JP4473223B2 - 改良されたシフト転化の構成と方法 - Google Patents

改良されたシフト転化の構成と方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4473223B2
JP4473223B2 JP2005518562A JP2005518562A JP4473223B2 JP 4473223 B2 JP4473223 B2 JP 4473223B2 JP 2005518562 A JP2005518562 A JP 2005518562A JP 2005518562 A JP2005518562 A JP 2005518562A JP 4473223 B2 JP4473223 B2 JP 4473223B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shift reactor
synthesis gas
volume
unit
shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005518562A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006513128A (ja
Inventor
ラオー,アシヨク
ストローラー,キース
Original Assignee
フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン filed Critical フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
Publication of JP2006513128A publication Critical patent/JP2006513128A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4473223B2 publication Critical patent/JP4473223B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/04Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C01B2203/0288Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step containing two CO-shift steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Description

本発明は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第60/439912号(01/13/03の出願)の優先権を主張する。
本発明の分野は水素の製造であり、特に、合成ガスからの水素製造が、水素と一酸化炭素の比を予め決められた計画値に保ちながら水蒸気の消費を減少させることに関連する。
天然ガス、合成ガス、またはナフサの水蒸気改質、重質直留ガソリンまたは重油(例えば燃料油)の接触改質、ならびに、重油または天然ガスの部分酸化を含めて、様々な原料から水素を製造する多くの方法が、当技術分野において知られている。炭化水素原料の水蒸気改質は、比較的簡単な構成(configuration)と比較的強壮な操作により、特に利点がある。しかし、改質プロセスのための水蒸気の発生には、比較的大量のエネルギーが必要である場合が多い。
水蒸気を製造するために要求されるエネルギーを減らすために、Schlinger他の米国特許第3545926号、あるいは、Fongの米国特許第5152975号において記載されているように、改質器からの高温ガスを水と直接接触させて冷却することにより、プロセス内部で水蒸気が供給され得る。このような構成により、水蒸気製造のためのエネルギー消費を大幅に低下させることができる。しかし、特定の操業条件に応じて、冷却されたガスを、シフト転化器に入る前に加熱を要することがあり、これは、エネルギー節減を少なくともある程度、縮小する。
あるいは、Banquyの米国特許第4782096号および米国特許第4999133号において記載されているように、改質プロセスを2つのセクションに分けることができ、第1セクションにおいては水蒸気を用いて、第2セクションにおいては酸素を用いて、供給ガスが改質される。このような構成では、一般に、従来の水蒸気改質プロセスに比べて、必要とされる水蒸気は全体としてより少ないが、それでもいくつかの不都合が残る。とりわけ、第2セクションの操作は、一般に、酸素リッチなガス(典型的には、80体積%、あるいはそれ以上でさえある酸素を含む)を必要とし、そのガスを、空気の分離で、または他の酸素富化装置で発生させなければならない。
したがって、水蒸気に基づく水素含有ガスの製造について様々な構成と方法が当技術分野において知られているが、それらの全て、あるいは、ほとんど全てに、1つまたは複数の不都合がある。こうして、様々な水素製造プラント、特に、水蒸気シフト/改質、部分酸化、またはガス化プラントにおける水蒸気消費に伴うエネルギーコストを低減させる、改良された構成と方法を提供することが依然として求められている。
