制造富氢合成气体的方法与设备和制造合成烃的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造富氢合成气体的方法与设备和制造合成烃的方法。所述方法包括：在第一烃转化器中通过供应至少部分以热的形式提供的能量分解含烃流体为H2/C气溶胶；引进至少H2/C气溶胶的第一气流至第一子工艺，第一子工艺的描述参见说明书中的描述。在与第一子工艺平行运行的第二子工艺中，从含烃流体制造H2和CO2，引进至少一部分在第二子工艺中制造的CO2至第一C‑转化器；且至少一部分在第二子工艺中制造的H2与来自第一C‑转化器的合成气体混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造富氢合成气体的设备与方法。
技术介绍
自WO/2013/091878已知一种用于制造合成功能性(functionalised)烃和/或非功能性(non-functionalised)烃的方法，其包括在烃转化器中分解含烃流体(hydrocarbon-containingfluid)为包含碳(C)和氢(H2)的H2/C气溶胶(aerosol)，将至少一部分的气溶胶从烃转化器引导至C-转化器以及引进来自外部来源(例如来自工业工艺)的CO2至C-转化器。CO2气体与H2/C气溶胶在C-转化器中混合，其中CO2气体和碳在高温下转化为一氧化碳(CO)。一氧化碳和氢在CO-转化器中通过触媒(catalyst)的方式转化为合成烃。这种方法具有一个缺点，即CO2气体的独立来源必须是可得的，而且合成烃的制造取决于CO2气体来源的供给速率(feedrate)。WO02/051744A1揭示一种用于制造合成气体的方法，其中合成气体在第一子工艺(sub-process)中通过部分氧化的方法制造。第二子工艺通过蒸汽重组(steamreforming)、水煤气转化(watergasshift)转化器以及变压式吸附法(pressureswingadsorption)的方法制造含CO2气体混合物和含H2气体混合物，其中这些气体混合物被引导至合成单元及至完成单元(finishingunit)。WO2013/013895A1揭示一种用于制造合成气体的方法，其中使用多个子工艺用于制造合成气体，且其中可选择地将CO2从一个子工艺引导至另一个子工艺。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为提供一种用于制造富氢合成气体的方法和设备，其中不需要CO2气体的外部来源。此目的是根据权利要求1的方法和根据权利要求9的设备达成。附属权项是有关于较佳的实施例。特别地，此目的是通过制造富氢合成气体的方法达成，其包括以下步骤：在第一烃转化器中通过供应至少部分是以热的形式提供的能量分解含烃流体为H2/C气溶胶；引进至少第一气流的H2/C气溶胶至第一子工艺，其包括以下步骤：至少一部分的H2/C气溶胶从第一烃转化器引导至第一C-转化器；引进CO2至第一C-转化器且混合CO2与引进至第一C-转化器的H2/C气溶胶；在温度为800℃至1700℃下转化H2/C气溶胶和CO2的混合物为合成气体；混合额外的H2与合成气体用于制造富氢合成气体。在与第一子工艺平行运行的第二子工艺中，从含烃流体制造氢(H2)和二氧化碳(CO2)，其中引进在第二子工艺制造的CO2至第一C-转化器；以及其中仅一部分在第二子工艺制造的H2与来自第一C-转化器的合成气体混合。CO2和一部分的H2是通过水煤气转化反应(water-gas-shift-reaction)在第二子工艺中从CO和H2O制造。引进至水煤气转化反应的CO是在第二C-转化器中从碳(C)和水(H2O)在温度为800℃至1700℃下制造。在第一C-转化器中用于C的转化需要的CO2可因此独立地从外部来源的方式提供，且整体操作顺序容易控制。根据一较佳实施例，在第二C-转化器中转化为CO的碳是以H2/C气溶胶的C-颗粒形式存在。在一实施例中，碳在第二C-转化器中转化为CO的H2/C气溶胶是在第一烃转化器中制造的第二气流的H2/C气溶胶。在此变型中，仅需要一个烃转化器，因此能够达到成本节省。可替代地，在第二烃转化器中通过供应至少部分是以热的形式提供的能量分解含烃流体制造H2/C气溶胶。在此变型的期间，需要数个烃转化器，但个别的转化器的操作可更精确地控制。在第一烃转化器和第二烃转化器中的至少一个分解含烃流体时，供应能量的工艺较佳主要是通过电浆达到。特别是，若含烃流体的分解发生在温度低于1000℃下的第二子工艺中是有利的，且特别是在低于600℃下通过微波电浆的方法。