用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法技术

本发明专利技术描述一种用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法，该方法包括以下步骤：(a)将包含二氧化碳和氢气的气体混合物进料至设置在反向水煤气变换容器中的燃烧器，并将其与亚化学计量量的氧气料流燃烧以形成包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和蒸汽的燃烧气体混合物，(b)使燃烧气体混合物通过设置在反向水煤气变换容器内的反向水煤气变换催化剂床以形成包含一氧化碳、蒸汽、氢气和二氧化碳的粗产物气体混合物，(c)将粗产物气体混合物冷却至露点以下并回收冷凝物以形成脱水产物气体，(d)在二氧化碳去除单元中从脱水产物气体中去除二氧化碳以形成包含一氧化碳的气体料流，以及(e)将由二氧化碳去除单元回收的二氧化碳与进料至反向水煤气变换容器的包含氢气和二氧化碳的气体混合物合并。气体混合物合并。气体混合物合并。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法
[0001]本专利技术涉及通过反向水煤气变换反应由包含二氧化碳和氢气的进料气体生产包含一氧化碳的气体料流的方法。
[0002]包含一氧化碳的气体料流可用于合成各种化学品的方法中，该化学品包括烃和含氧化合物，诸如醇。
[0003]反向水煤气变换反应可描述如下：
[0004][0005]反向水煤气变换方法在高温下是有利的。
[0006]WO2019175476A1公开了一种用于如下生产一氧化碳的方法，其通过将氧气与二氧化碳料流合并以形成基于二氧化碳的混合物，将基于二氧化碳的混合物与基于氢气的料流合并以形成气态进料，在供应基于二氧化碳的混合物之前将含烃料流供应至基于氢气的料流，并且将气态进料进料至包含至少一种催化剂的反应器中。在反应器中通过部分氧化处理气态进料，使得二氧化碳与氢气在氧气存在下在反应器中反应并形成热。
[0007]WO2020114899A1公开了通过将二氧化碳、氢气和氧气分别引入反应容器中，在升高的温度下在反应容器中进行反向水煤气变换反应的方法，其中在反应容器中不存在催化剂，其中氢气和氧气经由燃烧器引入反应容器中，使得通过改变氢气与氧气的摩尔比将反应容器中的温度保持在1000℃至1500℃的范围内。然而，该方法增加了需要在该方法中燃烧以接近热平衡的额外氢气的量。
[0008]我们已经发现了一种改进的方法，用于更有效地进行具有令人满意的转化率的反向水煤气变换反应，以制备含有一氧化碳的气体料流。
[0009]因此，本专利技术提供一种用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法，该方法包括以下步骤：(a)将包含二氧化碳和氢气的气体混合物进料至设置在反向水煤气变换容器中的燃烧器，并将其与亚化学计量量的氧气料流燃烧以形成包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和蒸汽的燃烧气体混合物，(b)使燃烧气体混合物通过设置在反向水煤气变换容器内的反向水煤气变换催化剂床以形成包含一氧化碳、蒸汽、氢气和二氧化碳的粗产物气体混合物，(c)将粗产物气体混合物冷却至露点以下并回收冷凝物以形成脱水产物气体，(d)在二氧化碳去除单元中从脱水产物气体中去除二氧化碳以形成包含一氧化碳的气体料流，以及(e)将由二氧化碳去除单元回收的二氧化碳与进料至反向水煤气变换容器的包含氢气和二氧化碳的气体混合物合并。
[0010]本专利技术进一步提供用于通过该方法制备包含一氧化碳的气体料流的系统。
[0011]在该方法中，将二氧化碳料流和氢气料流合并以形成进料气体混合物。如果需要，可以将一部分氢气单独进料至反向水煤气变换容器中。如果需要，可以将一部分二氧化碳单独进料至反向水煤气变换容器中。
[0012]氢气在反向水煤气变换容器中燃烧以生成用于反向水煤气变换反应的热量。因此，应提供相对二氧化碳过量的氢气，使得燃烧后保留足够的氢气以驱动反应经反向水煤气变换催化剂向前进行。考虑到含一氧化碳的气体在H2:CO比理想地为约2:1的烃的费
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托合成中的潜在最终用途，过量的氢气也是理想的。进料至燃烧器的气体混合物中的氢气与
二氧化碳(包括再循环的二氧化碳)的摩尔比可以在1:1至5:1的范围内。该比率可根据在反向水煤气变换单元中实现的二氧化碳的转化率和下游方法所需的氢气与一氧化碳比率而变化。
[0013]进料至燃烧器的包含二氧化碳和氢气的气体混合物(包括步骤(d)中回收的二氧化碳)可包含15体积％至50体积％、优选25体积％至40体积％的二氧化碳。进料至燃烧器的包含二氧化碳和氢气的气体混合物优选包含总计小于10体积％的其它气体，诸如蒸汽、氮气、一氧化碳和甲烷。
[0014]可使用任何合适的二氧化碳源。因此，二氧化碳料流可以是从使用烃或含碳进料的常规氨工厂回收的料流，或者二氧化碳料流可以是从炉或锅炉烟道气回收的料流，其中炉或锅炉通过化石燃料(诸如天然气或煤)、生物质或含碳废物(诸如塑料)的燃烧来加热。另选地，二氧化碳可以是从空气或海水中分离的料流。
[0015]包含氢气和二氧化碳的气体混合物还包含从二氧化碳去除单元获得的回收的二氧化碳的至少一部分。
