UA127416C2 - Спосіб і система для виробництва синтез-газу - Google Patents

Спосіб і система для виробництва синтез-газу Download PDF

Info

Publication number
UA127416C2
UA127416C2 UAA202004195A UAA202004195A UA127416C2 UA 127416 C2 UA127416 C2 UA 127416C2 UA A202004195 A UAA202004195 A UA A202004195A UA A202004195 A UAA202004195 A UA A202004195A UA 127416 C2 UA127416 C2 UA 127416C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
flow
stream
gas
heated
gas stream
Prior art date
Application number
UAA202004195A
Other languages
English (en)
Inventor
Пітер Молгаард Мортенсен
Питер Молгаард Мортенсен
Кім Осберг-Петерсен
Ким Осберг-Петерсен
Original Assignee
Хальдор Топсьое 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 Топсьое А/С filed Critical Хальдор Топсьое А/С
Publication of UA127416C2 publication Critical patent/UA127416C2/uk

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245—Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • 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
    • C01B3/384—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 the catalyst being continuously externally heated
    • 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
    • C01B3/388—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 the heat being generated by superheated steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/026—Increasing the carbon monoxide content, e.g. reverse water-gas shift [RWGS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2219/00135—Electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
    • 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
    • C01B2203/0244—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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • 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
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift 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
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • 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
    • C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
    • 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

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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Винахід стосується способу отримання синтез-газу, причому зазначений спосіб включає стадії: a) в реакторі риформінгу, взаємодії потоку вуглеводневої сировини з потоком окисного газу, в результаті чого утворюється перший потік синтез-газу; b) подачі нагрітого потоку газу, збагаченого CO2, у адіабатичний пост-конвертер, що містить другий активний каталізатор для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу; та c) в зазначеному адіабатичному пост-конвертері, пропускання щонайменше частини першого потоку синтез-газу та нагрітого потоку газу, збагаченого CO2, для проходження реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, тим самим забезпечуючи потік газоподібного продукту, причому потік газоподібного продукту є потоком синтез-газу. Винахід також стосується системи для отримання синтез-газу.

Description

Галузь техніки, до якої належить винахід
Варіанти здійснення представленого винаходу в цілому стосуються системи та способу виробництва синтез-газу. Зокрема, винахід стосується системи та способу, спрямовані на виробництво риформованого потоку з відносно низьким співвідношенням Не/СО.
Передумови створення винаходу
Каталітичне виробництво синтез-газу шляхом парового риформінгу вуглеводневої сировини, є відомим протягом десятиліть. Ендотермічна реакція парового риформінгу, як правило, проводиться в паровому метановому риформері (ЗМК). Паровий риформер або паровий метановий риформер має декілька трубок заповнених каталізатором, розміщених в печі або полуменевому нагрівачі для забезпечення тепла для ендотермічної реакції. Труби, як правило, мають довжину 10-14 метрів та внутрішній діаметр 7-15 см. Тепло для ендотермічної реакції подається шляхом спалювання палива в пальниках у печі. Температура на виході синтез-газу з парового риформера залежить від використання синтез-газу, але, як правило, вона знаходиться в діапазоні від 650 "С до 980 "С.
Відомо, що утворення вуглецю на каталізаторі, який використовується для каталітичного виробництва синтез-газу шляхом парового риформінгу, є проблемою, особливо для виробництва синтез-газів з відносно низьким співвідношенням Нг/СО. Отже, для таких синтез- газів необхідним є каталізатори, стійкі до утворення вуглецю. Такими стійкими до вуглецю каталізаторами є, наприклад, каталізатори на основі благородних металів, частково пасивовані нікелеві каталізатори та активовані нікелеві каталізатори. Крім того, в промислових масштабах риформінгу газу, збагаченого СО», як правило, необхідна спільна подача води для зменшення вагового коефіцієнту газу для утворення вуглецю. З точки зору термодинаміки, є вигідним мати високу концентрацію СО2 та низьку концентрацію пари в сировині, щоб сприяти виробництву синтез-газу з низьким співвідношенням Нг/СО. Проте, робота в таких умовах може бути неможливою через можливість утворення вуглецю на каталізаторі.
Альтернативним виробництвом синтез-газу з низьким співвідношенням Нг/СО шляхом парового риформінгу є спосіб пасивування риформінгу сіркою (ЗРАКОС), який може бути застосованим для виробництва синтез-газу з відносно низьким співвідношенням Нг/СО. Даний спосіб вимагає десульфуризації одержаного синтез-газу для отримання синтез-газу, який не
Зо містить сірки.
Більш детальну інформацію щодо різних способів отримання синтез-газу з низьким співвідношенням Нг/СО можна знайти в "Іпаивігіа! зсаіе ехрегіепсе оп 5іват геїоптіпа ої СОг-гісн дав", Р.М. Могіепзеп 8. І. бубКісег, Арріїеа Саїа|узіз А: Сепегаї, 495 (2015), 141-151.
Терміни "риформінг" або "метановий риформінг" є призначеними для позначення реакції риформінгу відповідно до однієї або більше з наступних реакцій:
Сна-НгО є СО ЗНа (Ї)
СнаенНго «з СОгч4Не (ії)
СНнаі-СоО» «з 2бО2Не (ії)
Реакції (ї) та (її) являють собою реакції парового метанового риформінгу, в той час як реакція (ії) являє собою реакцію сухого метанового риформінгу.
Для вищих вуглеводнів, а саме СяНт, де п22, т 2 4, рівняння (ї) є узагальненим як:
СеНтя--п Н2гО -З по 4 (п.нт/2)Н?» (ім), де п22, т 2 4
Як правило, риформінг супроводжується реакцією конверсії водяного газу (м):
Сон є СОН» (м)
Термін "паровий метановий риформінг" є призначеним для охоплення реакцій (і) та (ії), що протікають зліва направо від стрілки, тоді як термін "метанування" є призначеним для охоплення зворотних реакцій, реакцій (і) та (ії), що протікають справа наліво від стрілки. Таким чином, термін "реакції парового метанового риформінгу/метанування" є призначеним для позначення реакцій (і) та (і), що протікають в напрямку рівноваги. Термін "зворотна конверсія водяного газу" є призначеним для позначення реакції (м), що протікає справа наліво від стрілки.
У більшості випадків, всі зазначені реакції знаходяться в рівновазі або близько до рівноваги на виході з шару каталізатора або зони каталізатора відповідного реактора.
