專利名稱：改質(zhì)烴的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方案通常涉及改質(zhì)烴的方法。更具體的，本發(fā)明的實施方案涉及 汽化，裂解，燃燒和氣化烴來提供烴產(chǎn)物和合成氣的方法。
背景技術(shù)：
氣化是一種高溫過程，通常在高壓進行來將含碳供料轉(zhuǎn)化為合成氣體(“合成 氣”)，其主要是氫氣，一氧化碳和二氧化碳。合成氣可以用作燃料來發(fā)電或者產(chǎn)生蒸 汽，作為氫氣來源，和作為烴產(chǎn)物合成的供料。氣化加工中所用的典型的烴包括石油基材料，其是純凈的或者殘留的加工材 料，例如重質(zhì)原油，浙青，浙青砂，煤，油母質(zhì)，油頁巖，焦炭，和其他高硫和/或高 金屬含量的殘留物，氣體，和不同的碳質(zhì)廢料。該烴是在氣化器的還原性(缺氧)氣氛 下，在高溫和通常中壓到高壓反應(yīng)的。所形成的合成氣典型的包含該供料的大約85%的 碳成分如一氧化碳，以及平衡量的二氧化碳和甲烷的混合物。常規(guī)的氣化技術(shù)阻止了在合成氣之外，同時產(chǎn)生更有價值的輕質(zhì)烴產(chǎn)物(例如 C1-C20),因為烴被氣化成氫氣和碳氧化物。因此這里需要改進的系統(tǒng)和方法，使用氣化 來產(chǎn)生合成氣和輕質(zhì)烴產(chǎn)物(例如C1-CJ 二者，來改質(zhì)含碳材料。


因此可以以這樣的方式來參考實施方案，S卩，在其中能夠更詳細的理解上述簡 要匯總的本發(fā)明的上述特征，更具體的說明本發(fā)明，該實施方案的一些表示在附圖中。 但是，應(yīng)當注意的是該附圖僅僅說明了本發(fā)明典型的實施方案，并因此不認為是限制其 范圍，因為本發(fā)明可以采用其他等效的實施方案。圖1表示了根據(jù)所述的一種或多種實施方案的一種用于改質(zhì)烴的示例性氣化器。圖2表示了根據(jù)所述的一種或多種實施方案的另外一種用于改質(zhì)烴的示例性氣器。圖3表示了根據(jù)所述的一種或多種實施方案的一種示例性烴改質(zhì)系統(tǒng)。圖4表示了根據(jù)所述的一種或多種實施方案的另外一種示例性烴改質(zhì)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在將提供詳細的說明。每個從屬權(quán)利要求定義了單獨的本發(fā)明，從侵權(quán)保護 的目的，其被認為包括了該權(quán)利要求中所述的不同元件或者限制的等價物。根據(jù)上下 文，全部下面提到的“本發(fā)明”在某些情況中可以僅僅指的是某些具體的實施方案。在 其他情況中提到“本發(fā)明”被認為是在一種或多種，但不必是全部的權(quán)利要求中所述的 主題?，F(xiàn)在在下面將更詳細的描述每個本發(fā)明，包括具體的實施方案，版本和實施例， 但是本發(fā)明不限于這些實施方案，版本或者實施例，其被包括來使得當本專利的信息與 可利用的信息和工藝相結(jié)合時，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和利用本發(fā)明。
提供了用于改質(zhì)烴的系統(tǒng)和方法。在一種或多種實施方案中，在氣化的烴，燃 燒氣體，和固體存在下，可以汽化一部分的烴來提供汽化的氣體。在一種或多種實施方 案中，在該氣化的烴，燃燒氣體，和固體存在下，可以裂解一部分的烴來提供裂解的氣 體。在一種或多種實施方案中，一部分的烴可以沉積在該固體上來提供含有烴的固體。 在一種或多種實施方案中，可以選擇性分離至少一部分的該含有烴的固體，來提供分離 的含有烴的固體和熱氣體產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，該熱氣體產(chǎn)物可以包括但不 限于汽化的氣體，裂解的氣體，氣化的烴，和燃燒氣體。在一種或多種實施方案中，該 熱氣體的溫度是大約400°C -大約1650°C。在一種或多種實施方案中，一部分的含有烴 的固體可以在氧化劑存在下燃燒，來提供燃燒氣體。在一種或多種實施方案中，一部分 的含有烴的固體可以氣化來提供氣化的烴。在一種或多種實施方案中，該氣化的烴可以 包括但不限于氫氣，一氧化碳和二氧化碳。圖1表示了根據(jù)一種或多種實施方案的一種用于改質(zhì)烴的示例性氣化器。氣化 器100可以包括一個或多個氧化區(qū)110，一個或多個氣化區(qū)120，一個或多個轉(zhuǎn)換管線或 者轉(zhuǎn)移管線130，一個或多個分離器或者分離區(qū)140，和一個或多個J腿或者再循環(huán)管線 150。在一種或多種實施方案中，氧化區(qū)110和氣化區(qū)120可以是任何次序、構(gòu)造和/或 頻次的排列。在一種或多種實施方案中，區(qū)110，120可以是垂直布置的，并且氣化區(qū) 120布置于氧化區(qū)110之上。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102的烴可以引入到氣化區(qū)120和/或轉(zhuǎn)移 管線130中。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的烴可以部 分的或者完全的汽化和/或裂解。在一種或多種實施方案中，輕質(zhì)烴例如C1-C12烴，可 以汽化來提供氣態(tài)烴。在一種或多種實施方案中，至少一部分的該烴可以裂解或者轉(zhuǎn)化 成為一種或多種輕質(zhì)烴產(chǎn)物。例如重質(zhì)烴例如C12-C2tl和輕質(zhì)烴可以裂解來提供輕質(zhì)烴氣 體。在一種或多種實施方案中，汽化和裂解都可以在氣化區(qū)120中和/或轉(zhuǎn)換管線130 中進行。在一種或多種實施方案中，該汽化和/或裂解所需的至少一部分熱可以通過燃 燒(“氧化”)經(jīng)由管線150引入到氧化區(qū)110中的一部分的多個含烴固體(“焦炭覆 蓋的固體”)來提供。在一種或多種實施方案中，管線102中的烴可以包括但不限于一種或多種含碳 材料。該含碳材料可以包括但不限于全原油，原油，真空瓦斯油，重瓦斯油，殘渣，大 氣塔底部產(chǎn)物，真空塔底部產(chǎn)物，蒸餾物，鏈烷烴，來自溶劑脫浙青裝置的富含芳烴的 材料，芳族烴，環(huán)烷烴，油頁巖，油砂，焦油，浙青，油母質(zhì)，廢油，其衍生物，或者 其混合物。在一種或多種實施方案中，管線102中的烴在15.6°C的API比重是從低到大 約-12，大約0，大約5或者大約10到高達大約20，大約25，大約30或者大約35。在 一種或多種實施方案中，管線102中的烴在15.6°C的API比重是大約-12到大約20，或 者大約5-大約23，或者大約10-大約30。在一種或多種實施方案中，管線102中烴的 鏈烷烴含量可以是從低到大約30體積％，大約35體積％或者大約40體積％到高達大約 55體積％，大約60體積％，或者大約65體積％。在一種或多種實施方案中，管線102 中烴的芳族烴含量可以是從低到大約2體積％，大約7體積％，或者大約12體積％到高 達大約20體積％，大約50體積％或者大約80體積％。在一種或多種實施方案中，管線 102中的烴的環(huán)烷烴含量可以從低到大約0體積％，大約10體積％或者大約20體積％到高達大約25體積％，大約30體積％或者大約35體積％。在一種或多種實施方案中，管 線102中的烴的碳與氫氣(C H)的比例是大約0.8 1，大約1 1，大約1 1.1，大 約1 1.2，大約1 1.3，或者大約1 1.4。在一種或多種實施方案中，管線102中的烴可以與一種或多種載流體混合，例 如二氧化碳，水，合成氣，輕質(zhì)烴例如瓦斯油，漿體油，石腦油，蒸餾物，循環(huán)油，原 油或者任何其他合適的載流體。在一種或多種實施方案中，管線102中的烴可以與一種 或多種吸附劑混合。該吸附劑可以加入來捕集氣化器100中的污染物，例如氣相中的氧 氣和/或鈉蒸氣。在一種或多種實施方案中，一種或多種吸附劑可以加入到管線102和 /或氣化器100中的烴中，來將氧氣濃度限制到低于支持與氫氣的不受控制的反應(yīng)所需的 極限的水平以下。該一種或多種吸附劑可以包括含有反應(yīng)性碳的灰燼，其通過反應(yīng)來形 成一氧化碳和/或二氧化碳，并且可以用存在于氣化區(qū)120和/或轉(zhuǎn)換管線120中的殘留 氧氣化學鍵合。在一種或多種實施方案中，管線102中的烴可以與一種或多種化學品混 合，來減少焦化，結(jié)垢，腐蝕，沉淀，結(jié)塊等等。在一種或多種實施方案中，在與管線 102中的烴混合或者直接引入氣化器100中之前，該吸附劑可以研磨到下面的平均粒度 大約5 μ m-大約100 μ m，或者大約10 μ m_大約75 μ m。