[0016]可使用任何合适的氢气源。可使用多于一种的氢气源。该方法优选使用基于非化石燃料的氢气。因此，可通过生物质或塑料的催化或非催化部分氧化，任选随后部分氧化产物气体的蒸汽重整来产生氢气。另选地，氢气可以通过分解水来提供。优选地，氢气是电解氢气，例如通过水的电解形成的氢气。氢气的中间储存可用于减少由电解产生氢气的任何可变性。
[0017]可使用任何合适的氧气源。氧气纯度可以为至少94体积％，优选至少98体积％或99体积％，以最小化一氧化碳产物料流中的惰性物质诸如氮气。与WO2019175476不同，氧气不需要与二氧化碳料流合并。可使用空气分离单元(ASU)从空气中回收氧气，该空气分离单元可由可再生功率源或重整气体锅炉中产生的蒸汽或其它来源(包括来自下游方法)驱动。优选地，氧气包括电解氧气，例如通过水的电解形成的氧气。如果需要，蒸汽可以与氧气一起被包括。
[0018]因此，用于该方法的氢气和氧气均优选使用向其中进料水源的电解单元产生。水可包括从粗产物气体混合物回收的冷凝物，和/或可包含从下游转化单元诸如费
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托烃合成单元回收的水。如果需要，可对水进行处理以去除污染物，诸如有机化合物或盐，其将不利地影响电解单元。
[0019]用于电解单元的电力理想地不从化石燃料的燃烧获得。用于电解的电力可由核能提供，或优选地由可再生功率源，诸如光伏太阳能、风能、潮汐能、水力或水力电气、海洋能源、地热能和/或生物质提供。用于电解的电也可使用由蒸汽驱动的涡轮机提供，该蒸汽使用从通过生物质或废塑料的部分氧化产生的产物气体料流回收的热量生成。电力可储存在中间设施如泵送氢储存器或蓄电池储存器中以向电解单元提供更恒定的电力供应。
[0020]电解单元通常包括根据以下通式操作的一个或多个电解槽：
[0021]电+2H2O
→
2H2+O2[0022]电解是水在电流作用下化学分解以产生氧气和氢气的过程。在一种布置方式中，碱性电池电解可用于该方法中。碱性电池电解可以在低于200℃的温度下通过将水与氢氧化钾合并来进行，氢氧化钾的浓度可以作为温度的函数而变化(典型地从80℃下的25重量％直至160℃下的40重量％)。氢氧化钾优于氢氧化钠，这主要是因为在相同温度水平下
具有优异的导电性。另选地，可以使用聚合物
‑
电极膜电解槽。另选地，在该方法中可使用高温电解。高温电解在高温(700℃至900℃)和减压下操作。高温电解比在环境温度下的方法更有效，因为反应所必需的能量的一部分是经由热量贡献的，其通常比电更便宜地获得，并且电解反应在高温下具有更好的产率。高温电解还可以使水中的二氧化碳转化成一氧化碳。一氧化碳可有利地用于补充进料到下游FT单元的合成气。
[0023]如果需要，可将二氧化碳和氢气料流或包含二氧化碳和氢气的气体混合物压缩至0.8MPa至4MPa或任选5MPa(表压)，优选1.2MPa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】1.一种用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将包含二氧化碳和氢气的气体混合物进料至设置在反向水煤气变换容器中的燃烧器，并将其与亚化学计量量的氧气料流燃烧以形成包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和蒸汽的燃烧气体混合物，(b)使所述燃烧气体混合物通过设置在所述反向水煤气变换容器内的反向水煤气变换催化剂床以形成包含一氧化碳、蒸汽、氢气和二氧化碳的粗产物气体混合物，(c)将所述粗产物气体混合物冷却至露点以下并回收冷凝物以形成脱水产物气体，(d)在二氧化碳去除单元中从所述脱水产物气体中去除二氧化碳以形成包含一氧化碳的气体料流，以及(e)将由所述二氧化碳去除单元回收的二氧化碳与进料至所述反向水煤气变换容器的包含氢气和二氧化碳的所述气体混合物合并。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物包含二氧化碳和氢气，氢气与二氧化碳的摩尔比在2:1至10:1的范围内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中进料至所述燃烧器的包含二氧化碳和氢气的所述气体混合物包含15体积％至50体积％，优选25体积％至40体积％的二氧化碳。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述二氧化碳从使用烃或含碳进料的氨工厂获得，或从炉或锅炉烟道气获得，或从空气或海水获得，其中所述炉或锅炉通过化石燃料或含碳废物的燃烧加热。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中用于所述方法的氢气和氧气是使用向其中馈入水源的电解单元产生的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述反向水煤气变换催化剂包含在耐火金属氧化物载体上的3重量％至20重量％镍，以NiO表示。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述二氧化碳去除单元包括物理洗涤系统或反应性洗涤系统。8.根据权利要求5至...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：庄信万丰戴维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：