生产合成气的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及一种由含有控类的原料气体生产包含氨气和一氧化碳的合成气的方 法，其中原料气体的进料料流被分流为第一部分料流和第二部分料流，其中第一部分料流 被供给至蒸汽重整器中，在所述蒸汽重整器中其与蒸汽一起被催化转化从而获得包含有氨 气和二氧化碳的气体料流，其中在蒸汽重整的下游第一部分料流又与第二部分料流合并得 到整个料流，其中所述整个料流被供给至自热重整器，在其中其与富氧气体一起进行自热 重整从而获得合成气。本申请还包括一种用于实施该方法的设备。
【背景技术】
[0002] 一般而言，所有可被用作合成反应原料物质的含氨气的气体混合物都可W被称为 合成气。使用合成气的典型合成是甲醇和氨的合成。
[0003] 一般而言，可W从固态，液态和气态原料物质进行合成气的制备。最重要的气态合 成气制备即所谓的重整利用天然气作为离析物。天然气实质上是一种气态控类的混合物， 其组成根据原产地变化，其中最主要的成分总是甲烧（og，并且还包含具有两个W上碳原 子的高级控W及例如硫横的杂质作为另外的成分。
[0004] 为了将天然气重整为合成气，首先使用所谓的蒸汽重整（也称为蒸汽转化），其中 在催化剂上将包含的甲烧根据下面的反应方程式主要转化为氨气化2)，一氧化碳（C0)和二 氧化碳（C〇2):
[0005]
[0006]
[0007] 当使用合适的催化剂并添加蒸汽时，此外高级控类通过所谓的富气反应被分解为 甲烧：
[0008]
[0009] 甲烧与水转化为一氧化碳的高放热特性支配了整个蒸汽重整。通过外部加热来实 现吸热过程中必需的能量输入。
[0010] 通过增加 S/C比（蒸汽对碳的比）即通过蒸汽的超化学计量添加，可W提高甲烧 转化率。
[0011] 一般而言，也可W通过部分氧化由甲烧获得合成气。控类的部分氧化被理解为不 完全燃烧，其中几乎不挥发的高级控类可W首先被全部转化。对于将甲烧用作离析物，可W 指出W下总反应方程式：
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[0013] 部分氧化的主要反应是放热的，并且由要亚化学计量添加的氧气量来决定。
[0014] 所谓的自热重整描述了一种蒸汽重整和部分氧化的混合工序。在适合的操作模式 下，对放热工序（部分氧化）和吸热工序（蒸汽重整）相互进行调整，使得不必须从外部为 系统供给能量。
[0015] 特别是当使用自热重整器时，成问题的是存在高价控类，因为高价控类会经历大 量的放热和吸热反应两者，因此根据所用的天然气的组成，如下会很快地发生：反应不再自 热地进行，但是产生或消耗热。当自热反应发展成为吸热反应时，反应空间冷却下来，直到 存有的能量不再足W提供所需的活化能，因而反应不再发生。当反应相反无意地放热进行 时，提供的能量会导致不想要的燃烧过程，该燃烧过程转而同样为强放热的，因此反应不再 W受控的方式进行。无论如何都必须避免运两种情况。
[0016] 因此，通常使用所谓的预重整器，其在自热重整之前已经将用作离析物的气流进 行转化。预重整器、蒸汽重整器、部分氧化和自热重整的多种可能组合从现有技术是已知 的。
[0017] 最简单形式的上述组合重整，例如从乌尔曼工业百科全书扣llmann's Encyclopedia of Industrial Qiemistry)，第 6 版，1998,电子发行，"7.1 从天然气制造甲 醇（Methanol Pro化ction化om化化ral Gas)"已知的，运种组合重整的最简单形式完全 省略了预重整器。将入口料流的部分通过蒸汽重整器，而将剩余的料流在环绕该蒸汽重整 器的旁路中进行引导。随后将重整的蒸汽和未反应的蒸汽合并且进行自热重整。