Способи, які грунтуються на автотермічному риформінгу (АТЕК), є альтернативним способом виробництва синтез-газу, особливо коли необхідним є низьке співвідношення водню та монооксиду вуглецю. Основними елементами реактора АТК є пальник, камера згоряння, та шар каталізатору, що містяться у герметичному корпусі з вогнетривкою футировкою. У реакторі АТК часткове згоряння потоку вуглеводневої сировини під стехіометричними кількостями кисню супроводжується паровим риформінгом сировини, яка частково згоріла в нерухомому шарі каталізатора парового риформінгу. Паровий риформінг також, в деякій мірі, відбувається в бо камері згоряння через високу температуру. Реакція парового риформінгу супроводжується реакцією конверсії водяного газу. Як правило, газ знаходиться в рівновазі або близько до рівноваги на виході з реактора по відношенню до реакцій парового риформінгу та конверсії водяного газу. Температура вихідного газу, як правило, знаходиться в діапазоні від 850 "С до 1100 "Сб. Більш детальну інформацію про АТК та повний опис можна знайти в даній галузі, наприклад, в "Зіцаїез іп Зи!игпасе Зсіепсе апа Саїаїузів", Мої. 152, "Бупіпезі5 дав ргодисійп Ттог ЕТ зупіпезів"; Спарієг 4, р.258-352, 2004.
АТ використовує кисень і пару, та також, необов'язково, діоксид вуглецю, в реакції з потоком вуглеводневої сировини з утворенням синтез-газу. Співвідношення водню та монооксиду вуглецю у вихідному газі залежить від вибраних умов роботи, включаючи кількість пари та діоксиду вуглецю, що додають до потоку вуглеводневої сировини та/або до реактору
АТЕ. Збільшення кількості діоксиду вуглецю призведе до зменшення співвідношення водню до монооксиду вуглецю в газоподібному продукті, але також збільшить розмір реактора через великі витрати.
Завданням представленого винаходу є забезпечення способу та системи виробництва синтез-газу із заздалегідь визначеним співвідношенням Нг/СО. Також завданням представленого винаходу є забезпечення способу та системи виробництва синтез-газу з більш низьким співвідношенням Нг/СО, переважно без утворення надлишку Н». Крім того, завданням представленого винаходу є забезпечення системи та способу виробництва синтез-газу, де реактор риформінгу є реактором АТЕ, і де система та спосіб мають більш низьке споживання кисню та зменшений розмір реактора АТК. Також завданням представленого винаходу, є забезпечення способу та системи, які забезпечують високе одержання СО на установці риформінгу. Ще одне завдання представленого винаходу, полягає в тому, щоб забезпечити спосіб та систему, які будуть прийнятні як модернізація існуючого процесу і системи, у випадку, коли необхідно змінити склад потоку газоподібного продукту в напрямку виробництва більшої кількості монооксиду вуглецю з існуючого способу та системи, або для збільшення потужності з виробництва монооксиду вуглецю.
Суть винаходу
Аспект винаходу стосується способу виробництва синтез-газу, що включає стадії: а) в реакторі риформінгу, в якому потік вихідної вуглеводневої сировини взаємодіє з потоком
Зо окисного газу, в результаті чого одержується перший потік синтез-газу; Б) подачу нагрітого потоку газу, збагаченого СО», в адіабатичний пост-конвертер, що містить другий активний каталізатор для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу; та с) в адіабатичному пост-конвертері, що дозволяє, щонайменше, частині першого потоку синтез-газу та нагрітого потоку газу, збагаченого СО», піддаватися реакціям парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, щоб тим самим забезпечити потік газоподібного продукту, причому потік газоподібного продукту є потоком синтез-газу. Співвідношення Нг/СО в потоці газоподібного продукту буде нижче співвідношення Не/СО в першому потоці синтез-газу.
При проведенні реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу в окремому реакторі, а саме адіабатичному пост-конвертері, нижче за потоком реактора риформінгу, одержання СО в процесі може бути збільшене та/або співвідношення Нг/СО може бути відрегульовано.
Термін "пост-конвертер" є призначеним для позначення реактора нижче за потоком реактора риформінгу, де паровий риформінг, метанування та реакція зворотної конверсії водяного газу протікає в напрямку рівноваги до пост-конвертера. Синтез-газ з реактора риформінгу перетворюється в продукт синтез-газу в пост-конвертері, продукт синтез-газу має більш низьке співвідношення Нг/СО, ніж синтез-газ з реактора риформінгу. Термін "реактор риформінгу" є призначеним для позначення реактора для виробництва синтез-газу, такого як, наприклад, реактор парового метанового риформінгу або реактор автотермічного риформінгу.
Застосування адіабатичного пост-конвертера, що містить другий каталізатор, активний в каталізуванні реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, може здатися нелогічним, оскільки метан утворюється з водню та монооксиду вуглецю в першому потоці синтез-газу в результаті реакцій (Ії) та (ії), що протікає в напрямку лівої сторони. Проте, перевага забезпечення синтез-газу з високою концентрацією монооксиду вуглецю при одночасному зменшенні ризику утворення вуглецю на каталізаторі в адіабатичному пост-конвертері переважує потенційний недолік незначного збільшення кількості метану в потоці синтез-газу.
В даному контексті термін 5/С або "співвідношення 5/С" є скороченням для співвідношення пари до вуглецю. Співвідношення пари до вуглецю являє собою співвідношення молей пари до бо молей вуглецю у вуглеводнях газу, такому як потік вуглеводневої сировини. Таким чином, 5/С являє собою загальну кількість молей пари, розділену на загальну кількість молей вуглецю з вуглеводнів в газі. Крім того, термін "О/С" або "співвідношення О/С" є скороченням для атомного співвідношення кисню до вуглецю. Співвідношення кисню до вуглецю являє собою співвідношення молей кисню до молей вуглецю в газі Крім того, термін Н/С або "співвідношення Н/С" є скороченням для атомного співвідношення водню до вуглецю.
Співвідношення водню до вуглецю являє собою співвідношення молей водню до молей вуглецю в газі. Слід зазначити, що термін "С" у співвідношеннях 5/С, таким чином, відрізняється від "С" у співвідношеннях Н/С та О/С, оскільки в 5/С, "С" стосується тільки вуглеводнів, в той час як в О/С та Н/С, "С" стосується всього вуглецю в газі.
Термін "синтез-газ" є призначеним для охоплення газу, що містить, щонайменше, водень та монооксид вуглецю, при цьому він також може містити діоксид вуглецю, метан та пару і, можливо, невеликі кількості інших газів, таких як аргон, азот тощо.
Слід зазначити, що другий каталізатор в адіабатичному пост-конвертері є активним для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу. Три зазначені реакції є тісно пов'язаними, та реакції в адіабатичному пост-конвертері протікають в напрямку рівноваги.
В одному варіанті здійснення винаходу, реактор риформінгу являє собою реактор АТЕ.
