專利名稱：：合成氣的生產(chǎn)和應(yīng)用的制作方法合成氣的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及合成氣(合成氣)的生產(chǎn)和應(yīng)用。特別是，本發(fā)明涉及利用固體加熱和冷卻工藝氣體生產(chǎn)合成氣。發(fā)明背景烴比如甲垸或天然氣的轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成氣是吸熱反應(yīng)，意謂著當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行之時(shí)反應(yīng)吸收熱。在一些反應(yīng)體系中，轉(zhuǎn)化和氧化聯(lián)合進(jìn)行。一般說(shuō)來(lái)，該化合反應(yīng)過(guò)程稱為自熱轉(zhuǎn)化制氫。包括氧化步驟和轉(zhuǎn)化步驟的優(yōu)點(diǎn)是在該步驟期間產(chǎn)生的熱可用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化步驟。A.M.DeGroote等人的"SynthesisGasProductionfromNaturalGasinaFixedBedReactorwithReversedFlow,"TheCanadianJournalofChemicalEngineering,Vol.74,Oct.,1996,pp.735-742，討論了在逆流固定床反應(yīng)器的Ni催化劑上通過(guò)部分氧化天然氣的合成生產(chǎn)。一維的非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)器模型用來(lái)模擬該過(guò)程。該模擬計(jì)劃生產(chǎn)具有H2/CO比為2.1的合成氣，甲烷的轉(zhuǎn)化率為74%—80%。英國(guó)專利申請(qǐng)，GB2187751公開(kāi)了一種通過(guò)有機(jī)化合物與蒸汽和/或二氧化碳的催化吸熱反應(yīng)生產(chǎn)合成氣的方法。該過(guò)程使用從烴類燃料部分氧化為一氧化碳和氫中回收的熱能。G.Kolios等人的"Autothe腿lFixed-BedReactorConcepts,"ChemicalEngineeringScience,55(2000),5945-5967,公開(kāi)了各種各樣的自熱固定床反應(yīng)體系。討論了不同的反應(yīng)器類型以及基礎(chǔ)反應(yīng)行為、穩(wěn)定性和非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征。TimoKikas等人的"HydrogenProductioninaReverse-FlowAutothermalCatalyticMicroreactor.FromEvidenceofPerformanceEnhancementtoInnovativeReactorDesign,"Industrial&EngineeringChemistryResearch,42(25):6273-6279Dec.102003,描述了自熱逆流操作的微型反應(yīng)器。該微型反應(yīng)器是整合有混合室、零死體積旋轉(zhuǎn)閥和反應(yīng)室的平面的逆流微型反應(yīng)器。通過(guò)將反應(yīng)室放置在混合室內(nèi)收集以徑向向外方向流出反應(yīng)室的熱，從而將來(lái)自部分氧化反應(yīng)步驟的熱用于預(yù)熱進(jìn)氣。B.G16cker等人的"AnalysisofaNovelReverse-FlowReactorConceptforAutothermalMethaneSteamReforming,"ChemicalEngineeringScience,58(2003),593-601,討論了不對(duì)稱操作的逆流水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。在該操作吸熱步驟期間的熱量消耗對(duì)于膨脹低溫和壓縮高溫部件產(chǎn)生溫度波。在該操作的放熱步驟期間，軸向分布的供熱用于在周期性操作模式中保持有利的溫度分布曲線。YuriiMatrosandG.Bunimovich的"ReverseFlowOperationinFixedBedCatalyticReactors,"Catal.Rev.~Sci.Eng.，38(1),1-68(1996),討論了不同結(jié)構(gòu)的逆流反應(yīng)器。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，在系統(tǒng)的中間點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)處加入反應(yīng)物，該系統(tǒng)特別適合于通過(guò)氨的選擇性催化還原NOx。盡管已經(jīng)提出各種各樣的自熱轉(zhuǎn)化制氫的操作系統(tǒng)企圖有效地收集和再利用熱，但可以尋找其他另外的高效系統(tǒng)。也尋找其中能制造更多希望CO和C02含量的合成氣產(chǎn)品的系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了以可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)熱量的有效回收和再利用方式生產(chǎn)合成氣的方法。該方法也能夠生產(chǎn)對(duì)于生產(chǎn)氧化化合物特別是醇產(chǎn)品比如甲醇高度有益的CO:C02比例的合成氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種生產(chǎn)合成氣的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括使含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層以加熱氣體。然后加熱的氣體流經(jīng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)或氧化區(qū)以形成合成氣。優(yōu)選，氣體流經(jīng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)和至少一個(gè)氧化區(qū)。該轉(zhuǎn)化區(qū)和氧化區(qū)可以任何次序，如果需要可以存在多于一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)和/或氧化區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)在至少一個(gè)氧化區(qū)的上游。在另外的一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)在至少一個(gè)氧化區(qū)的下游。在另外的實(shí)施方式中，含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層，并與含氧氣體接觸，以氧化至少一部分烴以形成氧化氣體。任選，在使加熱的氣體接觸含氧氣體之前，加熱的氣體通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成轉(zhuǎn)化氣。優(yōu)選，氧化的氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成含烴、co和C02的合成氣。更優(yōu)選，該合成氣流經(jīng)第二固體床層以加熱第二固體床層。