本発明は、一方の部分は第1シフト反応器に供給され、他方の部分は、第2シフト反応器に入る前に第1シフト反応器流出物と一緒にされるように、供給ガスを分けることにより、水蒸気または加湿に対する要求が顕著に低減される、供給ガスからのH2製造の構成および方法を対象とする。
本発明の主題の一態様において、プラントは第1シフト反応器および第2シフト反応器を含み、前記第1シフト反応器は、ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの第1部分を受け入れて第1シフト反応器流出物を形成し、前記第2シフト反応器は、前記第1シフト反応器流出物と合成ガスの第2部分とが一緒になったものを受け入れて、第2シフト反応器流出物を形成する。
特に本発明において意図されるプラントにおいて、合成ガスの第2部分は、水蒸気の要求量を、少なくとも10%、より典型的には少なくとも35%、より一層典型的には少なくとも45%減らす効果のある量で、第1シフト反応器流出物と一緒にされる。別法として、合成ガスの加湿により合成ガスに水が供給される場合、合成ガスの第2部分は、加湿装置の水および/またはエネルギーの消費を、少なくとも10%、より典型的には少なくとも20%、より一層典型的には少なくとも35%減らす効果のある量で、第1シフト反応器流出物と一緒にされることが好ましい。したがって、合成ガスの特に好ましい第2部分は、合成ガス全体の50体積%から75体積%の間である。
また、好ましい合成ガスは少なくとも2:1のモル比で一酸化炭素と水素を含んでおり、また、合成ガスのさらに別の部分が、第2シフト反応器流出物と一緒にされるために、第1および第2シフト反応器を迂回していてもよいと想定されている。さらに、適切なプラントは、第2シフト反応器に連結された酸性ガスユニットを、第2シフト反応器流出物から二酸化炭素を除去するために含んでいてもよい。
したがって、プラントの特に好ましい操作方法は、第1シフト反応器と第2シフト反応器が提供される1つのステップを含む。別のステップにおいて、ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの流れが第1部分と第2部分に分けられ、第1部分は第1シフト反応器に供給されて第1シフト反応器流出物を形成する。さらなるステップにおいて、第1シフト反応器流出物は第2部分と一緒にされて混合供給ガスとなり、さらに別のステップにおいて、混合供給ガスは第2シフト反応器において反応して第2シフト反応器流出物を形成する。このような方法において、第2部分が第1シフト反応器流出物と、第1および第2シフト反応器における水蒸気の消費を減らす効果があるような量において、一緒にされることが特に好ましい。成分、条件、およびさらなる構成に関しては、上に記載された考慮すべき要件が適用される。
本発明の様々な目的、特徴、態様および利点は、図と合わせて、本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明により、より明らかになるであろう。
(詳細な説明)
合成ガスからの、特に、一酸化炭素と水素の比が大きい合成ガスからの水素製造についての最も広く知られている構成において、通常、水蒸気は、シフト反応(CO+H2O→H2+CO2)の化学量論により必要とされる量よりはるかに過剰な量で必要とされる。今や、本発明者等は、合成ガスからの水素製造において使用される過剰の水蒸気は、シフト反応は非常に発熱的であるので(ΔHは約−40.6KJ/molである)、主に、触媒反応器全体の温度上昇を制限する役目を果しているということを予想外にも発見した。
したがって、熱の発生を減らすために、COからCO2への酸化が、少なくとも1つの追加のシフト反応器に分散しているプロセス構成を、本発明者等は意図する。本発明の主題の好ましい一態様において、全供給ガスの第1フラクションが第1シフト反応器を迂回して発生する熱を減らし、こうして、必要とされる水蒸気の量を減らすプラントを、本発明者等は意図する。全供給ガスの第2フラクションは、処理された第1フラクションと一緒にされ、次に、第2シフト反応器に供給されて全供給ガスの転化が完了する。
本発明において意図される1つの例示的な構成が図1に描かれている。プラント100は、第1シフト反応器110および第2シフト反応器120を有するシフト転化ユニットを含んでいる。合成ガスの流れ101(あるいは、バイパスが用いられる場合には合成ガスの流れ102;下を参照)は、第1部分102’および第2部分102”に分けられ、第1部分(ここでは、全供給ガスの流れ101または102の約40体積%)は、水蒸気130と一緒にされて流れ103となる。第2供給部分102”(ここでは、全供給ガスの流れ101または102の約60体積%)は、第1シフト反応器110を迂回する。
流れ103は、第1シフト反応器110に入る前に、供給物予熱器140により予熱され得る。次に、第1シフト反応気流出物112は、流出物冷却器150により冷却され、冷却後の流出物112は第2部分102”と一緒にされて混合供給流112’となり、次に、この流れは第2シフト反応器120に供給される。第2シフト反応器120からの流出物122は、バイパス流101’(全体としての転化を制御するために合成ガスの流れ101から取り出すことができる)と一緒にされて水素リッチな生成物の流れ122’となり得る。
比較のために、従来技術の図2は、典型的な水蒸気シフト反応の構成200を示している。第1シフト反応器210および第2シフト反応器220が、前の場合と同じ量のCOをH2にシフトして(すなわち、流れ222’におけるものと同じH2とCOの比)、合成ガスの流れ201を水素リッチな生成物の流れ222’に転化する。より詳細には、合成ガスの流れ201が、供給物の流れ202(典型的には、合成ガスの流れ201の約83体積%)とバイパスの流れ201’(典型的には、合成ガスの流れ201の約17体積%)に分けられる。合成ガスの流れ202は、水蒸気230と一緒にされて流れ203となり、この流れは、第1シフト反応器210に入る前に、供給物予熱器240により予熱される。次に、第1シフト反応器210からの流出物212は、流出物冷却器250により冷却され、第2シフト反応器220に供給される。第2シフト反応器からの流出物222は、(転化を制御するための)バイパスの流れ210’と一緒にされて水素リッチな生成物の流れ222’となる。
図1および2によるプラントにおける様々な流れの例示的な計算による組成、流量、および温度が、図3および4の表にそれぞれ記載されている。表において、一番上の下線付き数字の欄は、ひし形内の対応する数字で表された、図1および2における流れを表す。
このように、第1シフト反応器および第2シフト反応器を備え、第1反応器は、ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの第1部分を受け入れて、第1シフト反応器流出物を形成し、第2シフト反応器は、第1シフト反応器流出物と合成ガスの第2部分が一緒になったものを受け入れて第2シフト反応器流出物を形成するプラントを、本発明者等は意図していることが認められるべきである。
適切な供給ガスに関して、様々なガスは、このようなガスがかなりの割合(典型的には少なくとも5〜10mol%、より典型的には少なくとも20mol%、最も典型的には少なくとも40mol%)のCOを含んでいる限り、適切であろうと想定されている。したがって、供給ガスの化学組成は、かなり変動してもよく、詳細な組成は、主に、供給ガスの特定の由来に依存するであろう。しかし、供給ガスが、ガス化プラントまたは部分酸化ユニットからの合成ガスであることが特に好ましい。このように、特に好ましい供給ガスでは、通常、一酸化炭素と水素の比は2.0を超え、より典型的には2.2を超え、最も典型的には2.4を超える(例えば、典型的な合成ガスは、50mol%の一酸化炭素、20mol%の水素を含み、残りの部分には窒素、二酸化炭素、硫黄化合物、および不活性ガスが含まれる。)。
さらに、供給ガスの圧力は、かなり変わり得ると想定されており、適切な圧力には、通常、50と1500psiの間の広い範囲が含まれると理解されるべきである。かくして、供給ガスの圧力が比較的低い場合には、適切であれば、供給ガスブースタまたはコンプレッサを用いてもよい。あるいは、また特に、供給ガスの圧力が比較的高い場合には、タービンエクスパンダまたは圧力低下装置を用いて、シフト反応にとって望ましい圧力に下げることができる。
供給ガス流の分割に関して、通常、第1部分および第2部分はかなり変動し得ると想定されており、適切な第1部分は、通常、第1および第2部分への分割前の供給ガス流の5%と100%の間であると想定されている。供給ガスがガス化反応器または部分酸化ユニットからの合成ガスである(あるいは、それを含む)場合、供給ガスの第1部分は、供給ガスの約25体積%と約70体積%の間、より好ましくは、35体積%と約45体積%の間であることが特に好ましい。したがって、適切な第2部分は、第1および第2部部への分割前の供給ガス流の0%と95%の範囲にあるであろう。しかし、好ましい第2部分は、通常、ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの50体積%から75体積%の間の範囲であろう。
さらに、また特に、処理された供給ガスの最終的な組成を制御することが望ましい場合、本発明において意図されるプラントは、供給ガスの一部を第2シフト反応器からの流出ガスと一緒にするバイパスをさらに含み得る。さらに、第1および第2シフト反応器を迂回する供給ガスの特定の量は、かなり変動しうると想定されており、一般に想定される量は、0体積%と約25体積%の間、より典型的には、約0体積%と約15体積%の間である。
図1および2による構成を用いる計算に基づいて、本発明者等は、合成ガスの一部が第1シフト反応器を迂回することにより、水蒸気の消費を50から60パーセント減らすことができること(図3および4を参照)を確認した。しかし、このような構成においては、具体的な節減は、少なくともある程度は、供給ガスの一酸化炭素/水素の比に応じて決まるであろうということが理解されるべきである。このように、本発明において意図される構成により、水蒸気の要求量を、少なくとも10%、より典型的には少なくとも35%、また、一層多くをさえ(第1シフト反応器のバイパス無しの構成で、表に例示されるように同じ操業パラメータで比較して)減らすことができる。この場合、こうして節約された水蒸気は他のプロセス、特に発電に使用し得る。例えば、400MWの総等価電力容量のある工業的規模の発電所において、節約された水蒸気により生成し得る計算上の電力は50MWを超える。