Реактор АТК містить пальник, камеру згоряння, та шар першого каталізатора, розміщений у герметичному корпусі з вогнетривкою футировкою. В іншому варіанті здійснення, реактор риформінгу являє собою реактор парового метанового риформінгу. Реактор парового метанового риформінгу містить декілька труб, в яких розміщений перший каталізатор в печі з пальниками.
В одному варіанті здійснення винаходу, потік газоподібного продукту являє собою синтез-газ з співвідношенням Нг/СО нижче 1,8. Переважно співвідношення Нг/СО в синтез-газі є, серед іншого, нижче 1,6, більш переважно нижче 1,4, ще більш переважно нижче 1,2 та найбільш переважно нижче 1,0.
У варіанті здійснення винаходу, щонайменше, частина першого потоку синтез-газу та нагрітого потоку газу, збагаченого СО» об'єднують в об'єднаний потік газу вище за потоком
Зо адіабатичного пост-конвертера. Як альтернатива, щонайменше, частина першого потоку синтез-газу та потоку нагрітого газу, збагаченого СО», подають окремо в адіабатичний пост- конвертер для змішування в ньому. Термін "газ, збагачений СОг" є призначеним для позначення газового потоку з вмістом СО», щонайменше, 50 мол. 95, таким як, щонайменше, 70 мол. 95 СО», наприклад, щонайменше, 90 мол. 95 СО».
В одному варіанті здійснення винаходу, нагрітий потік газу, збагачений СО», має температуру приблизно від 500 "С до 1100 "С до об'єднання, щонайменше, з частиною першого потоку синтез-газу та/або до введення в адіабатичний пост-конвертер. Переважно, температура нагрітого потоку газу, збагаченого СО», становить понад 600 С, та більш переважно, температура нагрітого потоку газу, збагачення СО», ставить приблизно 700 "С або вище, щоб уникнути занадто низьких температур в адіабатичному пост-конвертері. Температура нагрітого потоку газу, збагаченого СО» повинна бути досить високою, щоб уникнути утворення вуглецю.
Крім того, висока температура нагрітого потоку газу, збагаченого СО» забезпечує кращу селективність по відношенню до СО і, отже, більш високий вихід.
Температуру газів, що надходять в адіабатичний пост-конвертер, слід регулювати, для уникнення утворення вуглецю на другому каталізаторі. Мінімальна температура залежить від робочих умов, але, як правило, становить 750 "С, або більш переважно вище 800 "с.
Температура другого каталізатора в адіабатичному пост-конвертері буде нижче 1050 "С або навіть нижче 1000 "С.
Варіант здійснення винаходу додатково містить стадію нагрівання потоку газу, збагаченого
Со», для формування потоку нагрітого газу, збагаченого СО», у тепловому нагрівачі. У випадку, коли реактор риформінгу являє собою реактор АТЕ, тепловий нагрівач для нагрівання потоку газу, збагаченого СО», може бути тепловим нагрівачем, що використовується для попереднього нагріву потоку вуглеводневої сировини вище за потоком реактору АТК. Як альтернатива, тепловий нагрівач для нагрівання потоку газу, збагаченого СО», може являти собою додатковий тепловий нагрівач.
Варіант здійснення винаходу, додатково включає стадію нагрівання потоку газу, збагаченого
СО», для формування потоку нагрітого газу, збагаченого СО», в нагрівачі з електричним нагрівом.
Варіант здійснення винаходу, додатково містить стадію нагрівання потоку газу, збагаченого 60 Со», для формування потоку нагрітого газу, збагаченого СО», шляхом теплообміну з перегрітою парою.
Варіант здійснення винаходу, додатково містить стадію нагрівання потоку газу, збагаченого
СО» для формування потоку нагрітого газу, збагаченого СО», шляхом теплообміну, щонайменше, з частиною потоку газоподібного продукту, що виходить з адіабатичного пост- конвертера.
Нагрівання потоку газу, збагаченого СО, може бути об'єднаний таким чином, що використовується більше одного варіанта: тепловий нагрівач, нагрівач з електричним підігрівом, теплообмін з перегрітою парою та теплообмін з потоком газоподібного продукту. У випадку об'єднання, потік газу, збагачений СО», спочатку нагрівається перегрітою (якщо використовується нагрівання за допомогою теплообміну з перегрітою парою), потім всередині теплового нагрівача або нагрівача з електричним підігрівом (якщо використовується тепловий/електричний нагрівач) і, нарешті, шляхом теплообміну, щонайменше, з частиною газоподібного продукту, що виходить з адіабатичного пост-конвертера (якщо такий теплообмін використовується).
Термін "потік вуглеводневої сировини" є призначеним для позначення потоку сировини, що містить вуглеводневий газ з одним або більше вуглеводнями і, можливо, іншими складовими, такими як СО» та/або пара. Прикладами "вуглеводневого газу" можуть бути природний газ, міський газ або суміш метану та вищих вуглеводнів. Як правило, потік вуглеводневої сировини включає потік вуглеводневого газу з незначними кількостями водню, монооксиду вуглецю, діоксиду вуглецю, азоту або аргону або їх комбінацій, на додаток до пари і, можливо, діоксиду вуглецю, вище за потоком реактора риформінгу додають вуглеводневий газ.
Як правило, вуглеводневий газ піддається десульфуризації, для видалення з нього сірки і, таким чином, уникнення деактивації каталізаторів, що використовуються у способі.
Необов'язково, вуглеводневий газ разом з парою, також будуть піддаватися адіабатичному попередньому риформінгу відповідно до реакції (ім) в температурному інтервалі приблизно 350- 550 С для перетворення вищих вуглеводнів, як початкової стадії у способі, як правило, відбувається нижче за потоком стадії десульфуризації. Це усуває ризик утворення вуглецю з вищих вуглеводнів на каталізаторі на наступних стадіях способу.
В одному варіанті здійснення винаходу, молярне співвідношення між діоксидом вуглецю в
Зо нагрітому потоці газу, збагаченого СО», та вуглеводнями в потоці вуглеводневої сировини перевищує 0,1. Верхня межа для мольного співвідношення між діоксидом вуглецю в нагрітому потоці газу, збагаченого СО» та вуглеводнями в потоці вуглеводневої сировини становить 4. Як правило, мольне співвідношення між діоксидом вуглецю в нагрітому потоці газу, збагаченого
Со» та вуглеводнями в потоці вуглеводневої сировини перевищує 0,5.
В одному варіанті здійснення, потік вуглеводневої сировини містить пару, та співвідношення
З/С в потоці вуглеводневої сировини становить від 0,2 до 2. Переважно співвідношення 5/С становить від 0,4 до 0,6.
