【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及co2变换的系统和方法。该系统包括逆水煤气变换(rwgs)反应器和换热反应器(her)。来自rwgs反应器的至少一部分第一产物流被布置成供给至her的加热侧，使得来自第一产物流的热量被传递至her的工艺侧，从而允许第二进料在her的工艺侧被转化为包含co的第二产物流。
技术介绍
0、专利技术背景
1、由co2生产co可以通过逆水煤气变换反应根据以下进行：
2、
3、这是吸热反应，因此需要能量输入才能进行。实际上该技术很少有工业实现，但从理论上讲，可以在类似蒸汽甲烷重整器(smr)的配置中促进反应，其中通过外部加热提供热量，并在加热的反应器区域或反应器管内促进反应。
4、然而，外部加热通常意味着烃燃料的燃烧，因此通常会产生相关的co2排放，这违背了化学工业的当前利益，化学工业近年来一直在致力于减少温室气体排放。原则上，外部加热也可以通过氢气燃烧来提供，其中氢气是通过电解供应的。然而，该路线将需要大量电力来生产氢气，因此该选择是昂贵的并且不是优选的。
5、本技术旨在提供由co2生产co的有效系统和方法。特别地，在本技术中，在可能的情况下，应当减少或完全避免通过燃烧烃燃料来获取热量。本系统和方法提供了两个问题的解决方案：提高热利用率(即，降低能耗)和增强系统/方法的稳健性。
6、富含co的合成气流用于多种应用，包括通过例如费托路线生产甲醇和合成燃料(例如喷气燃料、煤油、柴油和/或汽油)。
7、wo2020/174057公开了通过蒸汽甲烷重
8、与从基于天然气的原料生产合成气相关的换热重整是众所周知的。在这种情况下，换热重整器与主蒸汽重整器(例如蒸汽甲烷重整器和/或自热重整器)串联或并联放置。此类方案的一个主要问题是金属粉尘化，尤其是在需要使用一氧化碳含量较高的合成气流时。在本专利技术中，这一问题被显著减少。
技术实现思路
1、已经发现，使用本文提供的系统/方法可以减少甚至完全避免用于co2变换的已知系统/方法的缺点。而且，令人惊讶地发现，与换热蒸汽甲烷重整器相比，使用her型反应器进行co2变换是更稳健的解决方案。此外，与换热蒸汽甲烷重整器相比，已发现用于co2变换的her型反应器可处理明显更大量的原料。此外，令人惊讶的是，与换热蒸汽甲烷重整器相比，发现用于co2变换的her型反应器具有低得多的金属粉尘化风险。
2、在一个实施方案中，提供了一种用于co2变换的系统。该系统包括：
3、-第一进料，其包含co2和h2，
4、-第二进料，其包含co2和h2，
5、-逆水煤气变换(rwgs)反应器，以及
6、-换热反应器，her，其具有至少一个工艺侧和至少一个加热侧，
7、第一进料被布置成供给至rwgs反应器并被转化为包含co的第一产物流。第二进料被布置成供给至her的工艺侧；
8、第一产物流的至少一部分被布置成供给至her的加热侧，使得来自第一产物流的热量被传递至her的工艺侧。由此允许第二进料在her的工艺侧中转化为包含co的第二产物流。提供经冷却的第一产物流。
9、还提供了在本文所述的系统中用于co2变换的方法。该方法包括以下步骤：
10、-将第一进料供给至rwgs反应器并将其转化为包含co的第
11、一产物流；
12、-将第二进料供给至her的工艺侧；
13、-将第一产物流的至少一部分布置成供给至her的加热侧，使得来自第一产物流的热量被传递至her的工艺侧，从而允许第二进料在her的工艺侧被转化为包含co的第二产物流；从而提供经冷却的第一产物流。
14、在下面的描述文本、附图和从属权利要求中提供了本技术的进一步细节。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于CO2变换的系统(100)，所述系统(100)包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述RWGS反应器(10)选自电RWGS(e-RWGS)反应器(10A)、燃烧式RWGS反应器(10B)或自热RWGS反应器(10C)，优选电RWGS(e-RWGS)反应器(10A)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一进料和/或第二进料包含甲烷，其中所述第一进料和/或第二进料包含至多3摩尔％、或至多8摩尔％、或至多12摩尔％甲烷。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一进料中的甲烷含量高于所述第二进料中的甲烷含量，优选地其中相对于所述第一进料中的甲烷摩尔含量，所述第二流中的甲烷摩尔含量为0，或低于0.1，或低于0.5。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括包含CO2和H2的初级进料(9)，其中所述初级进料(9)被布置成至少分成包含CO2和H2的第一进料(1)和包含CO2和H2的第二进料(2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述HER是卡口式HER，并且其中所述第二
7.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述第二产物流(21)的至少一部分被布置成以与第一产物流(11)的一部分或全部的混合物的形式供给至HER(20)的加热侧，并且其中所述HER(20)被布置成从其加热侧输出第三产物流(3)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括燃烧单元(30)和第三燃料进料(4)，其中所述第三燃料进料(4)被布置成供给至燃烧单元(30)并在其中在氧化剂(4B)的存在下燃烧以提供燃烧气体的第五进料(5)，其中所述第五进料(5)被布置成供给至HER(20)的加热侧，单独或与所述第一和/或所述第二产物流混合。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述燃烧单元(30)中的氧化剂是基本上纯的氧。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的系统，其中所述第三燃料进料(4)是包含氢气的进料，并且所述第五进料(5)是包含蒸汽的进料。
11.根据权利要求8-9中任一项所述的系统，其中所述第三燃料进料(4)是包含甲烷的进料，并且所述第五进料(5)是包含二氧化碳和蒸汽的进料。
12.根据权利要求11所述的系统，其中在HER下游使用经冷却的第五进料(25)作为所述包含CO2和H2的第一进料(1)的一部分和/或作为所述包含CO2和H2的第二进料(2)的一部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述HER(20)的工艺侧(20A)包括工艺侧入口(28)和工艺侧出口(29)，
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述HER(20)的工艺侧(20A)具有从所述工艺侧入口(28)延伸至所述工艺侧出口(29)的总长度，并且其中基于HER(20)的工艺侧(20A)的总长度，所述第一反应区(I)具有小于50％，例如小于30％、优选小于20％、更优选小于10％的延伸。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中第一催化剂至少位于所述第一反应区(I)中。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的系统，其中至少所述第一反应区(I)的最靠近所述HER(20)的入口的端部不与所述HER的加热侧(20B)直接接触，使得第一反应区(I)的该端部主要通过由所述放热反应引起的绝热温升来加热。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述RWGS反应器(10)是电逆水煤气变换(e-RWGS)反应器(10A)或燃烧式RWGS反应器(10B)，并且其中所述HER被布置成产生的CO为通过RWGS反应器(10)和HER(20)产生的总组合CO的20％以上、30％以上、或40％以上、或50％以上或60％以上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述RWGS反应器(10)是电逆水煤气变换(e-RWGS)反应器(10A)或燃烧式RWGS反应器(10B)，并且其中所述系统被布置成使得第二进料(2)的摩尔流量占第一和第二进料的总组合摩尔流量的20％以上、30％以上、或40％以上、或50％以上、或60％以上。
19.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述RWGS反应器(10)是电逆水煤气变换(e-RWGS)反应器(10A)或燃烧式RWGS反应器(10B)，并且其中所述系统被布置成使得第二进料(2)的碳摩尔流量占第一和第二进料的总组合碳摩尔流量的20％以上、30％以上、40％以上、50％以上或...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于co2变换的系统(100)，所述系统(100)包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述rwgs反应器(10)选自电rwgs(e-rwgs)反应器(10a)、燃烧式rwgs反应器(10b)或自热rwgs反应器(10c)，优选电rwgs(e-rwgs)反应器(10a)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一进料和/或第二进料包含甲烷，其中所述第一进料和/或第二进料包含至多3摩尔％、或至多8摩尔％、或至多12摩尔％甲烷。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一进料中的甲烷含量高于所述第二进料中的甲烷含量，优选地其中相对于所述第一进料中的甲烷摩尔含量，所述第二流中的甲烷摩尔含量为0，或低于0.1，或低于0.5。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括包含co2和h2的初级进料(9)，其中所述初级进料(9)被布置成至少分成包含co2和h2的第一进料(1)和包含co2和h2的第二进料(2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述her是卡口式her，并且其中所述第二产物流(21)的至少一部分被布置成供给至所述her(20)的加热侧，以提供第二冷却产物流(32)。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述第二产物流(21)的至少一部分被布置成以与第一产物流(11)的一部分或全部的混合物的形式供给至her(20)的加热侧，并且其中所述her(20)被布置成从其加热侧输出第三产物流(3)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括燃烧单元(30)和第三燃料进料(4)，其中所述第三燃料进料(4)被布置成供给至燃烧单元(30)并在其中在氧化剂(4b)的存在下燃烧以提供燃烧气体的第五进料(5)，其中所述第五进料(5)被布置成供给至her(20)的加热侧，单独或与所述第一和/或所述第二产物流混合。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述燃烧单元(30)中的氧化剂是基本上纯的氧。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的系统，其中所述第三燃料进料(4)是包含氢气的进料，并且所述第五进料(5)是包含蒸汽的进料。
11.根据权利要求8-9中任一项所述的系统，其中所述第三燃料进料(4)是包含甲烷的进料，并且所述第五进料(5)是包含二氧化碳和蒸汽的进料。
12.根据权利要求11所述的系统，其中在her下游使用经冷却的第五进料(25)作为所述包含co2和h2的第一进料(1)的一部分和/或作为所述包含co2和h2的第二进料(2)的一部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述her(20)的工艺侧(20a)包括工艺侧入口(28)和工艺侧出口(29)，
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述her(20)的工艺侧(20a)具有从所述工艺侧入口(28)延伸至所述工艺侧出口(29)的总长度，并且其中基于her(20)的工艺侧(20a)的总长度，所述第一反应区(i)具有小于50％，例如小于30％、优选小于20％、更优选小于10％的延伸。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，其中第一催化剂至少位于所述第一反应区(i)中。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的系统，其中至少所述第一反应区(i)的最靠近所述her(20)的入口的端部不与所述her的加热侧(20b)直接接触，使得第一反应区(i)的该端部主要通过由所述放热反应引起的绝热温升来加热。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述rwgs反应器(10)是电逆水煤气变换(e-rwgs)反应器(10a)或燃烧式rwgs反应器(10b)，并且其中所述her被布置成产生的co为通过rwgs反应器(10)和her(20)产生的总组合co的20％以上、30％以上、或40％以上、或50％以上或60％以上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述rwgs反应器(10)是电逆水煤气变换(e-rwgs)反应器(10a)或燃烧式rwgs反应器(10b)，并且其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·M·莫滕森，K·阿斯伯格彼得森，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：
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