在本發(fā)明另外的實(shí)施方式中，含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層以加熱氣體，該加熱的氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成含烴、CO和C02的轉(zhuǎn)化氣。優(yōu)選，該轉(zhuǎn)化氣與含氧氣體接觸以氧化轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴并形成合成氣。更優(yōu)選，該合成氣流經(jīng)第二轉(zhuǎn)化催化劑床層以使合成氣中未轉(zhuǎn)化的烴的至少一部分轉(zhuǎn)換以形成另外的CO和C02。最后，來(lái)自第二轉(zhuǎn)化催化劑床層的合成氣流經(jīng)第二固體床層以加熱第二固體床層。在本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施方式中，離開(kāi)轉(zhuǎn)化催化劑床層的合成氣保持在至少90(TC的溫度下。為保存熱量，流經(jīng)固體和轉(zhuǎn)化催化劑床層的氣體以斷續(xù)間隔方式使方向反轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，己流經(jīng)第一固體床層的氣體被加熱到至少90(TC的溫度。優(yōu)選，離開(kāi)轉(zhuǎn)化催化劑床層的轉(zhuǎn)化氣保持在至少75(TC的溫度下。在另外的實(shí)施方式中，離開(kāi)第二固體床層的合成氣保持在不大于約65(TC的溫度下。優(yōu)選，該轉(zhuǎn)化催化劑包括至少一種元素周期表中第6族或第8到10族的活潑金屬或金屬氧化物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述固體是耐高溫的無(wú)機(jī)氧化物固體。作為轉(zhuǎn)化催化劑的第一和/或第二固體床層可以在相同的容器中，或一個(gè)或多個(gè)床層可以在單獨(dú)的容器中。優(yōu)選，所處理的烴包括甲烷。附圖簡(jiǎn)述附圖中給出了本發(fā)明的不同的實(shí)施方式的實(shí)施例，其中圖l表示一種實(shí)施方式，其中反應(yīng)體系包括兩個(gè)固體床層以將熱量傳遞至流經(jīng)該系統(tǒng)的氣體并從所述氣體傳遞出熱量，并在固體床層之間包括含轉(zhuǎn)化催化劑的一個(gè)床層。圖2表示一種實(shí)施方式，其中反應(yīng)體系包括兩個(gè)位于兩個(gè)固體床層之間的含轉(zhuǎn)化催化劑的床層，在兩個(gè)轉(zhuǎn)化催化劑床層之間加入氧；圖3表示另外的實(shí)施方式，其中反應(yīng)體系包括兩個(gè)位于兩個(gè)固體床層之間的含轉(zhuǎn)化催化劑的床層，在兩個(gè)轉(zhuǎn)化催化劑床層之間加入氧；圖4表示另外的實(shí)施方式，其中反應(yīng)體系包括兩個(gè)位于兩個(gè)固體床層之間的含轉(zhuǎn)化催化劑的床層，在兩個(gè)轉(zhuǎn)化催化劑床層之間加入氧；和圖5表示過(guò)程示意圖，其中計(jì)算機(jī)模擬在固體和轉(zhuǎn)化催化劑床層之間的反應(yīng)和傳熱。本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明I.生產(chǎn)合成氣本發(fā)明涉及生產(chǎn)合成氣(或合成氣)的方法和該合成氣的應(yīng)用。合成氣包括一氧化碳和氫。任選，包括二氧化碳、水、甲烷和氮的任意一種或多種。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明制造的合成氣用于制造醇，特別是甲醇。根據(jù)本發(fā)明利用水蒸氣轉(zhuǎn)化和氧化化學(xué)的組合生產(chǎn)合成氣。這種聯(lián)合過(guò)程有時(shí)稱為自熱轉(zhuǎn)化制氫。該工藝結(jié)合使用固體以加熱烴進(jìn)料。利用固體的優(yōu)點(diǎn)是在反應(yīng)體系中使用的金屬表面產(chǎn)生的熱應(yīng)力更少，而且該固體可用于保存在過(guò)程期間產(chǎn)生的熱量。另外，固體也可以用來(lái)冷卻該合成氣產(chǎn)品。特別是，通過(guò)以斷續(xù)間隔方式使進(jìn)料和產(chǎn)品氣體的流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約熱量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，首先使它們的氣態(tài)組分通過(guò)或流經(jīng)固體床層而加熱烴和水(即，蒸汽)。該固體包含足夠的熱量，從而當(dāng)混合物通過(guò)或流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑之時(shí)可以使烴和水發(fā)生轉(zhuǎn)化。優(yōu)選，烴和水被加熱到至少約90(TC的溫度。更優(yōu)選，該烴和水被加熱到至少約95(TC的溫度，更優(yōu)選至少約IOO(TC，最優(yōu)選至少約1050°C。加熱的烴和水然后任選通過(guò)或流動(dòng)超過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層。該烴和水然后"轉(zhuǎn)化"或轉(zhuǎn)變?yōu)榘℉2、CO和C02及未轉(zhuǎn)化的烴的化合物的混合物。對(duì)于本發(fā)明的目的，該產(chǎn)品稱為轉(zhuǎn)化氣。該轉(zhuǎn)化氣的溫度比供給到轉(zhuǎn)化催化劑的加熱的烴和水的溫度更冷或低。這是因?yàn)榘l(fā)生的轉(zhuǎn)化是消耗熱量的吸熱反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，僅使用一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)。在另外的實(shí)施方式中，能夠使用多于一個(gè)的區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)，引出或離開(kāi)那個(gè)區(qū)的轉(zhuǎn)化氣保持在至少約75(TC，優(yōu)選至少約80(TC，和更優(yōu)選至少約85(TC的溫度下。氧化是放熱反應(yīng)過(guò)程。放熱反應(yīng)過(guò)程是其中釋放熱量的過(guò)程。來(lái)自氧化步驟的氧化氣體因此是相對(duì)熱的。因?yàn)閬?lái)自氧化反應(yīng)的氧化的氣體是熱的，因此如果需要它能夠被送到任選的另外的轉(zhuǎn)化步驟中，對(duì)于轉(zhuǎn)化即便需要補(bǔ)充熱也很少。該任選的轉(zhuǎn)化步驟會(huì)進(jìn)一步使一些或所有的未反應(yīng)的烴在氧化氣體中轉(zhuǎn)化。結(jié)果是形成與來(lái)自氧化步驟的CO:C02比例略微改變的合成氣。一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)化步驟能夠在氧化步驟以前或在氧化步驟之后實(shí)施。如果繼氧化步驟之后使用轉(zhuǎn)化步驟，那么通過(guò)隨后轉(zhuǎn)化步驟供給的氣體應(yīng)該保持在使希望的CO:C02比例達(dá)到最大的溫度下。例如，如果通過(guò)隨后轉(zhuǎn)化區(qū)的氣體溫度下降至太低，將有轉(zhuǎn)化反應(yīng)逆轉(zhuǎn)的傾向，引起存在的一些量的CO和H2轉(zhuǎn)化回?zé)N(即甲烷)。