В одному варіанті здійснення винаходу, кількість пари, кисню та діоксиду вуглецю, що подається в реактор риформінгу, та кількість пари та діоксиду вуглецю, який можна додавати, щонайменше, до частини першого потоку синтез-газу вище за потоком, або в адіабатичному пост-конверторі, регулюють для забезпечення заданого співвідношення Нг/СО в потоці газоподібного продукту.
В одному варіанті здійснення винаходу, кількість та температуру нагрітого потоку газу, збагаченого СО» регулюють, щоб гарантувати, що температура зазначеного потоку газоподібного продукту становить, щонайменше, 8009С. Температура зазначеного потоку газоподібного продукту, як правило, становить від 800 "С до 1000 "С, така як, наприклад 85020.
У варіанті здійснення винаходу, другий активний каталізатор являє собою каталізатор парового риформінгу та/або каталізатор метанування. Прикладами таких каталізаторів є
Мі/МаА25О, Мі/АІ2Оз, Мі/СаАІ26О:, Ви/МаАІ269О5, ВН/МаА1І2О5, І/МаАІг265О5, Мо2бС, УМо2бС, Сео», благородний метал на носії АІ2Оз, але інші каталізатори, прийнятні для риформінгу є також можливими. Таким чином, другий каталізатор виконаний з можливістю каталізувати реакцію парового метанового риформінгу. Проте, оскільки вхід газу в адіабатичний пост-конвертер є потоком синтез-газу, що містить водень та монооксид вуглецю, в адіабатичному пост-конвертері відбуваються як реакція парового метанового риформінгу, так і реакція метанування та реакція зворотної конверсії водяного газу, та загальний вміст метану, монооксиду вуглецю та пари, на виході з адіабатичного пост-конвертера збільшується.
Перший каталізатор, переважно також являє собою каталізатор парового метанового риформінгу.
Інший аспект винаходу стосується системи для виробництва синтез-газу. Система включає 60 в себе:
- реактор риформінгу, виконаний з можливістю взаємодії вуглеводневої сировини з потоком окисного газу, в результаті чого утворюється перший потік синтез-газу, - адіабатичний пост-конвертер, що містить другий активний каталізатор для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, - трубопровід для подачі, щонайменше, частини першого потоку синтез-газу в адіабатичний пост-конвертер, і де адіабатичний пост-конвертер містить вихідний отвір для випускання потоку газоподібного продукту, причому потік газоподібного продукту являє собою потік синтез-газу, та - спосіб додавання нагрітого потоку газу, збагаченого СО», щонайменше до частини першого потоку синтез-газу вище за потоком або в адіабатичний пост-конвертор.
Слід зазначити, що другий каталізатор в адіабатичному пост-конвертері є активним для каталізу реакцій парового метанового риформінгу/метанування та реакції зворотної конверсії водяного газу. Зазначені три реакції є тісно пов'язаними та спрямованими до рівноваги всередині пост-конвертера.
Переваги системи та її варіантів здійснення, відповідають тим, які описані щодо способу за представленим винаходом. Тому вони не будуть описані більш детально в даному документі.
Короткий опис креслень
Варіанти здійснення представленого винаходу, пояснюються, як приклад та з посиланням на креслення, що додаються. Слід зазначити, що креслення, які додаються, ілюструють лише приклади варіантів здійснення даного винаходу і, отже, не повинні розглядатися як обмеження його обсягу, оскільки винахід може допускати інші, не менш ефективні, варіанти здійснення.
Фігури 1-3 являють собою схематичні креслення систем для виробництва синтез-газу відповідно до винаходу.
Детальний опис
Далі наведено детальний опис варіантів здійснення винаходу, зображених на кресленнях, що додаються. Варіанти здійснення винаходу, є прикладами і представлені настільки детально, щоб чітко донести винахід. Проте, пропонована кількість деталей не призначена для обмеження очікуваних варіантів здійснення винаходу; а, навпаки, завдання полягає в тому, щоб охопити всі модифікації, еквіваленти та альтернативи, що потрапляють в суть та обсяг даного винаходу, як визначено у формулі винаходу, що додається.
Зо Фігура 1 являє собою схематичне креслення системи 100 для виробництва синтез-газу відповідно до винаходу. Система 100 містить реактор АТЕ 10 та адіабатичний пост-конвертер 20.
Потік вуглеводневої сировини 4 в реакторі АТК 10 системи 100, складається з потоку вуглеводневого газу 1, потоку газу, збагаченого СО», 2, наприклад, в основному чистого СО», та пари 3. Потік газу, збагаченого СО5 2 та пари З додаються до потоку вуглеводневого газу 1, тим самим утворюючи об'єднаний потік вуглеводневої сировини 4 перед подачею об'єднаного потоку вуглеводневої сировини 4 у реактор АТК 10. У реакторі АТК 10 знаходиться перший каталізатор 11 у формі каталізатора парового метанового риформінгу. Потік 5, який містить кисень, такий як повітря, збагачене киснем, потік, або в основному чистий кисень, надходять в зону згоряння реактора АТК 10 через вхідний отвір. Реактор АТК 10 виробляє перший потік синтез-газу 6, що містить водень, монооксид вуглецю та діоксид вуглецю, з об'єднаного потоку вуглеводневої сировини 4 та потоку, що містить кисень 5. Перший потік синтез-газу 6, що виходить з реактора АТЕ 10, як правило, має температуру від приблизно 900 "С до приблизно 1100 "С, наприклад приблизно 1000 "С.
Адіабатичний пост-конвертер 20 містить другий каталізатор 25, активний для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу.
Наприклад, другий каталізатор 25 являє собою шар другого каталізатора. Таким чином, в адіабатичному пост-конверторі 20 відбувається чисте виробництво монооксиду вуглецю, пари та метану. Таким чином, реакція парового метанового риформінгу та реакції зворотної конверсії водяного газу відбуваються в адіабатичному пост-конверторі 20 разом з реакцією метанування.
Крім того, система містить нагрівач (не показаний на фігурі 1) для нагрівання потоку газу, збагаченого СО, для формування нагрітого потоку газу, збагаченого, СО 7. Трубопровід з'єднує вихід з реактора АТК 10 з входом в адіабатичний пост-конвертер 20. Нагрітий потік газу, збагачений СО» 7, додається в перший потік синтез-газу 6 вище за потоком адіабатичного пост- конвертера 20, в результаті чого створюється потік змішаного газу 8. Зазначений потік змішаного газу 8, надходить у адіабатичний пост-конвертер 20, і потік газоподібного продукту 15 виходить з адіабатичного пост-конвертера 20 у вигляді продукту синтез-газу. Потік газоподібного продукту 15 може піддаватися подальшій обробці після адіабатичного пост- конвертера 20. Потік газоподібного продукту 15 являє собою синтез-газ. бо Адіабатичний пост-конвертер 20 служить для врівноваження змішаного газу і, таким чином,
для зменшення співвідношення Нг/СО в потоці газоподібного продукту 15, в порівнянні зі співвідношенням Нг/СО в першому потоці синтез-газу 6.