別法として、あるいは追加として、合成ガスを加湿装置において加湿してもよい。このような構成においては、加湿された供給ガスを、すでに記載されたように分けることにより、加湿装置により用いられる水の量をかなり減らすことができると一般に想定される。このように、合成ガスが第1シフト反応器に入る前に加湿装置により加湿され、加湿装置の水の消費を、少なくとも10%、より典型的には少なくとも20%、一層典型的には少なくとも30%減らす(第1シフト反応のバイパス無しの構成で、表に例示されるように同じ操業条件で比較して)効果のある量で合成ガスの第2部分が第1シフト反応器流出物と一緒にされるプラントもまた、本発明において意図されるプラントに含まれる。水蒸気が合成ガスの加湿により導入される構成において、本発明で意図される構成は、加湿装置により必要とされる熱量を減らすだけでなく、加湿操作に関連する装置の大きさも縮小させるであろうということが特に注目されるべきである。
水蒸気の使用または加湿の度合いを低減することに加えて、本発明において意図される構成は、(複数の)シフトユニットの下流でシフトガスが二酸化炭素除去のために冷却された時に生成する凝縮物の量もまた減少させ、このことにより処理すべき凝縮物の量が有利にも減少するであろうということが理解されるべきである。さらに、従来の構成(図2参照)における第2シフト反応器の入口温度は、少なくともいくつかの場合に、供給ガスの露点により決められる。対照的に、本発明において意図される構成における第2シフト反応器への供給ガスの露点は(従来の構成に比べて)より低いので、供給ガスの露点によって制約を受けることなく、第2反応器をその最適の操業温度のより近くで操業することができる。
類似の利点は、約44%の供給ガスが第1反応器を迂回し、第2反応器を迂回するさらなるバイパスは無い、図5による構成についての計算でも認められた。図5に描かれたものと同じ構成で、第1反応器を迂回するバイパス無しで操業して、図6(操作条件)と図7A〜7D(物質収支)の表に示されている計算のための比較例として役立てた。「約」という用語は、本明細書において数字と結び付けて使用される場合、その数字の値の±10%の範囲の値(境界も含めて)を表す。
図5の構成は、精製所に余剰水蒸気(export steam)を供給するCoPガス化炉とボイラをもつIGCCプラントに特に適している。しかし、別の実施形態において、テールガスを圧縮し、IGCCのガスタービンに供給するか、あるいは、少なくとも部分的に、CO2抽出後にリサイクルしてH2生産を増やしてもよいことが理解されるべきである。計算データは、PSA供給ガスに含まれるH2のモル比を一定にして、2つの場合において進められ、下に要約されている。
Figure 0004473223
上の表に見られるように、必要な水蒸気および触媒もシフトユニットの下流で生成する凝縮物も、かなり減少している。さらに、想定されているシフトユニットの熱交換器の大きさもまた、かなり小さくなる。他方、改良されたシフト配置構成の場合において、PSAユニットにおいて処理すべきガスの量は僅かに多く、そのH2濃度は低いので、PSAユニットの大きさは、より大きいであろう。
さらに、このような構成におけるPSAユニットにおいて生成するより多くの(エネルギー含有量)テールガスが、IGCCプラントのボイラにおいて燃焼されるはずの(未シフトの)合成ガスの等価な量に取って代わることが注意されるべきである。電力とH2を生成する他の応用、特に、低圧燃料ガスが必要とされない場合において、PSAテールガスを圧縮し、合成ガスと一緒にした後、ガスタービンに供給するか、あるいは、その一部を処理してCO2を除去し、シフトユニットにリサイクルして、さらなるH2を製造してもよい。
シフト反応器に関して、知られている全てのタイプおよび大きさのものが本発明の主題による構成に関連して使用され、また、1種または複数の適切な触媒をさらに含み得ることが理解されるべきである。例えば、シフト反応が比較的高温(例えば、約590〜720°K)で実施される場合、触媒は、鉄酸化物系であり得る。他方、シフト反応が比較的低温(例えば、約470〜520°K)で実施される場合、Cu−、Zn−、および/または、Al−系の触媒を用いることができる。同じ様に、知られている全ての供給物加熱器および流出物冷却器は、本明細書において与えられる教示に関連して使用するのに適することが理解されるべきである。
さらに、本発明の主題による構成および方法は、一酸化炭素の深度(deep)転化が求められない(例えば、流れ122’に残っている一酸化炭素が、5〜15mol%、より典型的には、5〜10mol%)プラントに特に適していることがやはり理解されるべきである。例えば、適切なプラントには、ガスタービンまたは燃料電池および/または(例えば、炉またはボイラを用いる)燃焼装置に供給され得る燃料ガスを副生するものが含まれ、このようなプラントでの高純度の水素は、シフト後のガスを精製する膜および/または圧力スイング吸着ユニットにより得られる。
