[发明专利]生产合成气的工艺过程

说明书

本发明是关于一个从烃类生产H₂/CO比率较高的合成气的工艺过程，包括下列步骤：

a）至少有一种正常情况下为气态的烃类用含氧气进行部分氧化，使之转化成由H₂和CO组成的合成气;

b）至少有一种正常情况下为气态的烃类与蒸汽作用转化成一种由H₂气和CO组成的混合气;

c）由步骤b）生成的含H₂和CO的混合气被分离成含CO气流和含H₂气流;

d）把步骤c）生成的H₂气至少加一部分到从步骤a）生成的合成气中，以提高其H₂/CO比率。

本发明的目的之一是提高从特别是在正常情况下为气态的烃类转化生成的合成气中的H₂/CO比率，使在从气态燃料中制造合成气时碳化合物反应所需能量和材料的消耗最为理想或接近最理想。从化学合成物和天然气中产生的适用的副产物和废气可用作气态燃料。

烃类部分氧化所需的反应热能是由过程本身通过原料的部分燃烧供给的。这个技术还涉及到需要一种含氧气体。

含氧气体可以是纯氧、空气或纯氧和空气的混合物。

鉴于石油资源日益枯竭，以气体燃料部分氧化生成合成气，作为很多化学品的原料是一个越来越感兴趣的课题。

气体原料的部分氧化可以按各种常规的方法进行。

这些工艺过程包括壳牌气化法。关于这个工艺过程的全面描述可见1971年9月6日出版的油气杂志中第85-90页。

气体燃料的部分氧化反应一般在温度为大约900至大约1600℃，最好是1100-1500℃;压力可高至100巴，最好是5-100巴范围内进行。

由于是高温部分氧化，而且原料是气体燃料，其优点是生成的合成气不含灰分、溶渣、烟灰或油焦，故可取消费钱的净化步骤。高压、高温和气体原料可获得很高的转化率，与气化室的容积相比，它具有一很高的单位生产率。在多数的工厂中，用合成气转化成各种产品，如氨、羰基化合物、甲醇或费-托合成法合成的产品，这些都在高压下操作，故如采用压力下部分氧化气体燃料生产合成气，可以节省相当部分为压缩气体所需的投资。与常规的以含有灰分的燃料为原料或是在常压下操作的气化法相比，气体燃料压力下部分氧化法可为生产合成气节省相当数量的制造成本。

气态烃与蒸汽的，及热反应在Kirk-thmer著的“化学技术百科全书”（1980第三版）21卷，第543页中有详细叙述。

气态烃与蒸汽的吸热或催化反应以生产CO和H₂是一个成熟的反应，在工业上操作的有各种工艺过程。有一个过程是在一个管式反应器内进行，所需反应热可通过管壁传递或通过外部加热的热交换介质，如流化床用的细颗粒固体。

已知的各种工艺过程需要复杂的技术且热效率不高。

如上所述，从正常情况下是气态的烃类与蒸汽（步骤b）转化生成的H₂和CO混合物分离为含CO气体和H₂气。这种分离（步骤c）可用任一可能的方法来实现，如：低温法、薄膜渗透法、吸收法和/或吸附法。

气体分离最好采用变压吸附法。这个方法在美国专利第3，699，218号中有详细叙述。分离步骤（c）得到的含CO气主要由CO、CO₂和CH₄组成。至少有一部分含CO气用作燃料和至少有一部分燃烧生产的热量用作步骤（b）中气态烃的转化。

可以清楚地看到在上述方法中的步骤（a）、（b）、（c）结合在一起对提高H₂/CO比率极为有利。

步骤（c）中分离出来的纯H₂气至少有一部分与步骤（a）生成的合成气混合。这样混合后的气体，其H₂/CO比率将增至1.8-2.5范围内。

这种气体非常适合于按费-托（Fischer-Tropsch）法合成烃类。这种方法在H.H.Storch.N.Golumbic和R.B.Anderson1951年出版的“费-托法和有关合成”一书中有详细描述。故在步骤（d）中得到的气体至少有一部分催化转化成混合烃类产品。本发明还涉及到一种从本合成气生产过程中步骤（d）生产的合成气催化转化生成烃类混合物的工艺过程。