NL1009510C2 - Methaan-stoom reforming. - Google Patents
Methaan-stoom reforming. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1009510C2 NL1009510C2 NL1009510A NL1009510A NL1009510C2 NL 1009510 C2 NL1009510 C2 NL 1009510C2 NL 1009510 A NL1009510 A NL 1009510A NL 1009510 A NL1009510 A NL 1009510A NL 1009510 C2 NL1009510 C2 NL 1009510C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- methane
- gas
- production
- synthesis gas
- oxide
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 128
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 title description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 57
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 35
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 29
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 22
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 12
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 8
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/061—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of metal oxides with water
- C01B3/063—Cyclic methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/386—Catalytic partial combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/42—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts using moving solid particles
- C01B3/44—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts using moving solid particles using the fluidised bed technique
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0238—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
- C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
- C01B2203/1011—Packed bed of catalytic structures, e.g. particles, packing elements
- C01B2203/1017—Packed bed of catalytic structures, e.g. particles, packing elements characterised by the form of the structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
- C01B2203/1023—Catalysts in the form of a monolith or honeycomb
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
- C01B2203/107—Platinum catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1082—Composition of support materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1235—Hydrocarbons
- C01B2203/1241—Natural gas or methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
- C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
- C01B2203/84—Energy production
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/99008—Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
1009510
Titel: Methaan-stoom reforming.
De uitvinding heeft betrekking op de productie van synthesegas, een mengsel van koolmonoxide en waterstof, uit aardgas.
Volgens de huidige stand van de techniek produceert 5 men synthesegas uit methaan op twee verschillende manieren. Men kan methaan met stoom laten reageren volgens CH4+H20=C0+3H2.
Processen op deze reactie gebaseerd zijn bekend als (methaan-stoom) reformprocessen. De andere werkwijze berust 10 op de reactie van methaan met ondermaat zuurstof volgens 2CH4+02=2C0+4H2.
Processen gebaseerd op deze reactie staan bekend als partiële oxidatieprocessen.
De reactie CH4+H20=C0+3H2 is sterk endotherm; de 15 reactiewarmte is 206,4 kJ. Omdat voor de verwerking van synthesegas veelal een verhoogde druk noodzakelijk is, is het aantrekkelijk methaan en stoom bij verhoogde druk te laten reageren. Hierbij verschuift het evenwicht evenwel in ongunstige zin. Op twee manieren kan men de vereiste 20 reactiewarmte opwekken en aan het systeem toevoeren, namelijk allotherm of autotherm. Allotherm wil zeggen dat men de reactiewarmte buiten het reactiesysteem opwekt en door een niet-permeabele wand aan het systeem toevoert. Autotherm wil zeggen dat men de thermische energie in het 25 reactiesysteem zelf door het simultaan uitvoeren van een exotherme reactie beschikbaar maakt. De onderhavige exotherme reactie is de sterk exotherme oxidatie van methaan met zuurstof tot kooldioxide en water. In dit geval spreekt men wel van autotherm reformen. Bij genereren van 30 de benodigde thermische energie in het reactiesysteem heeft men geen kostbare niet-permeabele scheidingswand nodig. Om te grote verdunning door stikstof te vermijden moet men echter bijna altijd zuivere zuurstof voor oxidatie van methaan toepassen. De investeringskosten en de variabele 1009510 2 kosten van een luchtscheidingsinstallatie zijn aanzienlijk. Ook voor de bovengenoemde partiële oxidatieprocessen heeft men meestal zuivere zuurstof nodig.
