CN113474283A - 具有重整段的化工设备和生产化学产品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括重整段的化工设备，该重整段布置成接收包含烃的进料气体并提供合成气，其中该重整段包括：容纳第一5催化剂的电加热重整反应器，所述电加热重整反应器布置成接收所述进料气并产生第一合成气；以及在所述电加热重整反应器下游的自热重整反应器，所述自热重整反应器容纳第二催化剂，所述自热重整反应器布置成接收所述第一合成气并输出第二合成气，其中所述10重整段布置成输出包含所述第二合成气的所述输出合成气。本发明还涉及在根据本发明的化工设备中从包含烃的进料气体生产化学产品的方法。

Description

具有重整段的化工设备和生产化学产品的方法
技术领域
本发明的实施方案总的来说涉及包括重整段以将包含烃的进料气体重整为合成气的化工设备，以及将包含烃的进料气体重整为合成气的方法。
发明背景
基于自热重整(ATR)的工艺是生产合成气的途径。ATR反应器的主要元件是容纳在耐火衬里的压力壳内的燃烧器、燃烧室和催化剂床。在ATR反应器中，亚化学计量量的氧气使烃进料部分燃烧，然后在蒸汽重整催化剂的固定床中对部分燃烧的烃进料流进行蒸汽重整。由于高温，在燃烧室中也会发生一定程度的蒸汽重整。蒸汽重整反应伴随着水煤气变换反应。通常，相对于蒸汽重整和水煤气变换反应，气体在反应器的出口处等于或接***衡。出口气体的温度通常在850℃至1100℃之间。ATR的更多细节和完整描述可以在现有技术中找到，例如“Studies in Surface Science and Catalysis”,第152卷,“Synthesis gasproduction for FT synthesis”；第4章,p.258-352,2004。
本发明的另一个目的是提供一种用于生产合成气的***，其中与使用ATR生产类似量合成气的已知***相比，设备材料的成本(CAPEX)降低。此外，本发明的一个目的是提供一种使用ATR生产合成气的方法，与使用ATR生产类似量合成气的已知方法相比，该方法具有减少的CO2足迹。
本发明的一个目的是提供一种通过使用ATR生产合成气的方法和***，其中与使用ATR的已知方法和***相比，ATR上游的燃烧加热器的尺寸和负荷减小或理想地被去除。
本发明的另一个目的是提供一种通过使用ATR生产合成气的方法和***，其中该***可以快速启动。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种化工设备，其包括：
-重整段，其布置成接收包含烃的进料气体并提供输出合成气，其中所述重整段包括：
-容纳第一催化剂的电加热重整反应器，所述电加热重整反应器布置成用于接收所述进料气体并产生第一合成气，
-在所述电加热重整反应器下游的自热重整反应器，所述自热重整反应器容纳第二催化剂，所述自热重整反应器布置成用于接收所述第一合成气并输出第二合成气，其中所述重整段布置成输出包含所述第二合成气的所述输出合成气。
当化工设备的重整段包括自热重整反应器上游的电加热重整反应器时，进料气体的快速和有效加热在电加热重整反应器中与蒸汽重整一起发生。离开电加热重整反应器的第一合成气被充分加热以在自热重整反应器中发生自热重整。通常，离开电加热重整反应器的第一合成气的温度具有至少约350-400℃的温度，例如高于400℃，优选高于450℃，更优选高于500℃，并且更优选高于甚至600℃。因此，通常不需要加热通常在电加热重整反应器和自热重整反应器之间的第一合成气。
具有自热重整反应器的化工设备通常包括燃烧加热器单元，其布置成将进料气体在进入自热重整反应器之前预热。当化工设备包括自热重整反应器上游的电重整反应器时，燃烧加热器单元的尺寸可以显著减小或者甚至可以省略。
当重整段包括自热重整反应器上游的电加热重整反应器时，与在燃烧加热器或在另一种类型的加热器(例如电加热器)中加热，随后在绝热预重整器中预重整，然后在进入自热重整反应器之前进行最终加热的进料气体相比，引入自热重整反应器的第一合成气的化学能可显著增加。由于化学能增加，引入自热重整反应器的所需氧气量可能减少。此处，术语“气体的化学能”意在表示气体的焓或内能，因此如果气体具有更高的焓和/或更高的内能状态，则该气体具有更高的化学能。
应当注意，部分进料气体可以绕过电加热重整反应器，以便将其直接送到自热重整反应器或与自热重整反应器上游的第一合成气混合。
此外，术语“蒸汽重整”或“蒸汽甲烷重整反应”是指根据以下一种或多种反应进行的重整反应：
Figure BDA0003228654980000031
Figure BDA0003228654980000032
Figure BDA0003228654980000033
反应(i)和(ii)是蒸汽甲烷重整反应，而反应(iii)是干甲烷重整反应。
对于高级烃，即，CnHm，其中n≥2，m≥4，式(i)概括为：
Figure BDA0003228654980000034
其中n≥2，m≥4
通常，蒸汽重整伴随有水煤气变换反应(v)：
Figure BDA0003228654980000035
术语“蒸汽甲烷重整”和“蒸汽甲烷重整反应”意指涵盖反应(i)和(ii)，术语“蒸汽重整”和“电加热重整”意指涵盖反应(i)、(ii)和(iv)，而术语“甲烷化”涵盖反应(i)的逆反应。在大多数情况下，所有这些反应(i)-(v)在重整反应器的出口处处于或接***衡状态。术语“预重整”通常用于涵盖根据反应(iv)的高级烃的催化转化。预重整通常伴随着甲烷的蒸汽重整和/或甲烷化(取决于气体组成和操作条件)和水煤气变换反应。预重整通常在绝热反应器中进行，但也可以在加热反应器中进行。
此外，除了蒸汽甲烷重整反应之外，术语“自热重整”和“自热重整反应”还涵盖根据反应(vi)和(vii)的烃原料的燃烧和部分燃烧：
Figure BDA0003228654980000036
Figure BDA0003228654980000037
术语“合成气”是指包含氢气、一氧化碳以及还有二氧化碳和少量其他气体如氩气、氮气、甲烷等的气体。
术语“预重整”通常用于涵盖根据以下反应的高级烃(即CnHm，其中n≥2，m≥4)的催化转化：
