[发明专利]生成合成气的方法

说明书

本发明涉及由煤生成合成气，具体地说适于生产甲醇、液烃或合 成天然气的合成气的方法。

合成气可通过使用氧气或空气和蒸汽在高温和高压下使含碳原料 如煤、石油焦炭或其它富碳原料气化生成。具体地说，用氧气和蒸汽 进行煤气化与变换阶段相结合提供得到合成气的途径，在变换阶段中 使来自气化过程的粗合成气进行水煤气变换反应，所述合成气可用于 甲醇生产、通过费-托法(Fischer-Tropsch process)进行的液烃生产 或合成天然气生产。

因此，本发明提供生成合成气的方法，其包含以下步骤：

(a)通过以下步骤形成包含氢气和碳氧化物的粗合成气：

(i)在高温和高压下使含碳原料气化，和

(ii)冷却并用水洗涤所得气体物流，

(b)将所述粗合成气分成第一物流和第二物流，

(c)在蒸汽存在下使粗合成气的第一物流进行水煤气变换反应以 形成变换了的气体混合物，

(d)冷却第二粗合成气物流和变换了的气体混合物到露点以下以 使水冷凝并自此分离所得冷凝物以分别形成干燥的粗合成气混合物和 干燥的变换了的气体混合物，

(e)将所述干燥的粗合成气混合物和干燥的变换了的气体混合物 进料到借助于逆流溶剂流动操作的气体洗涤装置中，以使得流动穿过 所述装置的溶剂首先与所述干燥的粗气体混合物接触，且随后与所述 干燥的变换了的气体混合物接触，和

(f)从所述气体洗涤装置中收集化学计量比R＝(H₂-CO₂)/(CO+CO₂) 在1.4-3.3范围内的合成气。

本发明还提供适于从气体混合物中除去二氧化碳的气体洗涤装 置，其包含容器，所述容器具有溶剂入口和溶剂出口，适于溶解/吸收 二氧化碳的溶剂经由其流动；单独的第一气体混合物入口和第二气体 混合物入口，所述入口布置成使得流动经过所述装置的溶剂首先与第 一气体混合物接触且随后与第二气体混合物接触；和气体出口。

在本发明中，包含氢气和碳氧化物的粗合成气通过在高温和高压 下使含碳原料气化产生。可使用任何已知的气化技术。所述含碳原料 可为煤、石油焦炭或其它富碳原料。优选所述含碳原料为煤。在煤气 化中，煤粉或水煤浆可在气化器中在非催化过程中使用氧气或空气且 在蒸汽存在下在至多约75巴的绝对压力的压力和至多约1450℃，优选 至多约1400℃的出口温度下部分燃烧，以生成包含氢气和碳氧化物(一 氧化碳和二氧化碳)的粗合成气。然而，对于甲醇或烃生产来说，这类 粗合成气的化学计量并不理想。在本发明中，所要化学计量比R(其是 指气体组分的摩尔浓度比)[R＝(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)]处于1.4-3.3范围 内。对于甲醇/FT应用，R优选在1.4-2.5范围内，更优选在1.5-2.4范 围内。对于生成合成天然气(SNG)，该范围优选为2.8-3.3，更优选为 2.9-3.2。为了实现此目标，必须通过使粗合成气在蒸汽存在下在高温 和高压下经过合适水煤气变换催化剂而进行水煤气变换反应。该反应 可如下描绘：

在使粗合成气进行水煤气变换反应之前，将该气体冷却并洗涤， 例如除去微粒如煤灰。

蒸汽可通过新鲜蒸汽添加或饱和或这些方式的组合而加到粗合成 气中。所述蒸汽可在将粗合成气分开之前或之后加到粗合成气中，即 如果需要，则可将蒸汽仅加到第一物流中。

所述变换催化剂可为任何适当稳定且活性的水煤气变换催化剂， 其可呈微粒或整体料形式。所述粗合成气含有硫化合物且所述水煤气 变换催化剂必须在这些化合物存在下起作用。具体地说，可使用所谓 的“含硫变换(sour shift)”催化剂，其中活性组分为金属硫化物。 合适含硫变换催化剂包括负载型钴促进的钼催化剂，其通过与存在于 粗合成气物流中的硫化氢反应就地形成硫化钼。或者，所述催化剂可 以预硫化形式供应。特别优选的含硫变换催化剂为负载型钼酸钴催化 剂，如可自Johnson Matthey PLC购得的KATALCO K8/11，其由负载在 含有氧化镁和氧化铝的惰性载体上的3重量％CoO和10重量％MoO₃组成。