生产合成气的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产和反应合成气的方法，其特征在于主要由相互交替的（ｉ）日间操作和（ｉｉ）夜间操作组成的多个不同的操作阶段，其中日间操作（ｉ）主要包括其中供应可再生能源的干重整和蒸汽重整并且夜间操作（ｉｉ）主要包括烃的部分氧化，其中生产的合成气用于生产有价值产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将烃加工成有价值的化学产品或液体燃料的连续方 法。所用烃优选为甲烷、天然气或沼气。本方法还利用由固定系统或非固 定系统产生的二氧化碳，其中本方法部分地由使用可再生能源而支持。除 了使用可再生能源之外，借助合适的工艺控制系统，本方法还部分地通过 利用在各工艺步骤中以热能释放的工艺能量而操作。本方法还涉及干重整、蒸汽重整和部分氧化，其提供在加工成有价值产品的过程中(例如通过FT(费-托法)或甲醇合成)转化的限定合成气。在本 方法的太阳能辅助操作情况下，在日间操作过程中主要进行强吸热反应， 在夜间操作过程中主要进行放热反应，但是夜间操作过程中获得的过量比 例的能量用于维持吸热反应。可再生能源与操作过程中形成的能量结合使 用允许以非常有能效的方式进行本方法，这意味着本方法过程中二氧化碳 的形成达到最小化。在化学工艺中使用二氧化碳作为起始原料在许多情况下是非常不利 的，因为二氧化碳为非常惰性的化合物，并且为了使二氧化碳反应必须克 服高能垒。在发电或化学工艺中获得的二氧化碳通常被视为废产物并被排 放到大气中。由于二氧化碳作为温室气体的特性和其对全球气候改变的影 响，由固定系统(例如发电装置)或非固定系统(例如汽车)中化石燃料燃烧而 向大气中排放二氧化碳是非常不希望的。为了降低或防止对气候改变的不 利影响，使排放到大气中的二氧化碳最小化是主要目标。已经存在防止或减少二氧化碳向大气中排放的方法。这些方法中的一 些基于地下或水下沉积物而螯合二氧化碳(还参见G.A. Olah , A. Goeppert， G. K， Surya Parkash; Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy; Wiley-VCH(2006)第7章，第82页)。然而，这类方法由于总 能量平衡而被认为是不利的，因为向沉积物供应二氧化碳仅能在消耗能量 的情况下进行，这产生额外的二氧化碳。除此之外，可能与大量存储二氧化碳相关的可能影响基本上是未知的。使用可再生能源进行其中烃或碳用作起始原料的工业规一莫工艺是已知的。DE 3933285公开了通过太阳能重整甲烷而连续产生合成气的方法，其 中使用曱烷借助辅助点火操作夜间循环并且中间存储形成的二氧化碳用于 C02重整。没有提及将该方法与蒸汽重整结合。该方法仅提供具有非常高 的一氧化碳含量的合成气。没有描述利用释放的反应热，其产生自甲烷的 部分氧化或者合成气的随后转化。例如从US 4,229,184得知煤的太阳能气化装置，其中煤的气化提供具 有高比例一氧化碳的产物气体。此外，US 4,229,184也没有给出任何关于 如何在连续操作(即日间操作与夜间操作之间的循环)中使用煤气化装置的 方案。US 4,668,494公开了一种化学合成方法，其涉及烃的蒸汽重整或者含 碳燃料的气化并可以使用太阳能进行操作。太阳能用于产生无CO的氨合 成气，其可以在其中不能获得太阳辐射的装置的操作阶段中燃烧用于发电 以维持该操作。该方法形成含氧化氮燃烧产物，其必须作为硝酸收集。US 6,670,058和US 7,033,570 ^J^开了将太阳能用于烃的热分解以产生 氢气，其形成碳作为副产物。该方法的优点是在由化石燃料制备氢气的情 况下，仅释放非常少量的二氧化碳。没有给出在连续操作中使用该方法的 启示 本专利技术的目的是开发一种将由固定工业装置或非固定装置如车辆产生 的二氧化碳转化成有价值产品的经济可行的方法。二氧化碳的转化应尽可 能基于可再生能源进行并同时整合到基本上非常连续的操作中。本专利技术的该目的和其它目的已通过开发一种其中结合干重整、蒸汽重 整和部分氧化的各反应的方法实现，其中吸热步骤借助可再生能源进行。 