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预重整通常伴随着甲烷的蒸汽重整和/或甲烷化(取决于气体组成和操作条件)和水煤气变换反应。预重整通常在绝热反应器中进行，但也可在加热反应器中进行。预重整通常在约350-550℃的温度范围内进行，以将高级烃转化，作为该过程的初始步骤。这消除了在后续工艺步骤中在催化剂和设备上由高级烃形成碳的风险。任选地，二氧化碳或其他组分也可以与离开预重整步骤的气体混合以形成进料气体。
与在自热重整反应器上游具有燃烧蒸汽甲烷重整器的重整段相比，在自热重整反应器上游具有电加热重整反应器的重整段至少由于以下原因是有利的：
-由于在燃烧蒸汽甲烷重整器中没有燃烧烃气体以向电加热重整反应器提供热量，因此重整段的总燃料消耗减少；
-与燃烧蒸汽甲烷重整器和自热重整反应器的组合相比，二氧化碳的累积产生量较低，特别是当用于电加热重整反应器的电力来自可再生资源时，
-通过最大限度地减少用于为重整反应提供热量的烃的量，二氧化碳和其他对气候或当地环境有害的排放物(例如NOx或SOx)的总排放量显著减少；
-由于电加热重整器的紧凑性，反应器占地面积显著减少。
此外，至少由于以下原因，与在自热重整反应器上游具有燃烧加热器的重整段相比，在自热重整反应器上游具有电加热重整反应器的重整段是有利的：
-由于自热重整反应器上游的燃烧加热器的尺寸可以显著减小，或者甚至没有，所以可以减小化工设备的尺寸；和
-可以通过控制离开电加热重整反应器的第一合成气的温度来调节来自重整段的输出合成气的H2/CO比，从而间接控制氧消耗。
-通过最小化用于为燃烧加热器提供热量的烃的量，二氧化碳和对气候或当地环境有害的其他排放物(例如NOx或SOx)的总排放量显著减少。
-由于第一合成气的化学能高于在电加热重整反应器中发生的化学反应引起的相当温度下离开燃烧加热器的气体的化学能，因此总耗氧量将减少。
此外，与具有燃烧加热器单元和自热重整反应器的***相比，本发明的设备提供了更快地进行自热重整反应器的启动和负荷增加的可能性。
与例如电加热重整反应器和燃烧蒸汽甲烷重整反应器的组合或与电加热器后设置燃烧蒸汽甲烷重整反应器的组合相比，电加热重整反应器和自热重整反应器的组合具有优点。这是由于在本发明的设备中可以在较低的蒸汽/碳比下操作，如下文所述。
ATR的典型出口温度范围为850-1100℃。根据本发明，离开ATR的第二合成气的温度在850-1100℃之间，例如在950-1075℃之间。本领域已知可以在小于2.0，例如小于1.5，甚至小于1.2，小于1.0，小于0.8或甚至低于0.65的蒸汽碳(S/C)比下操作ATR。典型的燃烧蒸汽甲烷重整器在800-950℃的出口温度下运行。在这样的温度水平下，燃烧蒸汽甲烷重整器中最小可能的S/C比将取决于在燃烧蒸汽甲烷重整器的管中的催化剂上碳形成的风险。由于这些原因，燃烧蒸汽甲烷重整器不会在低于约1.3-1.5的S/C比下运行。
本发明基于这样的认识，离开预重整器进入ATR的气体的最佳温度是500-700℃，例如650℃。本发明还基于以下认识：可以在约250-1100℃或甚至更宽范围内的任何温度，并因此在所述最佳温度下操作电加热重整反应器，因此将电加热重整反应器作为预重整器与ATR结合使用将非常有利。
避免在蒸汽重整催化剂上的碳形成所需的S/C比随着温度的升高而增加。由于电加热预重整器的运行温度可能比燃烧预重整器低得多，因此电加热重整反应器后接自热重整反应器的组合可以在比以下组合显著更低的S/C比下操作：a)电加热重整反应器(或电加热器)后接燃烧蒸汽甲烷重整器的组合，以及b)燃烧重整反应器后接自热重整反应器的组合。这意味着流经工厂设备的蒸汽流量减少，相关成本降低。
此外，由于对工艺的蒸汽供应减少，本发明的设备可以生产具有降低的H2/CO比的合成气，这对于各种应用来说是合乎需要的，例如，如果合成气用于通过费托合成来生产合成燃料。
应当注意，术语“蒸汽甲烷重整”和“蒸汽重整”在本文中用作同义词。此外，术语“包含烃的进料气体”意在表示包含一种或多种烃和可能的其他成分的烃气体的进料气体。进料到重整段的包含烃的进料气体是包含烃和可能的其他成分，例如一氧化碳、二氧化碳以及可能还有一些与蒸汽和可能的氢气混合的氮气和氩气的进料气体。“烃气体”的实例可以是天然气、城市煤气或甲烷和高级烃的混合物，以及预重整气体。
通常，进入重整段的包含烃的进料气体具有预定比例的烃气体、蒸汽和氢气。应该注意的是，包括烃的进料气体，其中加入了蒸汽、氢气和/或其他成分，仍然表示进料气体，即使其组成已经改变。
自热重整反应器布置成接收第一合成气并提供第二合成气，即自重整合成气。此外，第一合成气输入自热重整反应器，引入氧化剂气流。氧化剂气流包含氧气并且可以是例如空气或氧气、富氧空气或以下混合物，该混合物中超过90％是氧气，余量为例如氮气、蒸汽、CO2和/或氩气。
在一个实施方案中，电加热重整反应器包括：
-压力壳，其容纳电加热单元，该电加热单元布置成加热第一催化剂，其中第一催化剂可操作以催化进料气体的蒸汽重整，其中压力壳具有5巴至90巴之间的设计压力，
-与压力壳内部的至少一部分相邻的绝热层，和
-至少两个导体，其电连接到电加热单元并电连接到放置在压力壳外部的电源，
其中，电源的尺寸被设计成通过使电流通过电加热单元而将第一催化剂的至少一部分加热至至少450℃的温度。
在一个特定实施方案中，压力壳具有在5至45巴之间，优选地在30至45巴之间的设计压力。
电加热重整反应器的一个特征是在电加热重整反应器的内侧提供能量，而不是通过热传导、对流和辐射，例如通过催化剂管或加热器线圈从外部热源提供能量。在具有通过导体连接到电源的电加热单元的电加热重整反应器中，蒸汽重整反应的热量由电阻加热提供。电加热重整反应器的最热部分将在电加热重整反应器的压力壳内。优选地，压力壳内的电源和电加热单元的尺寸被设计成使得电加热单元的至少一部分达到450℃-850℃的温度，例如500℃-750℃，并且优选550℃-650℃。
本发明的化工设备可以有利地包括重整段上游的一个或多个压缩机和/或泵。压缩机/泵布置成将进料压缩到5至90巴之间的压力。进料的成分，即水/蒸汽、氢气和烃进料气体，可以单独压缩并单独进料到重整段或其重整反应器中。
还可以将一个或多个其他的进料流添加到电热重整器上游的重整段、电热蒸汽重整器下游的位置并由此与第一合成气混合，或直接添加到自热重整反应器。一个例子是蒸汽直接添加到自热重整反应器，或来自费-托单元的尾气，其例如可以添加在电加热重整反应器和自热重整反应器之间或直接添加到自热重整反应器。在用于使用天然气作为原料通过费-托合成法生产例如合成柴油的气-液(GTL)设备中，尾气通常从费-托合成段再循环到合成气制备单元。这样做是为了将合成气的产品组成调节到所需的约2的H2/CO比。
第一催化剂可以是催化剂颗粒(例如粒料)的床，其通常为负载在高面积载体上的催化活性材料的形式，其中导电结构嵌入催化剂颗粒床中。或者，第一催化剂可以是负载在宏观结构(例如整料或金属管)上的催化活性材料。
当电加热重整反应器包括与压力壳内部的至少一部分相邻的绝热层时，在电加热单元和压力壳之间获得适当的热和电绝缘。通常，绝热层将存在于压力壳内表面的大部分处，以在压力壳和电加热单元/第一催化剂之间提供热绝缘；然而，需要绝热层中的通道以提供电加热单元和电源之间的导体的连接并且提供气体进/出电加热重整反应器的入口/出口。
在压力壳和电加热单元之间存在绝热层有助于避免压力壳过度加热并有助于减少电加热重整反应器周围的热损失。电加热单元的温度，至少在其某些部分，可以达到约850℃，但是通过使用电加热单元和压力壳之间的绝热层，压力壳的温度可以保持在显著更低的温度，例如500℃或甚至200℃。这是有利的，因为通常的建筑钢材不适用于在高温(例如850℃)下承受压力的应用或太过昂贵。此外，压力壳和电加热单元之间的绝热层有助于控制电加热重整反应器内的电流，因为绝热层也是电绝缘的。绝热层可以是一层或多层固体材料，如陶瓷、惰性材料、耐火材料或气体阻隔层或它们的组合。因此，还可以想到吹扫气体或受限气体构成或形成绝热层的一部分。
由于电加热重整反应器在运行过程中最热的部分是电加热单元，并且由于绝热层将压力壳与电加热重整反应器隔热，因此压力壳的温度可以保持明显低于最高工艺温度。此处，术语“工艺温度”意指气体温度。这允许压力壳具有相对较低的设计温度，例如压力壳为700℃或500℃或优选300℃或200℃，同时具有750℃至900℃，例如800℃、850℃或900℃的最高工艺温度。
另一个优点是较低的设计温度意味着在某些情况下可以减少压力壳的厚度，从而节省成本。
应注意，术语“绝热材料”旨在表示具有约10W·m-1·K-1或更低的导热率的材料。绝热材料的实例是陶瓷、耐火材料、基于氧化铝的材料、基于氧化锆的材料等。
在一个实施方案中，电加热单元包括导电材料的宏观结构，其中宏观结构负载陶瓷涂层并且陶瓷涂层负载催化活性材料。这种电加热单元在本文中也称为“结构化催化剂”。甲烷蒸汽重整和气体加热形式的催化转化同时发生。
因此，在化工设备运行期间，电流通过宏观结构并由此加热宏观结构和负载在其上的催化活性材料。催化活性材料和宏观结构之间的紧密接近使得能够通过来自电阻加热的宏观结构的固体材料热传导有效地加热催化活性材料。在给定的操作条件下，可以根据蒸汽重整反应调整催化活性材料的量和组成。在给定的操作条件下，可以根据蒸汽重整反应来调整宏观结构的表面积、用陶瓷涂层涂覆的宏观结构的比例、陶瓷涂层的类型和结构以及催化活性材料的量和组成。
在一个实施方案中，结构化催化剂具有至少一个电绝缘部分，其布置成将导体之间的电流路径增加到大于结构化催化剂的最大尺寸的长度。在导体之间提供大于结构化催化剂的最大尺寸的电流路径可以通过提供位于导体之间的电绝缘部件并防止电流流过结构化催化剂的某些部分来实现。这种电绝缘部件布置成增加电流路径并因此增加通过结构化催化剂的电阻。因此，通过结构化催化剂的电流路径可以是例如比结构化催化剂的最大尺寸长50％、100％、200％、1000％或甚至10000％以上。
术语“导电”是指在20℃下电阻率为10-4至10-8Ω·m的材料。因此，导电材料是例如金属，如铜、银、铝、铬、铁、镍，或金属合金。此外，术语“电绝缘”是指在20℃下电阻率高于10Ω·m，例如在20℃下为109至1025Ω·m的材料。
如本文所用，术语“包含宏观催化剂的电加热单元”并不意味着限于具有单一宏观结构的电加热重整反应器。相反，该术语意在涵盖具有陶瓷涂层和负载在其上的催化活性材料的宏观结构，以及具有陶瓷涂层和负载在其上的催化材料的一系列此类宏观结构。
术语“负载陶瓷涂层的宏观结构”意在表示宏观结构在宏观结构的至少一部分表面处被陶瓷涂层涂覆。因此，该术语并不意味着宏观结构的所有表面都被陶瓷涂层覆盖；特别地，至少在宏观结构的电连接到导体并因此电连接到电源的部分上没有涂层。涂层是一种陶瓷材料，其结构中带有孔，可以将第一催化剂的催化活性材料负载在涂层上和涂层内部，并且具有与催化载体相同的功能。有利地，第一催化剂的催化活性材料包含尺寸在约5nm至约250nm范围内的催化活性颗粒。
如本文所用，术语“宏观结构”意在表示大到无需放大装置，足以用肉眼可见的结构。宏观结构的尺寸通常在厘米或甚至米的范围内。有利地使宏观结构的尺寸至少部分地对应于压力壳的内部尺寸，从而为绝热层和导体节省空间。
带有或不带有催化活性材料的陶瓷涂层可以通过洗涂直接添加到金属表面。金属表面的洗涂是众所周知的工艺；描述在例如Cybulski,A.,和Moulijn,J.A.,Structuredcatalysts and reactors,Marcel Dekker,Inc,New York,1998,第3章，以及其中的参考文献。可以将陶瓷涂层添加到宏观结构的表面，随后可以添加催化活性材料；或者，将包含催化活性材料的陶瓷涂层添加到宏观结构中。
优选地，宏观结构是通过将粉末金属颗粒和粘合剂的混合物挤出成挤出结构并随后烧结挤出结构而制造的，从而提供具有单位体积高几何表面积的材料。为了在陶瓷涂层和宏观结构之间形成化学键，在氧化气氛中的第二次烧结之前，在宏观结构上提供可包含催化材料的陶瓷涂层。或者，可在第二次烧结后将催化活性材料浸渍到陶瓷涂层上。当陶瓷涂层和宏观结构之间形成化学键时，电加热宏观结构和由陶瓷涂层负载的催化活性材料之间的特别高的导热率是可能的。由于热源即宏观结构和催化活性材料之间的距离很近，传热是有效率的，从而可以非常有效地加热催化活性材料。因此，就每蒸汽重整反应器体积的气体处理而言，紧凑的蒸汽重整反应器是可能的，并且因此容纳宏观结构的电加热重整反应器可以是紧凑的。本发明的电加热重整反应器不需要炉子并且这显著减小了电加热重整反应器的尺寸。
根据该***的一个实施方案，宏观结构包括一个挤出和烧结的整料或多个相互电连接的挤出和烧结的整料。根据该***的一个实施方案，宏观结构具有电隔离部件，其被布置成将导体之间的电流路径增加到大于宏观结构的最大尺寸的长度。