У варіанті здійснення винаходу, показаному на фігурі 1, нагрітий потік газу, збагаченого СО2 7, додають в перший потік синтез-газу 6, в потік змішаного газу 8 перед впуском в адіабатичний пост-конвертер 20. Проте, альтернативно, потік нагрітого газу, збагаченого СО» 7, та перший потік синтез-газу б можуть бути окремо подані в адіабатичний пост-конвертер 20 для змішування в ньому вище за потоком шару другого каталізатора 25.
Фігура 2 являє собою схематичне креслення системи 101 для отримання синтез-газу відповідно до винаходу. Система 101 містить блоки/компоненти системи 100, показані на фігурі 1. Аналогічні одиниці є позначеними аналогічними довідковими номерами і не будуть детально описані в даному документі. Система 101 містить нагрівач 30. Нагрівач 30 може являти собою полуменевий нагрівач або нагрівач з електричним нагрівом. Нагрівач 30 може являти собою нагрівач, який використовується для попереднього нагрівання потоку вуглеводневої сировини перед реактором АТК 10, або він може являти собою окремий нагрівач. Потік газу, збагачений
СО», 7", нагрівається за допомогою теплообміну всередині нагрівача 30, тим самим перетворюючи нагрітий потік газу, збагаченого СО? 7.
Фігура З являє собою схематичне креслення системи 102 для отримання синтез-газу відповідно до винаходу. Система 102 містить блоки/компоненти системи 100, показані на фігурі 1. Аналогічні одиниці є позначеними аналогічними довідковими номерами і не будуть детально описані в даному документі. Система 102 містить теплообмінник 40 нижче за потоком адіабатичного пост-конвертера 20. Потік газу, збагачений СО», 7" нагрівається за допомогою теплообміну з потоком гарячого газоподібного продукту 15, що виходить з адіабатичного пост- конвертера 20, тим самим, випускаючи потік нагрітого газу, збагаченого СО», 7. Варіанти здійснення винаходу, показані на фігурах 2 та 3, можуть бути об'єднані, так що потік газу, збагаченого СО», спочатку нагрівається за допомогою нагрівача 30, та потім нагрівається за допомогою теплообміну з потоком гарячого газоподібного продукту 15. Крім того, потік газу, збагаченого СО може нагріватися шляхом теплообміну з перегрітою парою (на кресленнях не показано); в цьому випадку теплообмін з перегрітою парою, як правило, відбувається перед нагріванням в нагрівачі з електричним або тепловим нагріванням. Також є можливою
Зо комбінація, в якій потік газу, збагаченого СО», спочатку нагрівається за допомогою перегрітої пари, та потім за допомогою теплообміну з потоком гарячого газоподібного продукту 15 з адіабатичного пост-конвертера 20.
ПРИКЛАД:
Приклад розрахунку способу наведено в таблиці 1 нижче. Потік вуглеводневої сировини 4, що містить вуглеводневий газ 1, потік газу, збагачений Со», 2 та пару З і має співвідношення
З/С 0,6, подають в реактор АТЕК 10 за винаходом, як показано на фігурі 1. Потік вуглеводневої сировини 4 нагрівають до 650 "С перед подачею в реактор АТЕ. 10. Реактор АТК 10 виробляє перший потік синтез-газу 6. Потік 5, який містить кисень, додають в реактор АТК 10, та його кількість регулюють таким чином, щоб температура першого потоку синтез-газу 6 становила 1050 С.
Загальний потік всіх компонентів у всіх вхідних потоках в реактор АТК та потік всіх компонентів в першому потоці синтез-газу 6 наведені в колонці "АТЕ. 10" в Таблиці 1.
Потік газу, збагачений СО», нагрівається до нагрітого потоку газу, збагаченого СО», що має температуру 650 С, та об'єднаний газ (перший потік синтез-газу і потік нагрітого газу, збагаченого СО») надходить у адіабатичний пост-конвертер 20 при температурі 969 С.
Всередині адіабатичного пост-конвертера 20, об'єднаний потік є врівноваженим, тобто він піддається реакціям зворотної конверсії водяного газу, метанування та риформінгу. Загальна кількість монооксиду вуглецю, пари та метану, що випускається з адіабатичного пост- конвертера 20, збільшується в порівнянні з газом, що входить в нього. Температура на виході потоку газоподібного продукту, що виходить з адіабатичного пост-конвертера 20, становить 951 "С, що значно нижче температури рівноваги розкладання метану для газу - 1195 С, та вище температури Будуа для газу - 850"С. Отже, потік газоподібного продукту не має потенціалу для утворення вуглецю.
В даному контексті, температура розкладання метану (Т(МОС)) є розрахованою як температура, при якій константа рівноваги розкладання метану до графіту (СНа «з Ст2Н?») дорівнює коефіцієнту реакції газу. Утворення графітового вуглецю може відбуватися, коли температура є вище цієї температури. Коефіцієнт реакції ОС є визначеним як співвідношення квадрату парціального тиску водню до парціального тиску метану, тобто ОС-Раенг /Ресна.
Температура рівноваги Будуа (Т(ВО)) є розрахованою аналогічним чином, але в реакції бо Будуа (2СО «» ССО»), і в даному випадку утворення графітового вуглецю може мати місце,
коли температура нижче даної температури рівноваги Будуа.
Таблиця 1 шт З ГИ конвертер 20 навходіт СІ | 650 | ХР 969,.74.ЙЮКСЦИ навиході ТІМОС)СІЇ | ///-77771777171717111195...: на виході Т(ВОЮ) ГС)
Навходї////// ЇЇ со(нмуюді | 77770777 21915 ГГ
Подачакиснюї.//:/ | 7 ЇЇ
ОгІНма/од.| | 41018 Ї 77777771
Ме(Нмутюді. | 71224 | 77777771
Подачакиснют СІ | 37 ЇЇ 77777771
Навиходї/ ОЇ 7777771Ї111111111111111с1С
Загальний вихідний
Таким чином, коли використовуються система та спосіб за представленим винаходом, є можливим забезпечити потік газоподібного продукту у вигляді синтез-газу, що має відносно високу кількість СО.
