合成气体的制造方法技术

用于获得氨水或甲醇一类化合物的合成气体的制造方法，按此方法，首先使碳氢化合物和水蒸汽在初次转化段（１１）反应，随后与氧一起在二次转化段（１２）反应，从而得到ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］和可能包括Ｎ↓［２］，它们随后被供给至一氧化碳转化段（１３，１４），此方法的特点是在相对于其他转化段（１１，１２）平行设置的自热转化段（２０）内，碳氢化合物，水蒸汽与氧反应以及将由此产生的ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］和可能包括Ｎ↓［２］供给至一氧化碳转化段（１３，１４）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
合成气体的制造方法本专利技术涉及合成气体用以获得氨水和甲醇一类化合物的制造方法。更具体地说，本专利技术涉及具有以下步骤的合成气体的制造方法：供给含有碳氢化合物的第一气流以及含有水蒸汽的第一气流至初次转化段；供给含有氧和可能含有氮的第一气流至二次转化段；首先在初次转化段使碳氢化合物与水蒸汽反应以及随后在二次转化段与氧一起反应，获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相；供给含有CO，CO2，H2和可能含有N2的第一气体相至一氧化碳转化段。在本说明书和权利要求书中术语“碳氢化合物”通常用于指含氧及碳的原材料，例如甲烷、天然气、挥发油、液化石油气(GPL)或精炼气体及其混合物。本专利技术还涉及到实现上述方法的制造合成气体的设备，以及改造现有生产合成气体设备的方法。如同在合成气体生产领域所知，越来越多地感到需要一些简单易行的过程，以达到高的生产率和低的使用及投资费用，以及低的能源消耗。为了满足这些要求，广泛地使用了合成气体制造方法，其中首先供给含有碳氢化合物的气流和含有水蒸汽的气体至初次转化段，以及随后用与含有氧和可能含有氮的气流一起至二次转化段。从而获得富CO，CO2，H2和可能含有N2的气体相，它又被供给至处理段，例如高温和低温一氧化碳转化段。该处理段可以根据所生产的合成气体的类型而改变。为了改进碳氢化合物的转化获取率以及降低能源消耗，在此领域使用的合成气体制造方法在其二次转化段内的转化反应在催化剂的参与下进行。用于进行这些方法的二次转化装置通常称为自热的，因为它们工-->作时不需要外加热源。上述过程虽然在某些方面具有优点，但也显示出一系列缺点。首先是灵活性极小的事实，以及其本身不能在工作条件下适应有效的变化，特别是要求大大增加合成气体的产量时。事实上，担负碳氢化合物转化任务的初次和二次转化段不能方便地脱离其设计能力来工作。因此，为了使按上述过程工作的合成气体生产设备适应在此领域迫切需要的提高产量，必须进行大量的改造，以及最后甚至需要更换转化段为更大能力的转化段而引起极高的投资费用。此外还须指出，存在初次转化段要求由外部源供给大量的热，这也为实现这些过程所需总能源消耗产生不利影响。由于这些缺点，按现有技术实现合成气体的制造方法，今天会要求高的投资和能耗，这样就显著地提高了基本化学产品如氢和一氧化碳的成本，尽管对这些产品的需求一直增加。本专利技术的目的是提供一种合成气体的制造方法，它简单易行和可获得高的生产率和低的使用及投资费用以及低的能源消耗。按照本专利技术上述类型合成气体制造方法的使用实现了本专利技术的目的，该方法包括以下步骤：供给含有碳氢化合物的第二气流，含有水蒸汽的第二气流和含有氧及可能含有氮的第二气流至相对于初次和二次转化段平行设置的自热转化段；使碳氢化合物，水蒸汽和氧在自然重整段内反应，获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相至一氧化碳转化段。在本说明书和权利要求书中术语“自热转化段”用于指示在其内碳氢化合物，水蒸汽和氧起反应的转化段，最好有催化剂参与，而不需要外部热源。在生产氨水或甲醇时，这些段通常称为二次转化段。有利的是，由于在自热转化段中碳氢化合物的第二气流参与反应的步骤，使在按照本专利技术实现过程时可以更容易和有效地甚至实质上改变设备的能力。-->事实上，按照本专利技术，碳氢化合物的转化反应是在两个平行的阶段进行，前者包括初次转化段和二次转化段，而后者包括自热转化段。这种方式可以在两个转化段内分配希望的合成气体的总产量，因而也可以时常改变其能力，以及根据特殊的意图单独改变而不影响其余的过程。尤其是在平行设置的转化段中加料的分配使有可能在其之间优化能耗，提高自热转化段中合成气体的产量以及同时减少向初次转化装置供料。换句话说，合成气体的生产能力是相等的；本过程适合于在两个平行设置的两个转化段之间分配碳氢化合物和水蒸汽。因此总能耗比现有技术低。有利的是，在二次转化段和在自热转化段分别获得的含有CO，CO2，H2及可能含有N2的气流被送往同一个一氧化碳转化段，以这种方式仅使用一种设备生产线来进行合成气体随后的制备阶段。按照本专利技术导致的另一优点是，它能够供给独立的碳氢化合物气流至互不相关的各转化段，这样有利于在合成气体的生产中在不同的转化阶段使用不同性质的碳氢化合物，从而使该方法适合于现有的自然资源和产生的任何要求。为了获得制造带有高的CO2/H2分子比的氨水，含有氧的第二气流被供给至最好含有富氧空气的自热转化段。在本说明书和权利要求书中术语“富氧空气”用于指示分子氧含量大于21％的空气，例如含量在22％和80％之间。这种性能特别有利于随后尿素的合成，因为它可使有效和廉价地达到CO2/NH3化学计量比以及提高供给碳转化为CO2及随后转化为尿素的转化获取率。为了实施上述方法，本专利技术优选地提供一种制造合成气体的设备，它具有：初次转化段和顺序设置的二次转化段以获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相；供给含有碳氢化合物的第一气流和含有水蒸汽的第一气流至初次转-->化段的相应装置；供给含有氧和可能含有氮的第一气体流至第二转化段的装置；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相至一氧化碳转化段的装置；其特征是还具有：用于获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的自热转化段；供给含有碳氢化合物的二次气流以及含有水蒸汽的二次气流及含有氧和可能含有氮的二次气流至自热转化段的相应装置；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相至一氧化碳转化段的装置。