発火の
遅延時間より出来るだけ少ない時間で触媒床の中に通る
ことを保証する。上記通路の下端の外形は第4図にみら
れるように、円形である。
形成され、上記触媒の入口を越えて均一なガスの拡散を
生成する。下方に向かうに従って上記通路84の断面が
増加する割合、すなわち、上記チューブ80の真直な壁
に対して上記通路84の壁がなす角度98は通常約15
°に等しいかそれ以下であり、出来れば、7″に等しい
かそれ以下でなければならないのであって、これによっ
て、上記通路84内での渦流の発生を最小としあるいは
回避する。これは自己発火温度に近いか、これを越える
温度で本質的に完全な混合がなされたガスが自己発火の
遅延時間より出来るだけ少ない時間で触媒床の中に通る
ことを保証する。上記通路の下端の外形は第4図にみら
れるように、円形である。
出口区域34にある生成ガスは、基本的には、メタン、
炭素酸化物、すなわち、−酸化炭素および炭酸ガス、水
素および蒸気よりなるaCl−および高分子炭化水素の
僅かな量が上記生成ガス中に存在することもある。ここ
で用いる“僅かなN″は、約0.1重量%以下を意味す
る。
炭素酸化物、すなわち、−酸化炭素および炭酸ガス、水
素および蒸気よりなるaCl−および高分子炭化水素の
僅かな量が上記生成ガス中に存在することもある。ここ
で用いる“僅かなN″は、約0.1重量%以下を意味す
る。
上記接触部分酸化反応は、できれば、690Kpaより
大きな圧力で、より好ましくは1724 Kpaより大
きい圧力で上記接触反応区域32で実施されるとよい。
大きな圧力で、より好ましくは1724 Kpaより大
きい圧力で上記接触反応区域32で実施されるとよい。
上記接触部分酸化反応は約760℃と1090℃の間の
温度で実施される。
温度で実施される。
実 例
天然ガスは、第1図に示される構造の接触部分酸化反応
器において合成ガスに転換される。ここには9個の触媒
ディスク54があり、それぞれは30インチ(0,76
m)の直径と10インチ(0,25m)の厚さを持って
いる。上記ディスクはコーディエライト材料で作られか
つ幾何学的表面領域が、はぼ25cd/c−の蜂の巣断
面の単一構造体からできている。高表面領域アルミナ層
がコーディエライトに沈着され、きれいに分散された接
触金属成分が拡がっているサポートとして役立っている
。
器において合成ガスに転換される。ここには9個の触媒
ディスク54があり、それぞれは30インチ(0,76
m)の直径と10インチ(0,25m)の厚さを持って
いる。上記ディスクはコーディエライト材料で作られか
つ幾何学的表面領域が、はぼ25cd/c−の蜂の巣断
面の単一構造体からできている。高表面領域アルミナ層
がコーディエライトに沈着され、きれいに分散された接
触金属成分が拡がっているサポートとして役立っている
。
上記接触金属成分はプラチナがほぼ50重量%でパラジ
ウムがほぼ50重量%である。上記触媒のスペース速度
は97.000hr−’である。
ウムがほぼ50重量%である。上記触媒のスペース速度
は97.000hr−’である。
天然ガス(〉95%メタン)は種々の蒸気〜炭素モル比
で、蒸気に混合され、加熱され、圧力2760Kpaで
、25.4センチメータ直径の入口66を介して供給さ
れる。空気は加熱され、そして圧力2830Kpaで2
つの20.3センチメータ直径の入ロア0を介して供給
される。上記チャンバ72の下辺部76の直径は2フイ
ンチ(0,68m)で、その上辺部74は36インチ(
0,91m)である。そこには0.5インチ(12,7
nw)内径で20インチ(0,51m)の長さを持つ2
61個のチューブ80がある。各チューブには0.12
3インチ(3,2nn)直径の6個のオリフィス86が
形成されており、その内の4個のオリフィスは、上記チ
ューブの下端上に4インチ(0,1(12m)の距離で
各チューブのまわりに等間隔で配置され、残りの2個の
オリフィスは上記チューブの下端上に6インチ(0,1
52m)の距離で相対向して形成されている。上記底部
部材78は5インチ(0,127m)の厚さを持ち、上
記通路区域84は0.5インチ(12,7m1)の上部
直径および1.75インチ(44,5mm)の下部直径
を持った円錐形をなしている。上記チャンバ6日および
72内の圧力は、実質的に人口圧力に維持されている。
で、蒸気に混合され、加熱され、圧力2760Kpaで
、25.4センチメータ直径の入口66を介して供給さ
れる。空気は加熱され、そして圧力2830Kpaで2
つの20.3センチメータ直径の入ロア0を介して供給
される。上記チャンバ72の下辺部76の直径は2フイ
ンチ(0,68m)で、その上辺部74は36インチ(