可藉此降低此方法的能量消耗。根据此方法，在富氢合成气体中CO对H2的比例较佳是设定在数值大于1∶1至1∶3，且特别是数值近乎于1∶2.1。可藉此经济地实施用于制造合成烃的方法，其中富氢合成气体是根据任一上述实施例的方法制造，且其中富氢合成气体接着被带入至与触媒接触且触媒的温度和/或合成气体的温度控制或调整在预定温度的范围内以制造合成烃。取决于用于制造合成烃的方法，产生作为副产物(by-product)的水(也指产物水)，且水通常与一部分的烃混合。与烃混合的水可能造成环境污染。在描述用于制造合成烃的方法的一实施例中，至少一些与一部分烃混合的水被引进至第二C-转化器或至组合的烃转化器/C-转化器。(产物)水在引进至C-转化器或组合的烃转化器/C-转化器之前可通过热转换器的方法预热。引进至与水混合的烃在发生于第二C-转化器中或组合的烃转化器/C-转化器中的操作温度下分解。因此，不需要用于清洗水的昂贵工艺。此外，此目的通过用于制造富氢合成气体的设备达成，其包括至少一个用于分解含烃流体为H2/C气溶胶的第一烃转化器，其包括至少一个工艺腔室，所述工艺腔室具有至少一个用于含烃流体的烃入口和至少一个用于H2/C气溶胶的第一气溶胶出口以及至少一个用于引进能量至工艺腔室的单元，其中能量包含至少部分的热。此外，所述设备包括用于实施第一子工艺的第一群组转化器和用于实施第二子工艺的第二群组转化器。第一群组转化器包括以下：第一C-转化器，用于C和CO2转化为CO，其中第一C-转化器包括至少一个其他工艺腔室，其具有至少一个用于CO2的CO2入口、至少一个用于H2/C气溶胶的气溶胶入口以及至少一个出口，其中第一C-转化器的气溶胶入口直接连接至第一烃转化器的所述至少一个气溶胶出口；第一混合器，包括合成气体入口(连接至第一C-转化器的出口)和用于额外的H2的H2入口，且第一混合器适用于混合进来的合成气体和额外的H2以形成富氢合成气体。第二群组转化器包括第二CO-转化器，其具有至少一个用于CO2的出口和用于H2的出口以及至少一个至少用于合成气体的入口，其中用于CO2的出口连接至第一C-转化器的用于CO2的入口；且其中用于H2的出口连接至混合器的H2入口。第二CO-转化器较佳适用于实施将CO和H2O转化为CO2和H2的水煤气转化反应。第二群组转化器较佳地包括第二C-转化器，其用于C和H2O转化为CO和H2，其中第二C-转化器包括至少一个工艺腔室，其具有至少一个用于H2O的H2O入口、至少一个用于H2/C气溶胶的气溶胶入口以及至少一个用于合成气体的出口，且其中第二C-转化器的用于合成气体的出口连接至第二CO-转化器的至少用于合成气体的入口。在第一C-转化器中用于C的转化所需要的CO2可因此通过独立外部来源的第二CO-转化器达到。在第二CO-转化器的一实施例中，提供至少用于合成气体的入口，以一起将H2O和合成气体引进第二CO-转化器。在另一实施例中，第二CO-转化器包括个别的H2O入口，用于从合成气体个别地引进H2O。在此设备的一实施例中，第一烃转化器包括至少一个用于H2/C气溶胶的第二气溶胶出口，其连接至第二C-转化器的至少一个气溶胶入口。在此变型中，仅需要一个烃转化器，藉此能够达到成本节省。在此设备的另一实施例中，第二群组转化器包括用于分解含烃流体为H2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造富氢合成气体的方法，包括以下步骤：在第一烃转化器(9，9′)中通过供应至少部分以热的形式提供的能量分解含烃流体为H2/C‑气溶胶；引进至少所述H2/C‑气溶胶的第一气流至第一子工艺，所述第一子工艺包括以下步骤：至少一部分的所述H2/C‑气溶胶从所述第一烃转化器(9，9′)引导至第一C‑转化器(14)；引进CO2至所述第一C‑转化器(14)且混合所述CO2与引进至所述第一C‑转化器(14)的所述H2/C‑气溶胶；在温度为800℃至1700℃下转化H2/C‑气溶胶和CO2的所述混合物为合成气体；以及混合额外的H2与所述合成气体以制造富氢合成气体；在与所述第一子工艺平行运行的第二子工艺中，从含烃流体制造H2和CO2，其中在所述第二子工艺中的所述CO2和一部分的所述H2通过水煤气转化反应从CO和H2O制造，且其中引进至所述水煤气转化反应的所述CO是在第二烃转化器(30，25/30)中从C和H2O在温度为800℃至1700℃下制造；其中引进在所述第二子工艺中制造的所述CO2至所述第一C‑转化器(14)；以及其中仅一部分在所述第二子工艺中制造的所述H2与来自所述第一C‑转化器(14)的所述合成气体混合。