Volgens de meest gangbare werkwijze geschiedt de 5 procedure van synthesegas door reactie van methaan met stoom. De thermische energie nodig voor het laten verlopen van deze sterk endotherme reactie kan men, zoals boven vermeld, op twee principieel verschillende manieren aan het reactiemengsel toevoeren. Men kan een geschikte 10 katalysator, meestal nikkel op a-aluminiumoxide of magnesiumaluminaat, aanbrengen in een (verticaal)buizensysteem van een legering die bij hoge temperatuur bestand is tegen een oxiderende gasatmosfeer. Door uitwendige verhitting, waarbij de warmteoverdracht in hoofdzaak door 15 straling plaatsvindt, voert men de thermische energie aan het reactiesysteem toe. Een voordeel van deze werkwijze is dat men slechts aardgas en stoom nodig heeft, naast stookgas of stookolie voor de uitwendige verhitting.
Zuivere zuurstof is hierbij niet nodig. Een nadeel van de 20 werkwijze is dat men bij hogere drukken, wat uit een oogpunt van energie-efficiëntie aantrekkelijk is, de temperatuur dusdanig hoog moet opvoeren dat de levensduur van het materiaal sterk wordt beperkt. Volgens de stand van de techniek combineert men daarom vaak de bovenstaande 25 werkwijze met de alternatieve wijze van genereren van de benodigde thermische energie, namelijk het autotherm opwekken van de benodigde thermische energie. Een deel van het te verwerken aardgas converteert men in de zogenaamde primaire reformer die bestaat uit pijpen die uitwendig 30 worden verhit. Omdat men geen hoge conversie hoeft te bewerkstelligen, kan men op een temperatuurniveau werken waarbij de levensduur van de pijpen groot is. Na vermenging met lucht of zuurstof laat men het overblijvende methaan in de secundaire reformer volgens het autotherme reformproces 35 reageren. Bij de ammoniaksynthese is een mengsel van waterstof en stikstof vereist. Men bedrijft daar de 1009510 3 secundaire reformer met een zodanige hoeveelheid lucht dat na omzetting van het koolmonoxide in waterstof in een hoge en lage temperatuur koolmonoxide-shift-conversiereactor volgens C0+H20=C02+C02+H2 een mengsel met een moleculaire 5 verhouding waterstof/stikstof van drie wordt verkregen.
Voor de productie van methanol en voor de Fischer-Tropsch synthese bedrijft men de secundaire reformer in het algemeen met zuivere zuurstof.
Bij de partiële oxidatie van methaan werkt men met 10 een zodanig methaan/zuurstof verhouding dat vorming van kooldioxide, water en roet mogelijk is. Technisch levert het verwijderen van roet nogal wat problemen op, terwijl de hoge temperaturen waarbij het proces wordt uitgevoerd eisen stelt aan de apparatuur. Dit geldt niet zozeer voor de 15 reactor, die vanbinnen met vuurvaste steen wordt bekleed, maar vooral voor de installaties waarin men de hoge thermische energie van de gasstroom terugwint.
Als men de partiële oxidatie van methaan over een geschikte katalysator uitvoert, spreekt men van 20 katalytische partiële oxidatie. Men kan in dat geval bij lagere temperaturen werken. Het is dan echter essentieel afzetting van koolstof op de katalysator te voorkomen. Op het ogenblik zijn katalysatoren die aan de hierbij gestelde hoge eisen voldoen nog niet in gebruik in technische 25 installaties.
Wanneer men autotherme reforming of partiële oxidatie uitvoert, heeft men zuivere zuurstof nodig. Een onderneming, Syntroleum, heeft voorgesteld met lucht te werken en het sterk verdunde mengsel van synthesegas en 30 stikstof vervolgens verder te verwerken. Bij installaties in ontoegankelijke gebieden en in 'offshore' installaties is het gebruik van allotherme reformprocessen minder aantrekkelijk. Bij deze processen komt veel stoom van hoge druk vrij, waarvoor het lastig is een bruikbare toepassing 35 te vinden onder de genoemde condities. Bij 'offshore' installaties is het wegens de relatief geringe capaciteit 1009510 4 vaak ook niet mogelijk een luchtscheidingsinstallatie economische te bedrijven. Als alternatief werkt men daarom hard aan keramische membranen die selectief zuurstof doorlaten. Aan de permeaatzijde van dergelijke membranen 5 voert men dan het autotherme reformen of de partiële oxidatie uit. Dergelijke membranen zijn echter ook nog niet voor technische toepassing met voldoende grote oppervlakken beschikbaar.
