RU2248931C2 - Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода - Google Patents

Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода Download PDF

Info

Publication number
RU2248931C2
RU2248931C2 RU2000105295/15A RU2000105295A RU2248931C2 RU 2248931 C2 RU2248931 C2 RU 2248931C2 RU 2000105295/15 A RU2000105295/15 A RU 2000105295/15A RU 2000105295 A RU2000105295 A RU 2000105295A RU 2248931 C2 RU2248931 C2 RU 2248931C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
oxygen
reforming
activity
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2000105295/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000105295A (ru
Inventor
ААСБЕРГ-ПЕТЕРСЕН Ким (DK)
ААСБЕРГ-ПЕТЕРСЕН Ким
Original Assignee
Хальдор-Топсеэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор-Топсеэ А/С filed Critical Хальдор-Топсеэ А/С
Publication of RU2000105295A publication Critical patent/RU2000105295A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2248931C2 publication Critical patent/RU2248931C2/ru

Links

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
    • 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
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
    • 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
    • C01B2203/80—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
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen

Abstract

Изобретение относится к автотермическому каталитическому реформингу с водяном паром углеводородного сырья и направлено на получение газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода. Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода, включает реформинг с водяным паром углеводородного сырья при повышенных температурах пропусканием его через слой катализатора реформинга с водяным паром, в который подают кислород через проницаемую для кислорода мембрану, с последующим удалением конечного продукта из этого слоя. Причем углеводородное сырье пропускают через слой катализатора, во входной области которого содержится катализатор, имеющий пониженную активность или совсем не имеющий активности в реформинге с водяным паром, и имеющий активность в окислении углеводородного сырья. Изобретение позволяет улучшить характеристики процесса путем контроля градиента температуры в реакторе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к автотермическому каталитическому реформингу с водяным паром углеводородного сырья. В частности, изобретение направлено на способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода.
Известен способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода, который состоит в том, что углеводородное сырье подвергают реформингу с водяным паром при повышенных температурах пропусканием через слой катализатора реформинга с водяным паром, в который подают кислород через мембрану, проницаемую для кислорода, с последующим удалением конечного продукта из этого слоя (смотри международную заявку на патент WO 98/48921, В 01 D 53/22, С 01 В 3/34, 09.04.1998).
Получение газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода, например синтез-газа, может быть представлено следующими тремя реакциями:
СН4+Н2О⇔ СО+3Н2
СН4+1/2О2⇔ СО+2Н2
СО+Н2О⇔ СО2+Н2
На входе вышеуказанного процесса температура газа обычно лежит между 500 и 800° С. Давление мембраны со стороны синтез-газа варьируют от атмосферного до 90 бар, а давление со стороны газа, содержащего кислород, - от атмосферного до 26 бар.
Реакции реформинга с водяным паром метана и конверсии обычно близки к равновесию на выходе реактора.
Целью настоящего изобретения является улучшить характеристики процесса путем контроля градиента температуры в реакторе.
Эта цель достигается предложенным способом получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода, который состоит в том, что углеводородное сырье подвергают реформингу с водяным паром при повышенных температурах пропусканием через слой катализатора реформинга с водяным паром, в который подают кислород через мембрану, проницаемую для кислорода, с последующим удалением конечного продукта из этого слоя, причем способ характеризуется тем, что углеводородное сырье пропускают через слой катализатора, во входной области которого содержится катализатор, имеющий пониженную активность или совсем не имеющий активности в реформинге с водяным паром и имеющий активность в окислении углеводородного сырья.