优选地，宏观结构包括Fe、Ni、Cu、Co、Cr、Al、Si或其合金。这种合金可包含其他元素，例如Mn、Y、Zr、C、Co、Mo或其组合。优选地，第一催化剂的催化活性材料为尺寸为5nm至250nm的颗粒。第一催化剂的催化活性材料可以例如包括镍、钌、铑、铱、铂、钴或它们的组合。因此，第一催化剂的一种可能的催化活性材料是镍和铑的组合以及镍和铱的另一种组合。陶瓷涂层可以例如是包含Al、Zr、Mg、Ce和/或Ca的氧化物。示例性涂层是铝酸钙或镁铝尖晶石。这种陶瓷涂层可包含另外的元素，例如La、Y、Ti、K或其组合。优选地，导体由与宏观结构不同的材料制成。导体可以是例如铁、镍、铝、铜、银或它们的合金。陶瓷涂层是一种电绝缘材料，其厚度通常在100μm左右，例如10-500μm。此外，第五催化剂可以放置在压力壳内和宏观结构内的通道中、宏观结构周围和/或宏观结构的上游或下游以支持宏观结构的催化功能。
在一个实施方案中，化工设备还包括在电加热重整反应器上游的预重整器。在预重整器中，烃类气体将与蒸汽以及可能还有氢和/或其他组分如二氧化碳一起在大约350-550℃的温度范围内进行预重整，以转化高级烃作为该过程的初始步骤，这通常发生在脱硫步骤的下游。这消除了高级烃在后续工艺步骤中在催化剂上发生碳形成的风险。任选地，二氧化碳或其他组分也可以与离开预重整步骤的气体混合以形成进料气体。
在一个实施方案中，重整段还包括与电加热重整反应器和自热重整反应器并联的气体加热的蒸汽甲烷重整反应器，其中气体加热的蒸汽甲烷重整反应器包括第三催化剂并且可操作以接收包含烃的第二进料气体并利用至少部分第二合成气作为气体加热的蒸汽甲烷重整反应器内热交换中的加热介质，气体加热的蒸汽甲烷重整反应器布置成产生第三合成气。
气体加热的蒸汽甲烷重整反应器可操作以内利用至少部分第二合成气作为在气体加热的蒸汽甲烷重整反应器的热交换中的加热介质。气体加热的蒸汽甲烷重整反应器被布置成在第三催化剂上产生第三合成气并且用于从重整段输出第三合成气作为从重整段输出的输出合成气的至少一部分。通过添加气体加热的蒸汽甲烷重整反应器提高了化工设备的总热效率，因为在气体加热的蒸汽甲烷重整反应器内使用了第二合成气的敏感热量。此外，当化工设备包括气体加热的蒸汽甲烷重整反应器时，化工设备的总产量增加。
气体加热的蒸汽甲烷重整反应器布置成使用热气体通过热交换，通常在管壁上，为吸热的蒸汽甲烷重整反应提供热量。气体加热的蒸汽甲烷重整反应器的布置的实例具有多个并联的填充有接收进料气体的催化剂的管。在反应器底部，来自催化剂填充管的产物气体与来自自热重整反应器的部分或全部的热的第二合成气混合形成混合气体。混合气体与气体加热的甲烷重整反应器内的催化剂填充管进行热交换，输出第三合成气。气体加热的蒸汽甲烷重整反应器的其他布置也是可以想到的。
在一个实施方案中，化工设备还包括：
-在重整段下游的后处理单元，其中后处理单元被布置成接收第二和/或第三合成气并提供后处理的合成气。
在一个实施方案中，后处理单元是具有入口的后转化单元，该入口允许将包含加热的CO2的气流添加到后转化单元上游的第二和/或第三合成气。后处理单元容纳第四催化剂，其具有用于催化蒸汽甲烷重整、甲烷化和逆水煤气变换反应的催化活性。后转化单元是例如绝热后转化单元或气体热交换反应器。经后处理的合成气是这样一种合成气，其H2/CO比低于输出合成气的H2/CO比。通过在重整段下游的单独反应器中添加加热的CO2并进行蒸汽甲烷重整、甲烷化和逆水煤气变换反应，可以增加该过程的CO产量和/或可以调整H2/CO比。经后处理的合成气的H2/CO比是例如低于1.8、低于1.5或甚至低于1.0。加入的加热的CO2的温度可以是例如约300℃、400℃或甚至约500℃或更高的温度。
在一个实施方案中，后处理单元是水煤气变换单元，其布置成进行水煤气变换反应，从而提供经后处理的合成气。在该实施方案中，经后处理的合成气是水煤气变换合成气，例如富氢合成气或氢气流。水煤气变换单元可以是单个水煤气变换单元，例如中温水煤气变换单元，或两个或更多个水煤气变换单元的组合，例如高温水煤气变换单元和低温水煤气变换单元的组合。
在一个实施方案中，下游段包括气体分离单元，该气体分离单元布置成将基本上纯的CO2、H2和/或CO的流从输出合成气入口分离到下游段，从而提供精制合成气。此处，术语“基本上纯的”意在表示气体具有至少90％的纯度，例如95％且优选99％的纯度。
在一个实施方案中，该化工设备还包括第一分离单元，该第一分离单元布置成将输出合成气或经后处理的合成气分离成水冷凝物和中间合成气。
本发明的一个优点是可以调整输出合成气和/或中间合成气的模数M。模数M是化学计量比(H2-CO2)/(CO+CO2)。模数M可调整为1.9至2.2之间，例如约2.0或2.1，其可用于下游段包括甲醇反应器的情况，该甲醇反应器布置成将中间体合成气转化为甲醇。
在一个实施方案中，化工设备还包括下游段，其布置成接收中间合成气并将中间合成气处理成化学产品和废气。化学产品是例如氢气、一氧化碳气体、高级烃、合成燃料、甲醇或氨。
在一个实施方案中，化工设备还包括：
-在电加热重整反应器上游的燃烧加热器单元，该燃烧加热器单元布置成预热进料气体，和
-用于将至少部分来自下游段的废气作为燃料再循环到燃烧加热器单元的装置。
为了确保进入自热重整单元的气体被充分加热，通常在燃烧加热器内加热进料气体。在本发明的化工设备中，进料气体在自热重整反应器上游的电加热重整反应器内被加热和重整。因此，可以减少燃烧加热器单元内的加热。特别地，到达电加热重整反应器的进料气体可以具有约200-400℃的温度并且可以在450℃至850℃之间作为第一合成气离开电加热重整反应器。当不需要燃烧加热器将进料气体加热到超过约400°时，燃烧加热器的尺寸可以减小甚至省略。
当重整段包括自热重整反应器上游的电加热重整反应器时，电加热重整反应器上游的燃烧加热器单元的尺寸可显著减小。如果化工设备包括重整段上游的预重整器，则燃烧加热器单元通常位于预重整器上游。还可以将燃烧加热器置于用于净化进料气体的单元(例如脱硫单元)的上游。在某些情况下，通过使用两个或多个线圈或线圈段，一个燃烧加热器可用于多种预热目的。
