用于在氧焰的存在下由碳源和氢源生产合成气体的方法和反应器技术

本技术涉及一种生产包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成气体的方法，其中合成气体是通过包含碳源和过量氢气的第一流体与氧焰接触的的还原反应产生的。氢气来自还原流，其第一部分最终进入第一流体中，并且其第二部分被用于在包含氧气(O2)的第二流体的存在下通过氢气的燃烧来产生氧焰，第二流体来自氧化流。第一流体和第二流体彼此之间的距离为使得氧焰支持碳源和氢气之间的反应。还提出了一种用于实施该方法的可以具有不同配置的反应器。实施该方法的可以具有不同配置的反应器。实施该方法的可以具有不同配置的反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在氧焰的存在下由碳源和氢源生产合成气体的方法和反应器
[0001]优先权申请
[0002]本申请要求2020年6月4日提交的加拿大申请CA 3.081.971的优先权，将该申请通过引用并入本文。


[0003]本申请涉及用于由碳源和氢气(H2)生产合成气体的方法和反应器。更具体地，合成气体生产方法在氧焰的直接存在下进行以将包含碳源和氢气的流体转化为合成气体。

技术介绍

[0004]应对气候变化的斗争将必须涉及尤其是大幅减少温室气体(GES)排放，特别是二氧化碳和甲烷的排放。为此，除了与渐进式改善相关的任何措施外，还将需要采取严厉措施以能够实现在减少温室气体排放方面的目标。目前，人们正在做出相当大的努力来最小化化石资源作为能源以及作为多种化学合成的基础成分的消耗。对于原子组成中含有碳的产品的制造，使用CO2作为基础反应物来提供碳源是一种很有前景的解决方案。CO2存在于环境空气中，而且也存在于来自排放CO2的工业过程(例如水泥厂、铝厂、钢铁厂等)的大气排放物中。从环境空气中捕获CO2或通过工业过程排放以将其再循环以备后用的过程也被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成气体的方法，其中所述合成气体通过包含碳源和过量氢气的第一流体与氧焰接触的还原反应来生产，并且其中：所述氢气来自还原流，其第一部分最终进入所述第一流体中，并且第二部分被用于在包含氧气(O2)的第二流体的存在下通过氢气的燃烧来产生所述氧焰，所述第二流体来自氧化流，所述第一流体和所述第二流体彼此之间的距离为使得所述氧焰支持所述碳源和所述氢气之间的反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述还原反应在没有固体催化剂的存在下进行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氧焰产生促进所述碳源向CO的转化的离子物质和自由基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述碳源包含：
‑
CO2；或
‑
至少一种类型的式C
α
H
β
O
γ
的含氧分子，其中α为1至5、β为2至10并且γ为1至4；或
‑
一种或多种烃；或
‑
这些碳源中的至少两种的混合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述碳源包含CO2并且所述还原反应包括气体到水的逆反应或“逆水煤气变换”。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述还原流是氢气。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述还原流包含氢气和所述碳源。8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述还原流包含氢气和CO2。9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述还原流包含氢气、CO2和至少一种类型的式C
α
H
β
O
γ
的含氧分子，其中α为1至5、β为2至10并且γ为1至4。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述氧化流是氧气。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述氧化流包含氧气和CO2。12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述还原流仅包含氢气，所述氧化流仅包含氧气，并且所述碳源由独立流供应。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述独立流包含CO2。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述独立流包含CO2和甲烷。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述氧气来自水电解反应。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述氢气来自水电解反应。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述碳源来自由生物质气化或热解过程产生的气体混合物。18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述还原反应在至少600℃的平均温度下进行。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述还原反应在至少1200℃的平均温度下进行。20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述还原反应在至多2200℃的平均温度下进行。21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述第一流体和所述第二流体彼此
之间的距离为0.1mm至100mm。22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述第一流体和所述第二流体彼此之间的距离为0.3mm至50mm。23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述第一流体和所述第二流体彼此之间的距离为0.6mm至30mm。24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述碳源包含CO2，并且使用2至7的H2/CO2摩尔比进行所述还原反应。25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述碳源包含CO2，并且使用0.35至0.9的O2/CO2摩尔比进行所述还原反应。26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中使用0.1至0.3的O2/H2摩尔比进行所述还原反应。27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所生产的合成气体的H2/CO摩尔比为至少1.8。28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中所生产的合成气体的H2/CO摩尔比为至少2。29.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中所生产的合成气体的H2/CO摩尔比为1.8至5.0。30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，其中所生产的合成气体还包含CO2。31.根据权利要求30所述的方法，其中所生产的合成气体的H2、CO和CO2的摩尔比为使得(H2‑
CO2)/(CO+CO2)≥2。32.根据权利要求1至31中任一项所述的方法，其还包括冷却所述合成气体以形成经冷却的合成气体。33.根据权利要求32所述的方法，其还包括冷凝所述经冷却的合成气体中含有的水并且回收所述水。34.根据权利要求33所述的方法，其中将经回收的水的至少一部分再循环到所述冷却步骤。35.通过如权利要求1至34中任一项所定义的方法生产的合成气体用于制造化学产品或燃料的用途。36.通过如权利要求1至34中任一项所定义的方法生产的合成气体用于制造甲醇或合成烃的用途。37.一种用于生产包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成气体的反应器，所述反应器包括：反应室，其中所述合成气体通过包含碳源和过量氢气的第一流体与氧焰接触的还原反应来生产，至少一个第一装置，其用于向所述反应室供应包含氢气的还原流，所述还原流的第一部分最终进入所述第一流体中并且第二部分被用于通过在包含氧气(O2)的第二流体的存在下氢气的燃烧来在所述燃烧室中产生所述氧焰，至少一个第二装置，其用于向所述反应室供应形成所述第二流体的氧化流，所述第一流体和所述第二流体彼此之间的距离为使得所述氧焰支持所述碳源和所述
氢气之间的反应。38.根据权利要求37所述的反应器，其中所述还原反应是在没有固体催化剂的存在下进行的。39.根据权利要求37或38所述的反应器，其中所述氧焰产生促进所述碳源到CO的转化的离子物质和自由基。40.根据权利要求37至39中任一项所述的反应器，其中所述碳源包含：
‑
C...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉纳尔德，
申请(专利权)人：海德罗魁北克公司，
类型：发明
国别省市：