0,91m)である。そこには0.5インチ(12,7
nw)内径で20インチ(0,51m)の長さを持つ2
61個のチューブ80がある。各チューブには0.12
3インチ(3,2nn)直径の6個のオリフィス86が
形成されており、その内の4個のオリフィスは、上記チ
ューブの下端上に4インチ(0,1(12m)の距離で
各チューブのまわりに等間隔で配置され、残りの2個の
オリフィスは上記チューブの下端上に6インチ(0,1
52m)の距離で相対向して形成されている。上記底部
部材78は5インチ(0,127m)の厚さを持ち、上
記通路区域84は0.5インチ(12,7m1)の上部
直径および1.75インチ(44,5mm)の下部直径
を持った円錐形をなしている。上記チャンバ6日および
72内の圧力は、実質的に人口圧力に維持されている。
上記混合反応剤ガスの温度は590℃である。第6図は
反応温度870℃,950℃および1040℃で、27
60 Kpaの操作圧力での蒸気〜炭素モル比の函数と
して上記プロセスのための酸素消費量を示している。グ
ラフから明らかなように、酸素〜炭素モル比として説明
されている酸素消費量は現在、商用されている部分酸化
プロセスに比較する時、本発明のプロセスでは比較的低
くなっている。第6図の点線25は炭素沈着が形成され
た状態を示しており、特に、蒸気〜炭素モル比がO:1
での1040℃から蒸気〜炭素モル比が0.4:tでの
870℃の範囲に含まれる蒸気〜炭素モル比に関する温
度の普通のリニヤ−な函数を示している。
反応温度870℃,950℃および1040℃で、27
60 Kpaの操作圧力での蒸気〜炭素モル比の函数と
して上記プロセスのための酸素消費量を示している。グ
ラフから明らかなように、酸素〜炭素モル比として説明
されている酸素消費量は現在、商用されている部分酸化
プロセスに比較する時、本発明のプロセスでは比較的低
くなっている。第6図の点線25は炭素沈着が形成され
た状態を示しており、特に、蒸気〜炭素モル比がO:1
での1040℃から蒸気〜炭素モル比が0.4:tでの
870℃の範囲に含まれる蒸気〜炭素モル比に関する温
度の普通のリニヤ−な函数を示している。
第7図は、反応温度が870℃,950℃および104
0℃での蒸気〜炭素比の函数として生成品における一酸
化炭素に対するHzとしての水素のモル比を示している
。
0℃での蒸気〜炭素比の函数として生成品における一酸
化炭素に対するHzとしての水素のモル比を示している
。
第8図および第9図は、それぞれ、反応温度が870℃
,950℃および1040℃での蒸気〜炭素比の函数と
して生成品における重量%としてメタンおよび炭酸ガス
の量を示している。
,950℃および1040℃での蒸気〜炭素比の函数と
して生成品における重量%としてメタンおよび炭酸ガス
の量を示している。
第10図は、原料におけるH2および炭素の全モルによ
って割られた生成品におけるH2および一酸化炭素の全
モルとして説明される上記プロセスの有効H2生産量を
示している。
って割られた生成品におけるH2および一酸化炭素の全
モルとして説明される上記プロセスの有効H2生産量を
示している。
第6図ないし第10図は本発明のプロセスが、比較的低
い酸化温度および低コストの触媒材料を用いて、高いレ
ベルの効率で、かつ低い酸素要求度で、合成ガスを生成
できることを示している。
い酸化温度および低コストの触媒材料を用いて、高いレ
ベルの効率で、かつ低い酸素要求度で、合成ガスを生成
できることを示している。
この技術分野における一般的知識をもとにして、上記実
例の幾つかの変形が可能であり、これは本発明の範囲に
属するものである。上記実例は、単に本発明のプロセス
を図解する意図だけに示されたものであって、いかなる
点においても、その技術的範囲を限定するものではない
。
例の幾つかの変形が可能であり、これは本発明の範囲に
属するものである。上記実例は、単に本発明のプロセス
を図解する意図だけに示されたものであって、いかなる
点においても、その技術的範囲を限定するものではない
。
第1図は反応剤を触媒床へ導入するために適した混合お
よび拡散器をその入口に備えた反応器の縦断面図、第2
図は第1図の上記混合および拡散器の一部破断した拡大
縦断面図、第3図は第1図の上記混合および拡散器の4
分の1破断した上面図、第4図は第1図の上記混合およ
び拡散器の4分の1破断した底面図、第5図は臨界寸法
を示している第1図および第2図の上記混合および拡散
器の破断個所を示した縦断面図、第6図は操作圧力が2
760 Kpaで3つの相違する温度についての酸素〜
炭素モル比対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグラフ図
