水煤气变换方法
【专利摘要】描述了一种提高含有一种或多种硫化合物的合成气的氢含量的方法，包括步骤：(i)加热合成气，和(ii)将至少部分的经加热的合成气和蒸汽送过含有酸性变换催化剂的反应器，其中通过将合成气以与所述合成气通过催化剂的流动逆流的方向送过位于所述催化剂内的多个管来加热合成气。产生的合成气可送至一个或多个另外的含有酸性变换催化剂的反应器，以使生产氢的产率最大化，或者用于甲醇生产，用于费-托合成液体烃类或用于生产合成天然气。
【专利说明】水煤气变换方法
[0001] 本发明涉及一种提高合成气中氢含量，尤其是提高由含碳原料生成的合成气中氢 含量的方法。
[0002] 合成气包含氢和碳氧化物（C0和C02)，可以通过在升高的温度和压力，使用氧或空 气和蒸汽气化含碳原料例如煤、石油焦或其他富碳原料来产生。通常，所形成的合成气是贫 氢的，为使氢产率最大化，必须通过将粗合成气在蒸汽存在下在升高的温度和压力送过适 合的水煤气变换催化剂来使粗合成气进行水煤气变换反应。然后在下游气体清洗装置中除 去所形成的C0 2以产生所需的富氢产物气体。合成气通常包含一种或多种硫化合物，因此 必须使用耐硫催化剂（称为"酸性变换"催化剂）进行处理。该反应可以如下来表述：
[0003]
【权利要求】
1. 一种提高粗合成气的氢含量的方法，所述粗合成气包含氢和碳氧化物并且含有一种 或多种硫化合物，所述方法包括步骤： (i) 加热粗合成气，和 (ii) 将至少部分的经加热的粗合成气和蒸汽送过含有酸性变换催化剂的反应器以形 成经变换的气流， 其中通过将合成气以与所述合成气通过催化剂的流动逆流的方向送过位于所述催化 剂内的多个管来加热合成气。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中含有一种或多种硫化合物的合成气通过以下来形 成：在升高的温度和压力气化含碳原料，随后冷却，任选过滤，并清洗产生的气流以除去颗 粒物质。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中气化在至多约85巴绝压和至多约1450°C的出口 温度，在气化器中使用氧或空气并在蒸汽存在下对煤粉或煤的含水浆料进行。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中合成气中蒸汽与一氧化碳的比率在0. 2至1. 8 的范围内，优选为0.7至1.8。
5. 根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中合成气原料中定义为R = ([H2]-[C02]V([C0] + [C02])的 R 比率彡 0· 6,优选为 0· 1 至 0· 6,更优选为 0· 2 至 0· 6。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过使用合成气冷却逆流冷却反应器 下游的水煤气变换反应器中的反应气体来预热合成气。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中经加热的合成气在送至催化剂之前被 冷却。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中水煤气变换催化剂的入口温度在 190-350°C的范围内。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中经加热的粗合成气被分成第一流和第 二流，其中第一流经过变换催化剂，第二流绕过变换催化剂从而形成催化剂旁路流。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在变换阶段的上游，含有一种或多种 硫化合物的粗合成气被分成第一流和第二流，其中第一流供料至变换反应器，在变换反应 器中被加热并且至少一部分经过酸性变换催化剂，第二流绕过反应器从而形成反应器旁路 流。
11. 根据权利要求9和10所述的方法，其中催化剂旁路流与反应器旁路流合并，从而形 成合并旁路流。
12. 根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中催化剂旁路流和反应器旁路流各自 <粗合成气流的lOvol%。
13. 根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其中在进一步的下游处理之前，通过使 旁路流经过COS水解催化剂而进行硫化羰（COS)水解步骤。
14. 根据权利要求9-13中任一项所述的方法，其中旁路流与经变换的气流混合。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中混合的旁路流和经变换的气流经过一个或多个 水煤气变换阶段，以进一步提高合成气的氢含量。
16. 根据权利要求1-13中任一项所述的方法，还包括步骤： (i)冷却经变换的气流至低于露点以冷凝水， (ii) 从中分离产生的冷凝物以形成干燥的经变换的气流， (iii) 将干燥的经变换的气流供料至依靠逆流溶剂流操作的气体清洗装置，以产生产 物合成气，和 (iv) 从清洗装置收集产物合成气。
17. 根据权利要求14或15所述的方法，还包括步骤： (i) 合并经变换的气流和旁路流，所述旁路流选自催化剂旁路流、反应器旁路流或合并 旁路流， (ii) 任选对产生的混合物进行一个或多个变换阶段以提高其中的氢含量， (iii) 冷却产生的混合物至低于露点以冷凝水， (iv) 从中分离产生的冷凝物以形成干燥的气体混合物， (v) 将干燥的气体混合物供料至依靠逆流溶剂流操作的气体清洗装置，以产生产物合 成气，和 (vi) 从清洗装置收集产物合成气。
18. 根据权利要求11所述的方法，其中合并旁路流经过步骤： (i) 冷却至低于露点以冷凝水， (ii) 分离产生的冷凝物以形成干燥的未变换的气体混合物， (iii) 将干燥的未变换的气体供料至依靠逆流溶剂流操作的气体清洗装置，以产生产 物合成气，和 (vi)从清洗装置收集产物合成气。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中干燥的未变换的气体混合物与根据权利要求15 或16形成的干燥的经变换的气流一起供料至气体清洗装置，以使流过所述装置的溶剂首 先与干燥的未变换的气体接触，然后与干燥的经变换的气流接触。
20. 根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中变换阶段、旁路阶段和气体清洗 阶段的操作使得产物合成气具有1. 4至3. 3的范围内的化学计量比R = ([H2]-[C02])/ ([C0] + [C02])。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中化学计量比在1. 4至2. 5的范围内。
【文档编号】C01B3/16GK104066821SQ201280062037
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】P·E·J·埃勃特, G·B·库姆斯 申请人:庄信万丰股份有限公司