示例性吸附劑可以包括但不限 于富含碳的灰燼，石灰石，白云石，焦炭屑及其混合物。從該富含浙青質(zhì)的混合物中釋 放出來的殘留的硫可以用供料中的天然鈣捕集或者用鈣基吸附劑捕集來形成硫化鈣。在一種或多種實施方案中，氧化劑可以經(jīng)由管線106引入氧化區(qū)110中。在一 種或多種實施方案中，經(jīng)由管線106引入到氧化區(qū)110中的氧化劑的量可以是氧化在含有 烴的固體中全部量的烴所需的化學計量的氧的大約_大約90%。在一種或多種實施 方案中，氧化區(qū)110中的氧濃度可以是所需化學計量的從低到大約1%，大約3%，大約 5%,或者大約7%到高達大約20%，大約30%，大約40%或者大約50%，基于氧化區(qū) 110中的碳的摩爾濃度。在一種或多種實施方案中，氧化區(qū)110中的氧濃度可以是所需化 學計量的從低到大約0.5%，大約2%，大約6%，或者大約10%到高達大約60%，大約 70%,大約80%或者大約90%，基于氧化區(qū)110中的碳的摩爾濃度。經(jīng)由管線150引入到氧化區(qū)110中的一部分的焦炭覆蓋的固體可以燃燒，來提供 燃燒氣體和熱。該燃燒氣體可以包括但不限于一氧化碳，二氧化碳和水。在一種或多種 實施方案中，在部分的燃燒一部分的該焦炭覆蓋的固體之后，至少一部分的未燃燒的焦 炭覆蓋的固體可以在氣化區(qū)120中氣化，來提供合成氣和再生的固體。該合成氣可以包 括但不限于氫氣，一氧化碳和二氧化碳。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線104的蒸 汽可以引入到燃燒區(qū)110中。經(jīng)由管線104引入的蒸汽可以提供控制由于燃燒一部分的 焦炭覆蓋的固體而在該氧化區(qū)110中產(chǎn)生的溫度。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線 104引入的蒸汽可以與烴反應(yīng)來提供合成氣。在一種或多種實施方案中，能夠控制或者調(diào) 整管線160中的熱氣體產(chǎn)物組成的一個參數(shù)可以是經(jīng)由管線104引入到氣化器200(即， 氧化區(qū)110，氣化區(qū)120和/或轉(zhuǎn)換管線130)的蒸氣量。在一種或多種實施方案中，相 對于較高量的蒸汽，較少的蒸汽或者不存在蒸汽能夠提供在經(jīng)由管線160回收的熱氣體 產(chǎn)物中的更高量的汽化的和裂解的烴氣體。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線106的氧化劑可以包括但不限于空氣，氧 氣，粗氧氣，富含氧氣的空氣，氧氣和空氣混合物，氧氣和惰性氣體例如氮氣和氬氣的混合物，及其組合。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線104的蒸汽可以是任何合適類 型的蒸汽，例如低壓蒸汽，中壓蒸汽，高壓蒸汽或者過熱蒸汽。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102的烴，經(jīng)由管線106的氧化劑，經(jīng)由管 線150的焦炭覆蓋的固體，和/或經(jīng)由管線104的蒸汽可以用同時的、依次的、可選擇的 或者其任意組合的方式引入到氣化器100中，基于氧化區(qū)210的運行條件和所期望的最終產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的烴可以加熱到大 于大約400°C，大于大約550°C，大于大約750°C，大于大約1000°C，大于大約1250°C， 大于大約1400°C，或者大于大約1650°C的溫度。在一種或多種實施方案中，氣化區(qū)120 中的溫度可以是從低到大約400°C，大約500°C，大約700°C，大約900°C或者大約1000°C 到高達大約1250°C，大約1350°C，大約1450°C，大約1550°C或者大約1650°C。在一種 或多種實施方案中，可以基于氣化區(qū)120中相應(yīng)的溫度調(diào)整烴的駐留時間來優(yōu)化烴的回 收。例如運行在1650°C的氣化區(qū)可以具有比運行在850°C的氣化區(qū)更短的駐留時間。在 高溫例如1650°C運行的氣化區(qū)中，烴汽化和/或裂解所需的時間可以低于在低得多的溫 度例如850°C運行的氣化區(qū)中汽化和/或裂解所需的時間。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的烴的駐留時間可 以是大約1毫秒(“ms”)_大約15秒(“S”)。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管 線102引入到氣化區(qū)120中的烴的駐留時間可以是從低到大約50ms，大約100ms，大約 150ms，或者大約200ms到高達大約ls，大約3s，大約5s或者大約8s。經(jīng)由管線102引 入到氣化區(qū)120中的烴的駐留時間可以通過在氧化區(qū)110下游引入另外的烴來控制或者調(diào) 整。例如，在氧化區(qū)110的緊下游引入烴將提供比將烴引入轉(zhuǎn)換管線130更長的駐留時 間。在一種或多種實施方案中，至少一部分的經(jīng)由管線102引入的烴可以作為碳質(zhì) 焦炭層沉積到熱氣體中所存在的再生固體上，來提供焦炭覆蓋的固體。沉積在該固體上 的烴可以是液體烴，固體烴或者二者。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線150引入氣 化區(qū)120的第二部分中存在的烴的汽化，裂解和沉積可以全部在氣化區(qū)中進行。在一種 或多種實施方案中，熱氣體混合物(其可以包括燃燒氣體，汽化烴，裂解烴和含有烴的 固體)可以經(jīng)由管線160從氣化器100中作為熱氣體產(chǎn)物進行回收。在一種或多種實施 方案中，該含有烴的固體可以使用一種或多種分離器140選擇性與熱氣體混合物進行分 離，來提供經(jīng)由管線160的貧固體的熱氣體產(chǎn)物和經(jīng)由管線150的含有烴的固體。在一種或多種實施方案中，大約20wt%，30wt%, 40wt%, 50wt%, 60wt%, 70wt%或者更多的經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的烴可以汽化和/或裂解。在一種 或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的能夠汽化和/或裂解的烴的百 分數(shù)可以是從低到大約2wt%，大約5wt%，大約10wt%，或者大約15wt%到高達大約 30wt%,大約40wt%，大約50Wt%或者大約60wt%。在一種或多種實施方案中，大約 2wt% -大約10wt%，大約20wt% -大約50wt%，大約30wt% -大約60wt%，或者大約 40wt% -大約60wt%的經(jīng)由管線102引入到氣化區(qū)120中的烴可以汽化和/或裂解。在 一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入的能夠汽化和/或裂解WC1-C3烴的百分數(shù)可 以是大約或者更高，大約3%或者更高，大約5%或者更高，大約10%或者更高。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入的能夠汽化和/或裂解的C4-C6烴的百分數(shù)可 以是大約或者更高，大約5%或者更高，大約10%或者更高，或者大約15%或者更 高。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線102引入的能夠汽化和/或裂解WC7-C9烴的 百分數(shù)可以是大約1體積％或者更高，大約3體積％或者更高，大約5體積％或者更高， 或者大約10體積％或者更高。管線160中的熱氣體產(chǎn)物可以包括但不限于石腦油，蒸餾物，瓦斯油，C1-C2tl烴 化合物，一氧化碳，二氧化碳，氫氣，水蒸汽，焦炭覆蓋的固體，其衍生物，及其混合 物。在一種或多種實施方案中，管線102中的熱氣體產(chǎn)物可以選擇性分離來提供一種或 多種產(chǎn)物，例如石腦油產(chǎn)物，蒸餾物產(chǎn)物，瓦斯油產(chǎn)物，和合成氣產(chǎn)物，其可以包括氫 氣，一氧化碳和二氧化碳。在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的石腦 油濃度可以是大約1體積％ -大約40體積％，大約2體積％ -大約35體積％，大約3體 積％ -大約30體積％，大約4體積％ -大約25體積％，或者大約5體積％ -大約20體 積％。在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的蒸餾物濃度可以是大約1體 積％ -大約40體積％，大約2體積％ -大約35體積％，大約3體積％ -大約30體積％， 大約4體積％ -大約25體積％，或者大約5體積％ -大約20體積％。在一種或多種實施 方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的瓦斯油濃度可以是大約1體積％ -大約40體積％， 大約2體積％ -大約35體積％，大約3體積％ -大約30體積％，大約4體積％ -大約25 體積％，或者大約5體積％ -大約20體積％。在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的C1-C3濃度可以是大約1 體積％ -大約95體積％，大約10體積％ -大約90體積％，大約20體積％ -大約80體 積％，大約30體積％-大約70體積％，或者大約30體積％-大約60體積％。在一種 或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的C4-C6*度可以是大約5體積％ -大約95 體積％，大約10體積％ -大約90體積％，大約20體積％ -大約80體積％，大約30體 積％ -大約70體積％，或者大約30體積％ -大約60體積％。在一種或多種實施方案 中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的C7-C9濃度可以是大約1體積％-大約50體積％，大約 2體積％ -大約45體積％，大約3體積％ -大約40體積％，大約4體積％ -大約35體 積％，或者大約5體積％-大約30體積％。在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣 體產(chǎn)物中的Cltl-C12濃度可以是大約1體積％ -大約40體積％，大約2體積％ -大約35 體積％，大約3體積％ -大約30體積％，大約4體積％ -大約25體積％或者大約5體 積％ -大約20體積％。在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的一氧化碳濃度可以是大 約0.1體積％ -大約50體積％，大約1體積％ -大約45體積％，大約2體積％ -大約40 體積％，大約3體積％ -大約35體積％或者大約4體積％ -大約30體積％。在一種或 多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物中的二氧化碳濃度可以是大約1體積％ -大約 50體積％，大約2體積％-大約45體積％，大約3體積％-大約40體積％，大約4體 積％-大約35體積％或者大約5體積％-大約30體積％。在一種或多種實施方案中，管 線102的熱氣體產(chǎn)物中的水濃度可以是大約1體積％ -大約50體積％，大約2體積％ -大 約45體積％，大約3體積％ -大約40體積％，大約4體積％ -大約35體積％或者大約 5體積％ -大約30體積％。
在一種或多種實施方案中，管線102的熱氣體產(chǎn)物的溫度可以是從低到大約 400°C,大約500°C，大約600°C或者大約700°C到高達大約1200°C，大約1500°C，大 約1600°C或者大約1650°C。管線102的熱氣體產(chǎn)物的壓力可以是大約IOlkPa-大約 10400kPa,大約 200kPa_ 大約 9380kPa，大約 300kPa_ 大約 8350kPa，或者大約 400kPa_ 大 約 6975kPa。在一種或多種實施方案中，該一種或多種固體或者傳輸介質(zhì)可以是但不限于難 熔氧化物，例如氧化鋁，α氧化鋁，氧化鋯，氧化鈦，二氧化鉿，二氧化硅，或者其混 合物；稀土元素改性的難熔金屬氧化物，在這里稀土元素可以是任何一個稀土金屬(例 如鑭或者釔)；堿土金屬改性的難熔氧化物；灰燼；其衍生物；或者其混合物。該傳輸 介質(zhì)可以分類為在反應(yīng)條件下具有基本穩(wěn)定的表面積的材料，例如在運行條件例如溫度 和壓力下基本不反應(yīng)的表面積。雖然未示出，但是管線150中的含有烴的固體可以汽提來除去所攜帶的揮發(fā)性 烴。例如該烴固體可以蒸汽汽提或者用其他合適的介質(zhì)汽提來除去至少一部分任何所攜 帶的揮發(fā)性烴。所攜帶的揮發(fā)性烴可以包括例如C1-C12烴。在一種或多種實施方案中，一個或多個氣化器100可以包括任何本領(lǐng)域已知的 適于氣化一種或多種烴給料的氣化器。除了前述的氧化區(qū)和氣化區(qū)之外，在一種或多種 實施方案中，氣化器100可以包括布置在氧化和氣化區(qū)之間的中間還原區(qū)。在一種或多 種實施方案中，氣化器100可以包括一種或多種類型的氣化器，包括但不限于上升氣流 的，下降氣流的，逆流的，同向流的，交叉氣流的，流化床，雙點火的，攜帶床的和熔 融浴類型的氣化器。在一種或多種實施方案中，氣化器100可以帶有一種或多種提高效 率的特性，包括但不限于栓塞流，快速混合多點供料注入，冷卻壁或者任意組合的工藝 來提高氣化效率。氣化器100的運行溫度可以是從低到大約400°C，大約500°C，大約 600°C或者大約700°C到高達大約1200°C，大約1400°C，大約1500°C或者大約1650°C。 氣化器100的運行壓力可以是大約IOlkPa-大約10400kPa，大約200kPa_大約9380kPa， 大約300kPa_大約8350kPa，或者大約400kPa_大約6975kPa。在一種或多種實施方案中，一個或多個分離器140可以包括任何系統(tǒng)，裝置， 或者組合的系統(tǒng)和/或裝置，其能夠提供下面的出口顆粒濃度小于大約lOOOOppmw， 大約 IOOOppmw,大約 500ppmw,大約 250ppmw,大約 IOOppmw,大約 50ppmw,大約 1 Oppmw,大約Ippmw或者大約O.lppmw。在一種或多種實施方案中，一個或多個分離 器140可以包括串聯(lián)或者平行排列的一個或多個旋風和/或比重分離器。在一種或多種 實施方案中，一個或多個分離器140可以包括一個或多個高流通量，低效率和/或高效率 的旋風分離器。在一種或多種實施方案中，分離器140可以包括一個或多個顆?？刂蒲b 置(“PCD”)。示例性PCD可以包括但不限于靜電沉淀器，燒結(jié)金屬過濾器，金屬過 濾器蠟，和/或陶瓷過濾器(例如鐵鋁化物過濾材料)。圖2表示了根據(jù)一種或多種實施方案的另外一種用于改質(zhì)烴的示例性氣化器 200。在一種或多種實施方案中，氣化器200可以是圖1所述和所討論的。在一種或多 種實施方案中，氣化器200可以另外包括一個或多個空氣分離單元(“ASU”)210來提 供經(jīng)由管線215的富含氧氣的氣體，其可以引入到氧化區(qū)110中。在一種或多種實施方案中，來自ASU210的純氧氣，接近純的氧氣，粗氧氣或者富含氧氣的空氣可以經(jīng)由管線215供給到氧化區(qū)。ASU210可以經(jīng)由管線215提供貧氮 的，富含氧氣的供料到氧化區(qū)110中，由此使得經(jīng)由管線160提供的熱氣體產(chǎn)物中的氮氣 濃度最小。使用純氧或者接近純的氧氣供料能夠在氣化器200中產(chǎn)生經(jīng)由管線160的合 成氣，其可以是基本上無氮氣的?；旧蠠o氮氣的氣體可以包含小于大約2體積％，小 于大約1體積％，或者小于大約0.5體積％的氮氣/氬氣。在一種或多種實施方案中，ASU210可以是高壓的低溫類型分離器。在一種或多 種實施方案中，ASU210可以是非低溫類型的分離器。例如，非低溫類型的空氣分離單元 可以是基于吸附系統(tǒng)或者隔膜擴散_分離系統(tǒng)的?？諝饪梢越?jīng)由管線203引入到ASU210 中。經(jīng)由管線206從ASU210分離的氮氣可以加入到燃氣渦輪中，處置掉，或者用作有 用的用途。