按照本专利技术的另一实施例，提供了一种改造这种合成气体制造设备的方法，它具有初次转化段和顺序设置的二次转化段，以获取含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相，供给含有碳氢化合物的第一气流及含有水蒸汽的第一气流至初次转化段的相应装置，供给含有氧和可能含有氮的第一气流至二次转化段的装置，以及供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相至一氧化碳转化段的装置，该方法包括以下步骤：提供获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相用的自热转化段；提供供给含有碳氢化合物的第二气流，含有水蒸汽的第二气流及含有氧和可能含有氮的第二气流至自热转化段的相应装置；提供含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相至一氧化碳转化段的装置。由于上述改造方法，可以容易地显著增加现有合成气体制造设备的生产能力，仅需低的使用和投资费用及低的能耗。通过下面参照附图，对作为非限制性实例的实施例的说明，会对本专利技术的特点及优点有进一步的了解，附图中：图1为按照本专利技术合成气体制造方法的方框图，在这种情况下氨水和尿素是希望的产品。图1的方框图示出按照本专利技术制造气体反应物方法的步骤，这些气-->体反应物如H2，N2和CO2等，其中H2和N2用于氨水的合成，而CO2与如此制造的氨水一起用于尿素的合成。然而特别应指出，制造气体反应物的本方法不仅可用于氨水的合成，也可用于甲醇的合成，以及用于要求含有CO和可能还含有N2及CO2的有机反应物。具有10个方框的方框图用于说明制造氨水和尿素的方法步骤，其中包括按照本专利技术合成气体的制造过程。图中方框11～18相应指示：初级转化段(方框11)，二次转化段(方框12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获得氨水或甲醇一类化合物的合成气体的制造方法，它包括以下步骤： 供给含有碳氢化合物的第一气流以及含有水蒸汽的第一气流至初次转化段； 供给含有氧和可能包含氮的第一气流至二次转化段； 首先在初次转化段使上述碳氢化合物与上述水蒸汽反应以及随后在二次转化段与上述氧一起反应，获得含有ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］及可能含有Ｎ↓［２］的第一气体相； 供给含有ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］及可能含有Ｎ↓［２］的第一气体相至一氧化碳转化段； 它还包括以下步骤： 供给含有碳氢化合物的第二气流，含有水蒸汽的第二气流，以及含有氧和可能氮的第二气流至相对于上述初次和二次转化段平行设置的自热转化段； 使上述碳氢化合物和上述氧在上述自热转化段反应，获得含有ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］及可能含有Ｎ↓［２］的第二气体相； 供给含有ＣＯ，ＣＯ↓［２］，Ｈ↓［２］及可能含有Ｎ↓［２］的上述第二气体相至上述一氧化碳转化段。

【技术特征摘要】
EP 1998-11-3 98203695.61.一种用于获得氨水或甲醇一类化合物的合成气体的制造方法，它包括以下步骤：供给含有碳氢化合物的第一气流以及含有水蒸汽的第一气流至初次转化段；供给含有氧和可能包含氮的第一气流至二次转化段；首先在初次转化段使上述碳氢化合物与上述水蒸汽反应以及随后在二次转化段与上述氧一起反应，获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相至一氧化碳转化段；它还包括以下步骤：供给含有碳氢化合物的第二气流，含有水蒸汽的第二气流，以及含有氧和可能氮的第二气流至相对于上述初次和二次转化段平行设置的自热转化段；使上述碳氢化合物和上述氧在上述自热转化段反应，获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二气体相；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第二气体相至上述一氧化碳转化段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于含有氧的上述第二气体相还含有富氧的空气。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括一个在供给至上述自热转化段之前至少将一部分含有碳氢化合物的上述第二气流和含有水蒸汽的上述第二气流进行预先的转化处理步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括一个供给一部分含有碳氢化合物的上述第一气流至上述自热转化段的步骤。5.用于获得氨水或甲醇一类化合物的合成气体的制造设备，它具有：初次转化段(11)和顺序设置的二次转化段(12)以获得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一气体相；供给含有碳氢化合物的第一气流和含有水蒸汽的第一气流至上述初次转化段(11)的相应装置(1，2)；供给含有氧和可能氮的第一气流至上述二次转化段(12)的装置；供给含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第一气体相至一氧化碳转化段(13，14)的装置；其特征在于它还具有：用于获得含有CO，CO2，H2和可能含有N2的第二气体相的自热转化段(20)；供给含有碳氢化合物的第二气流和含有水蒸汽的第二气流以及含有氧和可能含有氮的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科巴达诺，
申请(专利权)人：阿莫尼卡萨尔公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]