合成氣的生產(chǎn)的制作方法
【專利摘要】通過烴原料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的方法和反應(yīng)器。應(yīng)用的燃燒器帶有多個(gè)同軸燃燒器通道，其中至少一個(gè)通道提供非氣態(tài)烴原料物流，至少一個(gè)其它通道提供含氣態(tài)烴原料的物流,和至少一個(gè)另外的通道提供非烴調(diào)節(jié)劑氣體。
【專利說明】合成氣的生產(chǎn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用帶有多個(gè)同軸燃燒器通道的燃燒器通過烴原料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的方法和反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]合成氣是包含一氧化碳和氫氣的氣體，通常用作燃料氣或作為合成甲醇、氨、各種其它化學(xué)品或者氣態(tài)或液態(tài)烴的原料。
[0003]EP0343735A2公開了應(yīng)用帶有5個(gè)同軸通道的多孔燃燒器通過液體或固體燃料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的方法。通過中心通道和外部環(huán)形通道提供烴氣體。該已知方法的缺點(diǎn)是火焰會(huì)靜置于管道端部，使燃料與氧化劑氣體分離，特別是當(dāng)燃料為含有大部分揮發(fā)性烴的液體時(shí)。這可能造成管道熱劣化。
[0004]US7, 569，156公開了應(yīng)用多孔燃燒器的不同合成氣生產(chǎn)方法，其中提供蒸汽的通道將油通道與氧氣劑氣體通道分開。
[0005]對(duì)于許多用途，重要的是產(chǎn)生特定H2/C0比的合成氣。對(duì)于其它用途，重要的是產(chǎn)生具有高H2含量的合成氣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在穩(wěn)定和可控的工藝條件下生產(chǎn)具有可控H2含量的合成氣的方法和反應(yīng)器。
[0007]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)目的可以由應(yīng)用帶有多個(gè)同軸通道的燃燒器通過烴原料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的方法實(shí)現(xiàn)，包括:
[0008]-至少一個(gè)提供非氣態(tài)烴原料的通道；
[0009]-至少一個(gè)提供氣態(tài)烴原料的通道；
[0010]-至少一個(gè)提供氧化劑氣體的通道；
[0011]-至少一個(gè)提供調(diào)節(jié)劑氣體的通道；
[0012]調(diào)節(jié)劑氣體為包括例如蒸汽、二氧化碳或其混合物的非烴氣體。
[0013]提供油物流的通道例如可以布置在提供調(diào)節(jié)劑氣體物流的兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g，或者在提供含氣態(tài)烴原料的物流的兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g，或者在分別提供調(diào)節(jié)劑氣體物流和含氣態(tài)烴原料的物流的兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這避免了管道端部的熱劣化，而這會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器溫度波動(dòng)較少。
[0014]氣態(tài)烴原料例如可以通過單個(gè)通道例如中心通道或外部通道或通過多個(gè)通道來提供。替代地，如果需要的話，氣態(tài)烴原料可以通過存在的任何其它通道提供。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，氣態(tài)烴原料可以通過同軸多孔燃燒器例如帶有7個(gè)同軸通道的燃燒器的外部環(huán)狀通道或中心通道提供。
[0015]氣態(tài)烴原料例如可以含有純烴氣體或者為調(diào)節(jié)劑氣體和烴氣體及任選其它氣體的混合物。含烴氣體物流例如可以具有30-70wt%的烴氣體含量，例如45-55wt%。剩余的含量例如可以包括蒸汽和任選的其它氣體。如果應(yīng)用多個(gè)含氣態(tài)烴原料的物流，它們可以具有相同或不同的組成。
[0016]氣態(tài)烴原料例如可以包括天然氣，主要包含甲烷。例如甲烷含量可以為約80_100wt%。也可以存在乙燒、丙燒、丁燒和異丁燒。
[0017]氧化劑氣體可以為任何含氧氣體。合適的例子為空氣和純化的氧氣，例如氧含量為95ν01%或更大的純化氧氣。任選地，所述氧化劑可以與調(diào)節(jié)劑氣體如蒸汽預(yù)混合。調(diào)節(jié)劑氣體的含量例如可以為約10-30wt%。