在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線215引入的氧化劑的氧氣含量可以是大約 21體積％或者更高，大約25體積％或者更高，大約30體積％或者更高，大約40體積％ 或者更高，大約50體積％或者更高，大約60體積％或者更高，或者大約70體積％或者 更高。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線215引入的氧化劑的氧氣含量可以是大約80 體積％或者更高，大約90體積％或者更高，大約95體積％或者更高，大約97體積％或 者更高，或者大約98體積％或者更高。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線215引入的 氧化劑可以是大約99體積％或者更高，大約99.5體積％或者更高，大約99.9體積％或者 更高，或者大約99.99體積％或者更高。圖3表示了根據(jù)一種或多種實施方案的一種示例性烴改質(zhì)系統(tǒng)300。在一種或 多種實施方案中，經(jīng)由管線160的熱產(chǎn)物氣體可以引入到烴改質(zhì)系統(tǒng)300中。該經(jīng)由管 線160的熱產(chǎn)物氣體可以如上面的圖1和2所討論和所述。在一種或多種實施方案中， 烴改質(zhì)系統(tǒng)300可以包括一個或多個顆粒除去系統(tǒng)305，一個或多個產(chǎn)物分離和冷卻系統(tǒng) 310，和一個或多個合成氣凈化系統(tǒng)320。在一種或多種實施方案中，烴改質(zhì)系統(tǒng)300可 以包括一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330來將至少一部分的產(chǎn)物氣體(例如合成氣)轉(zhuǎn)化成為一 種或多種費-托產(chǎn)物，甲醇，氨，化學品，其衍生物，及其組合。在一種或多種實施方 案中，烴改質(zhì)系統(tǒng)300可以包括一個或多個氫氣分離器335，一個或多個燃料電池340， 一個或多個燃燒器345，一個或多個燃氣渦輪機350，一個或多個廢熱鍋爐360，一個或 多個蒸汽渦輪機370，一個或多個發(fā)電機355，375。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管 線106或者215引入到氣化器中的氧化劑可以是如上面的圖1和2所討論和所述的。在 一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線160的熱產(chǎn)物氣體可以是如上面的圖1和2所討論和所 述的。如上面的圖1所述和所討論的，氣化器100所提供的和經(jīng)由管線160回收的一種 或多種產(chǎn)物可以包含烴氣體和合成氣。在一種或多種實施方案中，該一種或多種產(chǎn)物可 以經(jīng)由管線160引入到一種或多種顆粒除去系統(tǒng)305中，其可以用來部分的或者全部的從 該一種或多種產(chǎn)物中除去固體，來提供經(jīng)由管線309的分離固體和經(jīng)由管線307的貧固體 的產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，該分離的固體可以經(jīng)由管線309從該系統(tǒng)中清洗出 來或者再循環(huán)到氣化器(未示出)。在一種或多種實施方案中，該一種或多種顆粒除去系統(tǒng)305可以包括一種或多 種分離裝置例如常規(guī)的選別器和/或旋風分離器(未示出)。還可以使用顆?？刂蒲b置(“PCD” )，其能夠提供低于大約O.lppmw的可探測界限的出口顆粒濃度。示例性PCD 可以包括但不限于靜電沉淀器，燒結(jié)金屬過濾器，金屬過濾器蠟，和/或陶瓷過濾器(例 如鐵鋁化物過濾材料)。雖然未示出，但是在一種或多種實施方案中，在引入到顆粒除去 系統(tǒng)305之前，經(jīng)由管線160的一種或多種產(chǎn)物可以引入到一種或多種產(chǎn)物分離和冷卻系 統(tǒng)310中。在一種或多種實施方案中，上面的圖1和2所討論和所述的分離器140可以 提供經(jīng)由管線160的熱氣體產(chǎn)物，其能夠適于烴改質(zhì)系統(tǒng)300中的改質(zhì)，而不需要在顆粒 除去系統(tǒng)305中另外的分離。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線307和/或經(jīng)由管線160(未示出)的貧固 體產(chǎn)物可以引入到一種或多種產(chǎn)物分離和冷卻系統(tǒng)310中，來提供經(jīng)由管線311的烴產(chǎn)物 和經(jīng)由管線315的合成氣。管線311中的烴產(chǎn)物可以是如上面的圖1和2所討論和所述 的。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線311的烴產(chǎn)物可以包括但不限于乙烷，乙烯， 丙烷，丙烯，丁烷，丁烯，戊烷，戊烯，己烷，己烯，庚烷，和庚烯。在一種或多種實 施方案中，該烴產(chǎn)物可以從合成氣中分離，但是也可以混合和經(jīng)由管線311回收。在一 種或多種實施方案中，管線311中的烴產(chǎn)物可以經(jīng)由未示出的多個管線311分別回收。例 如一個獨立的管線用于每個分別的烴產(chǎn)物或者分別的烴產(chǎn)物混合物。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線315的合成氣可以包括氫氣，一氧化碳和 二氧化碳。在一種或多種實施方案中，管線315中的合成氣可以包括氮氣，例如空氣可 以用作該氣化器中的氧化劑。如果用該合成氣所生產(chǎn)的最終產(chǎn)物需要氮氣(例如氨或者 尿素生產(chǎn))，則存在于合成氣中的氮氣會是有益的。在一種或多種實施方案中，污染物例 如硫，汞會存在于該合成氣中。產(chǎn)物分離和冷卻系統(tǒng)310可以包括一種或多種蒸餾塔，隔膜分離單元，清洗 塔，分餾器或者任何其他合適的裝置，系統(tǒng)，或者這樣的裝置和/或系統(tǒng)的組合，其能 夠提供經(jīng)由管線311的一種或多種分離的烴產(chǎn)物和經(jīng)由管線315的合成氣。在一種或多種實施方案中，產(chǎn)物分離和冷卻系統(tǒng)310可以包括一種或多種冷卻 器。在一種或多種實施方案中，該冷卻器可以使用與冷卻介質(zhì)(例如經(jīng)由管線312引入 的和作為蒸汽經(jīng)由管線313回收的鍋爐供水)的非接觸熱交換，來冷卻經(jīng)由管線307和/ 或管線160引入的貧固體產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，冷卻器可以提供低壓蒸汽， 中壓蒸汽，高壓蒸汽，過熱蒸汽，或者其任意的組合。在一種或多種實施方案中，該冷卻器可以使用接觸式冷卻來冷卻貧固體烴產(chǎn) 物，其中該貧固體烴產(chǎn)物可以直接與冷卻介質(zhì)例如水或者其他合適的淬冷流體混合。在 一種或多種實施方案中，該冷卻器可以間接冷卻該貧固體烴產(chǎn)物，來提供經(jīng)由管線313 的蒸汽和冷卻的烴產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，管線307中的該貧固體的烴產(chǎn)物 可以使用一種或多種分離和冷卻系統(tǒng)310冷卻到大約50(TC或者更低，40(TC或者更低， 300°C或者更低，200°C或者更低，或者150°C或者更低的溫度。雖然未示出，但是在一種 或多種實施方案中，該加熱的冷卻介質(zhì)可以送到熱回收蒸汽產(chǎn)生單元360和/或送到一種 或多種蒸汽渦輪機370中。雖然未示出，但是由在分離和 冷卻系統(tǒng)310中冷卻烴產(chǎn)物所產(chǎn)生的蒸汽可以用 來控制氣化器100和/或200中的蒸汽與一氧化碳的比率。由在分離和冷卻系統(tǒng)310中 冷卻烴產(chǎn)物所產(chǎn)生的蒸汽可以經(jīng)由管線104引入到氣化器100和/或200中。在一種或多種實施方案中，引入到氣化器100和/或200中的蒸汽量可以基于存在于燃燒氣體和/ 或氣化的烴中的一氧化碳的量。在一種或多種實施方案中，至少一部分的該通過冷卻烴 產(chǎn)物所產(chǎn)生的蒸汽可以用于蒸汽輔助的重力卸料方法中。在一種或多種實施方案中，蒸 汽輔助的重力卸料方法可以提供一種或多種烴，例如重質(zhì)原油和浙青。在一種或多種實施方案中，產(chǎn)物分離和產(chǎn)物冷卻可以以任一個次序進行。在一 種或多種實施方案中，該產(chǎn)物可以首先冷卻，然后分離來提供經(jīng)由管線311的烴產(chǎn)物例 如甲烷，乙烷，丙烷，和丁烷和經(jīng)由管線315的合成氣。產(chǎn)物分離和冷卻的次序可以取 決于加工條件，可利用的裝置，和經(jīng)濟因素。在一種或多種實施方案中，至少一部分的 經(jīng)由管線311的烴產(chǎn)物可以進一步加工(“改質(zhì)”)成為更有價值的產(chǎn)物或者銷售品(未 示出)。管線315中的合成氣可以包含大約80體積％或者更高，大約85體積％或者更 高，大約90體積％或者更高，或者大約95體積％或者更高的氫氣，一氧化碳和二氧化 碳。