[发明专利]用于产生合成气的反应器系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年11月11日提交的美国临时专利申请第 61/901,740号的优先权。

背景

将天然气(甲烷)或其他烃转化为氢气和一氧化碳的混合物(被称为“合 成气(synthesisgas)”或“合成气(syngas)”常常被称作部分氧化。在此过程中， 烃流(例如天然气)与氧气反应以提供具有氢气(H₂)和一氧化碳(CO)的合成 气。典型地，合成气随后在费托法中的下游被用于将合成气转化为液体烃 产物，该液体烃产物可以被进一步加工以制成液体运输燃料，例如柴油。

概述

根据本公开内容的实例的用于部分氧化产生合成气的反应器系统包 括：反应器容器，该反应器容器包括具有反应区进口和反应区出口的定义 的反应区、可操作地将反应物注入到所述反应区进口的注入器部分、可操 作地从所述反应区出口下游注入冷却剂的冷却剂注入器、和在所述冷却剂 注入器的下游的反应器容器出口。控制器被配置成至少关于冷却从所述反 应区出口排出的合成气来操作所述冷却剂注入器并且将在所述合成气中 的H₂:CO比率向上移动至目标比率。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂注入器 是水注入器。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂是水蒸 气并且所述控制器被配置成控制关于冷却从所述反应区出口排出的所述 合成气所注入的所述水蒸气的量并且将在所述合成气中的所述H₂:CO比率 向上移动至所述目标比率。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂是液体 水并且所述控制器被配置成控制关于冷却从所述反应区出口排出的所述 合成气所注入的所述液体水的量并且将在所述合成气中的所述H₂:CO比率 向上移动至所述目标比率。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述定义的反应区 通过在所述反应器容器内的长形的子室(sub-chamber)来界定。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述控制器被配置 成关于冷却从所述反应区出口排出的所述合成气来操作所述冷却剂注入 器并且将在所述合成气中的所述H₂:CO比率向上移动至少0.1至所述目标 比率。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述目标比率是 1.9-2.1:1。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述控制器被配置 成还关于进入所述注入器部分内的输入水(inputwater)来操作所述冷却剂 注入器。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述控制器被配置 成关于在定义的范围内的所述目标比率调节所述输入水的输入和所述冷 却剂的输入。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述注入器部分包 括至少天然气输入和氧气输入。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述注入部分包括 来自所述反应器容器的下游位置的水再循环输入。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述注入部分包括 不同的、水清洗输入(waterpurgeinput)。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述注入部分包括 副产物流再循环输入。

根据本公开内容的实例的部分氧化气化工艺包括在合成气中以约 1.9-2.1:1的H₂:CO比率操作。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述操作包括将反 应物注入在反应器容器内的定义的反应区的反应区进口内以产生从所述 定义的反应区的反应区出口排出的所述合成气的流。所述合成气具有第一 H₂:CO比率并且在邻近所述反应区出口的位置将控制量的冷却剂排出到所 述流中。所述控制量的冷却剂冷却所述合成气的流并且将所述第一H₂:CO 比率向上移动至约1.9-2.1:1的H₂:CO比率。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂是水。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂是水蒸 气。

在前述实施方案中的任一个的另外的实施方案中，所述冷却剂是液体 水。