通过将来自下游段的废气再循环返回燃烧加热器单元，可以最大限度地利用工艺侧的进料中的烃，并使燃烧加热单元的这种烃的直接使用最小化。因此，对于来自重整段的合并合成气的给定输出，烃的总消耗被最小化。可以平衡化工设备，以便将燃烧加热器单元的操作调整为主要或甚至完全由燃烧再循环废气提供的热量驱动。这允许最低限度地使用为在化工设备中燃烧供热而引入的天然气，这继而允许最优地利用进入化工设备的包含烃的进料气体。通常，相对少量的包含烃的补充气体也被供给到燃烧加热器单元以允许控制燃烧加热器单元的负荷。术语“负荷”在本文中被理解为在化工设备的单元操作中添加或移除的热量输入。此外，术语“相对少量”意在表示在燃烧加热器单元中烧掉的燃料气体中少于20vol％是再循环废气。例如，5至20vol％，例如大约10vol％的在燃烧加热器单元中烧掉的燃料气体是再循环的废气。
在一个实施方案中，下游段包括气体分离单元，其布置成从中间合成气分离基本上纯的CO2、H2和/或CO的流，从而提供精制合成气。
在一个实施方案中，下游段包括将中间合成气或精制合成气转化为氨的氨反应器、将中间合成气或精制合成气转化为甲醇的甲醇反应器或将中间合成气或精制合成气转化为高级烃的混合物的费-托反应器。
本发明的另一方面涉及在包括重整段的化工设备中从包含烃的进料气体生产化学产品的方法。重整段包括容纳第一催化剂的电加热重整反应器和位于电加热重整反应器下游的自热重整反应器，其中自热重整反应器容纳第二催化剂。该过程包括以下步骤：
-将进料气体引入电加热重整反应器并进行蒸汽甲烷重整以提供第一合成气，
-将第一合成气引入自热重整反应器，并进行蒸汽甲烷重整以提供第二合成气，
-从重整段输出包含第二合成气的输出合成气。
应当指出，在自热重整反应器中的术语“进行重整”是指在第二催化剂上发生的蒸汽甲烷重整。在自热重整反应器中发生其他反应，例如通过亚化学计量的氧气和水煤气变换使烃进料部分燃烧。
该方法及其实施方案的优点对应于化工设备及其实施方案的优点，因此在此不再进一步详细描述。
附图简要说明
图1显示了根据本发明的一个实施方案的化工设备，其中重整段包括串联的电加热重整反应器和自热反应器；
图2显示了根据本发明的一个实施方案的化工设备，其中重整段包括电加热重整反应器、自热反应器和气体加热的蒸汽甲烷重整反应器；
图3和图4显示了根据本发明的实施方案的化工设备，包括下游段和废气的再循环。
附图的详细描述
图1示出了根据本发明实施方案的化工设备100。化工设备100是合成气设备，其包括重整段110，该重整段110具有容纳第一催化剂的电加热重整反应器108和容纳第二催化剂的自热重整反应器109。电加热重整反应器108和自热重整反应器109串联布置在重整段110内。电加热重整反应器108布置成接收进料气体25'，并产生第一合成气26。自热重整反应器109布置成接收第一合成气26以及氧化剂气体流27。氧化剂气体流27包含氧气并且可以是例如空气或氧气，或是以下混合物，该混合物中超过90％是氧气，余量为例如氮气、蒸汽和/或氩气。
在化工设备100的操作期间，包含烃的进料气体21在脱硫单元101中经历进料纯化并变成脱硫进料气体22。包含烃的进料气体21是例如天然气或城市煤气。脱硫进料气体22在燃烧加热器单元105中预热并加入蒸汽23，产生气流24。气流24被引导至容纳蒸汽重整催化剂的预重整单元102。通常，预重整单元102是绝热预重整单元，其中高级烃发生反应使得离开预重整器的预重整进料气体25不包含或包含非常少量的高级烃。预重整进料气体25在燃烧加热器单元105中被加热成加热的预重整进料气体25'，其被引导至电加热重整反应器108。
加热的预重整进料气体25'在电加热重整反应器108中经历蒸汽甲烷重整，并且第一合成气26从电加热重整反应器108输出。第一合成气26被输入到自热重整反应器109，其中它与来自流27的亚化学计量量的氧气一起经历部分燃烧，然后在第二催化剂的固定床中对部分燃烧的烃进料气体进行蒸汽重整。第二催化剂是蒸汽甲烷重整催化剂。产生的第二合成气30从自热重整反应器109输出。第二合成气30作为输出合成气从重整段输出。
电加热重整反应器108例如包括压力壳，其容纳布置成加热第一催化剂的电加热单元108'。第一催化剂可用于催化进料气体的蒸汽重整。压力壳的设计压力为5至45巴之间。绝热层可以与所述压力壳的内部的至少一部分相邻。至少两个导体电连接到电加热单元和放置在压力壳外部的电源107。电源107的尺寸设计成通过使电流通过电加热单元来将第一催化剂的至少一部分加热到至少500℃的温度。
输出合成气30在热交换器111中被冷却成冷却的合成气30'。冷却的合成气30'进入后处理单元113，例如水煤气变换单元，水煤气变换合成气32离开水煤气变换单元113。水煤气变换合成气32在第二热交换器114中被冷却成冷却的水煤气变换合成气32'，其进入第一分离单元115。第一分离单元115例如包括闪蒸分离单元。冷却的水煤气变换合成气32'因此进入闪蒸分离单元115，该单元被布置成将冷却的水煤气变换合成气32'分离成水29和中间合成气34，即干的合成气。任选地，中间合成气34可以进入PSA单元(图1中未示出)，该PSA单元被布置成将中间合成气34分离成基本上纯的氢气流形式的产物合成气和废气。热交换流体20，例如水，用于热交换器111中的热交换，并且加热的热交换流体，例如蒸汽，作为流20'输出。
应当注意，化工设备100通常包括其他设备，例如压缩机、热交换器等；但是，图1中未显示此类其他设备。此外，应该注意的是，尽管图1以脱硫单元101和预重整单元102的形式显示了净化单元，但这些单元不必是化工设备100的一部分。
图2示出了根据本发明实施方案的化工设备200。化工设备200是合成气设备，其包括重整段210，该重整段210具有容纳第一催化剂的电加热重整反应器108、容纳第二催化剂的自热重整反应器109和容纳第三催化剂的气体加热的蒸汽甲烷重整反应器112。电加热重整反应器108和自热重整反应器109在重整段210内串联布置。电加热重整反应器108布置成接收进料气体25'，并产生第一合成气26。自热重整反应器109被布置成接收第一合成气26以及氧化剂气体流27并产生第二合成气28。氧化剂气体流27包含氧气并且可以是例如空气或氧气，或是以下混合物，该混合物中超过90％是氧气，余量为例如氮气、蒸汽和/或氩气。