管線315中的合成氣可以包含大約75體積％或者更高的一氧化碳和氫氣，并且其平 衡量的物質(zhì)主要是二氧化碳和甲烷。管線315中的合成氣的一氧化碳含量可以是從低到 大約10體積％，大約20體積％或者大約30體積％到高達大約50體積％，大約70體積％ 或者大約85體積％。管線315中的合成氣的氫氣含量可以是從低到大約1體積％，大約 5體積％或者大約10體積％到高達大約30體積％，大約40體積％或者大約50體積％。 管線315中的合成氣的氫氣含量可以是大約20體積％ -大約30體積％。管線315中的 合成氣可以包含小于大約25體積％，小于大約20體積％，小于大約15體積％，小于大 約10體積％或者小于大約5體積％的合并的氮氣，甲烷，二氧化碳，水，硫化氫和氯化 氫。管線315中的合成氣可以包含小于大約25體積％，小于大約20體積％，小于大約 15體積％，小于大約10體積％或者小于大約5體積％的合并的甲烷，二氧化碳，水，硫 化氫和氯化氫。該合成氣中的二氧化碳濃度可以是大約25體積％或者更低，20體積％或者更 低，15體積％或者更低，10體積％或者更低，5體積％或者更低，3體積％或者更低，2 體積％或者更低或者1體積％或者更低。管線315中的合成氣的甲烷濃度可以是大約15 體積％或者更低，10體積％或者更低，5體積％或者更低，3體積％或者更低，2體積％ 或者更低或者1體積％或者更低。管線315中的合成氣的水濃度可以是大約40體積％或 者更低，30體積％或者更低，20體積％或者更低，10體積％或者更低，5體積％或者更 低，3體積％或者更低，2體積％或者更低或者1體積％或者更低。管線315中的合成氣 可以是無氮氣的或者基本無氮氣的，例如含有小于0.5體積％的氮氣。管線315中的合成氣的熱值(做了熱損失和稀釋效應(yīng)的校正)可以是大約 1850kJ/m3-大約 2800kJ/m3，大約 1850kJ/m3-大約 3730kJ/m3，大約 1850kJ/m3-大約 4100kJ/m3,大約 1850kJ/m3-大約 5200kJ/m3，大約 1850kJ/m3-大約 6700kJ/m3，大約 1850kJ/m3-大約 7450kJ/m3，大約 1850kJ/m3-大約 9300kJ/m3，或者大約 1850kJ/m3-大 約 10250kJ/m3。
在一種或多種實施方案中，管線315中的合成氣的溫度可以使用一種或多種次 級冷卻器(未示出)進一步降低，來提供冷卻器合成氣。該冷卻器合成氣的溫度可以是 大約50°C -大約300°C或者大約150°C -大約350°C。雖然未示出，但是管線315中的至少一部分合成氣可以再循環(huán)來用作管線102中的烴的載流體，參見圖1和/或2。在一種或多種實施方案中，管線315中的至少一部分合成氣可以引入到一種或 多種合成氣凈化系統(tǒng)320中。該一種或多種合成氣凈化系統(tǒng)320可以除去污染物除去污染 物，來提供經(jīng)由管線323的廢氣和經(jīng)由管線321的處理過的合成氣。一種或多種合成氣 凈化系統(tǒng)320可以包括一種或多種系統(tǒng)，過程或者裝置來除去污染物，包括 但不限于來 自管線315的合成氣的硫，含硫化合物，汞，含有汞的化合物，砷，硒，鎘，鎳，釩， 和/或羰基硫化物。在一種或多種實施方案中，合成氣凈化系統(tǒng)320可以是催化凈化系 統(tǒng)，包括但不限于一種或多種系統(tǒng)，其可以包括鈦酸鋅，鐵酸鋅，氧化錫，氧化鋅，氧 化鐵，氧化銅，氧化鈰，其衍生物，其混合物，或者其組合。在一種或多種實施方案 中，一種或多種合成氣凈化系統(tǒng)320可以是一種加工基凈化系統(tǒng)，包括但不限于這樣一 種或多種系統(tǒng)，其使用Selexol 加工，Rectisol 加工，CrystaSulf 加工和Sulfinol 氣體處理加工或者其任意組合。在一種或多種實施方案中，一種或多種合成氣凈化系統(tǒng) 320可以與一種或多種催化和一種或多種加工基凈化系統(tǒng)相結(jié)合。在一種或多種實施方案中，一種或多種胺溶劑例如單乙醇胺(“MEA”)，二乙 醇胺(“DEA”)，三乙醇胺(“TEA”)，碳酸鉀，甲基二乙醇胺(“MDEA”)，二 甘醇胺(“DGA”)，二異丙醇胺(“DIPA”)，其衍生物，其混合物，或者其任意組 合可以用于一種或多種合成氣凈化系統(tǒng)320中，來從經(jīng)由管線315的冷卻的、分離的合成 氣中除去酸性氣體。如果經(jīng)由管線315的合成氣包含羰基硫化物(COS)，則該羰基硫化 物可以通過在催化劑上與水反應(yīng)的水解轉(zhuǎn)化成為硫化氫，然后使用一種或多種上述方法 吸附。如果管線315中的合成氣包含一種或多種重金屬例如汞和/或鎘，則可以使用硫 填充的活性碳床，活性金屬吸附劑例如銥，鈀，釕，鉬，其合金，其組合或者任何其他 已知的重金屬除去工藝來除去該一種或多種重金屬。在一種或多種實施方案中，鈷-鉬(“Co-Mo” )催化劑可以引入到一種或多種 合成氣凈化系統(tǒng)320中來進行管線315中的合成氣的酸性轉(zhuǎn)移(即，在硫化氫存在下將一 氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳)。該Co-Mo催化劑可以在硫化氫(H2S)例如大約IOOppmw H2S 存在下在大約290°C的溫度運行。如果使用Co-Mo催化劑來進行合成氣凈化系統(tǒng)320中 的酸性轉(zhuǎn)移，則隨后在下游從該轉(zhuǎn)移的合成氣中除去硫和/或含硫化合物可以使用任何 一個上述的除硫方法和/或技術(shù)來完成。在一種或多種實施方案中，合成氣凈化系統(tǒng)320可以包括一種或多種氣體轉(zhuǎn)化 器，例如一種或多種轉(zhuǎn)移反應(yīng)器，其可以將存在于管線315中的處理過的合成氣中的至 少一部分的一氧化碳經(jīng)由水_氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)來轉(zhuǎn)化成為二氧化碳，來調(diào)整該合成氣的氫氣 (H2)與一氧化碳(CO)的比例(H2 CO),來提供在管線321中的含有轉(zhuǎn)移的合成氣的 合成氣。在一種或多種實施方案中，二氧化碳可以經(jīng)由管線323除去，來提供貧二氧化 碳的合成氣，例如含有小于大約2體積％的二氧化碳的合成氣。在一種或多種實施方案中，管線321中的至少一部分處理過的合成氣可以經(jīng)由 管線327除去，并且作為商品銷售。在一種或多種實施方案中，管線321中的至少一部分 處理過的合成氣可以經(jīng)由管線325引入到一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330中，來提供經(jīng)由管線 331的一種或多種產(chǎn)物，其可以包括但不限于費-托產(chǎn)物，甲醇，氨，富含浙青質(zhì)的混合 物，其衍生物，或者其組合。在一種或多種實施方案中，管線331中的至少一部分的一種或多種產(chǎn)物或者轉(zhuǎn)化的合成氣可以銷售或者使用另外的下游加工(未示出)進行改質(zhì)， 其可以經(jīng)由管線333引入。
在一種或多種實施方案中，管線321中的至少一部分處理過的合成氣可以經(jīng)由 管線341引入到一種或多種氫氣分離器335中，來提供經(jīng)由管線337的富含氫氣的氣體。 在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線321中的至少一部分處理過的合成氣可以在一種或 多種燃燒器345中燃燒，來提供廢氣。經(jīng)由管線347的廢氣可以引入到一種或多種渦輪 機350中，來生產(chǎn)或者產(chǎn)生機械能，電能和/或蒸汽。在一種或多種實施方案中，除了 該處理過的合成氣之外或者取代其，經(jīng)由管線337的至少一部分的富含氫氣的氣體可以 經(jīng)由管線321引入到一種或多種燃燒器中?！N或多種氣體轉(zhuǎn)化器330可以包括一種或多種轉(zhuǎn)移反應(yīng)器，其可以將存在于 管線325的處理過的合成氣中的至少一部分一氧化碳經(jīng)由水-氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化 碳，來調(diào)整合成氣的氫氣(H2)與一氧化碳(CO)的比率(H2 CO),來提供在管線331 中的含有轉(zhuǎn)移的合成氣的產(chǎn)物。