Порівняльний приклад відповідних значень для отримання аналогічного синтез-газу в системі з реактором АТК, але без адіабатичного пост-конвертеру, який в даному документі позначається як "автономний реактор АТЕ", показаний в таблиці 2. В цьому випадку весь СО2 додається перед реактором АТК, який працює при 5/С становить 0,6. Порівняння прикладів
Таблиці 1 та 2 демонструє, що в автономному реакторі АТК для виробництва заданої кількості монооксиду вуглецю є необхідним більше кисню.
З Таблиці 1 та Таблиці 2 також видно, що вихідний потік з реактора АТК у випадку представленого винаходу є меншим, ніж в автономному реакторі АТК. Це означає, що у випадку представленого винаходу може бути сконструйований менший реактор АТЕ. Це також означає, що у випадку реконструкції, виробництво монооксиду вуглецю може бути збільшене без необхідності розширення даного реактора АТК. Це робиться шляхом додавання адіабатичного пост-конвертера відповідно до винаходу.
Таблиця 2
Автономний АТК
На виході Т (МОС) С) - (Навходї //-/-/-:::777//Ї1111С1С
Таблиця 2
Автономний АТК
СО(нмуюді! 77777777 110
Подачакиснюїу//-/:///Ї1111С1сСсС
Навиходїї 7777 Її
Загальний вихідний потік
Значення іншого прикладу винаходу наведені у Таблиці 3. Потік вуглеводневої сировини, що містить вуглеводневий газ, СО?» та пару, і має співвідношення 5/С, що становить 0,6, подають в реактор АТК 10, в системі відповідно до винаходу, як показано на фігурі 1. Зазначений потік вуглеводневої сировини нагрівають до 650 "С перед тим, як впустити в реактор АТК 10. У реакторі АТК 10, часткове згоряння потоку вуглеводневої сировини під стехіометричними кількостями кисню, який додається в реактор АТЕК 10, супроводжується паровим риформінгом частково згорілого потоку вуглеводневої сировини в нерухомому шарі першого каталізатора у вигляді каталізатора парового риформінгу, тим самим отримуючи перший потік синтез-газу, що має температуру 1050 "С. Через низький вміст СНа в синтез-газі з реактора АТК температура рівноваги реакції розкладання метану до графітового вуглецю для даного газового складу дуже висока. У той же час зазначена температура вище температури рівноваги реакції Будуа з графітовим вуглецем, що дорівнює 884 "С, і, отже, цей газ не має схильності до утворення вуглецю.
Потік газу, збагачений СО», нагрівається до нагрітого потоку газу, збагаченого СО», що має температуру 650 С, та об'єднаний газ (перший потік синтез-газу та потік нагрітого газу, збагаченого СО») надходить у адіабатичний пост-конвертер 20 при температурі 879 с.
Всередині адіабатичного пост-конвертера 20, об'єднаний потік є врівноваженим, тобто він піддається реакціям зворотної конверсії водяного газу, метанування та риформінгу, в результаті чого утворюється чистий метан, пара та моно оксид вуглецю. Температура на виході потоку газоподібного продукту, що виходить з адіабатичного пост-конвертера 20, становить 856 "С, що є значно нижче температури рівноваги розкладання метану для газу 991С, та вище температури Будуа для газу 795 "С. Отже, потік газоподібного продукту не має потенціалу до утворення вуглецю. Газоподібний продукт 3 адіабатичного пост-конвертера 20 має співвідношення Нг/СО-0,63.
Таблиця З вина З ДЕК конвертер 20
Навиході (МОСС! ///-7777171777171717171717991 2 щ мчРЗВ
На виході Т(ВО)) ГС)
Таблиця З во З» (В конвертер 20
Навходї/ 17777111 со|нмуюд.і 17777707 16530777
Подачакиснюї.//-/:/ ОЇ б2(Нмуод.| 1778186. |: ма(Нмуюд.! 71771167 ЇЇ
Подачікиснют РСІЇ 17737171
Навиходї 17777711
ОгІНму/утод| 17777071 Ї77717117101с1

Claims (23)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання синтез-газу, причому зазначений спосіб включає стадії: а) в реакторі риформінгу, що містить перший каталізатор, взаємодії потоку вуглеводневої сировини з потоком окисного газу, в результаті чого утворюється перший потік синтез-газу; Б) подачі нагрітого потоку газу, збагаченого СО»5г, з вмістом СО» щонайменше 50 мол. 95 сух. у адіабатичний пост-конвертер, що містить другий активний каталізатор для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу; та с) в зазначеному адіабатичному пост-конвертері, пропускання щонайменше частини першого потоку синтез-газу та нагрітого потоку газу, збагаченого СО», для проходження реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, тим самим забезпечуючи потік газоподібного продукту, причому потік газоподібного продукту є потоком синтез-газу.
2. Спосіб за пунктом 1, в якому реактор риформінгу являє собою реактор автотермічного риформінгу.
3. Спосіб за пунктом 1, в якому реактор риформінгу являє собою реактор парового метанового риформінгу.
4. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-3, в якому потік газоподібного продукту являє собою потік синтез-газу з співвідношенням Нг/СО нижче 1,8.
5. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-4, в якому зазначена щонайменше частина першого потоку синтез-газу та зазначений нагрітий потік газу, збагачений СО», об'єднуються в об'єднаний потік газу вище за потоком адіабатичного пост-конвертера.
б. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-5, в якому нагрітий потік газу, збагачений СО», має температуру від 500 до 1100 "С перед об'єднанням із зазначеною щонайменше частиною першого потоку синтез-газу та/або перед введенням в зазначений адіабатичний пост-конвертер.
7. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-6, який додатково включає стадію нагрівання потоку газу, збагаченого СО, для утворення зазначеного нагрітого потоку газу, збагаченого СО», в Зо тепловому нагрівачі.
8. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-7, який додатково включає стадію нагрівання потоку газу, збагаченого СО, для утворення нагрітого потоку газу, збагаченого СО», в нагрівачі з електричним нагрівом.
9. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-8, який додатково включає стадію нагрівання потоку газу, збагаченого СО», для утворення зазначеного потоку газу, збагаченого СО», за допомогою теплообміну з перегрітою парою.
10. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-9, який додатково включає стадію нагрівання потоку газу, збагаченого СО», у вищезазначений нагрітий потік газу, збагачений СО», шляхом теплообміну щонайменше з частиною потоку газоподібного продукту, що виходить з адіабатичного пост- конвертера.
11. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-10, в якому молярне співвідношення між діоксидом вуглецю в зазначеному потоці нагрітого газу, збагаченого СО», та вуглеводнями в потоці вуглеводневої сировини є вищим ніж 0,1.
12. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-11, в якому зазначений потік вуглеводневої сировини містить пару, та співвідношення 5/С в зазначеному потоці вуглеводневої сировини становить від 0,2 до
2.