在一個(gè)實(shí)施方式中，離開(kāi)隨后轉(zhuǎn)化區(qū)的合成氣通常保持在至少約900'C的溫度下。更優(yōu)選，離開(kāi)該隨后轉(zhuǎn)化區(qū)的合成氣通常保持在至少約95(TC，更優(yōu)選至少約IOO(TC和最優(yōu)選至少約105(TC的溫度下。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)使合成氣通過(guò)另外的固體床層以從合成氣中吸收熱量從而冷卻該合成氣。該固體床層是第二或不同的固體床層，用于加熱烴和水進(jìn)料。用于冷卻合成氣的固體能夠容納在相同的容器中，作為用于加熱烴和水進(jìn)料的第一床層，或它能夠容納在另外的容器中。優(yōu)選，離開(kāi)第二或最后固體床層的合成氣保持在不大于約650°C，優(yōu)選不大于約60(TC和最優(yōu)選不大于約550°C的溫度下。當(dāng)烴和水經(jīng)過(guò)第一固體床層之時(shí)，該固體隨著時(shí)間的推移逐漸地冷卻。因此，當(dāng)熱合成氣通過(guò)第二或隨后的固體床層之時(shí)，隨著時(shí)間的推移該床層將逐漸地加熱。為有效收集所除去或加入的熱量，能夠以斷續(xù)間隔方式使通過(guò)固體床層以及可能存在的任意轉(zhuǎn)化催化劑的氣體的方向反轉(zhuǎn)。例如，氣流能夠以約5秒到3小時(shí)的間隔轉(zhuǎn)向。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，氣流以約10秒到1小時(shí)，更優(yōu)選約20秒到IO分鐘的間隔轉(zhuǎn)向。在一個(gè)實(shí)施方式中，氧化氣體(即含氧的氣體)注入氧化區(qū)預(yù)先確定的一段時(shí)間。氧化氣體能夠經(jīng)由任意的分配方式或燃燒器結(jié)構(gòu)注入。在預(yù)先確定的一段時(shí)間之后，該氧化氣體流改道至另外的氧化區(qū)，對(duì)應(yīng)于氣流方向的反轉(zhuǎn)。優(yōu)選，經(jīng)由燃燒器將該氧化氣體注入第一氧化區(qū)，通過(guò)第二燃燒器將該氧化氣體注入第二氧化區(qū)，對(duì)應(yīng)于通過(guò)該反應(yīng)體系的氣流方向的反轉(zhuǎn)。n.烴進(jìn)料根據(jù)本發(fā)明，能夠從任意常規(guī)來(lái)源提供由其產(chǎn)生合成氣物流的烴原料流。例如，該烴原料流可以包括天然或合成氣物流。該烴進(jìn)料來(lái)源的例子包括生物質(zhì)、天然氣、Q-Cs烴、石腦油或重石油。優(yōu)選，烴進(jìn)料是基于烴物流總體積包括甲烷含量至少約50vol%、更優(yōu)選至少約70vol%、最優(yōu)選至少約80voP/。的氣流。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該烴進(jìn)料是包括至少50voP/。甲烷的天然氣。III.傳熱固體可用于本發(fā)明的傳熱固體包括例如耐高溫的無(wú)機(jī)氧化物固體。適當(dāng)?shù)哪透邷責(zé)o機(jī)氧化物固體的例子包括堿土金屬氧化物、鋁酸鹽和尖晶石。特別優(yōu)選的化合物包括氧化鎂、鋁酸鎂、鋁酸鍶、鋁酸鋇、氧化鋯和氧化鋁，特別是a-氧化鋁。在一個(gè)實(shí)施方式中,該傳熱固體基于固體總重量包含不大于約2%、優(yōu)選不大于約1%和更優(yōu)選不大于約0.5%的硅。在另外的實(shí)施方式中，該傳熱固體基于固體總重量包含不大于約1,500ppmwt的硼，優(yōu)選不大于約1，000ppmwt的硼，更優(yōu)選不大于約500ppmwt的硼。該傳熱固體優(yōu)選具有很少到?jīng)]有催化活性。也就是說(shuō)，該傳熱固體基本上對(duì)于CO或C02催化氫化為甲垸是無(wú)效的。通過(guò)氮BET法測(cè)定，該傳熱固體優(yōu)選的表面積不大于10m2/g、更優(yōu)選不大于5m々g和最優(yōu)選不大于2mVg。在一個(gè)實(shí)施方式中，該傳熱固體的6-8族的金屬含量不大于0.5%、優(yōu)選不大于0.2%和最優(yōu)選不大于0.1wt%。該傳熱固體形式可為球、擠出物、片、顆粒、整料或構(gòu)造為容許氣流通過(guò)該床層的其他形式。IV.水蒸氣轉(zhuǎn)化步驟優(yōu)選利用轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行水蒸氣轉(zhuǎn)化步驟。在該步驟中，通過(guò)在催化劑上使烴與蒸汽反應(yīng)將烴進(jìn)料轉(zhuǎn)變?yōu)镠2、CO和C02的混合物。該工藝包括以下反應(yīng)CH4+H20^CO+3H2(1)或CnHm+nH20^nCO+[n+(m/2)]H2(2)禾口CO+H20#C02+H2(3)(轉(zhuǎn)換反應(yīng))用于催化蒸汽轉(zhuǎn)化步驟的催化劑通常包括至少一種元素周期表第6族或8到10族的活潑金屬或金屬氧化物。本發(fā)明所提到的元素周期表指來(lái)自CRCHandbookofChemistryandPhysics,82ndEdition,2001-2002,CRCPressLLC，其在此引入作為參考。在一個(gè)實(shí)施方式中，該催化劑包含至少一種原子序數(shù)28或更大的第6族或8-10族的金屬或其氧化物。使用的轉(zhuǎn)化催化劑的特定的例子是鎳、氧化鎳、氧化鈷、氧化鉻和氧化鉬。任選，該催化劑與最少一種助催化劑一起使用。助催化劑的例子包括堿金屬和稀土助催化劑。通常，優(yōu)選助催化的氧化鎳催化劑。催化劑中第6族或8到10族的金屬量能夠變化。優(yōu)選，該催化劑基于催化劑總重量包括約3wtM到約40wtM的至少一種第6族或8到10族的金屬。優(yōu)選，該催化劑基于催化劑總重量包括約5wt%到約25wt。/。的至少一種第6族或8到10族的金屬。該轉(zhuǎn)化催化劑任選包含一種或多種金屬以抑制在水蒸氣轉(zhuǎn)化期間碳的沉積。這種金屬選自元素周期表的第14族和15族的金屬。優(yōu)選的第14族和15族的金屬包括鍺、錫、鉛、砷、銻和鉍。優(yōu)選在該催化劑中這種金屬的含量基于該催化劑中鎳的總重量為約0.1wt"/。到約30wt%。在包括鎳和/或鈷的催化劑中，也可以存在一種或多種鉑族金屬，其能夠增加鎳和/或鈷的活性并當(dāng)蒸汽與比甲烷更高級(jí)的烴反應(yīng)時(shí)減少碳的沉積傾向。通常以整體催化劑為單位計(jì)算，這種鉑族金屬的金屬濃度為0.0005%到0.1%。進(jìn)一步，該催化劑特別是優(yōu)選的形式能夠包含鉑族金屬但是沒(méi)有非貴金屬催化組份。這種催化劑比在常規(guī)載體上含鉑族金屬的催化劑更適合于烴的水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，因?yàn)楦蟛糠值幕钚越饘倏山佑|該反應(yīng)氣體。當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)鉑族金屬的典型金屬含量以全部催化劑為單位計(jì)算為0.0005到0.5%w/w。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用固體催化劑顆粒床層。優(yōu)選，該固體催化劑顆粒包括沉積在適當(dāng)?shù)亩栊暂d體材料上的鎳或其它的催化劑。更優(yōu)選，該催化劑是負(fù)載在鋁酸鈣、氧化鋁、尖晶石類型鎂鋁氧化物或鈦酸鋁酸鈣上負(fù)載的NiO。在又一個(gè)實(shí)施方式中，該烴原料通過(guò)固體床層被預(yù)熱至高達(dá)與避免不希望的高溫分解或其它的熱老化溫度一致的溫度。