、第7図は操作圧力が2760Kpaで3つの相違する
温度についての接触部分酸化反応生成品における水素〜
−酸化炭素モル比対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグ
ラフ図、第8図は操作圧力が2760Kpaで3つの相
違する温度について上記接触部分酸化反応生成品におけ
るメタンの重量%対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグ
ラフ図、第9図は操作圧力が2760Kpaで3つの相
違する温度について上記接触部分酸化生成品での炭酸ガ
スの重量%をプロットしたグラフ図、第10図は操作圧
力が2760 Kpaで3つの相違する温度について上
記原料における全水素および炭素に対する生成品におけ
る全水素および一酸化炭素のモル比をプロットしたグラ
フ図である。 30・・・人口の混合および拡散区域 32・・・接触反応区域 34・・・出口区域 46.48.50・・・層 54・・・触媒ディスク 58・・・高アルミナリング 60・・・サンプルボート 特許出願人 デイビイ・マツキー・コーポレイション 負吏1夏/1D FIG、 S
よび拡散器をその入口に備えた反応器の縦断面図、第2
図は第1図の上記混合および拡散器の一部破断した拡大
縦断面図、第3図は第1図の上記混合および拡散器の4
分の1破断した上面図、第4図は第1図の上記混合およ
び拡散器の4分の1破断した底面図、第5図は臨界寸法
を示している第1図および第2図の上記混合および拡散
器の破断個所を示した縦断面図、第6図は操作圧力が2
760 Kpaで3つの相違する温度についての酸素〜
炭素モル比対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグラフ図
、第7図は操作圧力が2760Kpaで3つの相違する
温度についての接触部分酸化反応生成品における水素〜
−酸化炭素モル比対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグ
ラフ図、第8図は操作圧力が2760Kpaで3つの相
違する温度について上記接触部分酸化反応生成品におけ
るメタンの重量%対蒸気〜炭素モル比をプロットしたグ
ラフ図、第9図は操作圧力が2760Kpaで3つの相
違する温度について上記接触部分酸化生成品での炭酸ガ
スの重量%をプロットしたグラフ図、第10図は操作圧
力が2760 Kpaで3つの相違する温度について上
記原料における全水素および炭素に対する生成品におけ
る全水素および一酸化炭素のモル比をプロットしたグラ
フ図である。 30・・・人口の混合および拡散区域 32・・・接触反応区域 34・・・出口区域 46.48.50・・・層 54・・・触媒ディスク 58・・・高アルミナリング 60・・・サンプルボート 特許出願人 デイビイ・マツキー・コーポレイション 負吏1夏/1D FIG、 S
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)炭化水素系原料から合成ガスを製造する方法であ
って、 (a)接触部分酸化領域に、炭化水素系原料、酸素もし
くは酸素含有ガス、および必要に応じて、スチーム対炭
素モル比が0:1から 3.0:1で、酸素対炭素のモル比が0.3:1から0
.8:1であるスチームとの混合物を、200゜F以上
、発火温度以下の温度で導入する工程と、 (b)少なくとも5cm^2/cm^3の容積に対する
幾何学的表面積の比を有する、炭化水素の酸化を触媒す
ることのできる触媒に前記混合物を通すことによって、
前記接触部分酸化領域で前記炭化水素系原料を部分酸化
させて、主としてメタン、炭素酸化物、水素およびスチ
ームからなるガスを生成させる工程と、 を備えた方法。 (2)前記ガス状反応混合物が、20,000hr^−
^1から500,000hr^−^1の空間速度で前記
触媒を通過する請求項1記載の方法。 (3)前記混合物が、少なくともその発火温度に等しい
温度で前記部分酸化領域に導入される請求項1記載の方
法。 (4)前記ガス状混合物のスチーム対炭素のモル比が0
.3:1から2.0:1である請求項1記載の方法。 (5)前記スチーム対炭素のモル比が0.3:1から2
.0:1である請求項1記載の方法。 (6)前記触媒が20cm^2/cm^3から40cm
^2/cm^3の幾何学的表面積対容積比を有する請求
項1記載の方法。 (7)前記部分酸化領域の入口において前記ガス状混合
物の温度が340℃から640℃である請求項1記載の
方法。 (8)前記炭化水素系原料およびスチームがまず混合さ
れたのち340℃から650℃の温度に加熱され、つい