[0018] W0 2008/122391 A描述了将全部离析物料流引导通过预重整器，随后将预重整的 蒸汽分为Ξ个部分料流。将运Ξ个部分料流供给至自热重整器，气热式重整器和蒸汽重整 器。
[0019] DE 10 2006 023 248 A1也描述了必须对全部气体料流进行预重整。在预重整的 下游，将预重整的气体料流分为两个部分料流，其中将第一部分料流供给至蒸汽重整，并且 在通过蒸汽重整后与未处理的第二部分料流一起进行自热重整。运具有的缺点在于，全部 气流都要被引导经过预重整器，因此预重整器必须是相对大尺寸的，运明显增加了设备和 运作成本。
[0020] 根据EP 0 233 076 B1，已知可W将天然气分流为两个部分料流。将第一部分料 流首先通过相对小的预重整器，随后通过蒸汽重整器，在所述蒸汽重整器中将天然气与蒸 汽一起催化转化为包含氨气和碳氧化物的气体料流。在通过预重整器和蒸汽重整器之后， 然后将第一部分料流供给至下游的自热重整器。将第二部分料流引导通过蒸汽重整器并直 接供给至自热重整器。然而，运设及的缺点在于，被直接引导至自热重整器中的部分料流 没有经过任何的预处理。特别是当天然气包含相对高量的高价控类，特别是超过5%的高 价控类，非常特别是超过10%的高价控类时，运里出现的问题是不能将运部分料流加热到 450°CW上的溫度。超过运个溫度会导致碳化，并因此导致导管的堵塞。该第二部分料流最 高能够被加热到的相对低的溫度会导致两个部分料流的混合溫度的降低，因此导致进入自 热重整器的入口溫度降低。然而，自热重整器中较低的运作溫度导致如下事实：产生增多量 的二氧化碳，且一氧化碳的量减少。
[0021] 另外，进入自热重整器的较低的入口溫度设及所谓的金属粉尘化发生的风险。金 属粉尘化是腐蚀的一种形式，其中石墨层沉积在金属的表面上，由此形成金属碳尖（metal carbon tip),运导致金属体的劣化。该石墨层是由布杜阿尔度oudouard)平衡的移动导致 产生的碳形成的。
[0022] 根据布杜阿尔，反应
[0023] C〇2+C 一 2C0
[0024] 是一个主要取决于溫度与一氧化碳和二氧化碳分压的平衡反应。由于吸热反应， 高溫将平衡移动至产物一侧（C0)，压力的升高将平衡移动至离析物一侧。当溫度降低至布 杜阿尔溫度之下时，反应W c〇2+c的方向进行。所得的单质碳导致金属粉末化，由此导致 相当的设备损坏。为了避免运个问题，加工气体的溫度必须位于布杜阿尔溫度W上（在约 670°C的加工条件下），运通过将第二部分料流的溫度设置为450°C的最大值来进行，仅当 将第二部分料流的比例保持为相对低，特别是低于50%时才能实现。然而，考虑到分离两个 部分料流，运显然限制了工序的灵活性，因为所得合成气的组成不再可通过各个部分料流 的比例自由调节。 【实用新型内容】
[0025] 因此，本实用新型的目的是提供制造具有可自由选择的氨比碳比率的合成气，其 中，还可W使用具有高含量的链长度〉=2个碳原子的控类的天然气合成富有一氧化碳的 气体，同时将设备和运作成本最小化。
[0026] 根据本实用新型的一个方面，提供了一种生产合成气的设备，所述设备用于由含 有控类的原料气体生产包含氨气和一氧化碳的合成气，并且所述设备具有将原料气体分流 为第一部分料流（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)与蒸汽一起被催化转化从而获得包含氨气和碳 氧化物的气体料流，并具有自热重整器（32)，在所述自热重整器（32)中，所述第一部分料 流（T1)和所述第二部分料流（T2)与含氧气体一起进行自热重整，所述设备的特征在于，管