[0018]非氣態(tài)烴原料可以為固體或液體。如果合成氣由固體燃料組成，可以使用的是顆粒狀烴材料，例如粉煤，分散于氣體或液體如油或水中。合適的液體燃料例如可以包括天然的汽油、煤油、粗柴油、石腦油、柴油燃料、原油、和應(yīng)用分離方法如蒸餾或萃取對(duì)例如原油、浙青砂、頁巖油或煤提取物處理后剩余的殘余產(chǎn)品。也可以應(yīng)用含其它原子如氧的烴，條件是所述原子的含量足夠低，以避免干擾自維持燃燒。特別合適的是重質(zhì)原油渣油，例如當(dāng)提供至燃燒器時(shí)，在烴原料的溫度下測(cè)量，運(yùn)動(dòng)粘度為l_3000cSt或Ι-lOOOcSt的原油渣油。
[0019]在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，可以應(yīng)用配備有同軸通道的燃燒器，包括:
[0020]-提供氧化劑氣體物流的第一內(nèi)部中心通道，
[0021]-提供含蒸汽物流的相鄰環(huán)狀第二通道，
[0022]-提供含油物流的第三通道，
[0023]-提供氣態(tài)烴原料的外部第四通道。
[0024]在另一個(gè)具體的實(shí)施方案中，可以應(yīng)用配備有同軸通道的燃燒器，包括:
[0025]-提供第一氧化劑氣體物流的第一內(nèi)部中心通道；
[0026]-提供第二氧化劑氣體物流的相鄰環(huán)狀第二通道，其中第二物流的流量比第一物流的流量高；
[0027]-提供蒸汽物流的第三通道，
[0028]-提供含油物流的第四通道，
[0029]-提供氣態(tài)烴原料的外部第五通道。
[0030]第一物流的流量例如可以為第二物流的流量的約10-50%，例如20-40%。任選地，中心通道中的氧化劑氣體物流可以用含烴氣體物流替代。
[0031]在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以應(yīng)用配備有六個(gè)同軸通道的燃燒器，包括:
[0032]-提供氧化劑氣體的第一內(nèi)部中心通道；
[0033]-提供蒸汽物流的第二通道；
[0034]-提供含油物流的第三通道，
[0035]-提供蒸汽物流的第四通道；
[0036]-提供氧化劑氣體的第五通道，和
[0037]-提供氣態(tài)烴原料物流的外部第六通道。
[0038]在另外一個(gè)實(shí)施方案中，可以應(yīng)用配備有七個(gè)同軸通道的燃燒器，包括:
[0039]-提供氣態(tài)烴原料物流的第一內(nèi)部中心通道；
[0040]-提供氧化劑氣體的相鄰環(huán)狀第二通道；
[0041]-提供蒸汽物流的第三通道；
[0042]-提供含油物流的第四通道，
[0043]-提供蒸汽物流的第五通道；
[0044]-提供氧化劑氣體的第六通道，和
[0045]-提供氣態(tài)烴原料物流的外部第七通道。
[0046]任選地，第一通道中的氣態(tài)烴原料可以被氫氣劑氣體物流替代，或者第七通道中的氣態(tài)烴原料可以被蒸汽物流替代。
[0047]本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)形成其它組合。
[0048]流過中心通道的含氣態(tài)烴原料的物流如蒸汽與天然氣的混合物例如可以具有5-85m/s、更具體約25-65m/s的平均流速。
[0049]含氧化劑氣體的物流例如可以具有約50_150m/s、更具體約80_120m/s的平均流速。
[0050]含調(diào)節(jié)劑氣體如蒸汽的物流例如可以具有5-85m/s、更具體約25_65m/s的平均流速。
[0051]非氣態(tài)烴原料如油例如可以具有約15m/s或更低、更具體約7_12m/s的平均流速。
[0052]通過合適地確定同軸通道的流通容量可以改變各物流速度。
[0053]在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述方法可以在約0.l-12MPa的壓力例如約0.5_6MPa下實(shí)施。反應(yīng)器中的溫度典型地為約1000-1800°C。
[0054]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法有可能達(dá)到在約0.75 (例如當(dāng)烴氣體與液體的質(zhì)量流量比非常小或?yàn)?時(shí))至約1.25 (例如當(dāng)烴氣體與液體的質(zhì)量流量比非常大如為1時(shí))之間的任何H2/C0比。
[0055]本方法可以在包括帶有多個(gè)同軸燃燒器通道的燃燒器的反應(yīng)器中實(shí)施，其中至少一個(gè)通道操作連接至非氣態(tài)烴原料供應(yīng)，至少一個(gè)其它通道操作連接至氣態(tài)烴原料供應(yīng)和至少一個(gè)通道操作連接至調(diào)節(jié)劑氣體供應(yīng)。
[0056]在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述方法可以應(yīng)用包括具有七個(gè)同軸通道的燃燒器的反應(yīng)器來實(shí)施:
[0057]-提供氣態(tài)烴原料物流的第一內(nèi)部中心通道，
[0058]-提供氧化劑氣體的相鄰環(huán)狀第二通道，
[0059]-提供蒸汽物流的第三通道，
[0060]-提供含油物流的第四通道，
[0061]-提供蒸汽物流的第五通道，
[0062]-提供氧化劑氣體的第六通道，和
[0063]-提供氣態(tài)烴原料的外部第七通道。
