發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種僅使用外部來源的co2作為碳源生產(chǎn)合成氣的方法。制備合成氣的傳統(tǒng)方法是在大量甲烷存在下的典型方法，該甲烷既是典型重整反應(yīng)的反應(yīng)物：ch4+co2→2co+2h2ch4+h2o→co+3h2也是進(jìn)行燃燒反應(yīng)所需的燃料ch4+2o2→co2+2h2o提供進(jìn)行上述吸熱重整反應(yīng)所需的能量，并提供部分蒸汽和co2用作上述反應(yīng)中的反應(yīng)物。然而，人們認(rèn)為現(xiàn)在有必要生產(chǎn)合成氣，以減少產(chǎn)生大量溫室co2的碳燃料。

背景技術(shù)：

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、現(xiàn)在，申請人發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法可以克服生產(chǎn)合成氣的傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，該方法使用從煙氣中分離的或來自其他生產(chǎn)方法(如水泥或鋼廠制備中的煅燒)的廢co2作為唯一碳源。

2、本發(fā)明的方法包含以下步驟：

3、a)根據(jù)以下反應(yīng)方案，在高于1000℃的溫度下，10至40巴的壓力下，在有蒸汽存在的情況下于h2燃燒器中燃燒氫氣和氧氣以生成蒸汽：

4、[r1]h2+0.5o2→h2o

5、b)在800至900℃的溫度下驟冷并任選地進(jìn)一步冷卻步驟a)的流出物；

6、c)在800至900℃的溫度和10至40巴的壓力下，在固體氧化物電解池(soec)中對步驟b)的蒸汽進(jìn)行電解，從而獲得氫氣和氧氣；

7、d)冷卻步驟c)的濕氫氣并通過冷凝除去水分；

8、e)根據(jù)以下反應(yīng)方案，將步驟d)的氫氣和外部來源的co2進(jìn)行逆水煤氣變換反應(yīng)：

9、[r2]co2+h2＝co+h2o

10、由此獲得合成氣，條件是所述氫氣在所述步驟中以相對于co2為0.5至3摩爾的量進(jìn)料；

11、f)冷卻步驟e)的濕合成氣并除去水分，從而獲得具有所需h2/co比的干燥合成氣。本發(fā)明的另一個主題是用于實(shí)施本發(fā)明的方法的設(shè)備，其包含：

12、a)用于進(jìn)行步驟a)的h2燃燒器單元，其與用于進(jìn)行步驟b)的蒸汽驟冷器通過流體直接連通，

13、b)用于進(jìn)行步驟b)的蒸汽驟冷器，其與h2燃燒器和固體氧化物電解池(soec)單元通過流體連通，

14、c)進(jìn)行步驟c)的固體氧化物電解池，與h2燃燒器單元和逆水煤氣變換反應(yīng)單元通過流體連通；

15、d)水煤氣變換反應(yīng)單元與h2燃燒器和固體氧化物電解池通過流體連通。

技術(shù)特征：

1.一種生產(chǎn)h2/co比為0.5至3.5的合成氣的方法，其包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟e)中，以相對于co2摩爾量為1至3.5摩爾的量進(jìn)料氫氣，從而生產(chǎn)h?2/co比為1至3.5的合成氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，在步驟e)中，以相對于co2摩爾量為2至3.5摩爾的量進(jìn)料氫氣，從而生產(chǎn)h?2/co比為2和3.5之間的合成氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟a)中，以相對于所供給的氫氣和氧氣的摩爾量之和的1至4摩爾量的范圍內(nèi)添加蒸汽。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟b)中，在驟冷單元中通過使蒸汽流作為冷卻流體單獨(dú)流過進(jìn)行驟冷，并且將驟冷的流出物在鍋爐中進(jìn)一步冷卻，其中使用冷水和在10至40bar、優(yōu)選地在30bar的壓力下的加壓冷水流作為冷卻流體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟b)中，僅在驟冷單元中通過與壓力為10至40巴、優(yōu)選30巴的加壓冷水流直接接觸進(jìn)行冷卻。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中電解步驟c)中產(chǎn)生的一部分氧氣在步驟a)中再循環(huán)，而剩余部分純氧則被儲存以作為高純度氧出售。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中將步驟d)的干燥氫氣分成兩股流，其中第一股流再循環(huán)至步驟a)，而第二股流與外部co2混合加熱并被送至步驟e)，在此進(jìn)行逆水煤氣變換。

9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中將離開鍋爐的蒸汽流或離開驟冷器的蒸汽流分成兩股流，其中第一股流被送至soec且第二股流被送至渦輪機(jī)并膨脹，或者在預(yù)先冷卻之后再循環(huán)至步驟a)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的用于進(jìn)行步驟a)-b)和e)的方法，其包含進(jìn)行步驟a)和b)的殼體和進(jìn)行步驟e)的管束，其中：

11.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法的設(shè)備，其包含：

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中單元a)、b)和d)包含在一個單獨(dú)的單元中，所述單元包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述蒸汽驟冷器iii)是選自噴嘴冠的直接類型，或者是選自熱交換器或廢熱鍋爐的間接類型。

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其中所述殼側(cè)流出物的出口位于所述單元的頂部，所述管側(cè)反應(yīng)物的入口位于所述單元的頂部，所述管側(cè)流出物的出口位于所述單元的底部，而所述蒸汽驟冷單元位于所述單元的頂部。

15.根據(jù)權(quán)利要求12或13任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述殼側(cè)流出物的出口位于所述單元的底部，所述管側(cè)反應(yīng)物的入口位于所述單元的底部，并且所述管側(cè)流出物的出口位于所述單元的頂部，所述殼側(cè)蒸汽驟冷單元位于所述單元的底部。

技術(shù)總結(jié)
一種生產(chǎn)H<subgt;2</subgt;/CO比為0.5至3.5的合成氣的方法，其包含：a)在蒸汽存在的情況下于H<subgt;2</subgt;燃燒器中燃燒氫氣和氧氣以產(chǎn)生蒸汽，b)驟冷步驟a)的流出物；c)在固體氧化物電解池(SOEC)中對步驟b)的蒸汽進(jìn)行電解，從而獲得氫氣和氧氣，d)冷卻步驟c)的濕氫氣并通過冷凝除去水分；e)將步驟d)的氫氣和外部來源的CO<subgt;2</subgt;進(jìn)行逆水煤氣變換反應(yīng)從而獲得合成氣；f)冷卻步驟e)的濕合成氣并通過冷凝除去水分，從而獲得干燥合成氣。

技術(shù)研發(fā)人員：F·馬南蒂,菲利波·比索蒂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：米蘭綜合工科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2