Bezwaren van de huidige stand van de techniek zijn 10 dus de noodzaak over zuivere zuurstof te beschikken en het benutten van de thermische energie die vrijkomt bij het afkoelen van de gasstroom uit de secundaire reformer of de partiële oxidatiereactor. De onderhavige uitvinding beoogt aan deze bezwaren tegemoet te komen.
15 Eerder is voorgesteld de productie van zuivere zuurstof te ontgaan door gebruik te maken van een metaal-oxide dat door methaan tot het overeenkomstige metaal of een lagerwaardig metaaloxide is te reduceren. In een afzonderlijke reactiestap wordt het metaal of het lager-20 waardige metaaloxide met lucht gereoxideerd. De thermische energie die bij de reoxidatie door lucht en de reactie met methaan vrijkomt, moet men benutten voor de reactie van methaan met stoom. In feite bedrijft men dus een autotherm reformproces waarbij de reactie met het metaaloxide de 25 reactie van methaan met zuurstof vervangt. Volgens de bekende stand van de techniek voert men de bij de reacties met het metaaloxide gegenereerde thermische energie met methaan en stoom naar een reactor met een katalysator die de reactie tussen methaan en stoom versnelt. Hierbij moet 30 men evenwel hetzij de temperatuur van de gasstroom hoog opvoeren, of de gasstroom sterk met een inert gas, bij voorkeur stoom, verdunnen. Bij een sterk verhoogde temperatuur worden zodanige eisen aan de thermische stabiliteit van de reactor en het metaaloxide gesteld dat 35 hieraan niet goed is te voldoen. Sterke verdunning van de 1009510 5 gasstroom met bijvoorbeeld stoom verlaagt de thermische efficiëntie van het proces sterk.
Verrassenderwijs is nu gebleken dat mengen van het bed van het te oxideren en reduceren oxide met een 5 katalysator die de reactie tussen stoom en methaan versnelt het mogelijk maakt de reactie tussen methaan en stoom in één reactor te laten verlopen. Volgens de uitvinding wordt derhalve een katalysator of een materiaal dat bij reductie een reformkatalysator oplevert aan het met methaan 10 reduceerbare metaaloxide toegevoegd.
Volgens een speciale uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding past men als reduceerbaar oxide koperoxide of mangaanoxide toe aangebracht op een geschikte thermostabiele drager, zoals aluminiumoxide of 15 zirkoondioxide. Omdat het mangaanoxide tot een lagerwaardig mangaanoxide wordt gereduceerd, kan men desgewenst fijn verdeeld mangaanoxide zonder drager toepassen. Als katalysator voor de reformreactie gebruikt men nikkeloxide of platina aangebracht op thermostabiele dragers als 20 titaandioxide, aluminiumoxide of zirkoondioxide. Bij voorkeur past men katalysatoren toe waarvan de metaal-deeltjes kleiner zijn dan 3 nm en bij nog grotere voorkeur kleiner dan 2 nm. Om draadvormige koolgroei te voorkomen is het essentieel dat niet meer dan 5 gew.% en bij voorkeur 25 niet meer dan 1 gew.% van het in de katalysator aanwezige katalytisch actieve metaal als grotere deeltjes aanwezig is.
Bij de werkwijze volgens de uitvinding voert men methaan al dan niet gemengd met stoom door het bed met de 30 geoxideerde katalysator en de reformkatalysator. Initieel komt uit deze reactor slechts kooldioxide en waterstof. Primair reageert methaan met de reduceerbare oxiden tot kooldioxide en water, waarbij deze verbindingen met het nog niet gereageerde methaan koolmonoxide en waterstof vormen. 35 Koolmonoxide en waterstof zullen echter met het reduceerbare oxide snel tot kooldioxide en water reageren. Eerst UK/;::, ·.