あるいは、本発明において意図される方法および構成を、天然ガスから現在は生成されている水素を消費する様々な石油化学プラントにおける旧型装置の改良(retrofit)としても用いることができる。このような水素製造を代替燃料(例えば、精製所残渣または石炭)のガス化による水素製造に置き換えることは、環境ならびに経済的側面の観点から特に利点がある。とりわけ、石炭または他の安価な燃料から生成され、一体化したサイクルのガスタービンで燃焼される合成ガスから、水素が製造され、同時に、二酸化炭素は酸性ガス除去ユニットを用いてシフト後のガスから分離され隔離される、本発明において意図される構成を用いて、二酸化炭素放出に対するペナルティが低減され得る。
さらに別の例において、原油の品質は低品質重質残渣(例えば、重油またはコークス)産出物における共存物の増加と共に低下するので、本発明において意図される構成および方法は原油精製所にとって益々魅力的になり得る。このような重質残渣は、本明細書に記載される構成と方法により生成する水素を用いて、プラント内で消費され得る(例えば、水素化および/または水素化分解により)。さらなる例において、本発明において意図される構成および方法は、供給ガス中の一酸化炭素と水素の比の調節を必要とする合成プラント(例えば、メタノール、ジメチルエーテル、フィッシャー−トロプシュ液体などを製造するプラント)において用い得る。
以上のように、1つのステップにおいて第1シフト反応器と第2シフト反応器が供用されるプラントを操業する方法を、本発明者等は意図している。別のステップにおいて、ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガス供給物が第1部分と第2部分に分けられ、第1部分が第1シフト反応器に供給されて第1シフト反応器流出物を形成する。さらに別のステップにおいて、第1シフト反応器流出物は第2部分と一緒にされて混合供給ガスとなり、混合供給ガスは第2シフト反応器において反応して第2シフト反応器流出物を形成するが、但し、第2部分は第1および第2シフト反応器における(別個の水蒸気の流れによる、あるいは、加湿による)水蒸気の消費を減らす効果のある量で第1シフト反応器流出物と一緒にされる。さらに、本発明において意図される構成と方法は、2反応器システムに限定されない。例えば、3つ以上の一連の反応器を、1つの反応器を迂回するガスをその反応器の下流の反応器に供給して、利用してもよい。
このように、シフト反応の改良された構成および方法に関する具体的な実施形態と応用が開示された。しかし、すでに記載されたもの以外のさらに多くの変更が、本明細書における本発明の基本的な考え方から逸脱することなく可能であることは、当業者には明らかである。したがって、本発明の主題は、請求範囲の精神における以外は制限されない。さらに、本明細書および請求範囲を解釈する上で、全ての用語は、趣旨に沿って可能な最も広い仕方において解釈されるべきである。特に、「含む(備える)」および「含んでいる(備えている)」という用語は、要素、成分またはステップを非限定的な仕方において参照しており、参照された要素、成分およびステップは、明示的には参照されていない他の要素、成分、またはステップと共に存在する、あるいは利用される、あるいは一緒にされ得るということを示していると解釈されるべきである。
本発明の主題による、合成ガスからの水素製造のための例示的構成の概略図である。 合成ガスからの水素製造のための、知られている従来技術の構成の概略図である。 図1の構成の様々な流れの組成、流量、および温度を示す表である。 図2の構成の様々な流れの組成、流量、および温度を示す表である。 本発明の主題による、合成ガスからの水素製造のための別の例示的構成の概略図である。 図5の構成の例示的操業条件を示す表である。 図6のケース1の第1段階についての物質収支を示す表である。 図6のケース1の第2段階についての物質収支を示す表である。 図6のケース2の第1段階についての物質収支を示す表である。 図6のケース2の第2段階についての物質収支を示す表である。

Claims (15)

  1. 第1シフト反応器と第2シフト反応器とを備え、前記第1シフト反応器はガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの第1部分を受け入れて第1シフト反応器流出物を形成し、合成ガスは一酸化炭素及び水素を含んでおり、および
    前記第2シフト反応器は、前記第1シフト反応器流出物と前記合成ガスの第2部分とが一緒になったものを受け入れて第2シフト反応器流出物を形成する、
    プラント。
  2. 前記第1部分がガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの25体積%〜70体積%の体積を有する請求項1に記載のプラント。
  3. 前記第1部分がガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの35体積%〜45体積%の体積を有する請求項2に記載のプラント。