[0064]任選地，第一通道中的氣態(tài)烴原料可以被氧化劑氣體物流替代，或者第七通道中的氣態(tài)烴原料可以被蒸汽物流替代。
[0065]所述燃燒器可以包括在燃燒器出口處的多個(gè)狹縫和具有用于冷卻流體如水的內(nèi)部通道的中空壁構(gòu)件。任選地，這些通道可以在燃燒器出口處會(huì)集。所述燃燒器還可以配備有施用于燃燒器壁外表面或通過構(gòu)件緊鄰燃燒器壁外表面懸掛的陶瓷或耐火襯里，用于在燃燒器操作或受熱/停止操作情況下耐受熱負(fù)荷。如果需要，所述通道可以配備有縮進(jìn)或突出的出口。
[0066]所述反應(yīng)器可以進(jìn)一步包括容器，如在其下端具有用于一氧化碳和氫氣的混合物的出口的垂直取向的圓筒形容器。所述燃燒器例如可以布置在反應(yīng)器容器的頂端。
[0067]任選地，如果需要，所述反應(yīng)器可以包括多個(gè)燃燒器。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用帶有多個(gè)同軸通道的燃燒器通過烴原料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的方法，包括: -至少一個(gè)提供非氣態(tài)烴原料的通道； -至少一個(gè)提供氣態(tài)烴原料的通道； -至少一個(gè)提供氧化劑氣體的通道； -至少一個(gè)單獨(dú)提供調(diào)節(jié)劑氣體的通道； 其中將提供非氣態(tài)烴原料的通道布置在兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g，所述兩個(gè)相鄰?fù)ǖ蓝继峁┱{(diào)節(jié)劑氣體物流或含氣態(tài)烴原料的物流。
2.權(quán)利要求1方法，其中將提供非氣態(tài)烴原料的通道布置在兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g，所述兩個(gè)相鄰?fù)ǖ婪謩e提供調(diào)節(jié)劑氣體物流和含氣態(tài)烴原料的物流。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中氣態(tài)烴原料至少部分通過中心通道提供。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中氣態(tài)烴原料至少部分通過外部通道提供。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中氣態(tài)烴原料只通過一個(gè)通道提供。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中至少一個(gè)提供氣態(tài)烴原料的物流是蒸汽和烴氣體的混合物。
7.權(quán)利要求6的方法，其中氣態(tài)烴原料的烴氣含量為30-70wt%，例如45-55wt%。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中氣態(tài)烴原料為天然氣。
9.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中調(diào)節(jié)劑氣體為蒸汽。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中非氣態(tài)烴原料包括油。
11.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的應(yīng)用帶有同軸通道的燃燒器的方法，包括: -提供氣態(tài)烴原料的第一內(nèi)部中心通道， -提供氧化劑氣體的相鄰環(huán)狀第二通道， -提供蒸汽物流的第三通道， -提供含油物流的第四通道， -提供蒸汽物流的第五通道， -提供氧化劑氣體的第六通道，和 -提供氣態(tài)烴原料的外部第七通道。
12.權(quán)利要求1的應(yīng)用帶有同軸通道的燃燒器的方法，包括: -提供第一氧化劑氣體物流的第一內(nèi)部中心通道， -提供第二氧化劑氣體物流的相鄰環(huán)狀第二通道，其中第二物流的流量比第一物流的流量高， -提供蒸汽物流的第三通道， -提供含油物流的第四通道， -提供氣態(tài)烴原料的外部第五通道。
13.通過烴原料部分燃燒生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括帶有多個(gè)同軸燃燒器通道的燃燒器，其中所述燃燒器包括: -提供氣態(tài)烴原料物流的第一內(nèi)部中心通道， -提供氧化劑氣體的相鄰環(huán)狀第二通道， -提供蒸汽物流的第三通道， -提供含油物流的第四通道，-提供蒸汽物流的第五通道，-提供氧化劑氣體的第六通道，和-提供氣態(tài)烴原料的外部第七通道。
【文檔編號(hào)】C01B3/36GK104254489SQ201280051588
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月18日
【發(fā)明者】J·H·M·迪塞爾霍斯特, R·舒維納, J·O·伍爾夫 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司