6 als het grootste deel van het in de reactor aanwezige metaaloxide is gereduceerd, zal methaan met stoom en kooldioxide tot koolmonoxide en waterstof reageren. Volgens een speciale uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 5 uitvinding voert men daarom het initieel uit de reactor stromende gasmengsel dat een hoge temperatuur heeft terug naar de ingang van de reactor, waarna het gemengd met methaan opnieuw door de reactor wordt gevoerd. Bij een propstroom door de reactor zal men een abrupte toeneming 10 van het waterstof- en koolmonoxidegehalte in het uit de reactor stromende gasmengsel waarnemen. Op dat ogenblik stopt men de recirculatie van het uit de reactor stromende gasmengsel en voert men slechts methaan en stoom aan de reactor toe. Uiteraard kan men ook op andere wijze, 15 bijvoorbeeld door gebruik te maken van meerdere reactoren, een dergelijk proces volgens de uitvinding realiseren.
Het is van belang de thermische energie die vrijkomt bij de reoxidatie van het reduceerbare metaaloxide zo goed mogelijk in de reactor op te slaan. Derhalve voegt men 20 volgens de uitvinding inert materiaal aan de reactor toe met een hoge warmtecapaciteit om bij een beheerste temperatuur thermische energie in de reactor op te slaan. Volgens de uitvinding kan men door een reactor van gesinterde metaaldeeltjes toe te passen de verdeling van de 25 thermische energie in de reactor bevorderen.
Volgens een speciale vorm van de werkwijze volgens de uitvinding past men een circulerend wervelbed toe. De reactie van methaan met het geoxideerde metaaloxide vindt plaats in een wervelbed. Onderin het wervelbed voert men 30 methaan toe en op een hoogte van een derde tot de helft van het wervelbed voert men methaan en stoom in de reactor. Het gereduceerde metaaloxide voert men vervolgens naar een wervelbedreactor waarin de reoxidatie plaatsvindt. Deze uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding leidt tot 35 een relatief compacte reactor, terwijl zuivere zuurstof niet vereist is. Wel zal men bij voorkeur met lucht 1009510 7 reoxideren die dezelfde druk heeft als waarbij het methaan aan de reactor wordt toegevoerd.
Een combinatie van het opwekken van elektriciteit en de productie van synthesegas is uiterst aantrekkelijk. De 5 hoge thermische energie van de gasstroom die men bij de productie van synthesegas verkrijgt, kan men door het opwekken van stoom veel minder efficiënt in elektriciteit omzetten. Vooral voor kleinere installaties, zoals bij 'offshore' productie, is het aantrekkelijk een gasturbine 10 toe te passen.
Volgens de uitvinding voert men een mengsel van methaan en zuivere zuurstof aan een oxidatiekatalysator toe bij een ingangstemperatuur die voldoende hoog is om de katalytische reactie te doen aanslaan. Bij voorkeur is de 15 oxidatiekatalysator aangebracht op de wanden van een monoliet, bij voorkeur een metalen monoliet. De oxidatiekatalysator voert de temperatuur van de gasstroom voldoende hoog op om de homogene gasfasereactie snel te laten verlopen. Uitvoerige experimenten hebben geleerd dat de 20 aanslagtemperatuur van de homogene gasfasereactie tussen methaan en zuurstof tussen 700 en ongeveer 800°C ligt. Bij hogere drukken liggen deze temperaturen niet wezenlijk anders. In de zone waar de homogene gasfasereactie verloopt, leidt men nu een additionele hoeveelheid methaan 25 in, zonodig gemengd met stoom, waardoor de reacties van methaan met stoom en met kooldioxide tot koolmonoxide en waterstof gaat verlopen. In de homogene gasfase verlopen deze reacties eerst bij een temperatuurniveau boven ongeveer 1400°C. Men kiest daarom de hoeveelheid zuurstof 30 en methaan zodanig dat een zodanig hoge temperatuur wordt verkregen dat na verlopen van de reacties de gasstroom de gewenste inlaattemperatuur voor de gasturbine heeft.
In principe heeft men bij de laatste uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding geen oxidatiekatalysator 35 nodig. Men zou op de gebruikelijke wijze in een brander de homogene gasfasereactie kunnen laten verlopen. Om 1 0 Q 9 5’ 1 0 8 roetvorming te voorkomen is het echter essentieel dat de verschillende componenten in de gasstroom zeer goed zijn gemengd. De samenstelling van de gasstroom mag over een doorsnede loodrecht op de stroomrichting niet meer dan 10%, 5 bij voorkeur niet meer dan 5% en bij nog grotere voorkeur niet meer dan 2% variëren volgens deze speciale vorm van de werkwijze volgens de uitvinding. Het inmengen van methaan en zonodig stoom in de zone waar de homogene gasfase-oxidatie verloopt, is evenwel buitengewoon lastig op een 10 homogene wijze uit te voeren. Volgens de uitvinding zijn daarom in de constructie waarin de oxidatiekatalysator is aangebracht, meestal is dit een monoliet en bij voorkeur een metalen monoliet, kanalen aangebracht waardoor men een methaanstroom of een methaan-stoomstroom zonder kataly-15 tische reactie, maar met efficiënte voorverwarming in de zone van de homogene gasfasereactie kan brengen.
De bekende stand van de techniek voor toepassing van katalytische oxidatie bij het bedrijven van gasturbines heeft hiervoor geschikte oplossingen uitgewerkt. Het 20 Central Research Institute of the Electrical Power Industry of Japan en de Kansai Electric Power Co., Ine., Japan hebben uiterst geschikte uitvoeringsvormen hiervoor uitgewerkt. Ook de onderneming Catalytica, California, U.S.A. heeft een goede uitvoeringsvorm om een uiterst goede 25 menging te bewerkstelligen gepubliceerd. In al deze gevallen brengt men een methaan-luchtmengsel in de zone, waarin de homogene gasfase-oxidatie plaatsvindt. Volgens de uitvinding worden deze constructies toegepast om methaan, methaan met stoom of zonodig methaan met ondermaat zuurstof 30 en eventueel stoom homogeen gemengd in de homogene oxidatiezone te brengen. In afwijking van het gebruik van dergelijke uitvoeringsvormen bij normale toepassing van gasturbines wordt volgens de onderhavige uitvinding geen methaan met lucht in de homogene oxidatiezone gebracht, 35 maar methaan, methaan met stoom of methaan met ondermaat zuivere zuurstof. Aan de voorkant van de oxidatie- 1009510 9 katalysator wordt daarom het via de katalysatorstructuur in de homogene oxidatiezone te injecteren gasmengsel gescheiden va het in de katalysatorstructuur in te voeren gasmengsel naar de katalysatorstructuur gevoerd. Dit is 5 noodzakelijk omdat de gassamenstelling afwijkt van de gassamenstelling die in de oxidatiekatalysator wordt verwerkt. Bij voorkeur zijn de wanden van leidingen die door de katalysatorstructuur voeren met een zodanige laag bedekt of van zodanig materiaal uitgevoerd dat ontleding 10 van methaan bij de verhoogde temperatuur binnen de katalysatorstructuur niet verloopt. Koperen of bronzen leidingen voldoen hieraan, mits de temperatuur binnen de katalysatorstructuur niet boven ongeveer 1000°C stijgt. Het is goed hierbij te bedenken dat door het feit dat de 15 warmteoverdracht van het katalysatoroppervlak naar de gasfase minder snel verloopt dan de stofoverdracht van de gasfase naar het katalysatoroppervlak de temperatuur van de katalysator tot ongeveer 200°C hoger is dan de temperatuur van de gasstroom.
