合成气的生产和应用制造技术

根据本发明专利技术利用水蒸气转化（１０６）和氧化化学（１０７）的组合生产合成气。该方法结合使用固体以加热烃进料并冷却气体产品。根据本发明专利技术，通过使进料和产品气体流的方向以断续间隔发生逆转而实现热量保存。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合成气的生产和应用专利
本专利技术涉及合成气(合成气)的生产和应用。特别是，本发 明涉及利用固体加热和冷却工艺气体生产合成气。专利技术背景烃比如甲垸或天然气的转化生产合成气是吸热反应，意谓 着当反应进行之时反应吸收热。在一些反应体系中，转化和氧化联合 进行。 一般说来，该化合反应过程称为自热转化制氢。包括氧化步 骤和转化步骤的优点是在该步骤期间产生的热可用于驱动转化步骤。 A.M. De Groote等人的"Synthesis Gas Production from Natural Gas in a Fixed Bed Reactor with Reversed Flow," The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 74, Oct., 1996, pp. 735-742，讨论了在逆流固定床反应器的Ni催化剂上通过部分氧化天然气的合成生 产。 一维的非稳态反应器模型用来模拟该过程。该模拟计划生产具 有H2/CO比为2.1的合成气，甲烷的转化率为74%—80%。英国专利申请，GB 2 187 751公开了一种通过有机化合物 与蒸汽和/或二氧化碳的催化吸热反应生产合成气的方法。该过程使用 从烃类燃料部分氧化为一氧化碳和氢中回收的热能。 G. Kolios 等人的"Autothe腿l Fixed-Bed Reactor Concepts," Chemical Engineering Science, 55 (2000), 5945-5967,公开了各种各样的自热固定床反应体系。讨论了不同的反应器类型以及基 础反应行为、稳定性和非线性动态响应特征。 Timo Kikas等人的"Hydrogen Production in a Reverse-Flow Autothermal Catalytic Microreactor. From Evidence of Performance Enhancement to Innovative Reactor Design," Industrial & Engineering Chemistry Research, 42 (25): 6273-6279 Dec. 10 2003,描述了自热逆流 操作的微型反应器。该微型反应器是整合有混合室、零死体积旋转阀 和反应室的平面的逆流微型反应器。通过将反应室放置在混合室内收 集以径向向外方向流出反应室的热，从而将来自部分氧化反应步骤的 热用于预热进气。 B. G16cker等人的"Analysis of a Novel Reverse-Flow Reactor Concept for Autothermal Methane Steam Reforming," Chemical Engineering Science, 58 (2003), 593-601,讨论了不对称操作的逆流水蒸 气转化反应器。在该操作吸热步骤期间的热量消耗对于膨胀低温和压 縮高温部件产生温度波。在该操作的放热步骤期间，轴向分布的供热 用于在周期性操作模式中保持有利的温度分布曲线。 Yurii Matros and G. Bunimovich的"Reverse Flow Operation in Fixed Bed Catalytic Reactors," Catal. Rev.~Sci.Eng.， 38(1), 1-68 (1996),讨论了不同结构的逆流反应器。在一个结构中，在系统的中 间点或多个点处加入反应物，该系统特别适合于通过氨的选择性催化 还原NOx。尽管已经提出各种各样的自热转化制氢的操作系统企图有 效地收集和再利用热，但可以寻找其他另外的高效系统。也寻找其中 能制造更多希望CO和C02含量的合成气产品的系统。
技术实现思路
本专利技术提供了以可实现系统内热量的有效回收和再利用方 式生产合成气的方法。该方法也能够生产对于生产氧化化合物特别是 醇产品比如甲醇高度有益的CO:C02比例的合成气。 根据本专利技术的一个方面，提供一种生产合成气的方法。在 一个实施方式中，该方法包括使含烃和水的气体流经第一固体床层以 加热气体。然后加热的气体流经至少一个转化区或氧化区以形成合成 气。优选，气体流经至少一个转化区和至少一个氧化区。该转化区 和氧化区可以任何次序，如果需要可以存在多于一个转化区和/或氧化 区。在一个实施方式中，至少一个转化区在至少一个氧化区的上游。 在另外的一个实施方式中，至少一个转化区在至少一个氧化区的下游。在另外的实施方式中，含烃和水的气体流经第一固体床层， 并与含氧气体接触，以氧化至少一部分烃以形成氧化气体。任选，在 使加热的气体接触含氧气体之前，加热的气体通过转化催化剂床层以形成转化气。优选，氧化的气体流经转化催化剂床层以形成含烃、co和C02的合成气。更优选，该合成气流经第二固体床层以加热第二固体床层。在本专利技术另外的实施方式中，含烃和水的气体流经第一固 体床层以加热气体，该加热的气体流经转化催化剂床层以形成含烃、 CO和C02的转化气。优选，该转化气与含氧气体接触以氧化转化气 中的至少一部分烃并形成合成气。更优选，该合成气流经第二转化催 化剂床层以使合成气中未转化的烃的至少一部分转换以形成另外的 CO和C02。最后，来自第二转化催化剂床层的合成气流经第二固体 床层以加热第二固体床层。在本专利技术又一个实施方式中，离开转化催化剂床层的合成 气保持在至少90(TC的温度下。为保存热量，流经固体和转化催化剂 床层的气体以断续间隔方式使方向反转。在一个实施方式中，己流经第一固体床层的气体被加热到 至少90(TC的温度。优选，离开转化催化剂床层的转化气保持在至少 75(TC的温度下。在另外的实施方式中，离开第二固体床层的合成气保持在 不大于约65(TC的温度下。优选，该转化催化剂包括至少一种元素周 期表中第6族或第8到10族的活泼金属或金属氧化物。在一个实施方式中，所述固体是耐高温的无机氧化物固体。 作为转化催化剂的第一和/或第二固体床层可以在相同的容器中，或一 个或多个床层可以在单独的容器中。优选，所处理的烃包括甲烷。附图简述附图中给出了本专利技术的不同的实施方式的实施例，其中 图l表示一种实施方式，其中反应体系包括两个固体床层以将热量传递至流经该系统的气体并从所述气体传递出热量，并在固体床层之间包括含转化催化剂的一个床层。图2表示一种实施方式，其中反应体系包括两个位于两个固体床层之间的含转化催化剂的床层，在两个转化催化剂床层之间加入氧；图3表示另外的实施方式，其中反应体系包括两个位于两 个固体床层之间的含转化催化剂的床层，在两个转化催化剂床层之间 加入氧；图4表示另外的实施方式，其中反应体系包括两个位于两 个固体床层之间的含转化催化剂的床层，在两个转化催化剂床层之间 加入氧；和图5表示过程示意图，其中计算机模拟在固体和转化催化 剂床层之间的反应和传热。本专利技术的详细说明 I.生产合成气本专利技术涉及生产合成气(或合成气)的方法和该合成气的应 用。合成气包括一氧化碳和氢。任选，包括二氧化碳、水、甲烷和 氮的任意一种或多种。在本专利技术的一个实施方式中，本专利技术制造的合 成气用于制造醇，特别是甲醇。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生合成气的方法，包括：　　　　ａ）使含烃和水的气体流经第一固体床层以加热气体；　　　　ｂ）使加热的气体流经至少一个转化区或氧化区以形成合成气；和　　　　ｃ）使合成气流经第二固体床层以加热第二固体床层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯R拉特纳，克里斯托弗L贝克尔，弗兰克赫什科维茨，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]