在优选的实施方案中，可再生能源包括太阳能。本方法具有多个不同的操作阶段，其主要由相互交替的(i)日间操作和 (ii)夜间操作组成，其中日间操作主要包括供应可再生能源下的干重整和蒸 汽重整，并且夜间操作(ii)主要包括烃的部分氧化。在优选的实施方案中，5本方法包括将产生的合成气转化成有价值产品，其中产生的一些反应热还 可以用于进4亍吸热工艺步骤。术语"日间操作"和"夜间操作"指的是与仅在特定时期可用的可再 生能源(例如风能或太阳能)结合的工艺操作，其中可再生能源通常在曰间 操作过程中可用。如果任何能源不能在日间操作过程中充分可用，则还存 在形成日间操作和夜间操作之间的中间阶段的操作阶段决不是不可能的。在本方法优选的实施方案中，使用具有少于五个碳原子，优选具有少 于三个碳原子的短链烃化合物进行二氧化碳干重整、蒸汽重整和部分氧化 的各工艺步骤。在本方法另 一个优选的实施方案中，用包含具有非常高的甲烷含量的 多种烃化合物的气体混合物进行二氧化碳干重整、蒸汽重整和部分氧化的 各反应。这使得在包括多个搮作阶段的方法中产生就一氧化碳与氩气含量 比而言具有限定总组成的合成气成为可能。最优选的合成气组成为一氧化碳与氢气含量比为l:2(CO/H2等于1:2)，因为具有该组成的合成气构成生 产有价值产品的合适基础。在一个优选的方法变型中，使用太阳能源进行本方法。这导致日间操 作和夜间操作的操作阶段之间的显著不同。在日间揭:作过程中优选进行干 重整和蒸汽重整的强吸热反应，而在夜间操作过程中优选进行放热的部分 氧化。放热反应也可以部分地以可将释放的热用于操作吸热反应的方式进 行。对于夜间操作中的操作辅助或在不能获得足够太阳能的操作阶段过程 中，燃烧中间存储的过量氢气或将中间存储的能量用于本方法。因此在夜 间操作过程中也可以稍微进行吸热反应。在使用太阳能作为可再生能源的情况下，本专利技术方法优选在其中太阳 能可以足够量使用整年的区域操作。与太阳能结合，术语"日间操作"(在 具有足够用于工艺操作的太阳辐射的时间内进行的操作)和"夜间操作"(在 不具有足够用于工艺操作的太阳辐射的时间内进行的操作)还指的是不同 操作阶段优选在持续24小时的一天内进行。关于能量平衡的相同考虑还适用于合成气向有价值产品的转化，因为 费-托反应或由合成气合成甲醇是放热过程。就本专利技术操作而言，在合成气转化中获得的能量在日间操作和夜间操作过程中均可以使用。在另一个优选的实施方案中，本方法以合成气具有所需組成的方式进 行，使得它可以在进一步的工艺阶段中转化成有价值产品。如果在本方法 操作过程中，应当存在其中制备合成气的操作阶段，该合成气具有不应与 ;并一击力a t斩雪的^千一翁化.祐纟憲名化M组"針点^紐".01l;i音杏"5T以中间存储在储罐中。与干重整的作用相比，蒸汽重整的作用增加会向储 罐供应丰富氢气直到合成气具有所需的 一氧化碳和氢气比。例如，在日间操作过程中和在使用甲烷作为所用烃化合物的情况下，当干重整和蒸汽重整结合进行时，转化l摩尔二氧化碳需要3摩尔甲烷。 关于碳平衡，这意味着在日间操作过程中，转化成合成气的碳中有四分之 一由供应的二氧化碳組成。如果日间和夜间操作的操作阶段具有相同的时 间和相同的转化率，则这产生碳平衡，其中加工成合成气的烃中有八分之 一由二氧化碳形成。就本专利技术操作而言，为转化l摩尔二氧化碳，由此必 须使用7摩尔曱烷。一些涉及二氧化碳化学转化的方法描述了使用二氧化碳的所谓干重 整。在使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备和转化合成气的方法，其具有主要由相互交替的以下操作组成的多个不同的操作阶段：　（ｉ）日间操作和　（ｉｉ）夜间操作，　其中日间操作（ｉ）主要包括供应可再生能源下的干重整和蒸汽重整，夜间操作（ｉｉ）主要包括烃的部分氧化 ，并且所述合成气用于生产有价值产品。

【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：S顺克，A朗格德奥利韦拉，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]