13. Спосіб за будь-яким з пунктів 2-12, в якому кількість пари, кисню та діоксиду вуглецю, що вводяться в реактор риформінгу та/або додаються в зазначену щонайменше частину першого потоку синтез-газу вище за потоком або в зазначений адіабатичний пост-конвертор, є відрегульованими таким чином, щоб забезпечити задане співвідношення Но/СО зазначеного потоку газоподібного продукту.
14. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-10, в якому кількість та температуру нагрітого потоку газу, збагаченого СО», відрегульовують таким чином, що температура зазначеного потоку газоподібного продукту становить щонайменше 800 С.
15. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-11, в якому другий каталізатор є каталізатором парового риформінгу.
16. Система для отримання синтез-газу, причому зазначена система містить: - реактор риформінгу, що містить перший каталізатор, виконаний з можливістю щонайменше часткової реакції вуглеводневої сировини разом з потоком окисного газу, в результаті чого утворюється перший потік синтез-газу, - адіабатичний пост-конвертер, що містить другий активний каталізатор для каталізу реакцій парового метанового риформінгу, метанування та зворотної конверсії водяного газу, - трубопровід для введення щонайменше частини першого потоку синтез-газу в зазначений адіабатичний пост-конвертер, - засіб для додавання нагрітого потоку газу, збагаченого СО», з вмістом СО» щонайменше 50 мол. 95 сух. в зазначену щонайменше частину першого потоку синтез-газу вище за потоком або в зазначений адіабатичний пост-конвертор; та вихідний отвір із зазначеного адіабатичного пост-конвертера для випускання потоку газоподібного продукту, причому зазначений потік газоподібного продукту є потоком синтез- газу.
17. Система за пунктом 16, в якій реактор риформінгу є реактором автотермічного риформінгу.
18. Система за пунктом 16, в якій реактор риформінгу є реактором парового метанового риформінгу.
19. Система за пунктом 16, яка додатково включає в себе тепловий нагрівач, в якому зазначений засіб для додавання нагрітого потоку газу, збагаченого СО», містить засіб для нагрівання потоку газу, збагаченого СО», шляхом теплообміну всередині теплового нагрівача.
20. Система за пунктом п. 16, яка додатково включає в себе нагрівач з електричним нагрівом, в якому зазначений засіб для додавання потоку нагрітого газу, збагаченого СО», містить засіб для нагрівання потоку газу, збагаченого СО, шляхом теплообміну всередині нагрівача з електричним нагрівом.
21. Система за п. 19 або 20, яка додатково містить блок теплообміну, що дозволяє нагрівати потік газу, збагачений СО», шляхом теплообміну з перегрітою парою.
22. Система за п. 19 або 20, яка додатково містить блок теплообміну, що дозволяє нагрівати потік газу, збагачений СО», у зазначений потік нагрітого газу, збагачений СО», шляхом теплообміну щонайменше з частиною потоку газоподібного продукту, що виходить із зазначеного адіабатичного пост-конвертера.
23. Система за будь-яким з пунктів 16-22, в якій другий каталізатор є каталізатором парового риформінгу.
; не | 20 . щи | т... рай В-ИН с ! нонини 100 7
Фіг. 1 : 16. й У ' У і 7 х | х нт 15 ПЕ її х й х М 103
Фіг. 2
Бк : мин Кх Я ! В Жкок : те ШЕ Й Кк | х т р Б ' 15 Я зуггіііііііііііііііііііілннннжнннжнннннннннннннннннннннннияй й 3 що» предок Ж ше В 103
Фіг. З
UAA202004195A 2017-12-08 2018-11-15 Спосіб і система для виробництва синтез-газу UA127416C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201700699 2017-12-08
PCT/EP2018/081407 WO2019110267A1 (en) 2017-12-08 2018-11-15 Process and system for producing synthesis gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA127416C2 true UA127416C2 (uk) 2023-08-16

Family

ID=64316571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202004195A UA127416C2 (uk) 2017-12-08 2018-11-15 Спосіб і система для виробництва синтез-газу

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11591214B2 (uk)
EP (1) EP3720811A1 (uk)
CN (1) CN111247091B (uk)
BR (1) BR112020011312A2 (uk)
EA (1) EA202091417A1 (uk)
UA (1) UA127416C2 (uk)
WO (1) WO2019110267A1 (uk)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11932538B2 (en) 2017-12-08 2024-03-19 Haldor Topsøe A/S Process and system for reforming a hydrocarbon gas
US11649164B2 (en) 2017-12-08 2023-05-16 Haldor Topsøe A/S Plant and process for producing synthesis gas
EP3574991A1 (en) 2018-05-31 2019-12-04 Haldor Topsøe A/S Steam reforming heated by resistance heating
US20220298015A1 (en) 2019-10-01 2022-09-22 Haldor Topsøe A/S On demand synthesis gas from methanol
CA3163744A1 (en) 2019-12-04 2021-06-10 Haldor Topsoe A/S Gas heater
WO2023274938A1 (en) 2021-06-28 2023-01-05 Topsoe A/S A structured body for heating gas
EP4371933A1 (en) 2022-11-21 2024-05-22 Technip Energies France System and process for producing synthesis gas

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3521767A1 (de) 1985-06-19 1987-01-02 Basf Ag Katalysatorfestbettaufbau unter verwendung wabenfoermiger koerper
DK156701C (da) 1987-08-27 1990-01-29 Haldor Topsoe As Fremgangsmaade til gennemfoerelse af heterogene katalytiske kemiske reaktioner
GB8722847D0 (en) 1987-09-29 1987-11-04 Electricity Council Performing endothermic catalytic reactions
US5417938A (en) 1988-09-02 1995-05-23 Sulzer Brothers Limited Device for carrying out catalyzed reactions
JPH03181338A (ja) 1989-12-11 1991-08-07 Gebr Sulzer Ag 触媒エレメントおよび触媒反応用反応器
US5102645A (en) 1990-06-21 1992-04-07 Liquid Carbonic Corporation Method for manufacture of high purity carbon monoxide
DK169615B1 (da) 1992-12-10 1994-12-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af carbonmonoxidrig gas
EP0640385B1 (de) 1993-08-26 1998-05-20 Sulzer Chemtech AG Packung mit katalytischen oder adsorbierenden Mitteln