因?yàn)樗魵廪D(zhuǎn)化性質(zhì)上是吸熱的，以及因?yàn)榇嬖趯?duì)通過(guò)在轉(zhuǎn)化區(qū)間接加熱而加入熱量的實(shí)際的限制，希望預(yù)熱該進(jìn)料以在轉(zhuǎn)化裝置本身之內(nèi)促進(jìn)達(dá)到并保持適當(dāng)?shù)臏囟?。在又一其它的?shí)施方式中，希望預(yù)熱烴進(jìn)料和蒸汽到至少40(TC的溫度。優(yōu)選，該轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常在約50(TC到約1,200°C，優(yōu)選約80(TC到約1,10(TC和更優(yōu)選約90(TC到約1,05(TC的轉(zhuǎn)化區(qū)溫度下進(jìn)行。轉(zhuǎn)化區(qū)中的氣時(shí)空速應(yīng)該足夠以使反應(yīng)接近甲烷、CO、<302和H20的熱力學(xué)平衡。優(yōu)選，氣時(shí)空速(基于濕料)為約3,000/每小時(shí)到約10,000/每小時(shí)，更優(yōu)選約4,000/每小時(shí)到約9,000/每小時(shí)，最優(yōu)選約5,000/每小時(shí)到約8,000/每小時(shí)。蒸汽與烴進(jìn)料的比例取決于轉(zhuǎn)化裝置中總的條件變化。蒸汽使用量受避免催化劑上積碳要求的影響，以及受在保持的轉(zhuǎn)化條件下流出物可接受的甲垸含量的影響。基于該基準(zhǔn)，蒸汽與加入到至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)，優(yōu)選第一轉(zhuǎn)化區(qū)，更優(yōu)選至少一個(gè)氧化區(qū)上游的第一轉(zhuǎn)化區(qū)的烴摩爾比優(yōu)選為約0.4:1到約5:1，優(yōu)選約0.5:1到約4:1。在至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)，優(yōu)選第一轉(zhuǎn)化區(qū)，更優(yōu)選至少一個(gè)氧化區(qū)上游的第一轉(zhuǎn)化區(qū)產(chǎn)生的氣體的氫與氧化碳的比例取決于轉(zhuǎn)化裝置總的條件變化。優(yōu)選，合成氣中氫與氧化碳的摩爾比為約1:1到約5:1。更優(yōu)選氫與氧化碳的摩爾比為約2:1到約3:1。更優(yōu)選氫與氧化碳的摩爾比為約2:1到約2.5:1。最優(yōu)選氫與氧化碳的摩爾比為約2:1到約2.3:1。水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常在超大氣壓力下進(jìn)行。使用的特定的操作壓力受隨后其中使用轉(zhuǎn)化氣混合物工藝的壓力要求的影響。盡管任意超大氣壓力可用于實(shí)施本發(fā)明，但希望壓力為約175磅/平方英寸(1,308kPa絕對(duì)壓力)到約1,100磅/平方英寸(7,686kPa絕對(duì)壓力)。優(yōu)選，水蒸氣轉(zhuǎn)化步驟在壓力約300磅/平方英寸(2,170kPa絕對(duì)壓力)到約800磅/平方英寸(5,687kPa絕對(duì)壓力)，更優(yōu)選約350磅/平方英寸(2,515kPa絕對(duì)壓力)到約700磅/平方英寸(4,928kPa絕對(duì)壓力)下進(jìn)行。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，烴進(jìn)料在接觸第一固體床層之前進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化。在該實(shí)施方式中，烴進(jìn)料和水與轉(zhuǎn)化催化劑接觸。然而，該預(yù)轉(zhuǎn)化步驟在比典型的轉(zhuǎn)化區(qū)溫度更低的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選，在預(yù)轉(zhuǎn)化步驟中的平均反應(yīng)溫度比轉(zhuǎn)化區(qū)的平均反應(yīng)溫度低至少約50°C。更優(yōu)選，預(yù)轉(zhuǎn)化步驟中的平均反應(yīng)溫度比轉(zhuǎn)化區(qū)平均反應(yīng)溫度低至少約100°C，更優(yōu)選低至少約150°C。優(yōu)選，該預(yù)轉(zhuǎn)化步驟在300。C到50(TC的平均反應(yīng)溫度下進(jìn)行。V.氧化歩驟本發(fā)明進(jìn)一步通過(guò)氧化轉(zhuǎn)化步驟提供合成氣或CO和H2的生產(chǎn)。根據(jù)該步驟，已經(jīng)通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑被轉(zhuǎn)化的烴與含氧氣體接觸以形成另外的CO、C02和H2。該工藝步驟是放熱的，基本上是不完全燃燒反應(yīng)，具有以下的通式CnHm+(n/2)02nCO+(m/2)H2(4)該氧化步驟優(yōu)選在不使用催化劑的情況下進(jìn)行，因此該步驟優(yōu)選認(rèn)為是非催化氧化的。通過(guò)注入含氧氣體通過(guò)燃燒器類型設(shè)備進(jìn)入燃燒室進(jìn)行該氧化步驟，來(lái)自轉(zhuǎn)化步驟的轉(zhuǎn)化氣通過(guò)該燃燒室。空氣適于用作為含氧氣體。有時(shí)如果需要避免處理大量惰性氣體比如氮，優(yōu)選基本上純氧作為含氧氣體。任選能夠注入蒸汽。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，送到氧化區(qū)的單個(gè)組分被引入燃燒器中，在哪里它們?cè)跀U(kuò)散火焰中相遇，產(chǎn)生氧化產(chǎn)物和熱量。在該燃燒室中，通常在非常高的溫度和壓力下、在小于化學(xué)計(jì)量的氧情況下發(fā)生烴的氧化。優(yōu)選，該工藝步驟在導(dǎo)致反應(yīng)或氧化時(shí)間減少的溫度與壓力下進(jìn)行。該工藝優(yōu)選在約1,35(TC到約1,60(TC溫度下，以及在大于大氣壓到約150大氣壓的壓力下進(jìn)行。在本發(fā)明另外的實(shí)施方式中，要氧化的轉(zhuǎn)化氣包括甲垸。該轉(zhuǎn)化氣優(yōu)選與氧一起注入氧化區(qū)，碳(CO、C02或CEU)與氧(即02)比例為約1.2:1到約10:1。優(yōu)選轉(zhuǎn)化氣和氧以甲垸與氧的比例為約1.6:1到約8:1，更優(yōu)選約1.8:1到約4:1注入轉(zhuǎn)化裝置。VI.用合成氣制造甲醇優(yōu)選將根據(jù)本發(fā)明制造的合成氣送到含氧化合物合成過(guò)程(即氧化碳轉(zhuǎn)化過(guò)程)中轉(zhuǎn)變?yōu)楹趸衔锝M合物。優(yōu)選，該合成氣被送到甲醇合成氣工藝中使任選包括其它含氧化合物的甲醇組合物轉(zhuǎn)化。該甲醇合成氣工藝在甲醇合成催化劑存在下實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成氣"照原樣"送到甲醇合成工藝中。在另外的實(shí)施方式中，調(diào)整合成氣中的氫、一氧化碳和/或二氧化碳含量以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率。希望加入到甲醇合成反應(yīng)器中的合成氣的氫(H2)與氧化碳(CO+C02)的摩爾比為約0.5:1到約20:1，優(yōu)選為約2:1到約10:1。在另外的實(shí)施方式中，合成氣的氫(H。與一氧化碳(CO)的摩爾比至少為2:1。基于合成氣總重量，任選存在的二氧化碳含量不大于50wt%。