20 Uiteraard mag ook in de homogene reactiezone geen koolafzetting op de wand van de reactiezone optreden.
Volgens de uitvinding wordt dit voorkomen door de wand van deze zone te construeren van een materiaal als siliciumcarbide. Aangezien de mechanische sterkte van 25 materialen als siliciumcarbide in het algemeen niet voldoende is voor toepassing bij verhoogde drukken, bijvoorbeeld 30 bar bij gasturbinetoepassingen, is in het algemeen rondom de siliciumcarbidestructuur een geschikte metaalconstructie aangebracht. Over het siliciumcarbide 30 daalt de temperatuur tot een niveau waarbij het omringende metaal zonder bezwaren kan worden toegepast.
100351ü
Claims (12)
1. Productie van synthesegas uit methaan door gebruik te maken van een bed van een metaaloxide dat door reactie met methaan tot een lagerwaardig oxide of tot het overeenkomstige metaal wordt gereduceerd, waarbij het reduceerbare 5 oxide in een afzonderlijke stap met lucht wordt gereoxideerd, met het kenmerk, dat in het reduceerbare oxide een (precursor van een) reformkatalysator wordt gemengd waardoor de reactie van methaan met stoom en met -- kooldioxide in dezelfde reactor kan verlopen.
2. Productie van synthesegas volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat koperoxide of mangaanoxide als reduceerbaar oxide wordt toegepast en dat nikkel en/of een metaal uit de tweede en derde lange periode van het periodieksysteem van groep VIII als reformkatalysator wordt 15 gebruikt.
3. Productie van synthesegas volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat tijdens de reductiestap het uit de reactor tredende gasmengsel initieel door de reactor samen met vers methaan wordt gerecirculeerd, waarna op het 20 ogenblik dat waterstof en koolmonoxide in de uittredende gasstroom beginnen voor te komen de recirculatie wordt gestopt.
4. Productie van synthesegas volgens conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat de katalytisch actieve metaal- 25 deeltjes van de reformkatalysator kleiner zijn dan 3 nm en bij voorkeur kleiner dan 2 nm, terwij1 niet meer dan 5 gew.% en bij voorkeur niet meer dan 1 gew.% van het aanwezige actieve metaal voorkomt als deeltjes groter dan 3 of 2 nm.
5. Productie van synthesegas volgens conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat inert materiaal met een hoge soortelijke warmte in de reactor wordt gebracht. 1009510
6. Productie van synthesegas volgens conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat het reduceerbare metaaloxide en de reformkatalysator in een recirculerend wervelbed aanwezig zijn. Onderin het wervelbed wordt methaan geïnjecteerd 5 alsmede op een hoogte van één derde tot de helft van het wervelbed, terwijl het door methaan gereduceerde oxide wordt gereoxideerd in de leiding waardoor het vaste-stofmengsel wordt gerecirculeerd naar het wervelbed.
7. Productie van synthesegas en opwekken van 10 elektriciteit in een gasturbine waarbij aan een katalytische oxidatiereactor een mengsel van methaan en zuivere zuurstof wordt toegevoerd met een zodanige methaan/zuurstof verhouding dat het methaan volledig naar kooldioxide en water kan reageren, waarbij de katalytische 15 reactie de temperatuur van de gasstroom voldoende opvoert om de homogene gasfase-oxidatie op gang te laten komen en waarbij homogeen gemengd in de homogene oxidatiezone additioneel methaan wordt gebracht waardoor een ondermaat zuurstof ten opzichte van methaan resulteert, waarna het 20 resulterende gasmengsel tenslotte door een gasturbine wordt geleid.
8. Productie van synthesegas en opwekken van elektriciteit volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de oxidatiekatalysator op de wanden van een monoliet en bij 25 voorkeur van een metalen monoliet is aangebracht.
9. Productie van synthesegas en opwekken van elektriciteit volgens conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat het gas in de homogene oxidatiezone zeer goed is gemengd zodat de samenstelling gemeten in een volume van 30. ml in een 'cold flow' experiment niet meer dan 5% en bij voorkeur niet meer dan 3% van de gemiddelde samenstelling van de gasstroom afwijkt.
10. Productie van synthesegas en opwekken van elektriciteit volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 35 methaan door leidingen lopend door de katalysator- 1003510 constructie in de homogene gasfasereactiezone wordt gebracht.