  4. 前記第1シフト反応器に連結された加湿装置をさらに備え、前記合成ガスが、前記第1シフト反応器に入る前に前記加湿装置において加湿され、前記合成ガスの前記第2部分が、第1シフト反応器と第2シフト反応器間の位置において前記第1シフト反応器流出物と一緒にされ、これにより前記加湿装置の水の消費を減す、請求項1に記載のプラント。
  5. 前記第2部分が、前記ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの前記合成ガスの50体積%から75体積%の間の体積を有する請求項1に記載のプラント。
  6. ガス化ユニット又は部分酸化ユニットと第2シフト反応器流出物の間に、第2シフト反応器の下流位置において前記合成ガスの第3部分と前記第2シフト反応器流出物を一緒にするバイパスをさらに備える請求項1に記載のプラント。
  7. 前記合成ガスが、一酸化炭素および水素を少なくとも2:1のモル比で含む請求項1に記載のプラント。
  8. 前記第2シフト反応器に連結された、前記第2シフト反応器流出物から二酸化炭素を除去する酸性ガス除去ユニットをさらに備える請求項1に記載のプラント。
  9. 第1シフト反応器と第2シフト反応器を提供すること;
    ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスを第1部分と第2部分に分け、前記第1部分を前記第1シフト反応器に供給して第1シフト反応器流出物を形成すること;
    第1シフト反応器と第2シフト反応器間の位置において前記第1シフト反応器流出物を前記第2部分と一緒にして混合供給ガスを形成し、前記混合供給ガスを前記第2シフト反応器において反応させて第2シフト反応器流出物を生成すること;
    を含み、前記合成ガスが一酸化炭素及び水素を含んでおり、および
    前記第2部分が前記第1シフト反応器流出物と一緒にされ、これにより前記第1および第2シフト反応器における水蒸気の消費を減らす、
    プラントの操作方法。
  10. 前記第1部分がガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの25体積%〜70体積%の体積を有する請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1部分がガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの合成ガスの35体積%〜45体積%の体積を有する請求項9に記載の方法。
  12. 前記第2部分が、前記ガス化ユニットまたは部分酸化ユニットからの前記合成ガスの50体積%から75体積%の間の体積を有する請求項9に記載の方法。
  13. ガス化ユニット又は部分酸化ユニットと第2シフト反応器流出物の間に、第2シフト反応器の下流位置において前記合成ガスの第3部分を前記第2シフト反応器流出物と一緒にするバイパスを提供することをさらに含む請求項9に記載の方法。
  14. 前記合成ガスが、一酸化炭素および水素を少なくとも2:1のモル比で含む請求項9に記載の方法。
  15. 酸性ガス除去ユニットを前記第2シフト反応器に連結すること、および、前記酸性ガス除去ユニットにおいて前記第2シフト反応器流出物から二酸化炭素を除去すること;をさらに含む請求項9に記載の方法。
JP2005518562A 2003-01-13 2004-01-13 改良されたシフト転化の構成と方法 Expired - Fee Related JP4473223B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US43991203P 2003-01-13 2003-01-13
PCT/US2004/000926 WO2004062764A2 (en) 2003-01-13 2004-01-13 Improved configuration and process for shift conversion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006513128A JP2006513128A (ja) 2006-04-20
JP4473223B2 true JP4473223B2 (ja) 2010-06-02

Family

ID=32713522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005518562A Expired - Fee Related JP4473223B2 (ja) 2003-01-13 2004-01-13 改良されたシフト転化の構成と方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20060236697A1 (ja)
EP (1) EP1597341B1 (ja)
JP (1) JP4473223B2 (ja)
CN (1) CN100393854C (ja)
AU (1) AU2004204831B2 (ja)
CA (1) CA2513212C (ja)
EA (1) EA007305B1 (ja)
MX (1) MXPA05007545A (ja)
WO (1) WO2004062764A2 (ja)
