TW201443220A - 用於生產轉化為產品用的合成氣之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於生產轉化為產品用的合成氣之方法，尤指用於合成氣液化。為了進一步開發該方法，從而實現合成氣產量增加，執行以下方法步驟：a)將一含碳燃料(1)引入到一反應器(6)中，在該反應器(6)中，該含碳燃料(1)反應以產生粗合成氣(2)；b)純化該粗合成氣(2)，將純化的粗合成氣(2)連同形成的甲烷作為主合成氣流(3)引入到合成氣轉化，在該合成氣轉化中還產生廢氣(4)；以及c)將所生產的廢氣(4)轉化為純合成氣(5)並且將該純合成氣(5)引入到該主合成氣流(3)。

Description

用於生產轉化為產品用的合成氣之方法
本發明係關於一種用於生產轉化為產品用的合成氣之方法，尤指用於合成氣液化。
一開始所提到類型之方法在先前技術中是已知的。
為了這個目的，含碳燃料(例如生物質或煤)被引入到反應器中，在該反應器中，在高溫下，較佳的是在800℃-1200℃或更高溫度下，藉由氣化，例如藉由氣流床氣化、流化床氣化或其他氣化方法(例如固定床氣化等)，含碳燃料與空氣或氧氣或富氧空氣，以及與水蒸氣和二氧化碳反應以產生基本上由氫氣、二氧化碳和一氧化碳組成之粗合成氣。
在一開始提到類型之方法的進一步步驟中，藉由過濾和化學/物理方法從該粗合成氣中去除物料(例如部分氯、硫、二氧化碳和灰塵)來純化所生產的粗合成氣。然後所純化的粗合成氣被引入合成氣轉化，產生液體最終產物，例如，根據費-托合成(Fischer-Tropsch-Synthese)或甲醇合成。
合成氣轉化的技術(例如合成氣液化)通常需要高品質氣體，例如，由純CO和H2組成之氣體。然而，這導致以下問題：來自一開始提到類型之方法的粗合成氣還總是含有甲烷部分，根據經驗，該粗合成氣中甲烷的含量為從大約4%至10%。這意味著不能確保純合成氣(例如由純CO和H2組成的氣體)的幾乎完全生產，進而導致非實質量的化學能持續被存儲在甲烷以及 高級烴中，結果，氣體液化的總過程之效率受損。
本發明的一目的在於進一步發展一開始所提到類型之方法，從而實現合成氣產量增加。
在一開始提到的類型方法中，根據本發明，藉由將轉化過程中生產的廢氣轉化為純合成氣，並且將其引入到純化的主合成氣流，實現這個目的。
本發明的有利實施方式定義在附屬項中。
本發明之關鍵構思在於將含有轉化的純合成氣之額外回路結合至所述過程中，即，例如，將合成氣液化系統中液化過程期間生產的廢氣轉化為純合成氣，並且將所生產的純合成氣相應地引入到該主合成氣流。由於純合成氣被額外地引入到主合成氣流，高比例之純化的合成氣經由該主合成氣流有利地進入合成氣液化裝置中，進而導致所需液體產品之產量增加，並因此還導致總過程的更高效率。
由於廢氣的生產能夠與該方法(例如合成氣液化)持續有關，所生產的廢氣轉化為純合成氣以及該純合成氣引入到該主合成氣流較佳的是執行一次以上，即，在理想的情況中，直至幾乎所有廢氣已被轉化。對於廢氣之轉化，有利地提供一重組器，尤其是一自熱重組器或催化重組器。
本發明的有利實施方式提出該重組器安裝在該合成氣轉化裝置的下游。
1‧‧‧含碳燃料
2‧‧‧粗合成氣
3‧‧‧主合成氣流
4‧‧‧廢氣
5‧‧‧純合成氣
6‧‧‧反應器
7‧‧‧合成氣純化裝置
8‧‧‧合成氣轉化裝置
9‧‧‧重組器
10‧‧‧最終產物
本發明的進一步優點、特徵和細節可以從以下說明書和附圖中得到。
第1圖為顯示出用於執行本發明方法的程序流程之流程圖。
用於執行本發明方法的設備基本上由設備元件反應器6、合成氣純化裝置7、合成氣轉化裝置8和重組器9形成，其中該重組器9配置為自熱重組器。該合成氣轉化裝置8設置在該合成氣純化裝置7與該重組器9之間。
該方法開始於將含碳燃料1(例如生物質、氣體、液體或煤)引入到該反應器6中，在該反應器6中，該含碳燃料1與空氣或氧氣，及與水蒸氣和二氧化碳反應以產生粗合成氣2。該反應藉由氣化(例如，氣流床氣化、固定床氣化或流化床氣化)進行，並且在高溫下進行，其中高溫能夠在800℃-1200℃及更高範圍內。
在下一方法步驟中，將所生產的基本上由氫氣、二氧化碳和一氧化碳組成的粗合成氣2連同在該反應器6中氣化生產的甲烷引入到該合成氣純化裝置7中，用以在此純化。該合成氣純化裝置7中之粗合成氣2的純化以常見方式進行，例如，藉由過濾和化學/物理方法。特別地，在該純化過程中，從該粗合成氣2中去除氯、硫、二氧化碳和灰塵部分，從而形成純化的主合成氣流3，然而，該純化的主合成氣流3仍含有額外的甲烷部分。
如第1圖所示，下一方法步驟提供將該主合成氣流3引入到該合成氣轉化裝置8。
在該合成氣轉化裝置8中，該合成氣液化以常見方式進行，例如根據費-托合成或甲醇合成，用以生產最終產物10。根據本發明，在該合成氣液化中形成的廢氣4(例如，一氧化碳、氫氣、甲烷和高級烴)連同甲烷經由一個額外的回路首先被引入到該重組器9中，用以隨後轉化為該純合成氣5，其中該重組器9安裝在該合成氣轉化裝置8的下游，並且在第1圖所示的實施方式中為自熱重組器。該純合成氣5相繼地被引入到該主合成氣流3中，供給至該合成氣轉化裝置8。
在不脫離本發明基本概念之情況下，所描述的本發明之實施方式可以多種方式被合理地修改。例如，除了氣流床氣化或流化床氣化之外的氣化技術也可以用於該反應器6中。除了過濾和化學反應之外的技術也可以用於該合成氣純化裝置7中的純化。該合成氣也可以通過該額外安裝的回路多次。
1‧‧‧含碳燃料
2‧‧‧粗合成氣
3‧‧‧主合成氣流
4‧‧‧廢氣
5‧‧‧純合成氣
6‧‧‧反應器
7‧‧‧合成氣純化裝置
8‧‧‧合成氣轉化裝置
9‧‧‧重組器
10‧‧‧最終產物