在一種或多種實施方案中，氣體轉(zhuǎn)化器330中的一種或多種轉(zhuǎn)移反應(yīng)器可以包 括但不限于單級絕熱固定床反應(yīng)器；多級絕熱固定床反應(yīng)器，具有或者不具有級間冷 卻；蒸汽產(chǎn)生或者淬冷反應(yīng)器；管狀固定床反應(yīng)器，其具有蒸汽產(chǎn)生或者冷卻；流化床 反應(yīng)器；或者其任意組合。在一種或多種實施方案中，可以使用吸附增強的水-氣轉(zhuǎn)移 (SEWGS)方法，其利用了變壓吸附單元，該單元具有用轉(zhuǎn)移催化劑填充的多固定床反應(yīng) 器，并且運行在大約475°C的高溫。在至少一種具體的實施方案中，一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330可以包括兩個串聯(lián) 排列的轉(zhuǎn)移反應(yīng)器。第一反應(yīng)器可以運行在大約300°C-大約450°C的高溫，來使用 鐵-鉻催化劑，將存在于經(jīng)由管線325引入的處理過的合成氣中的大部分的一氧化碳以相 對高的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成為二氧化碳。第二反應(yīng)器可以運行在大約150°C -大約225°C的相 對低的溫度，來使用氧化銅和氧化鋅的混合物將剩余的一氧化碳進一步轉(zhuǎn)化成為二氧化 碳。在一種或多種實施方案中，可以除了、代替或者與高溫轉(zhuǎn)移反應(yīng)器和/或低溫轉(zhuǎn)移 反應(yīng)器相結(jié)合來使用中溫轉(zhuǎn)移反應(yīng)器。該中溫轉(zhuǎn)移反應(yīng)器可以運行在大約250°C -大約 300°C的溫度。在一種或多種實施方案中，提供自一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器320的二氧化碳可以 從管線331中的產(chǎn)物中分離，吸附或者除去。合適的二氧化碳吸附劑和吸附技術(shù)包括 但不限于碳酸丙烯酯物理吸附劑；碳酸烷基酯；2-12個二醇單元的聚乙二醇的二甲基醚 (Selexol 加工)；η-甲基吡咯烷酮；環(huán)丁砜；和/或使用Sulfinol 氣體處理加工。在 一種或多種實施方案中，從管線325中的處理過的合成氣中回收的二氧化碳可以用于提 高原油和氣體的井口生產(chǎn)和回收。在一種示例性烴生產(chǎn)方法中，從管線325中的處理過 的合成氣中回收的二氧化碳可以注入和沖過一定面積的地下現(xiàn)有的烴生產(chǎn)井，在這里存 在著一種或多種“擱淺的”烴沉積物。在一種或多種實施方案中，一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330中的一個可以用于生產(chǎn) 一種或多種費-托(“F-T”)產(chǎn)物，包括富含精煉/石化浙青質(zhì)的混合物，運輸燃料， 合成原油，液體燃料，潤滑劑，α烯烴，蠟等等。該F-T反應(yīng)可以在任何類型的反應(yīng) 器中進行，例如通過使用固定床；移動床；流化床；漿體；鼓泡床或者其任意組合來進行。該F-T反應(yīng)可以使用一種或多種催化劑，包括但不限于銅基；釕基；鐵基；鈷基； 其混合物或者其任意組合。該F-T反應(yīng)可以在大約190°C -大約450°C的溫度進行，這 取決于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。另外的反應(yīng)和催化劑細節(jié)可以在US專利公開No.2005/0284797和 US 專利 No. 5621155 ； 6682711 ； 6331575 ； 6313062 ； 6284807 ； 6136868 ； 4568663 ； 4663305 ； 5348982 ； 6319960 ； 6124367 ； 6087405 ； 5945459 ； 4992406 ； 6117814 ； 5545674 ；和 6300268 中找到。費-托產(chǎn)物(其包括這樣的液體，該液體能夠進一步反應(yīng)和/或改質(zhì)成多種最終 的烴產(chǎn)物)可以在氣體轉(zhuǎn)化器330中產(chǎn)生。某些產(chǎn)物例如C4-C5烴可以包括高質(zhì)量的鏈 烷烴溶劑，其如果期望，可以氫化處理來除去鏈烷烴雜質(zhì)，或者不氫化處理使用來產(chǎn)生 廣泛的多種蠟產(chǎn)物。含有C16和輕質(zhì)烴的液體烴產(chǎn)物可以用不同的氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)改質(zhì)，例如 氫裂解，氫異化反應(yīng)，催化脫蠟，異脫蠟，或者其組合。該轉(zhuǎn)化的C16和輕質(zhì)烴可以用于 下面的生產(chǎn)中中度蒸餾物，瓦斯油燃料，噴射燃料，異鏈烷烴溶劑，潤滑劑，適用于 鉆探泥漿的鉆孔油，工業(yè)級和藥品級輕油，化學原材料，和不同的烴專用產(chǎn)品。在至少一種具體的實施方案中，至少一種的一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330可以包 括一種或多種費-托漿體氣泡塔反應(yīng)器。在一種或多種實施方案中，該漿體氣泡塔反應(yīng) 器中的催化劑可以包括但不限于用催化性銅或者鐵族金屬的鹽，多元醇或者多羥基醇和 任選的錸化合物或者鹽填充的二氧化鈦載體。多元醇或者多羥基醇的例子包括二元醇， 甘油，赤藻糖醇，蘇丁醇，核糖醇阿拉伯樹膠醇，木糖醇，蒜糖醇，己六醇，葡萄糖 醇，山梨糖醇和甘露醇。在一種或多種實施方案中，該漿體氣泡塔反應(yīng)器的運行溫度可 以是小于220°C和壓力是大約IOOkPa-大約4150kPa，或者大約1700kPa_大約2400kPa， 使用錸(Re)促進的鈷(Co)催化劑，并且承載在二氧化鈦上，Re Co重量比是大約 0.01-大約1，并且含有大約2wt% -大約50wt%的鈷。在一種或多種實施方案中，在氣體轉(zhuǎn)化器330中的該一種或多種費-托漿體氣 泡塔反應(yīng)器可以使用催化性金屬例如在濃縮的鹽水溶液例如硝酸鈷或者乙酸鈷中的銅或 者鐵族金屬。所形成的鹽水溶液可以與一種或多種多元醇，或者任選的高錸酸合并，同 時調(diào)整水的量來獲得在該溶液中的大約15wt%的鈷。初始潤濕技術(shù)可以用來將催化劑填 充到金紅石或者銳鈦礦二氧化鈦載體上，任選的噴霧干燥，和煅燒。這種方法降低了在 F-T反應(yīng)器中對于錸促進劑的需要。另外的細節(jié)可以在US專利No. 5075269和6331575 中找到。
在一種或多種實施方案中，一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330可以使用哈伯-博施方法 來產(chǎn)生氨。在一種或多種實施方案中，一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330可以用于生產(chǎn)甲酸烷 基酯，例如甲酸甲酯的生產(chǎn)?？梢栽跉怏w轉(zhuǎn)化器330中使用幾種甲酸烷基酯生產(chǎn)方法中 的任一種，例如在堿金屬或者堿土金屬甲醇鹽催化劑存在下在一氧化碳和甲醇之間進行 的氣相或者液相反應(yīng)。另外的細節(jié)可以在US專利No. 3716619 ； 3816513 ；和4216339 中找到。在一種或多種實施方案中，一種或多種氣體轉(zhuǎn)化器330中的至少一種可以用來 生產(chǎn)甲醇，二甲醚，氨，乙酸酐，乙酸，乙酸甲酯，乙酸酯，乙酸乙烯酯和聚合物，乙 烯酮，甲醛，二甲醚，烯烴，其衍生物，或者其組合。對于甲醇生產(chǎn)來說，例如可以使 用液相甲醇方法(LPMEOH )。在該方法中，經(jīng)由管線325引入的合成氣中的至少一部分一氧化碳可以使用漿體氣泡塔反應(yīng)器和在惰性烴油反應(yīng)介質(zhì)中的催化劑來直接轉(zhuǎn)化 成為甲醇。該惰性烴油反應(yīng)介質(zhì)可以存儲反應(yīng)熱，同時在主要時間量的非高峰期間不 工作，同時保持良好的催化劑活性。另外的細節(jié)可以在US2006/0149423和以前公開的 Heydorn, E.C., Street, B.T.,和 Kornosky，R.M., "Liquid Phase Methanol (LPMEOH ) Project OperationalExperience，”(發(fā)表在I"8年10月4_7日在舊金山召開的 GasificationTechnology Council Meeting上)中找到。還可以使用生產(chǎn)甲醇的氣相方法。 例如使用銅基催化劑的已知方法，可以使用Imperial Chemical Industries方法，Lurgi方法 禾口 Mitsubishi 方法。