在化工设备100的操作期间，包含烃的进料气体21在脱硫单元101中经历进料纯化并变成脱硫的进料气体22。包含烃的进料气体21是例如天然气或城市煤气。脱硫的进料气体22在燃烧加热器单元105中预热并加入蒸汽23，产生气流24。气流24被引导至容纳蒸汽重整催化剂的预重整单元102。通常，预重整单元102是绝热预重整单元，其中高级烃发生反应，使得离开预重整器的预重整进料气体25不包含或包含非常少量的高级烃。预重整进料气体25在燃烧加热器单元105中被加热成加热的预重整进料气体25'，其被引导至电加热重整反应器108。
包含烃的燃料气体46，例如天然气，被送到燃烧加热器单元以被烧掉以提供燃烧加热器单元105内的热量。流出物气体48从燃烧加热器单元105输出。
加热的预重整进料气体25'的第一部分25a在电加热重整反应器108中经历蒸汽甲烷重整，并且第一合成气26从电加热重整反应器108输出。第一合成气26被输入到自热重整反应器109，在那里它与来自流27的亚化学计量量的氧气一起经历部分燃烧，然后是部分燃烧的烃进料气体在第二催化剂的固定床上进行蒸汽重整。第二催化剂是蒸汽重整催化剂。产生的第二合成气30从自热重整反应器109输出。第二合成气28进入气体加热的蒸汽甲烷重整反应器112，以便为从另一侧进入气体加热的蒸汽甲烷重整反应器112的进料气体25的第二部分25b的蒸汽甲烷重整反应提供热量。离开气体加热的蒸汽甲烷重整反应器112的气体是第三合成气30。第三合成气30是从重整段输出的输出合成气。
输出合成气30在热交换器111中被冷却成冷却的合成气30'。冷却的合成气30'进入后处理单元113，例如水煤气变换单元，水煤气变换合成气32离开水煤气变换单元113。水煤气变换合成气32在第二热交换器114中被冷却成冷却的水煤气变换合成气32'，其进入第一分离单元115。第一分离单元115例如包括闪蒸分离单元。冷却的水煤气变换合成气32'因此进入闪蒸分离单元115，该单元115布置成将冷却的水煤气变换合成气32'分离成水29和中间合成气34，即干的合成气。任选地，中间合成气34可以进入PSA单元(图1中未示出)，该PSA单元被布置成将中间合成气34分离成基本上纯的氢气流形式的产物合成气和废气。热交换流体20，例如水，用于热交换器111中的热交换，并且加热的热交换流体，例如蒸汽，作为流20'输出。
应当注意，化工设备100通常包括其他设备，例如压缩机、热交换器等；但是，图1中未显示此类其他设备。此外，应该注意的是，尽管图1以脱硫单元101和预重整单元102的形式显示了净化单元，但这些单元不必是化工设备100的一部分。
图3显示了根据本发明实施方案的化工设备，包括下游段和废气再循环。因此，图3包括图1中所示的化工设备的单元，以及其他单元。图1和图3相同的部件在下面不再详细描述。
图3的化工设备300因此包括脱硫单元101、预重整单元102、燃烧加热器单元105、重整段110、后处理单元113、第一分离单元115和热交换器111和114，如图1的相关描述所述。
从重整段110出来的输出合成气30在热交换器111中被冷却成冷却的合成气30'。冷却的合成气30'进入后处理单元113，这里为水煤气变换单元的形式，并且水煤气变换合成气32离开水煤气变换单元113。水煤气变换合成气32在第二热交换器114中被冷却成冷却的水煤气变换合成气32'，其进入第一分离单元115，例如闪蒸分离单元115，其布置成将冷却的水煤气变换合成气32'分离成冷凝物29和中间合成气34，即干的合成气。中间合成气34进入下游段116，下游段116布置成将中间合成气34处理成化学产品40和尾气45。下游段116包括例如将中间合成气34转化为氨的氨反应器，将中间合成气34转化为甲醇的甲醇反应器，或将中间合成气34转化为高级烃混合物的费-托反应器。
来自下游段116的废气45作为燃料再循环到燃烧加热器单元105的一个或多个燃烧器。废气45与少量包含烃的补充气体46例如天然气合并，形成燃料气体47，其被送到燃烧加热器单元105的一个或多个燃烧器。燃烧加热器单元105布置成提供热量以预热进料气体21、脱硫进料气体22和预重整进料气体25。流出物气体48从燃烧加热器单元105输出。
包含烃的燃料气体46，例如天然气，被送到燃烧加热器单元以被烧掉，从而提供燃烧加热器单元105内的热量。流出物气体48从燃烧加热器单元105输出。
热交换流体20，例如水，用于热交换器111中的热交换，并且加热的热交换流体，例如蒸汽，作为流20'输出。一部分蒸汽用作向脱硫进料气体22添加蒸汽23。
通过将来自下游段116的废气再循环回到燃烧加热器单元105，使得可以使工艺侧的进料中烃的使用最大化并且天然气在燃烧加热器单元105内的使用最小化。可以平衡化工设备，以便将燃烧加热器单元105的操作调整为主要或甚至完全由燃烧再循环废气45提供的热量驱动。这允许最低限度地使用为在化工设备300中燃烧供热而引入的天然气，这继而允许最优地利用进入化工设备的包含烃的进料气体。通常，相对少量的包含烃的补充气体46，例如天然气，也被供给到燃烧加热器单元105以允许控制燃烧加热器单元的负荷。术语“负荷”在本文中被理解为在化工设备的单元操作中添加或移除的热量输入。
图4示出了根据本发明实施方案的化工设备400，其包括下游段和废气的再循环。图4包括图2中所示化工设备的单元，以及其他单元。图2和图4相同的部分在下面不再详细描述。
图3的化工设备300因此包括脱硫单元101、预重整单元102、燃烧加热器单元105、重整段210、后处理单元113、第一分离单元115和热交换器111和114，如图2相关描述所述。
离开重整段210的输出合成气30在热交换器111中被冷却成冷却的合成气30'。冷却的合成气30'进入后处理单元113，这里为水煤气变换单元的形式，并且水煤气变换合成气32离开水煤气变换单元113。水煤气变换合成气32在第二热交换器114中被冷却成冷却的水煤气变换合成气32'，其进入第一分离单元115，例如闪蒸分离单元115，其布置成将冷却的水煤气变换合成气32'分离成冷凝物29和中间合成气34，即干的合成气。中间合成气34进入下游段116，其布置成将中间合成气34处理成化学产品40和尾气45。下游段116包括例如将中间合成气34转化为氨的氨反应器，将中间合成气34转化为甲醇的甲醇反应器，或将中间合成气34转化为高级烃混合物的费-托反应器。
来自下游段116的废气45作为燃料再循环到燃烧加热器单元105的一个或多个燃烧器。尾气45与少量包含烃的补充气体46，例如天然气合并，形成燃料气体47，其被送到燃烧加热器单元105的一个或多个燃烧器。燃烧加热器单元105布置成提供热量以预热进料气体21、脱硫进料气体22和预重整进料气体25。