希望化學(xué)計(jì)量的摩爾比足夠高以致保持甲醇的高產(chǎn)率，然而并非高致降低甲醇的體積生產(chǎn)量的程度。優(yōu)選，送到甲醇合成過(guò)程中的合成氣的化學(xué)計(jì)量摩爾比(即，(H2-C02)/(CO+C02)的摩爾比)為約1.5:1至lj約2.7:1，更優(yōu)選約1.8到約2.0，更優(yōu)選化學(xué)計(jì)量的摩爾比為約2.0:1到約2.2:1。在合成氣中相對(duì)于一氧化碳的二氧化碳含量應(yīng)該足夠高，以保持適當(dāng)高的反應(yīng)速率并使不希望的副產(chǎn)物比如鏈垸烴的量減至最少。同時(shí)，C02與CO的相對(duì)含量不應(yīng)該過(guò)高以致降低甲醇得率和產(chǎn)生副產(chǎn)物水。希望合成氣包含C02和CO的比例為約0.05到約1.0，優(yōu)選約0.1到約0.5。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于甲醇合成過(guò)程的催化劑包括選自銅、銀、鋅、硼、鎂、鋁、釩、鉻、錳、鎵、鈀、鋨和鋯的至少一種元素的氧化物。優(yōu)選，該催化劑是銅基催化劑，更優(yōu)選形式為氧化銅。在另外的實(shí)施方式中，用于甲醇合成過(guò)程的催化劑是銅基催化劑，包括選自銀、鋅、硼、鎂、鋁、釩、鉻、錳、鎵、鈀、鋨和鋯的至少一種元素的氧化物。優(yōu)選，該催化劑包含氧化銅和至少一種選自鋅、鎂、鋁、鉻和鋯的元素的氧化物。更優(yōu)選，該催化劑包含銅和鋅的氧化物。在又一個(gè)實(shí)施方式中，該甲醇合成催化劑包括氧化銅、氧化鋅和至少一種其它的氧化物。優(yōu)選，至少一種其它的氧化物選自氧化鋯、氧化鉻、氧化釩、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦、二氧化鉿、氧化鉬、氧化鎢和氧化錳。在不同的實(shí)施方式中，該甲醇合成催化劑基于催化劑總重量包括約10wtM到約70wt。/。的氧化銅。優(yōu)選，該甲醇合成(催化劑)基于催化劑總重量包括約15wt。/。到約68wty。的氧化銅，更優(yōu)選約20wt%到約65wty。的氧化銅。在一個(gè)實(shí)施方式中，該甲醇合成催化劑基于催化劑總重量包括約3wt。/。到約30wtW的氧化鋅。優(yōu)選，該甲醇合成催化劑包括約4wty。到約27wt。/。的氧化鋅，更優(yōu)選約5wt。/。到約24wty。的氧化鋅。在其中氧化銅和氧化鋅二者均存在于甲醇合成催化劑中的實(shí)施方式中，氧化銅與氧化鋅的比例能夠在寬范圍之內(nèi)變化。優(yōu)選在這種實(shí)施方式中，甲醇合成催化劑包括銅:鋅原子比為約0.5:1到約20:1，優(yōu)選約0.7:1到約15:1，更優(yōu)選約0.8:1到約5:1的氧化銅和氧化鋅。在一個(gè)實(shí)施方式中，在合成氣轉(zhuǎn)化裝置中形成的合成氣在送到甲醇合成反應(yīng)器之前被冷卻。優(yōu)選，冷卻該合成氣以冷凝在合成氣過(guò)程期間形成的至少一部分水蒸氣。用于制造本發(fā)明甲醇組合物的甲醇合成過(guò)程能夠是任意的常規(guī)方法。這種方法的例子包括間隔法和連續(xù)方法。連續(xù)方法是優(yōu)選的。管式床工藝和流化床工藝是特別優(yōu)選類型的連續(xù)工藝?！阏f(shuō)來(lái)，甲醇合成過(guò)程根據(jù)以下反應(yīng)進(jìn)行CO+2H2—CH3OH(5)C02+3H2—CH3OH+H20(6)該甲醇合成過(guò)程在很寬的溫度范圍內(nèi)是有效的。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成氣與甲醇合成催化劑在約15(TC到約45(TC，優(yōu)選約175。C到約350°C，更優(yōu)選約20(TC到約300'C溫度范圍內(nèi)接觸。該過(guò)程也可在很寬的壓力范圍內(nèi)操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，該合成氣與甲醇合成催化劑在約15大氣壓到約125大氣壓，優(yōu)選約20大氣壓到約100大氣壓，更優(yōu)選約25大氣壓到約75大氣壓的壓力范圍下接觸。氣時(shí)空速能夠依照要求變化。優(yōu)選，氣體流經(jīng)催化劑床的氣時(shí)空速為約50hr—1到約50,000hr-1。優(yōu)選，氣體流經(jīng)催化劑床的氣時(shí)空速為約250hr—1到約25,000hr—人更優(yōu)選約500hr—1到約10,000hr—、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，從甲醇合成過(guò)程中產(chǎn)生粗甲醇。然后處理該粗的甲醇以形成甲醇進(jìn)料。優(yōu)選，該甲醇進(jìn)料具有足夠高的質(zhì)量以在催化甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)中用作進(jìn)料以形成輕烯烴，特別是相當(dāng)大量的乙烯和丙烯。能夠利用多種手段實(shí)現(xiàn)粗甲醇的處理加工。這種手段的例子包括蒸餾、選擇性的冷凝和選擇吸附。工藝操作條件，例如溫度和壓力，能夠根據(jù)所需的特定甲醇組成變化。特別希望使甲醇組合物中水和輕沸點(diǎn)組分的量減到最少，但基本上不減少甲醇量和希望的醛量，和/或也希望存在的其它醇的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，來(lái)自甲醇合成反應(yīng)器的粗的甲醇產(chǎn)品被進(jìn)一步處理以減少水含量及其他不希望的雜質(zhì)，之后轉(zhuǎn)化為烯烴產(chǎn)品。能夠使用常規(guī)處理工藝。這種工藝的例子包括蒸熘、選擇性的冷凝和選擇吸附。在一個(gè)實(shí)施方式中，粗的甲醇物流包括甲醇、二甲醚、雜醇油(即烴和具有沸點(diǎn)大于甲醇的含氧化合物)，從氧化碳轉(zhuǎn)化區(qū)中引出水。該粗的甲醇物流然后送到蒸餾塔，通常稱為拔頭塔(toppingcolumn)。希望該拔頭塔在約20kPa到約200kPa的壓力下操作。優(yōu)選，該拔頭塔在約25kPa到約150kPa，更優(yōu)選約30kPa到約125kPa，最優(yōu)選約40kPa到約100kPa壓力下操作。從拔頭塔的上部移去第一輕餾分物流。優(yōu)選，該輕餾分物流包含溶解氣體(例如氫、甲烷、氧化碳和氮)和輕餾分(例如醚、酮和醛)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，溶解氣體、輕餾分或兩者都用作燃料。在另外的實(shí)施方式中，溶解氣體、輕餾分或兩者都送到合成氣生產(chǎn)區(qū)制造另外的合成氣，它們最后轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗獾募状?，?yōu)選進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橄N。優(yōu)選從拔頭塔下部移去底部產(chǎn)物物流，送到第二蒸餾塔，通常稱為精制塔。從精制塔抽取第二輕餾分物流，優(yōu)選在精制塔的上部抽取。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二輕餾分物流與來(lái)自拔頭塔的第一輕餾分物流結(jié)合以形成混合的吹洗氣流。該混合的吹洗氣流優(yōu)選用于燃料。該精制塔在約0.5大氣壓到約10大氣壓壓力下操作。優(yōu)選，該精制塔在約0.6到約5大氣壓，更優(yōu)選約0.7到約3大氣壓，和最優(yōu)選約0.7到約2大氣壓的壓力下操作。