US5958273A (en) 1994-02-01 1999-09-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Induction heated reactor apparatus
JPH11130405A (ja) 1997-10-28 1999-05-18 Ngk Insulators Ltd 改質反応装置、触媒装置、それらに用いる発熱・触媒体、及び改質反応装置の運転方法
US6527980B1 (en) 2000-10-12 2003-03-04 Air Products And Chemicals, Inc. Reforming with intermediate reactant injection
DE10104601A1 (de) 2001-02-02 2002-08-14 Xcellsis Gmbh Reaktor für ein Brennstoffzellenssystem
FR2825995B1 (fr) 2001-06-15 2004-07-09 Inst Francais Du Petrole Installation et procede de production de gaz de synthese comprenant un reacteur de vaporeformage et un reacteur de conversion du co2 chauffe par un gaz chaud
AU2007242933A1 (en) 2001-08-22 2008-01-10 Sasol Technology (Proprietary) Limited Production of synthesis gas and synthesis gas derived products
GB0129054D0 (en) 2001-12-05 2002-01-23 Accentus Plc Catalytic reactor and process
US20030162846A1 (en) * 2002-02-25 2003-08-28 Wang Shoou-L Process and apparatus for the production of synthesis gas
CA2396402A1 (en) 2002-07-29 2004-01-29 Hydrogenics Corporation Electrocatalytic reformer for synthesis gas production
DE102008050817A1 (de) 2008-10-08 2010-04-15 Karl-Heinz Tetzlaff Abgasfreie allotherme Dampfreformierung
DK2736840T3 (da) * 2011-07-26 2019-06-11 Stamicarbon B V Acting Under The Name Of Mt Innovation Center Fremgangsmåde til fremstilling af hydrogenrige gasblandinger
WO2013135667A1 (de) 2012-03-13 2013-09-19 Bayer Intellectual Property Gmbh Verfahren für die synthesegasherstellung
WO2013135710A2 (de) 2012-03-13 2013-09-19 Bayer Intellectual Property Gmbh Verfahren zur durchführung der rwgs-reaktion in einem rohrbündelreaktor
ES2743707T3 (es) 2012-06-14 2020-02-20 Nuvera Fuel Cells Llc Reformador con vapor
WO2013190500A2 (en) 2012-06-21 2013-12-27 Saudi Basic Industries Corporation Process for producing a synthesis gas mixture
CN104918882B (zh) * 2012-12-21 2019-03-01 巴斯夫欧洲公司 平行制备氢气、一氧化碳和含碳产物的方法
FR3003774B1 (fr) 2013-04-02 2018-03-02 Institut National Des Sciences Appliquees De Toulouse Procede chimique catalyse par des nanoparticules ferromagnetiques
WO2014180888A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the preparation of syngas
GB201313402D0 (en) 2013-07-26 2013-09-11 Advanced Plasma Power Ltd Process for producing a substitute natural gas
WO2015103592A1 (en) 2014-01-06 2015-07-09 Saudi Basic Industries Corporation Method for carbon dioxide hydrogenation of syngas
US9828246B2 (en) * 2014-02-28 2017-11-28 Haldor Topsoe A/S Process for the production of synthesis gas
WO2015153610A1 (en) 2014-04-03 2015-10-08 Saudi Basic Industries Corporation Process for converting of methane stream reforming syngas with co2
US20180044702A1 (en) 2015-03-20 2018-02-15 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method and apparatus for producing organic substances
JP6442088B2 (ja) 2015-05-01 2018-12-19 ベロシス テクノロジーズ リミテッド 統合ＧＴＬ（ｇａｓ−ｔｏ−ｌｉｑｕｉｄｓ）設備を操作するための方法
US20170106360A1 (en) 2015-09-30 2017-04-20 Jay S. Meriam Isothermal chemical process
WO2017186608A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Haldor Topsøe A/S Ferromagnetic materials for induction heated catalysis
WO2017211885A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Haldor Topsøe A/S Co rich synthesis gas production
US11649164B2 (en) 2017-12-08 2023-05-16 Haldor Topsøe A/S Plant and process for producing synthesis gas
US11932538B2 (en) 2017-12-08 2024-03-19 Haldor Topsøe A/S Process and system for reforming a hydrocarbon gas
EP3574991A1 (en) 2018-05-31 2019-12-04 Haldor Topsøe A/S Steam reforming heated by resistance heating
US11591215B2 (en) 2018-05-31 2023-02-28 Haldor Topsøe A/S Hydrogen production by steam methane reforming
EA202092761A1 (ru) 2018-05-31 2021-04-23 Хальдор Топсёэ А/С Эндотермические реакции с нагревом сопротивлением
KR20210132671A (ko) 2019-02-28 2021-11-04 할도르 토프쉐 에이/에스 개질 구역을 가진 화학 플랜트 및 화학 생성물을 생성하는 과정
CN113474282A (zh) 2019-02-28 2021-10-01 托普索公司 通过蒸汽甲烷重整来生产合成气

Also Published As

Publication number Publication date
EA202091417A1 (ru) 2020-08-28
BR112020011312A2 (pt) 2020-11-17
US20200317514A1 (en) 2020-10-08
WO2019110267A1 (en) 2019-06-13
US11591214B2 (en) 2023-02-28
EP3720811A1 (en) 2020-10-14
CN111247091B (zh) 2023-05-30
KR20200096755A (ko) 2020-08-13
CN111247091A (zh) 2020-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA127416C2 (uk) Спосіб і система для виробництва синтез-газу
CA2550062C (en) Axial convective reformer
US20080093583A1 (en) Process For The Production Of Synthesis Gas And Reactor For Such Process
CN103298735B (zh) 具有有限蒸汽输出的蒸汽-烃重整
CN101412496B (zh) 分段式烃/蒸汽重整设备和方法
JP2013517197A (ja) 炭化水素を改質するプロセス
CN107428528A (zh) 包括co2膜的重整器装置
US20230294985A1 (en) Low carbon hydrogen fuel
WO2015128395A1 (en) Process for the production of synthesis gas
CN105820036A (zh) 使用部分氧化生产甲醇的方法和系统
US11932538B2 (en) Process and system for reforming a hydrocarbon gas
US10093541B2 (en) Process for producing synthesis gas
CN103619753A (zh) 操作催化蒸汽-烃重整器的方法
DK201700695A1 (en) System and process for synthesis gas production
UA126249C2 (uk) Система і спосіб виробництва синтез-газу
Jardim et al. Analysis of the tri-reforming of methane in a membrane reactor
KR102668169B1 (ko) 합성 가스 제조를 위한 방법 및 시스템
Feng et al. Efficiency penalty analysis for pure H2 production processes with CO2 capture
EA044781B1 (ru) Способ и система для получения синтез-газа
DK201700696A1 (en) A system and process for production of a synthesis gas
Grzona et al. Design studies of a pure hydrogen production plant from biogas
WO2024110334A1 (en) System and process for producing synthesis gas
JP2000178002A (ja) 炭化水素供給材料の自熱式改質法
CA3218971A1 (en) Heat exchange reactor for co2 shift
EA040289B1 (ru) Система и способ для получения синтез-газа