В качестве слоя катализатора может быть использован фиксированный слой или слой, нанесенный на мембрану.
Способ, согласно настоящему изобретению, далее объясняется со ссылкой на чертеж, показывающий схематически реактор для проведения автотермического каталитического реформинга с водяным паром углеводородного сырья с использованием мембраны.
Сырье 1, содержащее углеводороды, например метан, вводят в реактор 2 со стороны проницания 3 мембраны 4. Отделение на этой стороне мембраны 4 загружают катализатором реформинга с водяным паром и/или катализатором частичного окисления 5. У входа сырья активность катализатора в верхней части слоя 6 понижена по сравнению с активностью катализатора в остальной части слоя катализатора. Вместо того, чтобы быть зафиксированным, катализатор может также быть непосредственно нанесен на сторону проницания 3 мембраны 4 (не показано).
Поток, содержащий кислород, 7, например воздух, входит в реактор с противоположной стороны мембраны 4. Подходящие материалы мембраны со способностью к транспорту кислорода известны специалистам. В случае, когда ионы кислорода являются подвижными частицами, электроны движутся через мембрану в противоположном направлении, таким образом обеспечивая электронейтральность. Поток кислорода зависит главным образом от разницы парциальных давлений кислорода.
В случае, когда катализатор не имеет активности в реформинге с водяным паром в верхней части слоя 6, катализатор служит в качестве катализатора окисления.
Способ, согласно настоящему изобретению, имеет следующие преимущества:
- механический дизайн реактора становится менее сложным;
- эксплуатация при пониженной температуре на входе сырья и окислителя становится осуществимой, что приводит к пониженной площади теплообменника и более низкому потреблению топлива;
- требуемая площадь мембраны становится меньше.
Катализаторы для окисления водорода или углеводородов известны специалистам. Катализаторы реформинга с водяным паром с пониженной активностью в реформинге могут быть получены импрегнированием материала носителя пониженными количествами каталитического материала и/или добавлением промотирующих соединений, понижающих активность каталитически активного материала. Такие методы получения катализаторов и катализаторы с пониженной активностью в реформинге с водяным паром также известны специалистам.
В качестве следующего преимущества катализатор с пониженной активностью дает возможность эксплуатации без образования сажи при низком отношении водяного пара к углероду путем добавления промоторов к катализатору, чтобы повысить устойчивость к саже, и понижения активности этого катализатора в реформинге с водяным паром.
При эксплуатации установки каталитического автотермического реформинга с водяным паром с подачей кислорода через мембрану равновесная температура реформинга с водяным паром подаваемого газа ниже температуры на входе подаваемого газа в обычном реакторе. Реакция реформинга с водяным паром протекает при этом немедленно, как только подаваемый газ приходит в контакт с катализатором. Так как реакция реформинга с водяным паром сильно эндотермична, будет наблюдаться понижение температуры газа и катализатора по сравнению с температурой на входе газа.
Поток кислорода через мембрану возрастает с повышением температуры, и ниже определенной температуры (Т0) поток кислорода практически равен нулю.
Следовательно, будет обеспечен пониженный поток кислорода через мембрану на единицу площади в реакторе с катализаторами, имеющими высокую активность в реформинге с водяным паром. Это имеет одно из двух следствий:
а) Температура в реакторе падает до уровня, ниже которого поток кислорода через мембрану становится ничтожно мал. Единственным средством избежать этого является повышение температуры на входе газа.
б) Поток кислорода понижается по сравнению с потоком кислорода при температуре подаваемого газа.
Посредством предлагаемого способа работы на катализаторе с пониженной или нулевой активностью части катализатора у входа реактора в реформинге с водяным паром, понижение температуры устраняют или делают намного менее выраженным. Следовательно, температура может быть либо понижена до уровня, близкого к Т0, либо площадь мембраны может быть уменьшена, поскольку кислород переносится через мембрану при более высокой (средней) температуре.