該精制塔用于進(jìn)一步使甲醇與殘存在于拔頭塔底部物流中的水和雜醇油分離，以提供高純度的甲醇物流、雜醇油物流和水流。來(lái)自精制塔分離的甲醇物流適合用于使用甲醇作為進(jìn)料流的任意的體系中。優(yōu)選，該甲醇適合用于含氧化合物的轉(zhuǎn)化體系中。在一個(gè)實(shí)施方式中，從該精制塔分離的甲醇物流基于甲醇物流總重量包括至少98wtM的甲醇。優(yōu)選，該甲醇物流基于甲醇物流總重量包括至少98.5wty。的甲醇，更優(yōu)選至少99.0wtM的甲醇，和最優(yōu)選至少99.5wt。/。的甲醇。在另外的實(shí)施方式中，從精制塔分離的甲醇物流基于甲醇物流總重量包括小于0.2wtM的水。優(yōu)選，該甲醇物流基于甲醇物流總重量包括小于0.15wty。的水，更優(yōu)選小于0.1wt。/。的水，和最優(yōu)選小于0.05wt。/o的水。在又一個(gè)實(shí)施方式中，從精制塔分離的甲醇物流基于甲醇物流總重量包括小于40wppm的丙酮。優(yōu)選，從精制塔分離的甲醇物流基于甲醇物流總重量包括小于30wppm的丙酮，更優(yōu)選小于25wt%的丙酮，最優(yōu)選小于20wty。的丙酮。VII.合成氣反應(yīng)體系的例子圖1顯示能夠操作實(shí)施本發(fā)明方法的反應(yīng)體系100的一個(gè)實(shí)施方式。根據(jù)顯示于圖1中的實(shí)施方式，烴和水作為蒸汽通過(guò)管線102注入該反應(yīng)體系100。該蒸汽通過(guò)反應(yīng)體系中的包括固體床層104的區(qū)，其中該床層足夠的熱以將蒸汽加熱到至少約90(TC。然后該熱蒸汽流動(dòng)到氧化區(qū)107接觸來(lái)自含氧氣體的氧，以氧化轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴形成合成氣。該含氧氣體通過(guò)管線IIO被送到氧化區(qū)107，并經(jīng)由分配器112在氧化區(qū)107中分布。來(lái)自氧化區(qū)107的熱氣然后送到含轉(zhuǎn)化催化劑的區(qū)106。當(dāng)蒸汽流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑床層時(shí)，至少一部分烴轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸己投趸?。?duì)于本發(fā)明的目的，離開(kāi)區(qū)106在蒸氣中部分轉(zhuǎn)化的烴稱為轉(zhuǎn)化氣，包括烴、CO和C02。為冷卻熱合成氣，使它流經(jīng)用于吸收相當(dāng)大部分合成氣中熱量的第二固體床層114。冷卻的合成氣然后通過(guò)管線116離開(kāi)體系100。為保存?zhèn)魉椭料到y(tǒng)100固體床層及從其傳出的熱量，使通過(guò)該系統(tǒng)的氣體流間歇式轉(zhuǎn)向。在顯示于圖1的實(shí)施方式中，這伴隨有將烴和水進(jìn)料送到管線103以接觸熱的固體床層114，以加熱烴和水。當(dāng)氣體在這個(gè)方向流經(jīng)系統(tǒng)100時(shí)，氧于是被導(dǎo)入管線109，因此在氧化區(qū)108形成熱的合成氣。床層104中的固體然后用于冷卻熱的合成氣，冷卻的合成氣然后通過(guò)管線115離開(kāi)該系統(tǒng)100。圖2顯示其中包括兩個(gè)含轉(zhuǎn)化催化劑的床層206a和206b的反應(yīng)體系100的實(shí)施方式，在兩個(gè)轉(zhuǎn)化催化劑床層之間加入氧。在該實(shí)施方式中，烴和水作為蒸氣通過(guò)管線202注入反應(yīng)體系200。該蒸汽通過(guò)反應(yīng)體系中的包括固體床層204的區(qū)，其中該床層足夠的熱以將蒸汽加熱到至少約900°C。該熱蒸汽然后送到含轉(zhuǎn)化催化劑的區(qū)106a。當(dāng)該蒸氣通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層時(shí)，至少一部分烴轉(zhuǎn)變?yōu)槎x如上的轉(zhuǎn)化氣。該轉(zhuǎn)化氣然后送到氧化區(qū)208以接觸來(lái)自含氧氣體的氧，從而使轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴氧化并形成合成氣。該含氧氣體通過(guò)管線210被送到氧化區(qū)208，經(jīng)由分配器212分布在氧化區(qū)208中。如在圖1的實(shí)施方式中，作為氧化步驟的結(jié)果，因此在氧化區(qū)208中形成的合成氣非常熱。然而，在圖2的實(shí)施方式中，在該熱的合成氣中殘余的烴通過(guò)使熱合成氣通過(guò)第二轉(zhuǎn)化區(qū)206b中的第二轉(zhuǎn)化催化劑床層進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镠2、CO和C02。當(dāng)合成氣進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化時(shí)，由于反應(yīng)是吸熱的，它逐漸地冷卻。然而優(yōu)選的是將區(qū)206b中的合成氣保持在至少約90(TC溫度下，以使CO和H2轉(zhuǎn)化為烴即CH4的傾向減到最低程度。然后合成氣送入用于吸收合成氣中相當(dāng)大部分殘余熱量的第二固體床層214。然后冷卻的合成氣通過(guò)管線216離開(kāi)系統(tǒng)200。為保存?zhèn)鬟f至系統(tǒng)200固體床層和從其傳出的熱量，使通過(guò)該系統(tǒng)的氣體流間歇式反轉(zhuǎn)。在顯示于圖2的實(shí)施方式中，這伴隨有將烴和水進(jìn)料送到管線203以接觸熱的固體床層214以加熱烴和水。床層204中的固體最后用于冷卻熱的合成氣，冷卻的合成氣然后通過(guò)管線215離開(kāi)該系統(tǒng)200。圖3顯示利用兩個(gè)容器300和301，和使用兩個(gè)轉(zhuǎn)化催化劑床層的構(gòu)造，流程圖類似圖2中的流程圖。在該實(shí)施方式中，在圖3中，烴(例如天然氣)和水作為蒸氣通過(guò)管線302注入反應(yīng)容器300。該蒸汽通過(guò)反應(yīng)體系中的包括固體床層304的區(qū)，其中該床層足夠的熱以將蒸汽加熱到至少約90(TC。該熱蒸汽然后送到含轉(zhuǎn)化催化劑的區(qū)306a。當(dāng)該蒸氣通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層時(shí)，天然氣中的至少一部分烴轉(zhuǎn)變?yōu)槎x如上的轉(zhuǎn)化氣。該轉(zhuǎn)化氣然后送到氧化區(qū)308a以接觸來(lái)自含氧氣體的氧，從而使轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴氧化并形成合成氣。該含氧氣體通過(guò)管線310被送到氧化區(qū)308a，經(jīng)由燃燒器組件312a分布在氧化區(qū)308a中。通過(guò)將熱合成氣通過(guò)第二轉(zhuǎn)化區(qū)306b中的第二轉(zhuǎn)化催化劑床層，在氧化區(qū)308a中該熱的合成氣中殘余的烴的至少一部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镠2、CO和C02。當(dāng)合成氣進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化時(shí)，由于反應(yīng)是吸熱的，它逐漸地冷卻。