在一種或多種實施方案中，管線325中的處理過的合成氣中的至少一部分一氧 化碳可以在氣體轉(zhuǎn)化器330中分離，并且作為富含一氧化碳的氣體(未示出)進行回收。 回收的一氧化碳可以用在一種或多種商品和/或?qū)Ｓ没瘜W品的生產(chǎn)中，包括但不限于乙 酸，光氣，異氰酸酯，甲酸，丙酸，其混合物，其衍生物，和/或其組合。雖然未示 出，但是來自氣體轉(zhuǎn)化器330的富含一氧化碳的氣體可以使用來提供至少一部分的載流 體，其可以引入到管線102中的烴中，參見圖1和2。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線321的至少一部分的處理過的合成氣可以 引入到經(jīng)由管線341的一種或多種氫氣分離器335，來提供經(jīng)由管線337的富含氫氣的氣 體。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線331的至少一部分轉(zhuǎn)化的合成氣還可以導(dǎo)入到 一種或多種氫氣分離器335中，來提供經(jīng)由管線337的富含氫氣的氣體。在一種或多種 實施方案中，該一種或多種氫氣分離器335可以包括任何系統(tǒng)或者裝置，來從混合的氣 流中選擇性分離氫氣，來提供經(jīng)由管線335的凈化的氫氣和經(jīng)由管線339的一種或多種廢 氣。在一種或多種實施方案中，該氫氣分離器335可以利用一種或多種氣體分離工藝， 包括但不限于變壓吸附，低溫蒸餾，半滲透膜，或者其任意組合。合適的吸附劑可以包 括苛性鈉，碳酸鉀或者其他無機堿，和/或赤霉醇胺。在一種或多種實施方案中，該一種或多種氫氣分離器335可以提供經(jīng)由管線339 的富含二氧化碳的廢氣，和經(jīng)由管線337的富含氫氣的產(chǎn)物。在一種或多種實施方案 中，經(jīng)由管線337的至少一部分的富含氫氣的產(chǎn)物可以用作到一種或多種燃料電池340的 供料。在一種或多種實施方案中，在用作一種或多種燃燒器345的燃料之前，經(jīng)由管線 337的至少一部分的富含氫氣的產(chǎn)物可以與管線321中的至少一部分的處理過的合成氣合 并。雖然未示出，經(jīng)由管線337的至少一部分的富含氫氣的產(chǎn)物可以再循環(huán)到管線102， 參見圖1和2，來提供至少一部分的載流體。在一種或多種實施方案中，管線337中的富 含氫氣的產(chǎn)物可以用于一種或多種下游操作中，其可以包括但不限于氫化方法，燃料電 池能量方法，氨生產(chǎn)，和/或氫氣燃料。例如，管線337中的富含氫氣的產(chǎn)物可以用于 使用一種或多種氫氣燃料電池340來產(chǎn)生電能。在一種或多種實施方案中，管線321中的至 少一部分處理過的合成氣可以與經(jīng) 由管線343引入的一種或多種氧化劑合并，并且在一種或多種燃燒器345中燃燒來提供經(jīng) 由管線347的高壓/高溫廢氣。管線347中的廢氣可以通過一個或多個渦輪機350和/ 或熱回收系統(tǒng)360，來提供機械能，電能和/或蒸汽。經(jīng)由管線347的廢氣可以引入到一 個或多個燃氣渦輪機350中，來提供經(jīng)由管線351的廢氣和機械軸功率來驅(qū)動一種或多種 發(fā)電機355。經(jīng)由管線351的廢氣可以引入到一種或多種熱回收系統(tǒng)360中，來提供經(jīng)由管線362的蒸汽。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線362的第一部分的蒸汽可以引入 到一個或多個蒸汽渦輪機370中，來提供機械軸功率來驅(qū)動一種或多種發(fā)電機375。在一 種或多種實施方案中，經(jīng)由管線104的第二部分的蒸汽可以引入到氣化器中，參見圖1和 2，和/或其他輔助加工裝置(未示出)。在一種或多種實施方案中，來自一種或多種蒸 汽渦輪機370的低壓蒸汽可以經(jīng)由管線377再循環(huán)到一種或多種熱回收系統(tǒng)360。在一種 或多種實施方案中，來自管線377的殘留熱可以棄于本領(lǐng)域技術(shù)人員 公知的冷凝系統(tǒng)或 者銷售給本地的工業(yè)和/或商業(yè)蒸汽用戶。在一種或多種實施方案中，熱回收系統(tǒng)360可以是一種閉環(huán)加熱系統(tǒng)，例如廢 熱鍋爐，殼管式熱交換器等等，其能夠在經(jīng)由管線351引入的廢氣和經(jīng)由管線377引入的 低壓蒸汽之間傳熱，來產(chǎn)生經(jīng)由管線362的蒸汽。在一種或多種實施方案中，熱回收系 統(tǒng)360可以提供高到10350kPa，600°C過熱的/再熱的蒸汽，而不需補充燃料。圖4表示了根據(jù)一種或多種實施方案的另外一種用于改質(zhì)熱產(chǎn)物氣體的示例性 烴改質(zhì)系統(tǒng)400。在一種或多種實施方案中，烴改質(zhì)系統(tǒng)400可以包括一種或多種燃氣渦 輪機405來進一步提高氣化系統(tǒng)的能量效率。一個或多個顆粒除去系統(tǒng)305，一個或多 個產(chǎn)物分離和/或冷卻系統(tǒng)310，一個或多個合成氣凈化系統(tǒng)320，一個或多個氣體轉(zhuǎn)化 器330，一個或多個氫氣分離器335，一個或多個熱回收系統(tǒng)360，一個或多個蒸汽渦輪 機375，一個或多個發(fā)電機355，375可以是如上面的圖3所討論和所述的。在一種或多 種實施方案中，氣化系統(tǒng)400可以包括一種或多種燃氣渦輪機305，來替代圖3所示的一 種或多種燃燒器345和一種或多種燃氣渦輪機350或者除了其之外另外的包括該一種或多 種燃氣渦輪機305。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線106或者215引入到氣化器中的 氧化劑可以是如上面的圖1和2所討論和所述的。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線 160的熱產(chǎn)物氣體可以如上面的圖1-3所討論和所述的。在一種或多種實施方案中，管線321中處理過的合成氣可以引入到一種或多種 燃氣渦輪機405中。在一種或多種實施方案中，管線321中處理過的合成氣可以與經(jīng)由 管線337的富含氫氣的產(chǎn)物進行混合，并且引入到一種或多種燃氣渦輪機405中。一種 或多種燃氣渦輪機405可以產(chǎn)生經(jīng)由管線351的高溫廢氣和軸功率，來驅(qū)動一種或多種發(fā) 電機355。在一種或多種實施方案中，來自燃氣渦輪廢氣的熱(通常是大約600°C)可以 使用一種或多種熱回收系統(tǒng)360進行回收，來產(chǎn)生經(jīng)由管線362的蒸汽，隨后用于蒸汽渦 輪機370和/或氣化器(未示出)中。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線343的環(huán)境空氣可以在燃氣渦輪機405的 壓縮機階段中壓縮，來提供經(jīng)由管線415的壓縮空氣，其可以引入到氣化器45和/或 ASU210中，參見圖1和2。在一種或多種實施方案中，經(jīng)由管線206所產(chǎn)生的至少一部 分的富含氮氣的廢氣(參見圖2)可以凈化，作為商品銷售，和/或至少一部分可以引入 到一種或多種燃氣渦輪機405中，通過降低在燃氣渦輪機405中的燃燒溫度來減少氧化氮 (NOx)排放。在燃氣渦輪機405中，氮氣可以充當沒有熱值的稀釋劑(即，冷源)。為 了進一步使得NOx的形成最小化，經(jīng)由管線321進入一種或多種燃氣渦輪機405的合成氣 和/或合成氣和氫氣混合物可以用水飽和(未示出)。已經(jīng)使用了一組數(shù)字上限和一組數(shù)字下限來描述了某些實施方案和特征。應(yīng)當 理解從任何一個下限到任何一個上限的范圍是可以預(yù)期的，除非另有指示。某些下限，上限和范圍出現(xiàn)在下面的一個或多個權(quán)利要求中。全部的數(shù)值是“大約”或者“大概” 的所示值，并且考慮了本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)想到的試驗誤差和偏差。已經(jīng)在上面定義了不同的術(shù)語。對于權(quán)利要求中所用的術(shù)語沒有在上面定義的 情況，它應(yīng)當理解為給出了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)在至少一個印刷的出版物或者公開 的專利中所給出的該術(shù)語的最寬范圍的定義。此外，本申請中所引用的全部的專利，測 試方法和其他文件是完全引入的，并且參考到這樣的程度，即，該公開文獻不與本申請 和允許這樣引入的全部的權(quán)限相矛盾。