Claims (3)

1. Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода, путем реформинга с водяным паром углеводородного сырья при повышенных температурах пропусканием через слой катализатора реформинга с водяным паром, в который подают кислород через проницаемую для кислорода мембрану, с последующим удалением конечного продукта из этого слоя, отличающийся тем, что углеводородное сырье пропускают через слой катализатора, во входной области которого содержится катализатор, имеющий пониженную активность или совсем не имеющий активности в реформинге с водяным паром и имеющий активность в окислении углеводородного сырья.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве слоя катализатора используют фиксированный слой.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют слой катализатора, нанесенный на мембрану.
RU2000105295/15A 1999-03-05 2000-03-06 Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода RU2248931C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12317899P 1999-03-05 1999-03-05
US60/123,178 1999-03-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000105295A RU2000105295A (ru) 2002-02-20
RU2248931C2 true RU2248931C2 (ru) 2005-03-27

Family

ID=22407151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000105295/15A RU2248931C2 (ru) 1999-03-05 2000-03-06 Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6338833B1 (ru)
EP (1) EP1035072B1 (ru)
JP (1) JP4541484B2 (ru)
CN (1) CN1129552C (ru)
AT (1) ATE266601T1 (ru)
CA (1) CA2299940C (ru)
DE (1) DE60010550T2 (ru)
ES (1) ES2218012T3 (ru)
NO (1) NO328246B1 (ru)
RU (1) RU2248931C2 (ru)
ZA (1) ZA200001107B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725983C2 (ru) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Автотермический реактор
RU2755470C1 (ru) * 2020-08-04 2021-09-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ получения газа, обогащенного водородом, из газообразного углеводородного сырья

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3871501B2 (ja) * 2000-08-07 2007-01-24 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ゼオライト膜とその製造方法と膜リアクター
US6537465B2 (en) * 2000-12-29 2003-03-25 Praxair Technology, Inc. Low pressure steam purged chemical reactor including an oxygen transport membrane
AU2003212554A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-22 Hy9 Corporation Steam-reforming catalytic structures
US7045231B2 (en) * 2002-05-22 2006-05-16 Protonetics International, Inc. Direct hydrocarbon reforming in protonic ceramic fuel cells by electrolyte steam permeation
FR2846958B1 (fr) * 2002-11-13 2005-08-26 N Ghy Valorisation de l'oxygene pour la production d'hydrogene a partir d'hydrocarbures avec sequestration de co2
US7332237B2 (en) * 2003-01-27 2008-02-19 Protonetics International, Inc. Stream reforming of solid carbon in protonic ceramic fuel cells
NO20034468D0 (no) * 2003-10-06 2003-10-06 Statoil Asa Hydrogenproduksjon fra metanol
US7255949B2 (en) 2004-05-25 2007-08-14 Protonetics International, Inc. Systems and methods to generate hydrogen and electrical power in a reversible compound fuel cell
JP4255941B2 (ja) * 2005-10-19 2009-04-22 独立行政法人科学技術振興機構 酸素透過膜を用いた炭化水素改質方法及び炭化水素改質装置
DE102005060171A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-21 Uhde Gmbh Oxidationsreaktor und Oxidationsverfahren
US20080260631A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 H2Gen Innovations, Inc. Hydrogen production process
DE102009060489A1 (de) 2009-12-29 2011-06-30 Uhde GmbH, 44141 Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Sauerstoffpermeation durch nicht-poröse Sauerstoffanionen leitende keramische Membranen und deren Verwendung
US11492255B2 (en) 2020-04-03 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Steam methane reforming with steam regeneration
US11322766B2 (en) 2020-05-28 2022-05-03 Saudi Arabian Oil Company Direct hydrocarbon metal supported solid oxide fuel cell
US11639290B2 (en) 2020-06-04 2023-05-02 Saudi Arabian Oil Company Dry reforming of methane with carbon dioxide at elevated pressure
US11492254B2 (en) 2020-06-18 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US11583824B2 (en) 2020-06-18 2023-02-21 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US11718575B2 (en) 2021-08-12 2023-08-08 Saudi Arabian Oil Company Methanol production via dry reforming and methanol synthesis in a vessel
US11787759B2 (en) 2021-08-12 2023-10-17 Saudi Arabian Oil Company Dimethyl ether production via dry reforming and dimethyl ether synthesis in a vessel
US11578016B1 (en) 2021-08-12 2023-02-14 Saudi Arabian Oil Company Olefin production via dry reforming and olefin synthesis in a vessel
US11617981B1 (en) 2022-01-03 2023-04-04 Saudi Arabian Oil Company Method for capturing CO2 with assisted vapor compression