11. Productie van synthesegas en opwekken van elektriciteit volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat 5 men voor het materiaal van de leidingen een metaal of legering toepast die niet vatbaar is voor het afzetten van koolstof bij verhoogde temperatuur uit methaan of dat de wand van de leiding met een materiaal is bedekt dat de afzetting van koolstof niet bevordert.
12. Productie van synthesegas en opwekken van elektriciteit volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de wand van de verbrandingskamer (de homogene oxidatiezone) bestaat uit een materiaal als siliciumcarbide. l bübü c ^ SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IDENTIFIKATIE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van de aanvrager of van de gemachtigde Nw2213 Nederlandse aanvrage nr. Indieningsdatum 1009510 29 juni 1998 Ingeroepen voorrangsdatum Aanvrager (Naam) U-CAT B.V. Oatum van het verzoek voor een onderzoek van internationaal type Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan het ver zoek voor een onderzoek van internationaal type toegekend nr. SN 31741 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties, alle classificatiesymbolen opgeven) Volgens de Internationale classificatie (IPC) Int. Cl.6: c 01 B 3/38, C 01 B 3/44 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onderzochte minimum documentatie Classificatiesysteem Classificatiesymbolen Int. Cl.6 C 01 B Onderzocht· andere documentatie dan de minimum documentatie voor zover dergelijke documenten in de onderzochte gebieden zijn opgenomen e *11. | | GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad) j ^ 'V. IV 1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) ^ Porm PCT/IS A/201 (al 07.1979
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1009510A NL1009510C2 (nl) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Methaan-stoom reforming. |
PCT/NL1999/000398 WO2000000427A2 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Methane-steam reforming |
EP02075457A EP1223143A2 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Methane-steam reforming |
AU46593/99A AU4659399A (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Methane-steam reforming |
JP2000556990A JP2002519279A (ja) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | メタン−水蒸気改質 |
EP99929962A EP1098839A2 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Methane-steam reforming |
NO20006678A NO20006678L (no) | 1998-06-29 | 2000-12-28 | Dampreformering av metan |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1009510A NL1009510C2 (nl) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Methaan-stoom reforming. |
NL1009510 | 1998-06-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1009510C2 true NL1009510C2 (nl) | 2000-01-04 |
Family
ID=19767386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1009510A NL1009510C2 (nl) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Methaan-stoom reforming. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP1223143A2 (nl) |
JP (1) | JP2002519279A (nl) |
AU (1) | AU4659399A (nl) |
NL (1) | NL1009510C2 (nl) |
NO (1) | NO20006678L (nl) |
WO (1) | WO2000000427A2 (nl) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1011627C2 (nl) * | 1999-03-22 | 2000-09-27 | Plug Power Inc | Werkwijze voor het selectief oxideren van koolwaterstoffen. |
CA2340822C (en) * | 2000-03-17 | 2010-08-03 | Snamprogetti S.P.A. | Process for the production of hydrogen |
US8146367B2 (en) | 2004-12-22 | 2012-04-03 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Production of synthesis gas using catalyst-coated turbine blades |
WO2011028133A1 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Eicproc As | Method for producing synthesis gas from natural gas using a promoter and ceria in the form ce203 |
FR2956656B1 (fr) | 2010-02-23 | 2012-12-21 | Total Sa | Procede de production de gaz de synthese |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL29302C (nl) * | ||||