热交换流体20，例如水，用于热交换器111中的热交换，并且加热的热交换流体，例如蒸汽，作为流20'输出。一部分蒸汽用作向脱硫进料气体22添加蒸汽23。
通过将来自下游段116的废气再循环回到燃烧加热器单元105，使得可以使工艺侧的进料中烃的使用最大化并且天然气在燃烧加热器单元105内的使用最小化。可以平衡化工设备，以便将燃烧加热器单元105的操作调整为主要或甚至完全由燃烧再循环废气45提供的热量驱动。这允许最低限度地使用为在化工设备300中燃烧供热而引入的天然气，这继而允许最优地利用进入化工设备的包含烃的进料气体。通常，相对少量的包含烃的补充气体46，例如天然气，也被供给到燃烧加热器单元105以允许控制燃烧加热器单元105的负荷。术语“负荷”在本文中被理解为在化工设备的单元操作中添加或移除的热量输入。
图1至图4所示的实施方案均显示了从电加热重整反应器的下侧进入电加热重整反应器的进料气体。应当理解，这不是必须的，如果合适，进料气体也可以从顶部或侧面进入电加热重整反应器。
应该注意的是，图1至图4中所示的化工设备通常包括其他设备，例如压缩机、热交换器等；然而，这种其他设备未在图中示出。
实施例：
在经典的两步重整甲醇布局(2-step-MeOH)中，化工设备包括一个重整段，其具有一个蒸汽甲烷重整器(SMR)形式的初级重整器和一个甲醇段。天然气被用作主要的重整进料并且被预重整并进料到初级重整器。SMR的加热部分由一部分天然气和来自甲醇(MeOH)合成的膨胀废气提供，该废气来自MeOH回路和MeOH蒸馏。来自初级重整器的部分重整气体被送至二级重整器，该二级重整器通常从空气分离单元(ASU)供应氧气，在那里控制氧气添加以获得所需的合成气模数。来自重整段的合成气在被压缩到92barg之前被冷却以去除工艺气体中的水。压缩机由汽轮机驱动，利用SMR废热段产生的过热蒸汽运行。压缩的合成气与来自甲醇回路的再循环气合并，送至甲醇段的甲醇反应器，将所得产品精制为最终的纯甲醇产品。
在此示例中，将上述的2步重整甲醇布局(2-step-MeOH)与电加热重整器(2-stepeSMR-MeOH)进行了比较。通过还包括一个用于进料预热的燃烧加热器，获得了具有电加热重整器(eSMR)的两步重整布局；燃烧加热器的部分燃料是来自甲醇段的膨胀废气和天然气。在这种特定情况下，需要额外燃烧天然气以提供足够的过热蒸汽来驱动涡轮机。
两种布局的消耗量比较如表1所示。发现在2步eSMR-MeOH中的2步重整布局中使用电加热重整器(eSMR)与经典的2步MeOH布局具有相同的进料消耗。然而，在燃料侧发现了很大的差异，其中大部分天然气消耗被电力取代。显然，这转化为来自2步eSMR-MeOH布局的CO2排放量降低，这与烟气排放量减少有关。
表1
2步MeOH 2步eSMR-MeOH
消耗量:
天然气进料[kNm<sup>3</sup>/h] 146.6 146.6
天然气燃料[Nm<sup>3</sup>/h] 20.6 2.7
电功[MW] 39.2 213.9
产量:
MeOH产物[MTPD] 5000 5000
CO<sub>2</sub>排放量(设备)[kNm<sup>3</sup>/h] 28.6 11.6

Claims (28)

1.一种化工设备，其包括：
-重整段，其布置成接收包含烃的进料气体并提供输出合成气，其中所述重整段包括：
-容纳第一催化剂的电加热重整反应器，所述电加热重整反应器布置成用于接收所述进料气体并产生第一合成气，
-在所述电加热重整反应器下游的自热重整反应器，所述自热重整反应器容纳第二催化剂，所述自热重整反应器布置成用于接收所述第一合成气并输出第二合成气，其中所述重整段布置成输出包含所述第二合成气的所述输出合成气。
2.根据权利要求1所述的化工设备，其中所述电加热重整反应器包括：
-压力壳，其容纳电加热单元，该电加热单元布置成加热所述第一催化剂，其中所述第一催化剂可操作以催化所述进料气体的蒸汽重整，其中所述压力壳具有5巴至90巴之间的设计压力，
-与所述压力壳内部的至少一部分相邻的绝热层，和
-至少两个导体，其电连接到所述电加热单元并电连接到放置在所述压力壳外部的电源，
其中，所述电源的尺寸被设计成通过使电流通过所述电加热单元而将所述第一催化剂的至少一部分加热至至少450℃的温度。
3.根据权利要求2所述的化工设备，其中所述电加热单元包括导电材料的宏观结构，其中所述宏观结构负载陶瓷涂层，所述陶瓷涂层负载所述第一催化剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化工设备，其还包括在所述电加热重整反应器上游的预重整器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的化工设备，其中所述重整段还包括与所述电加热重整反应器和所述自热重整反应器并联的气体加热的蒸汽甲烷重整反应器，其中所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器包含第三催化剂并且可操作以接收包含烃的第二进料气体并且利用至少部分所述第二合成气作为在所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器内的热交换中的加热介质，所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器布置成产生第三合成气。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的化工设备，其还包括：
-重整段下游的后处理单元，其中所述后处理单元布置成接收所述输出合成气并提供经后处理的合成气。
7.根据权利要求6所述的化工设备，其中所述后处理单元是后转化单元，其具有允许将加热的CO2添加到所述后转化单元上游的所述输出合成气的入口并容纳第四催化剂，所述第四催化剂对于催化蒸汽甲烷重整、甲烷化和逆水煤气变换具有活性。
8.根据权利要求6或7所述的化工设备，其中所述后处理单元为水煤气变换单元，其布置成进行水煤气变换反应，由此提供经后处理的合成气。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的化工设备，其还包括：
-第一分离单元，其布置成将所述输出合成气或所述经后处理的合成气分离成水冷凝物和中间合成气。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的化工设备，其还包括：
-布置成接收中间合成气并将中间合成气处理成化学产品和废气的下游段。
11.根据权利要求10所述的化工设备，其还包括：
-所述电加热重整反应器上游的燃烧加热器单元，所述燃烧加热器单元布置成预热所述进料气体，和
-用于将来自所述下游段的至少部分所述废气作为燃料再循环到燃烧加热器单元的装置。
12.根据权利要求11中任一项所述的化工设备，其中所述下游段包括气体分离单元，所述气体分离单元布置成从所述中间合成气分离基本上纯的CO2、H2和/或CO的流，从而提供精制合成气体。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的化工设备，其中所述下游段包括将所述中间合成气或所述精制合成气转化为氨的氨反应器，将所述中间合成气或所述精制合成气转化为甲醇的甲醇反应器，或将所述中间合成气或所述精制合成气转化为高级烃的混合物的费-托反应器。
14.根据权利要求2-13中任一项所述的化工设备，其中所述压力壳内的所述电源和所述电加热单元的尺寸使得至少部分电加热单元达到450℃-850℃的温度，例如500℃-750℃，优选550℃-650℃。
15.一种在包括重整段的化工设备中从包含烃的进料气体生产化学产品的方法，所述重整段包括容纳第一催化剂的电加热重整反应器和在所述电加热重整反应器下游的自热重整反应器，所述自热重整反应器容纳第二催化剂，所述方法包括以下步骤：
-将所述进料气体引入所述电加热重整反应器并进行蒸汽甲烷重整以提供第一合成气，
-将所述第一合成气引入所述自热重整反应器，并进行蒸汽甲烷重整以提供第二合成气，
-从所述重整段输出包含所述第二合成气的合成气。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述电加热重整反应器包括容纳电加热单元的压力壳，所述电加热单元布置成加热所述第一催化剂，其中所述第一催化剂可操作以催化所述进料气体的蒸汽重整，其中所述压力壳具有5巴至90巴之间的设计压力，
-与所述压力壳内部的至少一部分相邻的绝热层，和
-至少两个导体，其电连接到所述电加热单元并电连接到放置在所述压力壳外部的电源，
其中，所述方法还包括以下步骤：
-在所述电加热重整反应器上游将所述进料气体加压至5至90巴之间的压力，
-使电流通过所述电加热单元，从而将所述第一催化剂的至少一部分加热至至少450℃的温度。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其还包括将一种或多种其他进料流加入到电加热重整器上游的重整段、第一合成气和/或直接加入自热重整反应器的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将来自费-托单元的尾气加入第一合成气或直接加入自热重整反应器。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其还包括在所述电加热重整反应器上游的预重整器中预重整所述进料气体的步骤。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述重整段还包括与所述电加热重整反应器和所述自热重整反应器并联的气体加热的蒸汽甲烷重整反应器，其中所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器包括第三催化剂，所述方法还包括以下步骤：
-将包含烃的第二进料引入到所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器中，
-利用至少部分所述第二合成气作为所述气体加热的蒸汽甲烷重整反应器内热交换中的加热介质，
-在气体加热的蒸汽甲烷重整反应器内通过第三催化剂产生第三合成气，和
-从所述重整段输出所述第三合成气作为所述输出合成气的至少一部分。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其还包括：
-在所述重整段下游的后处理单元中，后处理所述输出合成气以提供经后处理的合成气。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述后处理单元是容纳第四催化剂的后转化单元，该第四催化剂具有催化蒸汽甲烷重整、甲烷化和逆水煤气变换反应的活性，其中所述方法还包括将加热的CO2引入到在所述后转化单元上游的所述输出合成气的步骤。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述后处理单元为水煤气变换单元，所述输出合成气的后处理步骤包括进行水煤气变换反应。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：
-在所述后处理单元下游的第一分离单元中，将所述输出合成气或所述经后处理的合成气分离成水冷凝物和中间合成气。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：
-将所述中间合成气提供到下游段，该下游段布置成接收中间合成气并将中间合成气加工成所述化学产品和废气。
26.根据权利要求25所述的方法，其还包括：
-向所述自热重整反应器上游的燃烧加热器单元提供燃料，所述燃烧加热器单元可操作以预热所述进料气体，和
-将来自所述下游段的至少部分所述废气作为燃料再循环到所述燃烧加热器单元。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的方法，其中所述方法包括从所述中间合成气中分离基本上纯的CO2、H2和/或CO的流，从而在所述下游段的一个或多个气体分离单元中提供精制合成气。
28.根据权利要求15至27中任一项所述的方法，其中所述方法还包括：在所述下游段的氨反应器中将所述中间合成气转化为氨，以在所述下游段的甲醇反应器中将所述中间合成气转化为甲醇，或在费-托反应器中将所述中间合成气转化为高级烃的混合物。
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