ZA (1) ZA200505702B (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006070018A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Improvements relating to coal to liquid processes
US7510696B2 (en) 2005-02-07 2009-03-31 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for the production of hydrogen-rich gas
DE102006032104A1 (de) * 2006-07-11 2008-01-24 Linde Ag Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen
DE102007059243A1 (de) * 2007-12-07 2009-06-10 Uhde Gmbh Verfahren zur Entschwefelung olefinhaltiger Einsatzstoffe
JP5529413B2 (ja) 2008-12-12 2014-06-25 三菱重工業株式会社 水素製造システムおよび発電システム
US7789945B2 (en) * 2009-09-25 2010-09-07 Uop Llc Maintaining low carbon monoxide levels in product carbon dioxide
US8211213B2 (en) * 2009-12-07 2012-07-03 Uop Llc Maintaining lowered CO in a CO2 product stream in a process for treating synthesis gas
JP5495749B2 (ja) * 2009-12-10 2014-05-21 三菱重工業株式会社 水素製造設備および発電プラント
CN102002403B (zh) * 2010-11-09 2013-06-19 中国石油化工股份有限公司 一种低水气比串中水气比的co变换工艺
CN107106966A (zh) 2014-10-24 2017-08-29 研究三角协会 用于从气体流中除去酸性气体的集成***和方法
WO2016135302A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Haldor Topsøe A/S Method for production of a hydrogen rich gas

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904389A (en) * 1974-08-13 1975-09-09 David L Banquy Process for the production of high BTU methane-containing gas
JPS5382690A (en) * 1976-12-29 1978-07-21 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd Improved preparation of synthetic gas for ammonia
DE2709768A1 (de) * 1977-03-07 1978-09-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum katalytischen konvertieren von rohgas aus der vergasung fester brennstoffe
US4159236A (en) * 1978-05-12 1979-06-26 Gulf Oil Corporation Method for combining coal liquefaction and gasification processes
US4383837A (en) * 1979-12-28 1983-05-17 Atlantic Richfield Company Efficient methane production with metal hydrides
US4863707A (en) * 1982-09-30 1989-09-05 Engelhard Corporation Method of ammonia production
US4476683A (en) * 1982-12-20 1984-10-16 General Electric Company Energy efficient multi-stage water gas shift reaction
US4624841A (en) * 1984-01-23 1986-11-25 Toyo Engineering Corporation Process for refining an ammonia synthesis gas
US4592860A (en) * 1984-02-07 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process and apparatus for ammonia synthesis gas production