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879089A (ja) * 1981-11-05 1983-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 炭化水素燃料改質装置
JPS61161133A (ja) * 1985-01-08 1986-07-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸熱反応装置
US5160713A (en) * 1990-10-09 1992-11-03 The Standard Oil Company Process for separating oxygen from an oxygen-containing gas by using a bi-containing mixed metal oxide membrane
JP2998217B2 (ja) * 1991-01-24 2000-01-11 富士電機株式会社 燃料改質器
JPH04313339A (ja) * 1991-04-12 1992-11-05 Toyo Eng Corp 触媒燃焼を利用した部分酸化改質反応器
US5276237A (en) * 1991-12-20 1994-01-04 Amoco Corporation Membrane and use thereof in oxidative conversion
ES2120538T3 (es) * 1993-05-17 1998-11-01 Haldor Topsoe As Reformacion por vapor a alta temperatura.
DK175723B1 (da) * 1995-03-20 2005-02-07 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af elektrisk energi i en höjtemperaturbrændselscelle
JPH09315801A (ja) * 1996-03-26 1997-12-09 Toyota Motor Corp 燃料改質方法と燃料改質装置ならびに該燃料改質装置を備えた燃料電池システム
US5980840A (en) * 1997-04-25 1999-11-09 Bp Amoco Corporation Autothermic reactor and process using oxygen ion--conducting dense ceramic membrane
ID20211A (id) * 1997-04-29 1998-10-29 Praxair Technology Inc Metoda produksi hidrogen dengan menggunakan membran elektrolit padat
US5865878A (en) * 1997-04-29 1999-02-02 Praxair Technology, Inc. Method for producing oxidized product and generating power using a solid electrolyte membrane integrated with a gas turbine
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
US6139810A (en) * 1998-06-03 2000-10-31 Praxair Technology, Inc. Tube and shell reactor with oxygen selective ion transport ceramic reaction tubes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725983C2 (ru) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Автотермический реактор
RU2755470C1 (ru) * 2020-08-04 2021-09-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ получения газа, обогащенного водородом, из газообразного углеводородного сырья

Also Published As

Publication number Publication date
CA2299940C (en) 2010-05-25
CA2299940A1 (en) 2000-09-05
ZA200001107B (en) 2000-09-06
JP4541484B2 (ja) 2010-09-08
NO20001114D0 (no) 2000-03-03
NO20001114L (no) 2000-09-06
EP1035072B1 (en) 2004-05-12
CN1268481A (zh) 2000-10-04
CN1129552C (zh) 2003-12-03
DE60010550D1 (de) 2004-06-17
DE60010550T2 (de) 2005-05-12
NO328246B1 (no) 2010-01-18
JP2000256001A (ja) 2000-09-19
ATE266601T1 (de) 2004-05-15
ES2218012T3 (es) 2004-11-16
EP1035072A1 (en) 2000-09-13
US6338833B1 (en) 2002-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2248931C2 (ru) Способ получения газа, обогащенного водородом и/или оксидом углерода
US6992112B2 (en) Selective removal of oxygen from syngas
US20030198592A1 (en) Integration of mixed catalysts to maximize syngas production
KR20060071338A (ko) 개선된 일산화탄소 제조 방법
WO2014111310A1 (en) Process for the preparation of synthesis gas
EP1714941B1 (en) Process for reforming hydrocarbons with carbon dioxide by the use of a selectively permeable membrane reactor
US7122170B2 (en) Catalysts for SPOC™ enhanced synthesis gas production
KR20170057378A (ko) 메탄을 에틸렌으로 전환시키고 외부 열을 전송하는 방법
WO1990006281A1 (en) Production of ammonia from hydrocarbonaceous feedstock
EP1418156B1 (en) Method for operation of membrane reactor, and membrane reactor used therein
KR20200096755A (ko) 합성 가스 제조를 위한 방법 및 시스템
KR101180251B1 (ko) 수소 제조 방법
AU5349000A (en) Process for pre-reforming of oxygen-containing gas
US7005455B2 (en) Regeneration of partial oxidation catalysts
US7560090B2 (en) Process for producing hydrogen with permselective membrane reactor and permselective membrane reactor
EP1441981B1 (en) Reactor for reformation of natural gas and simultaneous production of hydrogen
JP3051564B2 (ja) 水蒸気改質反応器
KR100499860B1 (ko) 고효율 합성가스 제조용 촉매를 이용한 합성가스의 제조공정
KR20200097687A (ko) 합성 가스의 제조를 위한 시스템 및 방법
US20040179999A1 (en) Submicron particle enhanced catalysts and process for producing synthesis gas
JPH05193903A (ja) 水蒸気改質反応器
JP2023066417A (ja) 一酸化炭素及び水素を含む混合ガスを製造する方法、固体炭素を捕集する方法、及び気相反応装置
EA044126B1 (ru) Способ производства метанола
Cavani et al. Hydrocarbons catalytic combustion in membrane reactors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160307