[发明专利]使二氧化碳氢化为合成气的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月23日递交的US临时专利申请62/119,593号的优先权权益，其全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及使二氧化碳氢化形成合成气的方法。

背景技术

对二氧化碳排放的环境影响的认识的提高已经引起人们对将二氧化碳转化为有用化学物质的研究和努力的兴趣。将二氧化碳转化为合成气(也称为合成气体)的技术已经应用于产生相对大量二氧化碳的化工厂和炼油厂。合成气，其包括氢气和一氧化碳，并且可以进一步包含其它气体组分，例如二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、甲烷(CH₄)和/或氮气(N₂)，可用作生产高级烃类如燃料或生产化学反应中间体如甲醇的原料。

从二氧化碳产生合成气的某些方法是本领域已知的。美国专利号2,577,563公开了一种用于氢化碳氧化物以生产烃的方法，其包括使用由因科内尔镍铬铁合金(Inconel)制成的催化剂氧化室，所述因科内尔镍铬铁合金具有约80％镍、15％铬和5％铁的组成。欧洲专利号EP2594527公开了一种从费-托反应的尾气生成合成气的方法。该方法包括将尾气中的烯烃选择性氢化，随后将氢化的尾气重整以产生合成气。美国专利申请号2009/0313886公开了一种用于产生液体燃料的方法，其包括在基于Inconel 600的反应器中进行逆水煤汽变换(RWGS)反应，以通过使用太阳能产生合成气，然后将合成气转化为液体燃料。

美国专利申请号2007/0291425公开了一种方法，其包括使用等离子体熔化器(plasma melter)和燃料物质来产生合成气，然后将二氧化碳从合成气萃取和转移到用于藻类生长的生物反应器。美国专利号8,551,434公开了一种在700℃或更高的温度下从二氧化碳和氢气生成合成气的方法。美国专利号8,288,446公开了一种在催化剂存在下从二氧化碳和氢气生成合成气的方法。

可用于二氧化碳氢化形成合成气的反应器通常由含有镍、铁和/或铬的材料制成。镍与氢化反应的反应物的接触可导致甲烷化反应。在合成气生产期间可能不需要从氢气和碳源(如二氧化碳和一氧化碳)产生甲烷(CH₄)和水的甲烷化反应。甲烷的形成会减少产生的合成气的量并且可能导致焦炭形成。焦炭和焦炭碎片会涂覆和污染催化剂和反应器组件、缩短催化剂寿命和损坏反应器组件和/或需要频繁的清洁和维护。为了防止在反应器内形成甲烷和/或焦炭，可以对反应器的内表面进行钝化处理，以防止反应器的金属组分(例如镍)与氢化反应的反应物相互作用。然而，这样的过程可能是劳动密集和昂贵的。

因此，本领域仍然需要更有效的使反应器内的甲烷和焦炭形成最小化的用于生产合成气的方法。

发明内容

本发明公开的主题提供了使二氧化碳氢化成合成气的方法。

在某些实施方案中，用于生产合成气的方法可包括在反应器中将使包含氢气和二氧化碳的进料流与催化剂在大约650℃的温度下接触以产生含有氢气和一氧化碳的合成气混合物。在某些实施方案中，反应器由Inconel合金制成。在某些实施方案中，与不含Inconel合金的反应器相比，在基于Inconel合金的反应器长期运行以根据所公开主题的方法生产合成气期间，焦炭或甲烷的形成被减少。在某些实施方案中，Inconel合金是Inconel-601。在某些实施方案中，Inconel合金包括约58％至约63％的镍和约21％至约25％的铬。在某些实施方案中，反应器的长期运行是约6个月或更长时间。

在某些实施方案中，用于生产合成气的方法包括将含有氢气和二氧化碳的进料流引入反应器，其中反应器由Inconel合金制成。该方法还可以包括在低于约700℃的温度下使进料流与催化剂接触以产生包括一氧化碳和氢气的合成气混合物。在某些实施方案中，该方法包括从反应器中除去大部分的合成气混合物。在某些实施方案中，与不含Inconel合金的反应器相比，在基于Inconel合金的反应器长期运行以根据所公开主题的方法生产合成气期间，焦炭或甲烷形成被减少和/或没有增加。在某些实施方案中，Inconel合金是Inconel-601。