然而優(yōu)選的是將區(qū)306b中的合成氣保持在至少約90(TC溫度下，以使CO和H2轉(zhuǎn)化為烴即CH4的傾向減到最低程度。然后將合成氣送入用于吸收合成氣中相當(dāng)大部分殘余熱量的第二固體床層314。冷卻的合成氣然后通過(guò)管線316離開(kāi)容器301。為保存?zhèn)鬟f至容器300和301中固體床層和從其傳出的熱量，使通過(guò)該系統(tǒng)的氣體流間歇式轉(zhuǎn)向。在顯示于圖3中的實(shí)施方式中，這伴隨有將天然氣和水進(jìn)料通過(guò)管線303輸送以接觸容器301中的熱的固體床層314，從而加熱天然氣和水。然后將該熱蒸汽送入轉(zhuǎn)化區(qū)306b，來(lái)自轉(zhuǎn)化區(qū)306b的氣體被送到氧化區(qū)308a。當(dāng)氣體在這個(gè)方向流經(jīng)容器301時(shí)，氧于是通過(guò)管線309導(dǎo)入到燃燒器312b中，因此在氧化區(qū)308b中形成熱的合成氣。然后該熱的合成氣通過(guò)床層304被冷卻。冷卻的合成氣然后通過(guò)管線315離開(kāi)容器300。圖4顯示使用兩個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)和各自在獨(dú)立容器中的兩個(gè)固體床層的系統(tǒng)。根據(jù)該實(shí)施方式，烴(例如天然氣)和水作為蒸氣注入通過(guò)管線402，并通過(guò)容器中包括固體床層404的區(qū)，其中床層足夠的熱以將蒸氣加熱到至少約90(TC。該熱蒸汽然后送到含轉(zhuǎn)化催化劑的區(qū)406a。當(dāng)該蒸氣通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層時(shí)，天然氣中的至少一部分烴轉(zhuǎn)變?yōu)槎x如上的轉(zhuǎn)化氣。然后該轉(zhuǎn)化氣送到含另外轉(zhuǎn)化催化劑的第二區(qū)406b，繼續(xù)該轉(zhuǎn)化反應(yīng)以形成如上定義的轉(zhuǎn)化氣。該轉(zhuǎn)化氣然后送到氧化區(qū)408a以接觸來(lái)自含氧氣體的氧，從而使轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴氧化形成合成氣。該含氧氣體通過(guò)管線410被送到氧化區(qū)408a，經(jīng)由燃燒器組件412a在氧化區(qū)408a中分布。然后合成氣送入用于吸收合成氣中相當(dāng)大部分殘余熱量的第二固體床層414。冷卻的合成氣然后通過(guò)管線416離開(kāi)含固體414的容器。為保存?zhèn)鬟f至顯示于圖4系統(tǒng)中的固體床層和從其傳出的熱量，使通過(guò)該系統(tǒng)的氣體流間歇式轉(zhuǎn)向。這伴隨有將天然氣和水進(jìn)料通過(guò)管線403輸送以接觸熱的固體床層414，從而加熱天然氣和水。該熱蒸汽然后分別送入轉(zhuǎn)化區(qū)406b和406a，來(lái)自轉(zhuǎn)化區(qū)406b的氣體被送到氧化區(qū)408a。當(dāng)氣體在這個(gè)方向流經(jīng)容器時(shí)，氧于是通過(guò)管線409導(dǎo)入到燃燒器412b中，因此在氧化區(qū)408b中形成熱的合成氣。然后該熱的合成氣通過(guò)床層404被冷卻。冷卻的合成氣然后通過(guò)管線415離開(kāi)含床層404的容器。顯示于圖3和4中構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)是能利用2個(gè)燃燒器。當(dāng)氣體在一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)使用一個(gè)燃燒器，當(dāng)氣體在另一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)使用另一個(gè)燃燒器。換句話說(shuō)，各個(gè)燃燒器在氣體僅在一個(gè)方向流動(dòng)情況下運(yùn)行，這可以使用工業(yè)用的ATR燃燒器設(shè)計(jì)?；谟?jì)算機(jī)的模型(SimulationSciences的Pro/I產(chǎn))用來(lái)模擬如圖5所示的本發(fā)明方法。在附圖中，用菱形標(biāo)記工藝物流，用圈標(biāo)記能量流。根據(jù)圖5，烴(HC)原料流501與水(蒸汽)物流502混合。將混合物在熱交換器E-3中加熱到35(TC，然后在反應(yīng)器R-3中預(yù)轉(zhuǎn)化。預(yù)轉(zhuǎn)化步驟使用蒸汽使C2+烴轉(zhuǎn)換為甲垸。來(lái)自預(yù)轉(zhuǎn)化裝置的流出物物流504進(jìn)入在圖5中表示為E-l的第一傳熱床層，其中能量流Ql用于給E-1供熱。物流505離開(kāi)E-1，進(jìn)入第一轉(zhuǎn)化催化劑床層，R-l。從熱力學(xué)平衡計(jì)算R-1中的反應(yīng)，其中能量流Q2加入到物流505中的反應(yīng)物以產(chǎn)生平衡的流出物流506。經(jīng)由物流503加入氧，使該組合物與作為能量流的熱量移去達(dá)到熱力學(xué)平衡。平衡的流出物流507然后通過(guò)表示為E-2的固體床層冷卻，其中移去作為能量流Ql的熱量，產(chǎn)生合成氣產(chǎn)品流508。不同的物流特性顯示于表1-3中。注意能量流Q1和Q2實(shí)際上代表加熱和冷卻固體床層的速度，其中Ql代表加熱或冷卻傳熱固體，Q2代表加熱或冷卻轉(zhuǎn)化催化劑。例如，由E-1表示的傳熱固體床層的平均冷卻速度與由E-2表示的傳熱固體床層的平均加熱速度相同。表1(物流特征)<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>壓力(巴)流速(kg-mol/hr)總質(zhì)量速度(kg/hr)總molwt,3535100.076.21738.31372.817.3818.02353546.1180.81471.53111.131.9217.213535180.8248.63111.13111.117.2112.513535368.1368.14582.64582.612.4512.45表2(物流組成；摩爾)組分物流No.501502503504505506507508H20N7COo2co7甲垸乙烷H2々垂0.00000.04800.00000.00000.00010.8970.05440.00000.0001.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000.00000.02000.00000.98000.00000.00000細(xì)00.00000.0000.39610.0260.00000.00000.0210.54390.00000.02070,0000.39610.0260.00000.00000.0120.54390.00000.0200.0000.13020.01930.11480.00000.03080.25910.00010.44580.0000.1590.1590.0150.22590.00000.0330.01390.00000.5510.01550.22590.00000.0330.01390.00000.5510.0000.000<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>特別是，表1-3中的數(shù)據(jù)表明傳熱速度提供容許熱量在適當(dāng)?shù)姆较蛄鲃?dòng)的物流溫度，還提供了生產(chǎn)甲醇希望的熱力學(xué)平衡組合物。