水煤氣變換方法
【專(zhuān)利摘要】描述了一種提高含有一種或多種硫化合物的合成氣的氫含量的方法，包括步驟：(i)加熱合成氣，和(ii)將至少部分的經(jīng)加熱的合成氣和蒸汽送過(guò)含有酸性變換催化劑的反應(yīng)器，其中通過(guò)將合成氣以與所述合成氣通過(guò)催化劑的流動(dòng)逆流的方向送過(guò)位于所述催化劑內(nèi)的多個(gè)管來(lái)加熱合成氣。產(chǎn)生的合成氣可送至一個(gè)或多個(gè)另外的含有酸性變換催化劑的反應(yīng)器，以使生產(chǎn)氫的產(chǎn)率最大化，或者用于甲醇生產(chǎn)，用于費(fèi)-托合成液體烴類(lèi)或用于生產(chǎn)合成天然氣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水煤氣變換方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高合成氣中氫含量，尤其是提高由含碳原料生成的合成氣中氫 含量的方法。
[0002] 合成氣包含氫和碳氧化物（C0和C02)，可以通過(guò)在升高的溫度和壓力，使用氧或空 氣和蒸汽氣化含碳原料例如煤、石油焦或其他富碳原料來(lái)產(chǎn)生。通常，所形成的合成氣是貧 氫的，為使氫產(chǎn)率最大化，必須通過(guò)將粗合成氣在蒸汽存在下在升高的溫度和壓力送過(guò)適 合的水煤氣變換催化劑來(lái)使粗合成氣進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。然后在下游氣體清洗裝置中除 去所形成的C0 2以產(chǎn)生所需的富氫產(chǎn)物氣體。合成氣通常包含一種或多種硫化合物，因此 必須使用耐硫催化劑（稱(chēng)為"酸性變換"催化劑）進(jìn)行處理。該反應(yīng)可以如下來(lái)表述：
[0003]
【權(quán)利要求】
1. 一種提高粗合成氣的氫含量的方法，所述粗合成氣包含氫和碳氧化物并且含有一種 或多種硫化合物，所述方法包括步驟： (i) 加熱粗合成氣，和 (ii) 將至少部分的經(jīng)加熱的粗合成氣和蒸汽送過(guò)含有酸性變換催化劑的反應(yīng)器以形 成經(jīng)變換的氣流， 其中通過(guò)將合成氣以與所述合成氣通過(guò)催化劑的流動(dòng)逆流的方向送過(guò)位于所述催化 劑內(nèi)的多個(gè)管來(lái)加熱合成氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中含有一種或多種硫化合物的合成氣通過(guò)以下來(lái)形 成：在升高的溫度和壓力氣化含碳原料，隨后冷卻，任選過(guò)濾，并清洗產(chǎn)生的氣流以除去顆 粒物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中氣化在至多約85巴絕壓和至多約1450°C的出口 溫度，在氣化器中使用氧或空氣并在蒸汽存在下對(duì)煤粉或煤的含水漿料進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中合成氣中蒸汽與一氧化碳的比率在0. 2至1. 8 的范圍內(nèi)，優(yōu)選為0.7至1.8。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中合成氣原料中定義為R = ([H2]-[C02]V([C0] + [C02])的 R 比率彡 0· 6,優(yōu)選為 0· 1 至 0· 6,更優(yōu)選為 0· 2 至 0· 6。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)使用合成氣冷卻逆流冷卻反應(yīng)器 下游的水煤氣變換反應(yīng)器中的反應(yīng)氣體來(lái)預(yù)熱合成氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中經(jīng)加熱的合成氣在送至催化劑之前被 冷卻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中水煤氣變換催化劑的入口溫度在 190-350°C的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中經(jīng)加熱的粗合成氣被分成第一流和第 二流，其中第一流經(jīng)過(guò)變換催化劑，第二流繞過(guò)變換催化劑從而形成催化劑旁路流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在變換階段的上游，含有一種或多種 硫化合物的粗合成氣被分成第一流和第二流，其中第一流供料至變換反應(yīng)器，在變換反應(yīng) 器中被加熱并且至少一部分經(jīng)過(guò)酸性變換催化劑，第二流繞過(guò)反應(yīng)器從而形成反應(yīng)器旁路 流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的方法，其中催化劑旁路流與反應(yīng)器旁路流合并，從而形 成合并旁路流。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中催化劑旁路流和反應(yīng)器旁路流各自 <粗合成氣流的lOvol%。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中在進(jìn)一步的下游處理之前，通過(guò)使 旁路流經(jīng)過(guò)COS水解催化劑而進(jìn)行硫化羰（COS)水解步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中旁路流與經(jīng)變換的氣流混合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中混合的旁路流和經(jīng)變換的氣流經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè) 水煤氣變換階段，以進(jìn)一步提高合成氣的氫含量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法，還包括步驟： (i)冷卻經(jīng)變換的氣流至低于露點(diǎn)以冷凝水， (ii) 從中分離產(chǎn)生的冷凝物以形成干燥的經(jīng)變換的氣流， (iii) 將干燥的經(jīng)變換的氣流供料至依靠逆流溶劑流操作的氣體清洗裝置，以產(chǎn)生產(chǎn) 物合成氣，和 (iv) 從清洗裝置收集產(chǎn)物合成氣。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，還包括步驟： (i) 合并經(jīng)變換的氣流和旁路流，所述旁路流選自催化劑旁路流、反應(yīng)器旁路流或合并 旁路流， (ii) 任選對(duì)產(chǎn)生的混合物進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)變換階段以提高其中的氫含量， (iii) 冷卻產(chǎn)生的混合物至低于露點(diǎn)以冷凝水， (iv) 從中分離產(chǎn)生的冷凝物以形成干燥的氣體混合物， (v) 將干燥的氣體混合物供料至依靠逆流溶劑流操作的氣體清洗裝置，以產(chǎn)生產(chǎn)物合 成氣，和 (vi) 從清洗裝置收集產(chǎn)物合成氣。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中合并旁路流經(jīng)過(guò)步驟： (i) 冷卻至低于露點(diǎn)以冷凝水， (ii) 分離產(chǎn)生的冷凝物以形成干燥的未變換的氣體混合物， (iii) 將干燥的未變換的氣體供料至依靠逆流溶劑流操作的氣體清洗裝置，以產(chǎn)生產(chǎn) 物合成氣，和 (vi)從清洗裝置收集產(chǎn)物合成氣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中干燥的未變換的氣體混合物與根據(jù)權(quán)利要求15 或16形成的干燥的經(jīng)變換的氣流一起供料至氣體清洗裝置，以使流過(guò)所述裝置的溶劑首 先與干燥的未變換的氣體接觸，然后與干燥的經(jīng)變換的氣流接觸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中變換階段、旁路階段和氣體清洗 階段的操作使得產(chǎn)物合成氣具有1. 4至3. 3的范圍內(nèi)的化學(xué)計(jì)量比R = ([H2]-[C02])/ ([C0] + [C02])。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中化學(xué)計(jì)量比在1. 4至2. 5的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C01B3/16GK104066821SQ201280062037
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】P·E·J·埃勃特, G·B·庫(kù)姆斯 申請(qǐng)人:莊信萬(wàn)豐股份有限公司