Claims (7)

  1. 一種用於生產轉化為其他產品用的合成氣之方法，尤其用於合成氣液化，該方法包含以下方法步驟：a)將一含碳燃料(1)引入到一反應器(6)中，在該反應器(6)中，該含碳燃料(1)在高溫下，較佳的是在800℃-1200℃或更高溫度下與空氣或氧氣或富氧空氣，以及與水蒸氣和CO2反應以產生粗合成氣(2)，該粗合成氣(2)基本上由氫氣、二氧化碳和一氧化碳組成並且額外具有甲烷部分，b)純化該粗合成氣(2)，將純化的粗合成氣(2)連同形成的甲烷作為主合成氣流(3)引入到合成氣轉化，在該合成氣轉化中還產生廢氣(4)；以及c)將所生產的廢氣(4)轉化為純合成氣(5)，並且將該純合成氣(5)引入到該主合成氣流(3)。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該廢氣(4)被供給至一重組器(9)。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該重組器(9)係自熱重組器或催化重組器。
  4. 如請求項2或3所述之方法，其中該重組器(9)安裝在一合成氣轉化裝置(8)的下游。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該合成氣轉化裝置(8)安排在一合成氣純化裝置(7)與該重組器(9)之間。
  6. 如請求項4或5所述之方法，其中該合成氣轉化裝置(8)安裝在該合成氣純化裝置(7)的下游。
  7. 如上述請求項中任一項所述之方法，其中方法步驟c)執行一次以上。
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