用于增加合成氣的氫含量的方法
【專利摘要】描述了一種方法，用于增加含有一種或多種硫化合物的合成氣(110)的氫含量，所述合成氣包含氫、碳氧化物和蒸汽，并且定義為R＝(H2-CO2)/(CO+CO2)的比率R<0.6和蒸汽與一氧化碳的比率≤1.8，該方法包括步驟：(i)調(diào)整該合成氣的溫度，(ii)以空速≥12,500h-1將至少一部分的經(jīng)加熱的合成氣絕熱地送過位于第一變換容器(128)中的耐硫水煤氣變換催化劑的第一床，以形成預(yù)變換氣流，和(iii)通過將至少一部分的預(yù)變換氣流在第二變換容器(114)中進(jìn)行水煤氣變換的第二階段以形成變換氣流，第二變換容器含有耐硫水煤氣變換催化劑的第二床，其與包含合成氣的氣流熱交換來進(jìn)行冷卻。
【專利說明】用于增加合成氣的氫含量的方法
[0001]通
[0002]本發(fā)明涉及一種增加合成氣的氫含量，特別是增加由含碳原料所產(chǎn)生的合成氣的氫含量的方法。
[0003]合成氣包含氫和碳氧化物(CO和CO2)，可以通過在升高的溫度和壓力，使用氧氣或空氣和蒸汽氣化含碳原料例如煤、石油焦或者其他富碳原料來產(chǎn)生。通常，所形成的合成氣是貧氫的，為了增加氫濃度，必須通過將粗合成氣在蒸汽存在下在升高的溫度和壓力送過合適的水煤氣變換催化劑來使粗合成氣進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。然后可以在下游氣體清洗裝置中除去所形成的CO2以產(chǎn)生富氫的產(chǎn)物氣體。合成氣通常包含一種或多種硫化合物，因此必須使用耐硫催化劑(也稱作“酸性變換”催化劑)進(jìn)行處理。該反應(yīng)可以如下來表述:
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種用于增加含有一種或多種硫化合物的合成氣的氫含量的方法，所述合成氣包含氫、碳氧化物和蒸汽，并且具有定義為R= (H2-CO2)/(C(HCO2)的比率R≤0.6和蒸汽與一氧化碳比率≤1.8，該方法包括步驟:(i)調(diào)整合成氣的溫度，(ii)以空速≥12，500^1將至少一部分的經(jīng)加熱的合成氣絕熱地送過位于第一變換容器中的耐硫水煤氣變換催化劑的第一床，以形成預(yù)變換氣流，和(iii)通過使至少一部分的預(yù)變換氣流在第二變換容器中進(jìn)行水煤氣變換的第二階段以形成變換氣流，第二變換容器含有耐硫水煤氣變換催化劑的第二床，其與包含合成氣的氣流熱交換來進(jìn)行冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中含有一種或多種硫化合物的合成氣通過以下來形成:在升高的溫度和壓力氣化含碳原料，隨后冷卻，任選過濾，和清洗所形成的氣流以除去微粒材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中氣化在氣化器中，在煤粉或者含水漿料上，使用氧或空氣和在蒸汽存在下，在高至約85巴的絕壓和高至約1450°C的出口溫度進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中蒸汽與一氧化碳比率是0.2-1.8，優(yōu)選0.7-1.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的方法，其中R比率是0.1-0.6，優(yōu)選0.2-0.6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其中流過耐硫水煤氣變換催化劑的第一床的合成氣的空速≥15，500h-1，優(yōu)選≥17，500h-1，更優(yōu)選≥20, OOOh-1
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中水煤氣變換催化劑的第一床的入口溫度是 190-350°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其中通過將合成氣送過位于第二催化劑床內(nèi)的多個(gè)管、盤管或者板來加熱合成氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其中合成氣在負(fù)載的鈷-鑰水煤氣變換催化劑上進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，其中在水煤氣變換催化劑的第一床上的水煤氣變換反應(yīng)在190-420°C的溫度進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο任一項(xiàng)所述的方法，其中將經(jīng)加熱的合成氣分成第一和第二流，并且第一流經(jīng)過變換催化劑的第一床，第二流繞過變換催化劑的第一床，由此形成催化劑芳路流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中將旁路流供給到預(yù)變換氣流、變換氣流或者分別地到下游過程中的一個(gè)或多個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的方法，其中水煤氣變換的第二階段在含有負(fù)載的鈷-鑰水煤氣變換催化劑的容器中進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的方法，其中水煤氣變換的第二階段在250-420°C的溫度進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的方法，其中耐硫水煤氣變換催化劑的第二床中的空速 > 6000h-1，優(yōu)選 6000h-1-12000h-1
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的方法，其中將合成氣在與流過第二變換容器的預(yù)變換氣流的流動(dòng)逆流或者并流的方向上送過該容器中的管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的方法，其中變換氣流經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)另外的水煤氣變換階段，并且任選地在每個(gè)隨后的階段之前冷卻變換合成氣。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括步驟: (i)將獲自一個(gè)或多個(gè)水煤氣變換的另外階段的變換氣流或者變換氣流和旁路流的混合物冷卻到露點(diǎn)以下以冷凝水， (ii)分離其中所得到的冷凝物，以形成干燥的變換氣流， (iii)將干燥的變換氣流供給到依靠逆流溶劑流動(dòng)來操作的氣體清洗裝置，以產(chǎn)生富氫的產(chǎn)物合成氣，和 (iv)從清洗裝置收集產(chǎn)物合成氣。
【文檔編號(hào)】C01B3/16GK103946150SQ201280056318
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月18日
【發(fā)明者】P·E·J·艾伯特, G·B·庫(kù)姆斯, R·J·比維斯 申請(qǐng)人:莊信萬豐股份有限公司