US5509362A (en) * | 1992-12-11 | 1996-04-23 | Energy And Environmental Research Corporation | Method and apparatus for unmixed combustion as an alternative to fire |
WO1996033794A1 (en) * | 1995-04-25 | 1996-10-31 | Energy And Environmental Research Corporation | Methods and systems for heat transfer by unmixed combustion |
US5799482A (en) * | 1997-08-28 | 1998-09-01 | Mobil Oil Corporation | Process for improved heat integration of an oxidant-supplemented autothermal reformer and cogeneration power plant |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6025403A (en) * | 1997-07-07 | 2000-02-15 | Mobil Oil Corporation | Process for heat integration of an autothermal reformer and cogeneration power plant |
-
1998
- 1998-06-29 NL NL1009510A patent/NL1009510C2/nl not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-06-29 EP EP02075457A patent/EP1223143A2/en not_active Withdrawn
- 1999-06-29 AU AU46593/99A patent/AU4659399A/en not_active Abandoned
- 1999-06-29 EP EP99929962A patent/EP1098839A2/en not_active Withdrawn
- 1999-06-29 JP JP2000556990A patent/JP2002519279A/ja active Pending
- 1999-06-29 WO PCT/NL1999/000398 patent/WO2000000427A2/en not_active Application Discontinuation
-
2000
- 2000-12-28 NO NO20006678A patent/NO20006678L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL29302C (nl) * | ||||
US5509362A (en) * | 1992-12-11 | 1996-04-23 | Energy And Environmental Research Corporation | Method and apparatus for unmixed combustion as an alternative to fire |
WO1996033794A1 (en) * | 1995-04-25 | 1996-10-31 | Energy And Environmental Research Corporation | Methods and systems for heat transfer by unmixed combustion |
US5799482A (en) * | 1997-08-28 | 1998-09-01 | Mobil Oil Corporation | Process for improved heat integration of an oxidant-supplemented autothermal reformer and cogeneration power plant |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
W. K. LEWIS: "Reaction of methane with copper oxide in a fluidized bed", INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, vol. 41, no. 6, June 1949 (1949-06-01), USA, pages 1227 - 1237, XP002094111 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20006678D0 (no) | 2000-12-28 |
AU4659399A (en) | 2000-01-17 |
WO2000000427A3 (en) | 2000-04-27 |
EP1098839A2 (en) | 2001-05-16 |
JP2002519279A (ja) | 2002-07-02 |
NO20006678L (no) | 2001-02-28 |
WO2000000427A2 (en) | 2000-01-06 |
EP1223143A2 (en) | 2002-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rostrup-Nielsen | Conversion of hydrocarbons and alcohols for fuel cells | |
US20080028680A1 (en) | Process to Prepare Synthesis Gas | |
US5714092A (en) | Process for the production of hydrogen/carbon monoxide mixtures or hydrogen from methane | |
CN116348411A (zh) | Co2和h2转化至合成燃料 | |
KR20010014151A (ko) | 자열 개질기와 폐열 발전 설비의 열 통합 방법 | |
AU2008327957B2 (en) | Process to prepare a mixture of hydrogen and carbon monoxide | |
EP0178007B1 (en) | Process for the production of synthesis gas | |
JP2024521355A (ja) | Co2シフトのための熱交換反応器 | |
KR20240017375A (ko) | 금속 더스팅이 감소된 열교환 반응기 | |
JP2024500221A (ja) | 合成ガスの製造のための方法及びプラント | |
NL1009510C2 (nl) | Methaan-stoom reforming. | |
US6902717B2 (en) | Process for the catalytic partial oxidation of a hydrocarbonaceous feedstock | |
CN115667129B (zh) | 涉及催化剂的用于将二氧化碳转化为一氧化碳的方法和反应器 | |
JP2001514155A (ja) | 酸化体を補給する自己熱交換式改質装置および熱電併給パワープラントの熱的統合方法 | |
EP2228340A1 (en) | Process for producing hydrogen from methanol | |
CN1320951C (zh) | 利用部分催化氧化产生合成气的方法 | |
EP4371933A1 (en) | System and process for producing synthesis gas | |
EP4382476A1 (en) | System and process for producing synthetic fuels | |
EP4471111A1 (en) | Process for the production of synthetic hydrocarbons compounds by utilizing carbon dioxide-rich feedstock | |
Korobitsyn et al. | Review of synthesis gas processes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
SD | Assignments of patents |
Owner name: GASTEC N.V. |
|
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20040101 |