現(xiàn)在完整地描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，不背離本發(fā)明的精神和范圍，能夠在權(quán)利要求要求保護(hù)的寬參數(shù)范圍之內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生合成氣的方法，包括a)使含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層以加熱氣體；b)使加熱的氣體流經(jīng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)或氧化區(qū)以形成合成氣；和c)使合成氣流經(jīng)第二固體床層以加熱第二固體床層。2.權(quán)利要求1的方法，其中加熱的氣體流經(jīng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)和至少一個(gè)氧化區(qū)。3.權(quán)利要求2的方法，其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)位于至少一個(gè)氧化區(qū)的上游。4.權(quán)利要求3的方法，其中使離開(kāi)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)的氣體保持在至少750。C的溫度下。5.權(quán)利要求2的方法，其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)位于至少一個(gè)氧化區(qū)的下游。6.權(quán)利要求5的方法，其中使離開(kāi)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)的氣體保持在至少90(TC的溫度下。7.權(quán)利要求l-6任一項(xiàng)的方法，其中以斷續(xù)間隔方式使氣體流動(dòng)的方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)。8.權(quán)利要求1的方法，其中使離開(kāi)第二固體床層的氣體保持在不大于約65(TC的溫度下。9.權(quán)利要求l的方法，其中流經(jīng)第一固體床層的氣體被加熱到至少90(TC的溫度。10.權(quán)利要求1的方法，其中加熱的氣體進(jìn)入至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)，蒸汽與烴的摩爾比為0.4:1到5:1。11.權(quán)利要求10的方法，其中離開(kāi)至少一個(gè)轉(zhuǎn)化區(qū)的氣體中氫與氧化碳的摩爾比為1:1到5:1。12.—種產(chǎn)生合成氣的方法，包括a)使含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層以加熱氣體；b)使流經(jīng)第一固體床層的氣體與含氧氣體接觸以氧化至少一部分烴以形成氧化氣體；c)使氧化氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成含烴、CO和C02的合成氣；和d)使合成氣流經(jīng)第二固體床層以加熱第二固體床層。13.權(quán)利要求12的方法，其中，在使加熱的氣體與含氧氣體接觸之前，使加熱的氣體通過(guò)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成轉(zhuǎn)化氣。14.權(quán)利要求13的方法，其中離開(kāi)轉(zhuǎn)化催化劑床層的合成氣保持在至少90(TC的溫度下。15.權(quán)利要求12的方法，其中使流經(jīng)固體床層和轉(zhuǎn)化催化劑床層氣體的方向以斷續(xù)間隔方式發(fā)生逆轉(zhuǎn)。16.權(quán)利要求12的方法，其中流經(jīng)第一固體床層的氣體被加熱到至少90(TC的溫度。17.權(quán)利要求12的方法，其中離開(kāi)轉(zhuǎn)化催化劑床層的轉(zhuǎn)化氣保持在至少75(TC的溫度下。18.權(quán)利要求12的方法，其中離開(kāi)第二固體床層的合成氣保持在不大于約65(TC的溫度下。19.權(quán)利要求12的方法，其中該轉(zhuǎn)化催化劑包括元素周期表第6族或第8到10族的至少一種活性金屬或金屬氧化物。20.權(quán)利要求12的方法，其中該固體是耐高溫的無(wú)機(jī)氧化物固體。21.權(quán)利要求12的方法，其中所述第一和第二固體床層在獨(dú)立的容器中。22.權(quán)利要求12的方法，其中所述的烴包括甲烷。23.—種產(chǎn)生合成氣的方法，包括a)使含烴和水的氣體流經(jīng)第一固體床層以加熱氣體；b)使加熱的氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)化催化劑床層以形成含烴、CO和<:02的轉(zhuǎn)化氣；和c)使轉(zhuǎn)化氣與含氧氣體接觸以氧化轉(zhuǎn)化氣中的至少一部分烴并形成合成氣；d)使合成氣流經(jīng)第二轉(zhuǎn)化催化劑床層，以使合成氣中未轉(zhuǎn)化的烴的至少一部分轉(zhuǎn)化形成另外的CO和C02;和e)使來(lái)自第二轉(zhuǎn)化催化劑床層的合成氣流經(jīng)第二固體床層以加熱第二固體床層。24.權(quán)利要求23的方法，其中使流經(jīng)固體床層和轉(zhuǎn)化催化劑床層氣體的方向以斷續(xù)間隔方式發(fā)生逆轉(zhuǎn)。25.權(quán)利要求23的方法，其中流經(jīng)第一固體床層的氣體被加熱到至少90(TC的溫度。26.權(quán)利要求23的方法，其中離開(kāi)轉(zhuǎn)化催化劑床層的轉(zhuǎn)化氣保持在至少75(TC的溫度下。27.權(quán)利要求23的方法，其中離開(kāi)第二轉(zhuǎn)化催化劑床層的合成氣保持在至少90(TC的溫度下。28.權(quán)利要求23的方法，其中離開(kāi)第二固體床層的合成氣保持在不大于約65(TC的溫度下。29.權(quán)利要求23的方法，其中該轉(zhuǎn)化催化劑包括元素周期表第6族或第8到10族的至少一種活性金屬或金屬氧化物。30.權(quán)利要求23的方法，其中該固體是耐高溫的無(wú)機(jī)氧化物固體。31.權(quán)利要求23的方法，其中第一和第二固體床層在獨(dú)立的容器中。32.權(quán)利要求23的方法，其中所述的烴包括甲烷。全文摘要根據(jù)本發(fā)明利用水蒸氣轉(zhuǎn)化(106)和氧化化學(xué)(107)的組合生產(chǎn)合成氣。該方法結(jié)合使用固體以加熱烴進(jìn)料并冷卻氣體產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使進(jìn)料和產(chǎn)品氣體流的方向以斷續(xù)間隔發(fā)生逆轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)熱量保存。文檔編號(hào)C01B3/46GK101213143SQ200680023544公開(kāi)日2008年7月2日申請(qǐng)日期2006年6月29日優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日發(fā)明者克里斯托弗·L·貝克爾,弗蘭克·赫什科維茨,詹姆斯·R·拉特納申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?