雖然前述內(nèi)容涉及了本發(fā)明的實施方案，但是可以設(shè)想本發(fā)明其他的和另外的 實施方案，而不脫離其基本范圍，并且其范圍是通過下面的權(quán)利要求來確定的。
權(quán)利要求
1.一種加工烴的方法，其包含在氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，汽化一部分的烴來提供汽化的氣體； 在該氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，裂解一部分的烴來提供裂解的氣體； 將一部分的烴沉積在該固體上來提供含有烴的固體；選擇性分離至少一部分的該含有烴的固體，來提供分離的含有烴的固體和熱氣體產(chǎn) 物，其中該熱氣體產(chǎn)物包含汽化的氣體、裂解的氣體、氣化的烴和燃燒氣體，和其中該 熱氣體產(chǎn)物的溫度是大約400°C -大約1650°C ；在氧化劑存在下燃燒一部分的該含有烴的固體，來提供燃燒氣體；和氣化一部分的該含有烴的固體，來提供含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的氣化的烴。
2.權(quán)利要求1的方法，其進一步包含從該熱氣體產(chǎn)物間接傳熱到鍋爐供水，來提供蒸 汽和冷卻的氣體產(chǎn)物。
3.權(quán)利要求2的方法，其進一步包含選擇性分離該冷卻的氣體產(chǎn)物來提供乙烷、乙 烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、戊烯、己烷、己烯、庚烷和庚烯的至少一種。
4.權(quán)利要求2的方法，其進一步包含選擇性分離該冷卻的氣體產(chǎn)物，來提供一種或 多種烴產(chǎn)物和合成氣，其中該一種或多種烴產(chǎn)物包含C1-C12烴，和其中該合成氣包含氫 氣、一氧化碳和二氧化碳；并且反應(yīng)至少一部分的該合成氣來提供一種或多種費-托產(chǎn) 物、氨、甲醇、其衍生物、或者其組合。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該烴是液體。
6.權(quán)利要求1的方法，其中該烴包含全原油、原油、真空瓦斯油、重瓦斯油、殘渣、 大氣塔底部產(chǎn)物、真空塔底部產(chǎn)物、蒸餾物、鏈烷烴、芳族烴、環(huán)烷烴、油頁巖、油 砂、焦油、浙青、油母質(zhì)、廢油、其衍生物、或者其混合物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該固體包含難熔氧化物、稀土元素改性的難熔氧化物、堿 土金屬難熔氧化物、灰燼、或者其混合物。
8.權(quán)利要求1的方法，其中烴在氣化區(qū)中的駐留時間是大約50毫秒-大約5秒。
9.權(quán)利要求1的方法，其中該汽化的氣體、裂解的氣體或者二者包含大于1體積％的 C1-C3烴、大于5體積％的C4-C6烴和大于1體積％的C7-C9烴。
10.權(quán)利要求1的方法，其中氧化劑的存在量是氧化沉積在該含有烴的固體上全部量 的烴所需的化學計量的氧的大約-大約50%。
11.一種加工烴的方法，其包含在氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，在氣化區(qū)汽化一部分的烴來提供汽化的氣體；在該氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，在氣化區(qū)裂解一部分的烴來提供裂解的氣體；在氣化區(qū)將一部分的烴沉積在該固體上來提供含有烴的固體； 在分離區(qū)選擇性分離至少一部分的該含有烴的固體，來提供分離的含有烴的固體和 熱氣體產(chǎn)物，其中該熱氣體產(chǎn)物包含汽化的氣體、裂解的氣體、氣化的烴和燃燒氣體， 和其中該熱氣體產(chǎn)物的溫度是大約400°C -大約1650°C ；在氧化區(qū)中，在氧化劑存在下燃燒一部分的該含有烴的固體，來提供燃燒氣體，其中氧化劑的存在量是氧化沉積在該含有烴的固體上全部量的烴所需的化學計量的氧的大 約-大約50% ；和在氣化區(qū)氣化一部分的該含有烴的固體，來提供含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的 氣化的烴。
12.權(quán)利要求11的方法，其進一步包含在冷卻區(qū)從該熱氣體產(chǎn)物直接或者間接傳熱到 鍋爐供水，來提供冷卻的氣體產(chǎn)物。
13.權(quán)利要求11的方法，其進一步包含選擇性分離該冷卻的氣體產(chǎn)物，來提供乙烷、 乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、戊烯、己烷、己烯、庚烷和庚烯的至少一種。
14.權(quán)利要求11的方法，其進一步包含選擇性分離該冷卻的氣體產(chǎn)物，來提供一種或 多種烴產(chǎn)物和合成氣，其中該一種或多種烴產(chǎn)物包含C1-C12烴，和其中該合成氣包含氫 氣、一氧化碳和二氧化碳；并且反應(yīng)至少一部分的該合成氣來提供一種或多種費-托產(chǎn) 物、氨、甲醇、其衍生物、或者其組合。
15.權(quán)利要求11的方法，其中烴在氣化區(qū)中的駐留時間是大約50毫秒-大約5秒。
16.權(quán)利要求11的方法，其中該汽化的氣體、裂解的氣體或者其混合物包含大于5體 積％的C1-C3烴、大于5體積％的C4-C6烴和大于1體積％的C7-C9烴。
17.權(quán)利要求11的方法，其中該氧化劑包含至少99%的氧。
18.—種加工烴的方法，其包含在氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，在氣化區(qū)汽化一部分的烴來提供汽化的氣 體，其中該烴在15.6°C的API比重是大約10-大約25 ；在該氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下，在氣化區(qū)裂解一部分的烴來提供裂解的氣 體，該裂解的氣體包含大于1體積^WC1-C3烴、大于5體積^WC4-C6烴和大于1體 積％的C7-C9烴；在氣化區(qū)將一部分的烴沉積在該固體上來提供含有烴的固體；在分離區(qū)選擇性分離至少一部分的該含有烴的固體，來提供分離的含有烴的固體和 熱氣體產(chǎn)物，其中該熱氣體產(chǎn)物包含汽化的氣體、裂解的氣體、氣化的烴和燃燒氣體， 和其中該熱氣體產(chǎn)物的溫度是大約400°C -大約1650°C ；在氧化區(qū)中，在氧化劑存在下燃燒一部分的該含有烴的固體，來提供燃燒氣體，其 中氧化劑的存在量是氧化沉積在該含有烴的固體上全部量的烴所需的化學計量的氧的大 約-大約50% ；在氣化區(qū)氣化一部分的該含有烴的固體，來提供含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的 氣化的烴；和直接或者間接從該熱氣體產(chǎn)物傳熱到鍋爐供水，來提供冷卻的氣體產(chǎn)物。
19.權(quán)利要求18的方法，其進一步包含選擇性分離該冷卻的氣體產(chǎn)物，來提供兩種或 多種烴產(chǎn)物和合成氣，其中該烴產(chǎn)物包含下面的至少兩種乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、 丁烷、丁烯、戊烷、戊烯、己烷、己烯、庚烷和庚烯，和其中該合成氣包含氫氣、一氧 化碳和二氧化碳；并且反應(yīng)至少一部分的該合成氣產(chǎn)物來提供一種或多種費-托產(chǎn)物、 氨、甲醇、其衍生物、或者其組合。
全文摘要
提供了用于改質(zhì)烴的系統(tǒng)和方法。一部分烴可以在氣化的烴、燃燒氣體和固體存在下汽化，來提供汽化的氣體。一部分烴可以在該氣化的烴，燃燒氣體和固體存在下裂解來提供裂解的氣體。一部分烴可以沉積到該固體上來提供含有烴的固體。至少一部分的含有烴的固體可以選擇性分離來提供分離的含有烴的固體和熱氣體產(chǎn)物。該熱氣體產(chǎn)物的溫度可以是大約400℃-大約1650℃。一部分的該含有烴的固體可以在氧化劑存在下燃燒來提供燃燒氣體。一部分的該含有烴的固體可以氣化來提供氣化的烴。
文檔編號C10G9/28GK102015968SQ200980114277
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者R·K·阿格拉瓦爾, R·伊克巴爾 申請人:凱洛格·布朗及魯特有限責任公司