でこの混合物が、65℃から650℃の温度に加熱され
ている酸素または酸素含有ガスと混合されて自己発火を
起こす混合物が形成され、ついでこの酸素を含む混合物
の自己発火遅延時間が経過する前に該酸素を含む混合物
を接触部分酸化領域の入口に導入する工程を含む請求項
1記載の方法。 (9)前記触媒がハニカム横断面を有する少なくとも一
つの一体構造体を備え、この構造体が、アルミナ、スピ
ネル、ジルコニアスピネル、チタン酸ムライト、ムライ
ト、Mn/MgOコーデイエライトまたはコーデイエラ
イトからなる請求項1記載の方法。 (10)前記触媒がワイヤメッシュである請求項1記載
の方法。 (11)前記触媒が、白金、ロジウム、イリジウム、オ
スミウム、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、クロム
、コバルト、セリウム、ランタンおよびこれらの混合物
からなる群から選ばれた物質で被覆された基体からなっ
ている請求項1記載の方法。 (12)接触部分酸化の反応温度が760℃から109
0℃である請求項1記載の方法。 (13)前記接触部分酸化領域内の圧力が690Kpa
以上である請求項1記載の方法。 (14)前記接触部分酸化領域内の圧力が1724Kp
a以上である請求項1記載の方法。 (15)前記接触部分酸化反応がスチーム改質反応の非
存在下で行われる請求項1記載の方法。 (16)前記接触部分酸化領域内の触媒がスチーム改質
のための触媒活性を実質的に有さないものである請求項
15記載の方法。 (17)前記炭化水素の損失が約2%以下である請求項
15記載の方法。 (18)前記炭化水素系原料が天然ガスであり、この天
然ガスが0.3:1から2.0:1のスチーム対炭素モ
ル比でスチームと混合され、この天然ガスおよびスチー
ムが340℃から650℃の範囲の温度に加熱され、得
られた混合物が、65℃から650℃の温度に加熱され
ている酸素または酸素含有ガスと混合され、この天然ガ
ス、スチームおよび酸素の混合物がその自己発火遅延時
間の満了前に前記接触部分酸化領域に導入され、このガ
ス状混合物が20,000hr^−^1から500,0
00hr^−^1の空間速度で前記触媒を通過し、この
ガス状混合物が760℃から1090℃の範囲内の温度
で接触部分酸化反応を行って、実質的に水素、酸化炭素
、スチームおよびメタンからなる合成ガスを生成するこ
とからなる請求項1記載の方法。 (19)前記合成ガスが2%以上の未反応天然ガスを含
有していない請求項18記載の方法。 (20)前記部分酸化が、スチーム対炭素モル比0:1
のための1040℃からスチーム対炭素モル比0.4:
1のための870℃までを含むスチーム対炭素モル比の
直線関数と同等もしくはそれ以上の温度で行われる請求
項18記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US8516087A | 1987-08-14 | 1987-08-14 | |
US085160 | 1987-08-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01145301A true JPH01145301A (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=22189839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63200253A Pending JPH01145301A (ja) | 1987-08-14 | 1988-08-12 | 炭化水素系原料からの合成ガスの製造 |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0303438A3 (ja) |
JP (1) | JPH01145301A (ja) |
KR (1) | KR890003621A (ja) |
CN (1) | CN1013430B (ja) |
AR (1) | AR244176A1 (ja) |
AU (1) | AU610219B2 (ja) |
BR (1) | BR8804093A (ja) |
DK (1) | DK453388A (ja) |
IN (1) | IN171834B (ja) |
NO (1) | NO172886C (ja) |
NZ (1) | NZ225819A (ja) |
RU (1) | RU1831468C (ja) |
ZA (1) | ZA885994B (ja) |
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