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 DE 102014007001.81.一种用于制造富氢合成气体的方法，包括以下步骤：在第一烃转化器(9，9′)中通过供应至少部分以热的形式提供的能量分解含烃流体为H2/C-气溶胶；引进至少所述H2/C-气溶胶的第一气流至第一子工艺，所述第一子工艺包括以下步骤：至少一部分的所述H2/C-气溶胶从所述第一烃转化器(9，9′)引导至第一C-转化器(14)；引进CO2至所述第一C-转化器(14)且混合所述CO2与引进至所述第一C-转化器(14)的所述H2/C-气溶胶；在温度为800℃至1700℃下转化H2/C-气溶胶和CO2的所述混合物为合成气体；以及混合额外的H2与所述合成气体以制造富氢合成气体；在与所述第一子工艺平行运行的第二子工艺中，从含烃流体制造H2和CO2，其中在所述第二子工艺中的所述CO2和一部分的所述H2通过水煤气转化反应从CO和H2O制造，且其中引进至所述水煤气转化反应的所述CO是在第二烃转化器(30，25/30)中从C和H2O在温度为800℃至1700℃下制造；其中引进在所述第二子工艺中制造的所述CO2至所述第一C-转化器(14)；以及其中仅一部分在所述第二子工艺中制造的所述H2与来自所述第一C-转化器(14)的所述合成气体混合。2.根据权利要求1所述的用于制造富氢合成气体的方法，其中在所述第二烃转化器(30，25/30)转化为CO的所述碳是以H2/C-气溶胶的C-颗粒形式存在。3.根据权利要求2所述的用于制造富氢合成气体的方法，其中碳在所述第二C-转化器(30，25/30)中转化为CO的H2/C-气溶胶是在所述第一烃转化器(9，9′)中制造的所述H2/C-气溶胶的第二气流；或其中所述H2/C-气溶胶是通过供应至少部分以热的形式提供的能量分解在第二烃转化器(25)中的含烃流体制造。4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于制造富氢合成气体的方法，其中提供能量用于分解在所述第一烃转化器(9，9′)和所述第二烃转化器(25)中至少一者的含烃流体的工艺主要通过电浆达到。5.根据权利要求4所述的用于制造富氢合成气体的方法，其中在所述第二子工艺中分解所述含烃流体的工艺在低于1000℃的温度下，且特别是低于600℃，是通过微波电浆的方法达到。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于制造富氢合成气体的方法，其中在所述富氢合成气体中CO对H2的比例是设定在大于1∶1至1∶3的数值，且特别是近乎于1∶2.1的数值。7.一种用于制造合成烃的方法，其中通过根据权利要求1至6中任一项所述的用于制造富氢合成气体的方法制造富氢合成气体，且其中所述富氢合成气体被带入至与触媒接触，且所述触媒的温度和/或所述合成气体的温度是控制或调整在预定的温度范围内，以制造合成功能性烃和/或非功能性烃。8.根据权利要求7所述的制造合成烃的方法，其中在所述合成烃的制造期间水产生为副产物，且所述水与一部分的烃混合，且其中引进至少一部分与所述一部分的烃混合的所述水至所述第二烃转化器(30)或至组合的烃/C-转化器(25/30)。9.一种用于制造富氢合成气体的设备(1)，包括：至少一个用于分解含烃流体为H2/C-气溶胶的第一烃转化器(9，9′)，所述第一烃转化器(9，9′)包括至少一个工艺腔室，所述工艺腔室具有至少一个用于含烃流体的烃入口(11)和至少一个用于H2/C-气溶胶的第一气溶胶出口(12)；以及至少一个用于带入能量至所述工艺腔室的单元，其中所述能量至少部分由热构成；其中所述设备(1)还包括用于第一子工艺的实施的第一群组转化器(3)和用于第二子工艺的实施的第二群组转化器(5)，其中所述第一群组转化器(3)包括以下：第一C-转化器(14)，用于将C和CO2转化为CO，其中所述第一C-转化器(14)包括至少一个其他工艺腔室，所述其他工艺腔室具有至少一个用于CO2的CO2入口(16)、至少一个用于H2/C-气溶胶的气溶胶入口(15)以及至少一个出口(17)，其中所述第一C-转化器(14)的所述气溶胶入口(15)直接连接至所述第一烃转化器(9，9′)的所述至少一个气溶胶出口(12)；第一混...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧拉芙·库尔，
申请(专利权)人：CCP技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE