生產(chǎn)合成氣的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請設(shè)及一種由含有控類的原料氣體生產(chǎn)包含氨氣和一氧化碳的合成氣的方 法，其中原料氣體的進(jìn)料料流被分流為第一部分料流和第二部分料流，其中第一部分料流 被供給至蒸汽重整器中，在所述蒸汽重整器中其與蒸汽一起被催化轉(zhuǎn)化從而獲得包含有氨 氣和二氧化碳的氣體料流，其中在蒸汽重整的下游第一部分料流又與第二部分料流合并得 到整個料流，其中所述整個料流被供給至自熱重整器，在其中其與富氧氣體一起進(jìn)行自熱 重整從而獲得合成氣。本申請還包括一種用于實施該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般而言，所有可被用作合成反應(yīng)原料物質(zhì)的含氨氣的氣體混合物都可W被稱為 合成氣。使用合成氣的典型合成是甲醇和氨的合成。
[0003] 一般而言，可W從固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)原料物質(zhì)進(jìn)行合成氣的制備。最重要的氣態(tài)合 成氣制備即所謂的重整利用天然氣作為離析物。天然氣實質(zhì)上是一種氣態(tài)控類的混合物， 其組成根據(jù)原產(chǎn)地變化，其中最主要的成分總是甲燒（og，并且還包含具有兩個W上碳原 子的高級控W及例如硫橫的雜質(zhì)作為另外的成分。
[0004] 為了將天然氣重整為合成氣，首先使用所謂的蒸汽重整（也稱為蒸汽轉(zhuǎn)化），其中 在催化劑上將包含的甲燒根據(jù)下面的反應(yīng)方程式主要轉(zhuǎn)化為氨氣化2)，一氧化碳（C0)和二 氧化碳（C〇2):
[0005]
[0006]
[0007] 當(dāng)使用合適的催化劑并添加蒸汽時，此外高級控類通過所謂的富氣反應(yīng)被分解為 甲燒：
[0008]
[0009] 甲燒與水轉(zhuǎn)化為一氧化碳的高放熱特性支配了整個蒸汽重整。通過外部加熱來實 現(xiàn)吸熱過程中必需的能量輸入。
[0010] 通過增加 S/C比（蒸汽對碳的比）即通過蒸汽的超化學(xué)計量添加，可W提高甲燒 轉(zhuǎn)化率。
[0011] 一般而言，也可W通過部分氧化由甲燒獲得合成氣。控類的部分氧化被理解為不 完全燃燒，其中幾乎不揮發(fā)的高級控類可W首先被全部轉(zhuǎn)化。對于將甲燒用作離析物，可W 指出W下總反應(yīng)方程式：
[0012]
[0013] 部分氧化的主要反應(yīng)是放熱的，并且由要亞化學(xué)計量添加的氧氣量來決定。
[0014] 所謂的自熱重整描述了一種蒸汽重整和部分氧化的混合工序。在適合的操作模式 下，對放熱工序（部分氧化）和吸熱工序（蒸汽重整）相互進(jìn)行調(diào)整，使得不必須從外部為 系統(tǒng)供給能量。
[0015] 特別是當(dāng)使用自熱重整器時，成問題的是存在高價控類，因為高價控類會經(jīng)歷大 量的放熱和吸熱反應(yīng)兩者，因此根據(jù)所用的天然氣的組成，如下會很快地發(fā)生：反應(yīng)不再自 熱地進(jìn)行，但是產(chǎn)生或消耗熱。當(dāng)自熱反應(yīng)發(fā)展成為吸熱反應(yīng)時，反應(yīng)空間冷卻下來，直到 存有的能量不再足W提供所需的活化能，因而反應(yīng)不再發(fā)生。當(dāng)反應(yīng)相反無意地放熱進(jìn)行 時，提供的能量會導(dǎo)致不想要的燃燒過程，該燃燒過程轉(zhuǎn)而同樣為強放熱的，因此反應(yīng)不再 W受控的方式進(jìn)行。無論如何都必須避免運兩種情況。
[0016] 因此，通常使用所謂的預(yù)重整器，其在自熱重整之前已經(jīng)將用作離析物的氣流進(jìn) 行轉(zhuǎn)化。預(yù)重整器、蒸汽重整器、部分氧化和自熱重整的多種可能組合從現(xiàn)有技術(shù)是已知 的。
[0017] 最簡單形式的上述組合重整，例如從烏爾曼工業(yè)百科全書扣llmann's Encyclopedia of Industrial Qiemistry)，第 6 版，1998,電子發(fā)行，"7.1 從天然氣制造甲 醇（Methanol Pro化ction化om化化ral Gas)"已知的，運種組合重整的最簡單形式完全 省略了預(yù)重整器。將入口料流的部分通過蒸汽重整器，而將剩余的料流在環(huán)繞該蒸汽重整 器的旁路中進(jìn)行引導(dǎo)。隨后將重整的蒸汽和未反應(yīng)的蒸汽合并且進(jìn)行自熱重整。
[0018] W0 2008/122391 A描述了將全部離析物料流引導(dǎo)通過預(yù)重整器，隨后將預(yù)重整的 蒸汽分為Ξ個部分料流。將運Ξ個部分料流供給至自熱重整器，氣熱式重整器和蒸汽重整 器。
[0019] DE 10 2006 023 248 A1也描述了必須對全部氣體料流進(jìn)行預(yù)重整。在預(yù)重整的 下游，將預(yù)重整的氣體料流分為兩個部分料流，其中將第一部分料流供給至蒸汽重整，并且 在通過蒸汽重整后與未處理的第二部分料流一起進(jìn)行自熱重整。運具有的缺點在于，全部 氣流都要被引導(dǎo)經(jīng)過預(yù)重整器，因此預(yù)重整器必須是相對大尺寸的，運明顯增加了設(shè)備和 運作成本。
[0020] 根據(jù)EP 0 233 076 B1，已知可W將天然氣分流為兩個部分料流。將第一部分料 流首先通過相對小的預(yù)重整器，隨后通過蒸汽重整器，在所述蒸汽重整器中將天然氣與蒸 汽一起催化轉(zhuǎn)化為包含氨氣和碳氧化物的氣體料流。在通過預(yù)重整器和蒸汽重整器之后， 然后將第一部分料流供給至下游的自熱重整器。將第二部分料流引導(dǎo)通過蒸汽重整器并直 接供給至自熱重整器。然而，運設(shè)及的缺點在于，被直接引導(dǎo)至自熱重整器中的部分料流 沒有經(jīng)過任何的預(yù)處理。特別是當(dāng)天然氣包含相對高量的高價控類，特別是超過5%的高 價控類，非常特別是超過10%的高價控類時，運里出現(xiàn)的問題是不能將運部分料流加熱到 450°CW上的溫度。超過運個溫度會導(dǎo)致碳化，并因此導(dǎo)致導(dǎo)管的堵塞。該第二部分料流最 高能夠被加熱到的相對低的溫度會導(dǎo)致兩個部分料流的混合溫度的降低，因此導(dǎo)致進(jìn)入自 熱重整器的入口溫度降低。然而，自熱重整器中較低的運作溫度導(dǎo)致如下事實：產(chǎn)生增多量 的二氧化碳，且一氧化碳的量減少。
[0021] 另外，進(jìn)入自熱重整器的較低的入口溫度設(shè)及所謂的金屬粉塵化發(fā)生的風(fēng)險。金 屬粉塵化是腐蝕的一種形式，其中石墨層沉積在金屬的表面上，由此形成金屬碳尖（metal carbon tip),運導(dǎo)致金屬體的劣化。該石墨層是由布杜阿爾度oudouard)平衡的移動導(dǎo)致 產(chǎn)生的碳形成的。
[0022] 根據(jù)布杜阿爾，反應(yīng)
[0023] C〇2+C 一 2C0
[0024] 是一個主要取決于溫度與一氧化碳和二氧化碳分壓的平衡反應(yīng)。由于吸熱反應(yīng)， 高溫將平衡移動至產(chǎn)物一側(cè)（C0)，壓力的升高將平衡移動至離析物一側(cè)。當(dāng)溫度降低至布 杜阿爾溫度之下時，反應(yīng)W c〇2+c的方向進(jìn)行。所得的單質(zhì)碳導(dǎo)致金屬粉末化，由此導(dǎo)致 相當(dāng)?shù)脑O(shè)備損壞。為了避免運個問題，加工氣體的溫度必須位于布杜阿爾溫度W上（在約 670°C的加工條件下），運通過將第二部分料流的溫度設(shè)置為450°C的最大值來進(jìn)行，僅當(dāng) 將第二部分料流的比例保持為相對低，特別是低于50%時才能實現(xiàn)。然而，考慮到分離兩個 部分料流，運顯然限制了工序的靈活性，因為所得合成氣的組成不再可通過各個部分料流 的比例自由調(diào)節(jié)。 【實用新型內(nèi)容】
[0025] 因此，本實用新型的目的是提供制造具有可自由選擇的氨比碳比率的合成氣，其 中，還可W使用具有高含量的鏈長度〉=2個碳原子的控類的天然氣合成富有一氧化碳的 氣體，同時將設(shè)備和運作成本最小化。
[0026] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種生產(chǎn)合成氣的設(shè)備，所述設(shè)備用于由含 有控類的原料氣體生產(chǎn)包含氨氣和一氧化碳的合成氣，并且所述設(shè)備具有將原料氣體分流 為第一部分料流（T1)和第二部分料流（T2)的分流器（8)，具有蒸汽重整器（13)，在所述蒸 汽重整器（13)中，所述第一部分料流（T1)與蒸汽一起被催化轉(zhuǎn)化從而獲得包含氨氣和碳 氧化物的氣體料流，并具有自熱重整器（32)，在所述自熱重整器（32)中，所述第一部分料 流（T1)和所述第二部分料流（T2)與含氧氣體一起進(jìn)行自熱重整，所述設(shè)備的特征在于，管