JPH07133101A (ja) * 1993-11-01 1995-05-23 Aqueous Res:Kk 燃料改質装置
DE10061084A1 (de) * 2000-12-08 2002-07-04 Emitec Emissionstechnologie Reformeranlage mit Wärmeschild

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004062764A3 (en) 2004-12-02
JP2006513128A (ja) 2006-04-20
EA200501128A1 (ru) 2005-12-29
ZA200505702B (en) 2006-04-26
CA2513212C (en) 2009-03-17
EP1597341B1 (en) 2015-06-03
EP1597341A2 (en) 2005-11-23
CA2513212A1 (en) 2004-07-29
CN1759164A (zh) 2006-04-12
WO2004062764A2 (en) 2004-07-29
MXPA05007545A (es) 2005-09-21
EA007305B1 (ru) 2006-08-25
CN100393854C (zh) 2008-06-11
US20060236697A1 (en) 2006-10-26
AU2004204831B2 (en) 2008-09-11
AU2004204831A1 (en) 2004-07-29
EP1597341A4 (en) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110382406B (zh) 用于生产氢气和甲醇的方法
US9145525B2 (en) Acid gas management in liquid fuel production process
CN113795460A (zh) 基于atr的氢气方法和设备
CN107250106B (zh) 用于生产甲醛稳定化的尿素的整合方法
ZA200505702B (en) Improved configuration and process for shift conversion
JPH07126201A (ja) メタノール製造方法
KR20230029630A (ko) 수소 생성 방법
CN105820036B (zh) 使用部分氧化生产甲醇的方法和***
WO2022003312A1 (en) Process for producing hydrogen
CN116249671A (zh) 用于制备包含一氧化碳的气体料流的方法
EA036440B1 (ru) Способ получения стабилизированной формальдегидом мочевины
CN107032954A (zh) 利用煤炭地下气化产品气生产甲醇及其衍生物的方法
JP4030846B2 (ja) メタノールの製造方法および装置
AU2021359759A1 (en) Syngas stage for chemical synthesis plant
CN115707649B (zh) 生产h2和合成气的工艺
CN117177936A (zh) 蓝氨生产方法
CN109153565A (zh) 生产合成气的方法
WO2023242536A1 (en) Process for producing hydrogen
EP4347480A1 (en) Heat exchange reactor for co2 shift
WO2023180114A1 (en) Process for co-producing ammonia and methanol with reduced carbon
GB2625646A (en) Process for producing hydrogen
WO2023218160A1 (en) Process for synthesising methanol
GB2625645A (en) Process for producing hydrogen
EA046288B1 (ru) Низкоуглеродное водородное топливо
CN116282019A (zh) 用于生产甲醇和一氧化碳的方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080819

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20081114

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20081121

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100216

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100304

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees