專利名稱：合成氣的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于合成含氫的化合物例如氨或醇例如甲醇的合成氣的生產(chǎn)方法，并涉及由合成氣合成這樣的含氫化合物的方法。
這樣的含氫化合物通常在合成回路中合成，其中，在提高的溫度和壓力下，把新鮮的合成氣(稱作補(bǔ)充氣)與循環(huán)氣的混合物加入到含有適合于合成反應(yīng)的催化劑的合成反應(yīng)器中。然后，把所需的含氫化合物從合成反應(yīng)器流出的反應(yīng)氣體中分離出，例如，通過冷卻反應(yīng)的合成氣以冷凝合成的含氫化合物為液相，液相可以很容易地分離。然后，將分離所要的含氫化合物之后剩余的氣體作為循環(huán)氣循環(huán)到合成反應(yīng)器。因?yàn)檠a(bǔ)充氣體常常含有在合成反應(yīng)中是惰性的組分和/或過量的某一種反應(yīng)物，所以部分氣體要作為排出氣體排出回路，以避免在循環(huán)往返于合成回路中的氣體中增加惰性氣體或反應(yīng)物過量。通常，把部分或全部的排出氣進(jìn)行提純，以回收所需的反應(yīng)物，該反應(yīng)物直接作為循環(huán)氣的一部分循環(huán)到合成反應(yīng)器，或者循環(huán)到生產(chǎn)補(bǔ)充氣的合適的地方。當(dāng)用于生產(chǎn)補(bǔ)充氣的方法包括有效的除去不需要的組分例如過量的某一反應(yīng)物或惰性氣的分離步驟時(shí)，排出氣可以循環(huán)到分離步驟上游的生產(chǎn)補(bǔ)充氣的地方。
通常，通過一系列步驟生產(chǎn)補(bǔ)充氣體，這些步驟包括烴原料，特別是天然氣或石腦油的水蒸汽轉(zhuǎn)化。在該水蒸汽轉(zhuǎn)化段中，通常是原料脫硫之后在提高的溫度和壓力下，在水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，通常在例如氧化鋁或鋁酸鈣這樣的耐熱物質(zhì)上載鎳的催化劑存在下與蒸汽，有時(shí)也與二氧化碳反應(yīng)，得到含氫、氧化碳和甲烷的氣體物流。轉(zhuǎn)化催化劑通常放在用合適的燃料點(diǎn)火加熱的爐子中加熱的管子中。上述的部分或全部的排出氣可以用作至少部分爐用燃料。
通常，特別是該方法用于生產(chǎn)氨合成氣時(shí)，初級轉(zhuǎn)化氣進(jìn)到部分氧化步驟，其通常叫做第二級轉(zhuǎn)化，其中初級轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化氣用含游離氧的氣體，例如氧氣本身，或空氣(或富氧或貧氧空氣)進(jìn)行部分氧化，在此，需要把氮引入到補(bǔ)充氣中，例如對于氨合成氣。在該第二級轉(zhuǎn)化步驟中，部分氧化的，即部分燃燒的氣體通常通過水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以減少甲烷含量。這樣的接著通過蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的部分氧化步驟通常稱為自熱轉(zhuǎn)化。因此，吸熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需的熱量由部分燃燒產(chǎn)生的熱量來提供。根據(jù)指定的用途，生成的產(chǎn)物氣體即初級轉(zhuǎn)化氣，或要用這樣的部分氧化步驟的第二級轉(zhuǎn)化氣要進(jìn)一步處理，以得到補(bǔ)充氣。該進(jìn)一步的處理將取決于指定的用途。
對于氨合成，補(bǔ)充氣需要含有氫和氮。用空氣(或富氧或貧氧空氣)作為含氧氣體得到的第二級轉(zhuǎn)化氣將含有氫、氮、氧化碳、甲烷和氬氣。因此，對于氨合成氣，該第二級轉(zhuǎn)化氣通常要進(jìn)行與蒸汽的一步或多步轉(zhuǎn)移反應(yīng)，以轉(zhuǎn)化一氧化碳成為二氧化碳，同時(shí)生產(chǎn)更多的氫氣，然后除去二氧化碳與水蒸汽。因?yàn)檠趸甲鳛榘焙铣纱呋瘎┑亩疚?，通常要除去殘余的氧化碳，例如通過甲烷化除去氧化碳。另外，轉(zhuǎn)移的氣體可以進(jìn)行催化選擇氧化，以便把殘留的一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，然后，除去二氧化碳和水蒸汽。因?yàn)闅浜偷且?摩爾的氫對1摩爾氮的比例反應(yīng)生成氨，所以補(bǔ)充氣需要有氫/氮摩爾比為約3。雖然這可以通過選擇初級和二級轉(zhuǎn)化條件以便所用的空氣的量是引入的氮的需要量來達(dá)到，但是，為了減少必須在初級轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中進(jìn)行的轉(zhuǎn)化的量，在第二級轉(zhuǎn)化步驟中所用的空氣的量通常是這樣的，即自熱轉(zhuǎn)化氣含有超過氨合成所需要的量的過量氮。因此，在這樣的情況下，通常有一個(gè)在補(bǔ)充氣體加入到合成回路之前從該補(bǔ)充氣體中除去氮的步驟，或者從回路排出的物流中除去氮的步驟，在后一種情況下，過量的氮從由回路中排出的物流中分離出來，剩下富氫物流。然后，該富氫物流回到回路。分離過量的氮通常也能除去某些或所有的殘留甲烷和氬氣(其在氨合成過程中作為惰性氣體)。所生成的氣體廢氣物流含有過量的氮和殘余的甲烷，因此其有一定的燃料價(jià)值，所以其常部分或全部用作加熱初級轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的燃料。
對于合成含氧的有機(jī)化合物，如甲醇，補(bǔ)充氣含氫、一氧化碳和二氧化碳。由下列等式給出的參數(shù)“R”R＝([H2]-[CO2])/([CO]+[CO2])(其中的[H2]、[CO]和[CO2]分別代表氫、一氧化碳和二氧化碳的摩爾數(shù))通常與補(bǔ)充氣的組成有關(guān)。對于甲醇合成，具有“R”值等于2的補(bǔ)充氣具有化學(xué)計(jì)量的組成。
雖然第二級轉(zhuǎn)化步驟通常不用于制備甲醇合成氣，但是，它的使用可以使合成氣具有更適合于甲醇合成的組成。因此，在缺少第二級轉(zhuǎn)化步驟的情況下，消耗的原料是天然氣，合成氣將含有比轉(zhuǎn)化所存在的氧化碳為甲醇所需要的氫更多的氫，即“R”將大大高于2。使用第二級轉(zhuǎn)化步驟可以使“R”的值降低到一個(gè)適當(dāng)?shù)乃剑?.8-2.2。因此，在GB-A-2099846中已提出在壓力為35-55巴(絕對壓力)下，使用比傳統(tǒng)的出口溫度低的出口溫度下操作初級轉(zhuǎn)化段，得到一種含有比較高的甲烷含量的氣體物流，然后使該初級轉(zhuǎn)化的氣體與氧氣進(jìn)行第二級轉(zhuǎn)化。
對于，用于制備氧化的有機(jī)化合物如甲醇的合成氣，第二級轉(zhuǎn)化(如果使用這一步的話)之后的轉(zhuǎn)化氣體除了冷卻和除去水蒸汽之外可不需要進(jìn)一步處理。
使用在火焰加熱爐中加熱的含催化劑管子的上述初級轉(zhuǎn)化步驟不能很有效的加熱，并且還需要大的昂貴的設(shè)備。為了減少初級轉(zhuǎn)化裝置的負(fù)荷，已提出了各種建議，例如通過部分通過初級轉(zhuǎn)化裝置的旁路，以便部分原料直接進(jìn)到第二級轉(zhuǎn)化裝置。因此，為了增加現(xiàn)有裝置的生產(chǎn)能力，在例如GB-A-2160516中已提出提供一種初級轉(zhuǎn)化裝置的部分旁路，以便部分原料直接加到第二級轉(zhuǎn)化裝置。在GB-A-1569014中介紹了一種類似的方法。走初級轉(zhuǎn)化裝置的旁路也意味著總的蒸汽比可以減小，以至于每一體積的氧化碳產(chǎn)生的必須被冷卻的氣體的體積很小。
但是，這些方法存在某些困難，因?yàn)槠浔仨毎炎叱跫夀D(zhuǎn)化裝置的旁路的比較冷的原料與熱的初級轉(zhuǎn)化氣體混合，和/或要設(shè)計(jì)另外帶有分離加入到其中的原料的分離設(shè)備的第二轉(zhuǎn)化裝置。額外分離原料的這樣的設(shè)備存在混合的問題，而旁路原料加到熱的初級轉(zhuǎn)化氣體中的方法存在著特殊的問題，其可能需要分離旁路物流而保持初級和第二級轉(zhuǎn)化段在操作。
這種分離能力在此是特別需要的，正如在上述的GB-A-2160516中提出的，在室溫下原料是液體例如石腦油，走初級轉(zhuǎn)化裝置的旁路的原料與蒸汽進(jìn)行絕熱催化反應(yīng)，以產(chǎn)生含有作為主要烴組分的甲烷的氣體。當(dāng)旁路氣體與來自初級轉(zhuǎn)化裝置的熱產(chǎn)物混合時(shí)，為了避免由于比甲烷的分子量大的烴類的熱裂化而易于產(chǎn)生的碳沉積，這樣一種絕熱方法(這里稱作預(yù)轉(zhuǎn)化方法)是需要的。不幸的是，用在這種絕熱預(yù)轉(zhuǎn)化過程中的催化劑的壽命一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于初級或第二級轉(zhuǎn)化催化劑的壽命，所以，預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑就需要比初級或第二級轉(zhuǎn)化催化劑更換的次數(shù)多的多。因此，就需要只更換預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑而不停掉初級和第二級轉(zhuǎn)化裝置，所以，在上述的裝置中，旁路氣體在預(yù)轉(zhuǎn)化段之后與熱的初級轉(zhuǎn)化氣體混合，或直接加到第二級轉(zhuǎn)化裝置，這就需要某些閥件能夠在高溫操作以實(shí)現(xiàn)這樣的分離。
在本發(fā)明中，通過使用分開的部分氧化步驟，并且旁路原料在預(yù)轉(zhuǎn)化段之后加入到這些部分氧化步驟中，就能避免上述問題。冷卻該分開的部分氧化段的產(chǎn)物，然后加到處理初級轉(zhuǎn)化裝置的產(chǎn)物的任何第二級轉(zhuǎn)化段之后的冷卻的主過程物流中。這樣，旁路物流的分離可以在較低的溫度(低于約600℃)下用閥操作來進(jìn)行。
因此，本發(fā)明提供一種從脫硫的烴原料生產(chǎn)含氫合成氣的方法，該方法包括a).氫所說的脫硫原料的第一物流進(jìn)行初級催化水蒸汽轉(zhuǎn)化，任意地接著用一種含氧氣體把初級轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行第二級轉(zhuǎn)化，然后冷卻得到的轉(zhuǎn)化的第一物流;b).把所說的脫硫原料的第二物流進(jìn)行絕熱低溫水蒸汽轉(zhuǎn)化的預(yù)轉(zhuǎn)化，接著用含氧氣體部分氧化得到的預(yù)轉(zhuǎn)化的第二物流，形成轉(zhuǎn)化的第二物流，冷卻轉(zhuǎn)化的第二物流;和c).混合該冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，含氫的氣體，最好是由加入合成氣的合成回路得到的含氫氣體，在部分氧化步驟之前加入到預(yù)轉(zhuǎn)化的氣體中。
在本發(fā)明可應(yīng)用的一個(gè)特殊的方案中，當(dāng)由合成氣生產(chǎn)甲醇時(shí)，部分氧化步驟在高于用于初級轉(zhuǎn)化步驟的壓力下進(jìn)行，在該方法的優(yōu)選的另一個(gè)方案中，把由甲醇合成回路取出的含氫氣體物流加入到部分氧化段之前的第二物流中。在這種方案的改進(jìn)方案中，部分氧化步驟在非催化下，可能在基本上不存在蒸汽的情況下進(jìn)行，在該情況下，可以省去預(yù)轉(zhuǎn)化段。
在本發(fā)明的一種適用于生產(chǎn)甲醇的方案中，甲醇是由轉(zhuǎn)化的第一或第二物流，或由轉(zhuǎn)化的第一和第二物流的混合物，在中等壓力下，在相關(guān)的物流加入到該合成回路之前，在輔助合成段中合成。
合適的烴原料包括在常壓下沸點(diǎn)低于約220℃的烴類，例如天然氣或石腦油。當(dāng)通過本發(fā)明生產(chǎn)甲醇合成氣時(shí)，最好烴原料的平均氫/碳原子比大于2，特別是大于約2.4，對于生產(chǎn)甲醇合成氣，天然氣是優(yōu)選的烴原料。
在使用之前，烴原料應(yīng)該脫硫，可以使烴原料通過一個(gè)合適的吸附劑床，例如氧化鋅，吸附所有存在的硫化氫來進(jìn)行脫硫。當(dāng)原料含有含碳的硫化物時(shí)，在使該氣體通過硫化氫吸附劑之前，在原料中加入少量氫，例如部分補(bǔ)充氣或回路排出氣，并使該混合物通過加氫脫硫催化劑如鉬酸鎳或鉬酸鈷，使這些含碳的硫化物轉(zhuǎn)化成硫化氫。
第一物流可以含有約20-95%，特別是至少30%的總進(jìn)料，而第二物流相應(yīng)地含有其余量，即5-80%，特別是至少10%的總進(jìn)料。對于生產(chǎn)甲醇合成氣，第一物流最好是30-95%，特別是少于90%的總進(jìn)料。
第一物流的初級和任意第二級轉(zhuǎn)化，可以在常規(guī)條件下，用常規(guī)的蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，例如在耐熱載體如氧化鋁或鋁酸鈣上載鎳的催化劑上進(jìn)行。初級轉(zhuǎn)化裝置的進(jìn)料一般可以含有2-6，優(yōu)選2.5-3.5摩爾蒸汽/原料中的克原子氫碳。如果其來源可以保證的話，某些蒸汽可以用二氧化碳代替。壓力可以是5-45巴(絕對壓力)，初級轉(zhuǎn)化的出口溫度為700-870℃，第二級轉(zhuǎn)化(如果用的話)的出口溫度為850-1100℃。但是，初級轉(zhuǎn)化段可以在較高的壓力，但是用比常規(guī)的情況低的出口溫度下進(jìn)行。例如，初級轉(zhuǎn)化段可以在壓力為25-45巴(絕對)，特別是30-40巴(絕對)，出口溫度為750-850℃，特別是800-850℃下操作。
當(dāng)不用第一物流的第二轉(zhuǎn)化步驟生產(chǎn)甲醇合成氣時(shí)，由于使用較高的壓力、較低的溫度及比常規(guī)情況可能低的蒸汽比的結(jié)果，初級轉(zhuǎn)化氣的甲烷含量將稍微比常規(guī)情況高，特別是優(yōu)選至少5%，尤其是6-15%(以干基體積計(jì))。雖然該較大量的甲烷加到合成回路中(如下所述)，該甲烷的一部分可以作為原料再使用。
如果用一種含氮及氧的氣體例如空氣來生產(chǎn)氨合成氣，在第二轉(zhuǎn)化段進(jìn)一步轉(zhuǎn)化初級轉(zhuǎn)化的第一物流，并且該第二轉(zhuǎn)化氣其后進(jìn)行一段或多段轉(zhuǎn)化，在第一物流的第二段轉(zhuǎn)化中所用的含氧氣體的量可以是這樣的，即第二段轉(zhuǎn)化的第一物流中氫等價(jià)物于氮的摩爾比為約2.5至高達(dá)3.2，或更高，例如高到4.0。[術(shù)語“氫等價(jià)物”我們指的是在第二轉(zhuǎn)化氣中氫和一氧化碳的摩爾總量，因?yàn)樵谄浜蟮霓D(zhuǎn)化段中大部分一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，并生產(chǎn)相應(yīng)量的氫，在第二轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳可認(rèn)為是相當(dāng)于氫的相同摩爾量]。
在本發(fā)明的方法中，旁路通過初級轉(zhuǎn)化步驟的部分原料，即第二物流經(jīng)過低溫絕熱轉(zhuǎn)化步驟，即預(yù)轉(zhuǎn)化步驟，不考慮原料的性質(zhì)。這就保證存在于主要是甲烷的原料如天然氣中的比甲烷分子量大的任何烴類例如少量乙烷、丙烷等，在旁路物流經(jīng)受高溫之前都被轉(zhuǎn)化。
在預(yù)轉(zhuǎn)化步驟，即低溫絕熱蒸汽轉(zhuǎn)化過程，把與蒸汽混合的第二原料物流預(yù)熱到一般為400-700℃的溫度，并在溫度低于約650℃，特別是低于約550℃下通過具有水蒸汽轉(zhuǎn)化活性的低溫水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑。在這一段操作的壓力可以大約與第一物流的初級轉(zhuǎn)化所用的壓力相同。另外，特別是在部分氧化步驟之后，轉(zhuǎn)化的第二物流在壓縮之前不經(jīng)歷進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)步驟，即轉(zhuǎn)化，例如在生產(chǎn)甲醇合成氣時(shí)，可能合乎要求的是在明顯的比第一物流的加工中所用的壓力高的壓力下進(jìn)行第二物流的加工，例如在高達(dá)約100巴(絕對)的壓力下操作。后面進(jìn)一步介紹本發(fā)明的生產(chǎn)甲醇合成氣這方面的情況。
對于第二物流的預(yù)轉(zhuǎn)化，蒸汽對烴碳的比例最好是小于第一物流的初級轉(zhuǎn)化中所用的比例，例如，在第二物流中蒸汽的量一般是0.5-2，優(yōu)選1-2摩爾/克原子烴碳。因此，通常需要在蒸汽加入之前分配脫硫的原料或者其初級轉(zhuǎn)化之前再另加蒸汽到第一物流中。另外，特別是第二物流的加工在不同于第一物流的壓力下進(jìn)行時(shí)，可以使用單獨(dú)脫硫的原料。
適用于低溫蒸汽轉(zhuǎn)化段的催化劑是那些由石腦油原料生產(chǎn)合成天然氣的人們熟知的CRG過程中所用的催化劑，可以包括由沉淀法得到的氧化鎳的還原產(chǎn)物。還原之前，一般的催化劑含有至少60(重)%的氧化鎳。通常用難還原的元素例如鋁和/或鎂的氧化物來穩(wěn)定氧化鎳。通過焙燒鎳和難還原的元素的共沉淀的化合物可以得到這樣的氧化物的混合物。這樣的共沉淀的化合物的例子是鎳鋁羥基碳酸鹽或鎳鎂鋁羥基碳酸鹽，例如Ni6Al2(OH)16CO3.4H2O和Ni5MgAl2(OH)16CO3.4H2O。有些或全部鎳可以由鈷代替。
原料和蒸汽在低溫轉(zhuǎn)化催化劑上進(jìn)行絕熱反應(yīng)。于是，把原料和蒸汽加熱到所需要的入口溫度，并通過催化劑床。高級烴與蒸汽反應(yīng)生成氧化碳和氫，同時(shí)，氧化碳與氫發(fā)生甲烷化而形成甲烷。最后結(jié)果是高級烴轉(zhuǎn)化成甲烷并形成一些氫和氧化碳。也可能產(chǎn)生甲烷的某種吸熱的轉(zhuǎn)化，但是，因?yàn)樵谶@樣低的溫度下的平衡對形成甲烷很有利，因此，這種甲烷轉(zhuǎn)化的量是很少的，以至于這一段的產(chǎn)物是富甲烷氣。高級烴的轉(zhuǎn)化所需的熱量是由氧化碳的放熱甲烷化(甲烷和高級烴的蒸汽轉(zhuǎn)化形成的)產(chǎn)生的熱量提供的，和/或由加入到催化劑床的原料和蒸汽的顯熱提供的。因此，出口溫度將由原料/蒸汽混合物的溫度和組成來決定，并且可以是高于或低于入口溫度。所選擇的條件應(yīng)該是這樣的，即出口溫度低于由于催化劑的失活所限定的溫度。雖然在CRG過程中所常用的某些催化劑在高于約550℃失活，但是可以使用的其他催化劑可以允許溫度高達(dá)約700℃。
雖然原料是石腦油時(shí)本發(fā)明有實(shí)用性，但是本發(fā)明也可以用天然氣作原料，在天然氣中含有2個(gè)或更多碳原子的烴的量一般相當(dāng)少，小于10摩爾%，所以發(fā)生放熱反應(yīng)的量是這樣的，以致于出口溫度可能是低的，或者不高于入口溫度約10℃。
為了使第二物流部分氧化段所需的含氧氣體的量可以保持在一個(gè)經(jīng)濟(jì)的水平，例如對于氨合成，為了使用空氣，氮的量也不能太過量，或者使“R”值在為生產(chǎn)含氧有機(jī)化合物的合成氣所需要的范圍之內(nèi)，合乎要求的是加熱加到第二蒸汽部分氧化段的原料到高溫，需要的是500℃以上，例如620-800℃。
在加入到第二物流部分氧化段之前的這樣的加熱過程中，為了使低溫絕熱轉(zhuǎn)化段的產(chǎn)物中的甲烷的熱裂化的危險(xiǎn)減少到最低，最好是把含氫的物流例如取自合成回路的含氫物流在其加熱之前加到產(chǎn)物物流中，這就保證在加熱到第二物流部分氧化段入口溫度的混合物中有足夠的氫，以抑制甲烷的熱裂化。在加到第二物流部分氧化段的原料中氫的存在也保證混合物的自燃溫度足夠低，以致于很容易進(jìn)行燃燒。
因此，在低溫轉(zhuǎn)化催化劑上絕熱反應(yīng)之后，在第二物流的處理中，最好加入含氫物流，并且加熱生成的混合物，例如在火焰加熱爐中，到所需的第二物流部分氧化段入口溫度。在某些情況下，可能需要在加入含氫物流之前，把由低溫絕熱轉(zhuǎn)化步驟得到的富甲烷氣，在比初始絕熱反應(yīng)段所用溫度高的溫度下進(jìn)行一步或多步絕熱轉(zhuǎn)化，并加熱到第二物流部分氧化段所需的入口溫度。例如，如US 3795485或US4383982所述，該氣體可以在火焰加熱爐中加熱，然后通過一個(gè)水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑床，其中產(chǎn)生絕熱轉(zhuǎn)化。可能在每個(gè)絕熱轉(zhuǎn)化段之間有一個(gè)以上能加熱該氣體物流的這樣的絕熱轉(zhuǎn)化段。因?yàn)榈蜏亟^熱轉(zhuǎn)化段一般用低的蒸汽/烴碳比進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所以，可能需要在自熱轉(zhuǎn)化段之前另外加一定量的蒸汽。當(dāng)在自熱轉(zhuǎn)化步驟之前，用一個(gè)或多個(gè)這樣的絕熱轉(zhuǎn)化段進(jìn)行富甲烷氣體的蒸汽轉(zhuǎn)化時(shí)，蒸汽可以在這樣的絕熱轉(zhuǎn)化步驟之前加入。使用這樣一個(gè)絕熱轉(zhuǎn)化段的優(yōu)點(diǎn)是在第二物流自熱轉(zhuǎn)化段中所用的含氧氣體的量可以減少。
如上所述，低溫絕熱轉(zhuǎn)化段之后及任何高溫絕熱轉(zhuǎn)化段之后，最好是加入含氫氣體，優(yōu)選由合成回路取出的合成氣體，并把混合物加熱到第二物流部分氧化段所需要的入口溫度。為了使第二物流部分氧化段所用的含氧氣體的量減少到最少，最好把該含氧氣體盡可能加熱是實(shí)用的。但是，當(dāng)含氧氣體是氧氣，例如是空氣分離裝置生產(chǎn)的氧氣時(shí)，從冶金學(xué)的角度考慮，限制含氧氣體預(yù)熱到約250℃。然而，用空氣作為含氧氣體時(shí)，可以很方便的把空氣預(yù)熱到650℃以上的溫度，一般在700-850℃。原料和含氧氣體預(yù)熱的溫度，其相對的比例，和所加入的含氫氣體的量應(yīng)該是這樣的，以致于進(jìn)料(包括任何加入的含氫氣體)和含氧氣體的混合物的溫度高于該混合物的自燃溫度。所加的含氫氣體的量最好是這樣的，以致于進(jìn)到第二物流部分氧化段的進(jìn)料中氫含量至少為9(體)%。進(jìn)到部分氧化段的進(jìn)料中的氫的量，即在加入含氧氣體之前，最好是在部分氧化段中所加的氧體積的至少2.5倍。第二物流部分氧化步驟的操作條件優(yōu)選的是蒸汽/烴碳比為1-2.5，尤其是1-2，出口溫度為950-1400℃，尤其是950-1250℃(如果部分氧化是催化的)和1100-1400℃(如果部分氧化是非催化的)。
在用一種含氮及氧的氣體例如空氣生產(chǎn)氨合成氣時(shí)，所用的該氧/氮?dú)怏w的量優(yōu)選是這樣的，以致于轉(zhuǎn)化的第二物流(即部分氧化段之后)的氫等價(jià)物與氮的摩爾比為1.0-2.0。
然后，冷卻第二物流部分氧化段的產(chǎn)物物流到某一溫度，優(yōu)選低于約500℃，以適合于加到轉(zhuǎn)化的第一物流中。這可以用冷水急冷很方便的進(jìn)行。然后，冷卻的轉(zhuǎn)化的第二物流加到冷卻的轉(zhuǎn)化的第一物流中，該混合物按生產(chǎn)進(jìn)到合成回路的補(bǔ)充氣的要求進(jìn)一步加工。另外，冷卻可以包括蒸汽蒸發(fā)和/或過熱、鍋爐進(jìn)料水加熱和/或反應(yīng)物預(yù)熱。如上所述，該進(jìn)一步加工將取決于所要求的合成的特性;對于氨合成，該進(jìn)一步加工通常將包括一段或多段轉(zhuǎn)移反應(yīng)、除去蒸汽和氧化碳、壓縮到合成回路的壓力、和干燥;而對于甲醇合成，該進(jìn)一步加工通常將包括除去蒸汽和壓縮。在該進(jìn)一步加工包括轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)化的第一物流和第二物流在混合前最好冷卻到大約轉(zhuǎn)移入口溫度。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，在冷卻轉(zhuǎn)化的第一物流之前，使初級轉(zhuǎn)化的第一物流與空氣進(jìn)行第二段轉(zhuǎn)化，使冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流進(jìn)行轉(zhuǎn)移反應(yīng)，除去氧化碳，并在混合前或混合后干燥。優(yōu)選的是，冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流作為補(bǔ)充氣進(jìn)到氨合成回路中，該氨合成回路有一個(gè)催化的氨合成段和一個(gè)分離段，并且未反應(yīng)氣體由分離段循環(huán)到合成段，在所說的合成段，由補(bǔ)充氣和循環(huán)氣的混合物合成氨。
此外，轉(zhuǎn)化的第二物流不含合成催化劑毒物，例如在甲醇合成的合成氣的情況下，在冷卻及任意地除去水之后，可以把轉(zhuǎn)化的第二物流直接加到合成回路中，以便在回路中進(jìn)行第一和第二物流的混合。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流作為補(bǔ)充氣體加到甲醇合成回路中，該回路有催化甲醇合成段和分離段，并且未反應(yīng)氣體由分離段循環(huán)到合成段，在所說的合成段，由補(bǔ)充氣和循環(huán)氣的混合物合成甲醇。
在生產(chǎn)氨的情況下，如上所述，通常在冷卻之后，使第二轉(zhuǎn)化氣物流進(jìn)行一步或多步轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，接著，在加到合成回路之前除去二氧化碳并甲烷化。在本發(fā)明的方法中，在把其加入到第一物流或回路中之前可能需要類似地處理該轉(zhuǎn)化的第二物流。因此，轉(zhuǎn)化的第二物流可以經(jīng)歷一段或多段轉(zhuǎn)移，接著除去二氧化碳，然后，在其甲烷化之前或之后，把貧二氧化碳的第二物流加到第一物流中。第二物流的轉(zhuǎn)移最好在單段，例如在與冷卻介質(zhì)熱交換的催化劑床中，在出口溫度230-280℃的情況下進(jìn)行。在US4721611中介紹了一個(gè)這樣的轉(zhuǎn)移方法的例子。
在本方法的這一變化方案中，可以通過壓力變換吸附由第二物流中除去二氧化碳。有人已提出，使用壓力變換吸附不僅可以從轉(zhuǎn)移的第二物流中分離二氧化碳，也可以除去過量的氮。在本發(fā)明的這個(gè)變化方案中可以采用壓力變換吸附同時(shí)除去二氧化碳和過量的氮，結(jié)果是除去了二氧化碳的第二物流的氫/氮摩爾比為2.7-3.0或更大，設(shè)計(jì)壓力變換吸附段處理第二物流以除去二氧化碳可能是較經(jīng)濟(jì)的，但是僅僅除去一部分過量的氮。然后，通過氫回收段處理氨合成回路的排出物可以除去剩余的過量的氮。用本發(fā)明的方法來改善現(xiàn)有的裝置是特別有利的。因此，通過使用加有預(yù)轉(zhuǎn)化的第二物流及第二物流的部分氧化步驟，并通過加入一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)移段來處理轉(zhuǎn)化的第二物流及壓力變換吸附段來從轉(zhuǎn)移的第二物流中除去二氧化碳和某些氮，現(xiàn)有裝置的氨合成氣的生產(chǎn)能力可以增加。如果現(xiàn)有的裝置沒有從合成回路排出氣回收氫的步驟，則可以加上這樣一步驟，使第二物流中的剩余的過量的氮和在第一物流中的過量的氮能夠被分離。在這一裝置中，優(yōu)選的轉(zhuǎn)化條件是這樣的，以致于貧二氧化碳的第一物流的氫/氮摩爾比為2.5-2.9，尤其是2.7-2.8，而轉(zhuǎn)移的第二物流的氫/氮摩爾比為1.3-1.7，壓力變換吸附段除了除去了二氧化碳外，還除去足量的氮，貧二氧化碳的第二物流的氫/氮摩爾比為1.8-2.5，尤其是1.9-2.2。
如上所述，優(yōu)選的是在低溫絕熱轉(zhuǎn)化段之后及部分氧化段之前把氫物流加到第二物流中。該氫物流可以很方便的從回路中取出的排出物流中得到。回路排出物流通常會含有合成惰性氣，例如甲烷和氬氣(如果空氣用于第二物流部分氧化段和第一物流第二轉(zhuǎn)化段)及未反應(yīng)的合成反應(yīng)物，即氫和氮(在氨合成情況)或氧化碳(在有機(jī)化合物的合成情況)。因?yàn)樵诘诙锪鞑糠盅趸沃屑淄橐磻?yīng)，因此，在生產(chǎn)所需要的氫物流中不需要從排出物流中除去甲烷。但是，除了有其他處理步驟除去所有過量的回路反應(yīng)物，例如氮，或其他回路惰性氣，例如氬之外，需要使回路排放氣經(jīng)歷一個(gè)合適的分離步驟和/或僅使用部分回路排放氣作為氫物流進(jìn)到第二物流加工。
第二物流處理裝置，即低溫絕熱轉(zhuǎn)化和部分氧化裝置，及有關(guān)的設(shè)備例如用于部分氧化段的含氧氣體壓縮機(jī)，任何火焰加熱爐及冷卻設(shè)備，和在上述的變化方案中，轉(zhuǎn)移反應(yīng)器和變壓吸附設(shè)備，可以通過簡單的與現(xiàn)有的第一物流初級轉(zhuǎn)化器(和第二轉(zhuǎn)化器，如果用的話)并聯(lián)連接而建造和安裝成排成一列的聯(lián)合裝置，以增加現(xiàn)有裝置的能力?？梢钥闯觯M(jìn)行安裝，僅需要最少的設(shè)備加到現(xiàn)有的裝置中。同樣，在操作中，第二物流加工段可以停掉而不停掉第一物流的加工。
如上所述，除了生產(chǎn)氨合成氣之外，本發(fā)明特別適用于生產(chǎn)甲醇合成氣。在沒有初級轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的旁路的過程中，初級轉(zhuǎn)化步驟通常用如下的條件操作比較高的蒸汽比，例如大于3，一般3.0-3.5;比較低的壓力，例如10-30巴(絕對壓力);比較高的轉(zhuǎn)化器出口溫度，通常高于800℃，例如850-880℃，以便使轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量比較低，一般低于3%(體積，干基)。用例如天然氣作原料，這樣的條件得到的氣體所含的氫比甲醇合成所需要的氫多。因此，用天然氣原料，參數(shù)“R”明顯的高于2，其代表甲醇合成的化學(xué)計(jì)量組成。由合成回路得到的排出氣體物流能使過量的氫及惰性氣體從合成回路中排出。但是，比較大量的排放氣常常需要被利用。
已經(jīng)提出使用類似于甲醇合成壓力的轉(zhuǎn)化壓力，實(shí)際上，提出的轉(zhuǎn)化的壓力范圍與可以進(jìn)行甲醇合成的壓力范圍是部分一致的。但是，對于有效的甲醇合成，甲醇合成壓力通常比最高壓力稍高，約45巴(絕對壓力)，在該壓力下在火焰加熱爐中加熱的管子中蒸汽轉(zhuǎn)化是一種可行的情況?，F(xiàn)在的甲醇合成壓力是低壓，合成過程一般在50-150巴(絕對壓力)，通常為60-120巴(絕對壓力)。
因此，補(bǔ)充氣體通常在低于甲醇合成所用的壓力下產(chǎn)生并在加入到合成回路之前被壓縮。如果氫氣大量過量，例如在常規(guī)轉(zhuǎn)化條件下由天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的過量氫氣，則對于每體積生產(chǎn)的甲醇來說，必須將多于4體積的補(bǔ)充氣體(干燥后)由轉(zhuǎn)化壓力壓縮到甲醇合成壓力。這樣的壓縮必然消耗大量的能量。
通過本發(fā)明，設(shè)計(jì)一種其中要被壓縮的氣體體積被減小的方法是可能的，因此，第二物流部分氧化段可在高于第一物流的初級轉(zhuǎn)化所用的壓力下操作，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，自熱轉(zhuǎn)化段可基本在合成回路的壓力下進(jìn)行。
因此，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，在部分氧化段之前，將第二進(jìn)料物流壓縮，第二進(jìn)料物流的部分氧化在這樣的壓力下進(jìn)行，即該壓力高于第一物流進(jìn)行初級轉(zhuǎn)化所需的壓力，并且將初級轉(zhuǎn)化的第一物流在與冷卻的轉(zhuǎn)化的第二物流混合之前進(jìn)行壓縮。
根據(jù)本發(fā)明，甲醇合成是在合成回路中由補(bǔ)充氣體和循環(huán)氣體形成的合成氣在升高的合成壓力下進(jìn)行，分離合成的甲醇得到未反應(yīng)的氣體物流，部分未反應(yīng)氣體作為所述的循環(huán)氣循環(huán)。部分補(bǔ)充氣體是通過在升高的轉(zhuǎn)化壓力并低于所述合成壓力下水蒸汽轉(zhuǎn)化脫硫的第一烴進(jìn)料物流，接著冷卻、除去水并壓縮至所述合成壓力而得到的。氣體物流是從甲醇合成回路中并在流動(dòng)方向上的合成的甲醇分離步驟和甲醇合成步驟之間的位置取出，從回路中取出的該物流用作含氫物流，該物流與在高于上述轉(zhuǎn)化壓力的壓力下將第二脫硫烴進(jìn)料物流進(jìn)行低溫絕熱轉(zhuǎn)化所得的產(chǎn)物混合，得到的混合物與氧物流發(fā)生部分氧化得到熱的轉(zhuǎn)化的第二物流，然后將該物流冷卻并返回到合成回路作為補(bǔ)充氣體的剩余物。
為了簡便起見，由回路取出的氣體物流在此稱作離開回路氣體(ex-loop gas)?；匦诤铣苫芈返臍怏w的循環(huán)通常是通過一個(gè)循環(huán)泵來進(jìn)行。該循環(huán)泵通常位于流動(dòng)方向上的甲醇分離步驟和甲醇合成步驟之間，并且用來將甲醇分離器得到的未反應(yīng)氣體壓回至合成壓力。補(bǔ)充氣體可在循環(huán)泵之前或之后加入到回路中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，來自循環(huán)泵出口的部分氣體，即在合成壓力下被取出作為離開回路氣體物流，并加入到送入部分氧化段的第二進(jìn)料物流中，來自部分氧化段的冷卻的產(chǎn)物在循環(huán)泵的入口返回到合成回路中。在這種情況下，第二物流部分氧化步驟基本在合成壓力下進(jìn)行。在這種情況下，有必要將第二進(jìn)料物流和氧氣在加入到部分氧化段之前壓縮至大約合成壓力，但是必須如此壓縮的氣體體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于如果第二進(jìn)料物流首先經(jīng)受常規(guī)初級水蒸汽轉(zhuǎn)化的氣體體積。在另一個(gè)實(shí)施方案中，其中使用補(bǔ)充氣體的多級壓縮，特別是其中的循環(huán)泵不能處理由部分氧化段得到的附加量的氣體，與第二進(jìn)料物流混合并加入到部分氧化段的離開回路氣體可在循環(huán)泵之前或之后取出，并且來自第二物流部分氧化段的產(chǎn)物通過加入到壓縮段之間的補(bǔ)充氣體中而返回到回路中。
低溫絕熱轉(zhuǎn)化段的操作壓力優(yōu)選約相同于部分氧化步驟所使用的壓力，以便在預(yù)轉(zhuǎn)化和部分氧化步驟之間不需對預(yù)轉(zhuǎn)化氣體壓縮。
離開回路物流在預(yù)轉(zhuǎn)化和任何絕熱轉(zhuǎn)化段之后加入到壓縮的附加進(jìn)料物流中。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的第二物流部分氧化段中，第二烴物流的低溫絕熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物與離開回路氣體一起加入到部分氧化段，其中該混合物與氧氣部分燃燒，然后通過水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑。在本方法的變化中，部分氧化可以是非催化的，即可以省去水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，部分氧化可在基本沒有水蒸汽存在下進(jìn)行。在某些情況下，特別是其中使用非催化部分氧化步驟時(shí)，可省去低溫絕熱轉(zhuǎn)化步驟，以便第二進(jìn)料物流和離開回路氣體直接加入到部分氧化段。在另一個(gè)實(shí)施方案中，部分氧化段的產(chǎn)物被冷卻并與來自初級轉(zhuǎn)化器的補(bǔ)充氣體一起返回到回路中。
因此，本發(fā)明也提供了一種在合成回路中制備甲醇的方法，其中甲醇是在升高的合成壓力下由補(bǔ)充氣體和循環(huán)氣體的混合物形成的合成氣體而合成的，分離合成的甲醇得到未反應(yīng)氣體的物流，部分未反應(yīng)氣體作為所述的循環(huán)氣體循環(huán)，所述的補(bǔ)充氣體是通過在升高的轉(zhuǎn)化壓力(其低于所述的合成壓力)下水蒸氣轉(zhuǎn)化脫硫的烴進(jìn)料，接著冷卻、除水和壓縮至所述的合成壓力而得到的，其特征在于氣體物流是從甲醇合成回路中在流動(dòng)方向上的合成的甲醇分離步驟和甲醇合成步驟之間的位置取出，從回路中取出的該物流在高于所述轉(zhuǎn)化壓力的壓力下與另外量的脫硫烴進(jìn)料混合，得到的混合物與氧氣流絕熱反應(yīng)得到熱氣體物流，然后冷卻該熱氣體物流并返回至合成回路。
如上文所述，希望在加入補(bǔ)充氣體之前或之后和從回路中取出上述離開回路氣體之前或之后從回路中取出排出氣，該排出氣通常是在甲醇分離步驟和循環(huán)泵入口之間的位置取出。該排出氣要求避免出現(xiàn)未反應(yīng)的甲烷和可存在于進(jìn)料中(例如其中進(jìn)料是天然氣)和/或氧氣物流中的惰性物質(zhì)如氮?dú)?。該排出氣可用作?qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或空氣壓縮機(jī)的氣體透平機(jī)的燃料和/或用于其他加熱目的，例如部分氧化之前的進(jìn)料預(yù)熱。用作燃燒加熱初級轉(zhuǎn)化器的空氣可以是來自這種氣體透平機(jī)的熱廢氣。
所用氧氣的優(yōu)選量是這樣的，即加入到回路中的氣體，即部分氧化產(chǎn)物加上來自初級轉(zhuǎn)化段的補(bǔ)充氣體具有的“R”值在1.8至2.5范圍內(nèi)。
如上文所述，由于使用了較高的壓力、較低的溫度和可能比通過水蒸汽轉(zhuǎn)化常規(guī)生產(chǎn)甲醇合成氣體的方法所用的蒸汽比更低的蒸汽比，則初級轉(zhuǎn)化氣體的甲烷含量將稍多于用常規(guī)方法所得到的甲烷含量，特別優(yōu)選至少5%，特別在6-15%范圍內(nèi)(以干基體積計(jì))。雖然這些大量的甲烷被加入到合成回路中，但是加到部分氧化段的離開回路氣體中的甲烷增加了加到部分氧化步驟中的附加進(jìn)料量。
產(chǎn)物物流從部分氧化步驟返回到回路中之前應(yīng)冷卻到一個(gè)合適的溫度，優(yōu)選低于約50℃。這可通過熱量回收和用冷水急泠并接著在合成之前分離液態(tài)水相而容易地實(shí)現(xiàn)。熱量回收可包括產(chǎn)生和/或過熱蒸汽、鍋爐進(jìn)料水加熱和/或反應(yīng)物預(yù)熱。
為了增加現(xiàn)有裝置的能力，希望使用一個(gè)輔助合成段，其中轉(zhuǎn)化的第一或第二物流，或兩種轉(zhuǎn)化物流的混合物在中等壓力，即高于初級轉(zhuǎn)化步驟所用的壓力但低于合成回路的合成段中所用的壓力下并在相關(guān)物流加入到合成回路之前經(jīng)歷一個(gè)輔助的甲醇合成段。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)方案中，部分氧化步驟的產(chǎn)物不經(jīng)進(jìn)一步壓縮就送到輔助甲醇合成反應(yīng)器中以合成一些甲醇。這些合成的甲醇可在集液罐中分離，然后來自該集液罐的未反應(yīng)氣體返回到回路中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，其中初級轉(zhuǎn)化氣體在加入到回路之前在多于一個(gè)段中壓縮，在這些壓縮段之間的初級轉(zhuǎn)化氣可通入到輔助甲醇合成反應(yīng)器以由部分氧化產(chǎn)物和補(bǔ)充氣體合成一些甲醇。冷卻后，合成的甲醇在例如壓縮機(jī)的中間段冷凝分離器中分離，將來自該分離器的未反應(yīng)氣體加入到下一個(gè)壓縮段，然后送入回路中。另外，轉(zhuǎn)化的第二物流，即部分氧化產(chǎn)物可在壓縮段之間加入到部分壓縮的初級轉(zhuǎn)化氣體中。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，部分氧化產(chǎn)物在輔助反應(yīng)器中經(jīng)歷甲醇合成后，在主合成反應(yīng)器和甲醇分離器之間返回到回路中。在這種情況下回路甲醇分離器用來分離回路合成段和輔助甲醇合成段中產(chǎn)生的甲醇。
在使用輔助反應(yīng)器時(shí)，進(jìn)入輔助合成反應(yīng)器的氣體壓力優(yōu)選在40-80巴(絕對壓力)范圍內(nèi)，回路的合成壓力較高，優(yōu)選在50-100巴(絕對壓力)范圍內(nèi)。通常在輔助反應(yīng)器中要求主要使用等溫條件。適合的反應(yīng)器設(shè)計(jì)敘述于EP80270和EP81948中。
加到合成反應(yīng)器或反應(yīng)器的進(jìn)料應(yīng)進(jìn)行必要的加熱以控制合成入口溫度至所需值，通常在150-250℃范圍內(nèi);通?？梢允褂门c來自合成反應(yīng)器的流出物熱交換的方法。用于甲醇合成的催化劑可以是任何通常使用的那些催化劑，例如銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。
在附圖中，

圖1是一個(gè)顯示了用于制備甲醇的本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方案的圖解流程圖。圖2是類似圖1的流程圖，但顯示了一個(gè)簡化的實(shí)施方案。圖3是用來對比的現(xiàn)有技術(shù)方法的流程圖。圖4是用于生產(chǎn)氨的方法的流程圖。
在圖1中，虛線表示第一實(shí)施方案，點(diǎn)劃線(dotted lines)表示第二實(shí)施方案。
參考圖1，在兩個(gè)實(shí)施方案中，脫硫進(jìn)料物流A經(jīng)管線10送入，在壓力為30-40巴(絕對壓力)下分成兩個(gè)物流12和14。物流B經(jīng)管線16加入到物流12中，混合物在進(jìn)料/流出物熱交換器18中加熱，然后加熱的混合物C加入到含有裝在轉(zhuǎn)化管中的水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，如載在鋁酸鈣載體上的鎳催化劑的常規(guī)初級水蒸汽轉(zhuǎn)化器20中。冷卻轉(zhuǎn)化氣體D，同時(shí)在熱交換器18和22中回收熱，然后加入到集液罐24中，其中過量蒸汽分離出作為水物流26循環(huán)到鍋爐(未畫出)中。然后產(chǎn)物補(bǔ)充氣體E送入補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的第一級28，在此補(bǔ)充氣體被壓縮至中等壓力，例如約50巴(絕對壓力)，得到壓縮的補(bǔ)充氣體F。
在第一實(shí)施方案中，該補(bǔ)充氣體F然后與管線30提供的冷的自熱轉(zhuǎn)化氣體Z(下面敘述)混合并通過進(jìn)料/流出物熱交換器32。在熱交換器32中，氣體被加熱至適合的溫度，例如150至250℃，以便進(jìn)入含有銅/氧化鋅/氧化鋁的甲醇合成催化劑的輔助甲醇合成轉(zhuǎn)化器34中。通過將水通過埋在催化劑床中的管子(未畫出)來冷卻催化劑床，使轉(zhuǎn)化器34保持在基本等溫條件下，并使其保持在使水沸騰產(chǎn)生蒸汽的壓力下。甲醇由補(bǔ)充氣體和自熱轉(zhuǎn)化氣體的混合物合成，輔助轉(zhuǎn)化器34的流出物G被用作熱交換器32中的加熱介質(zhì)。然后流出物通過補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)中間冷卻器36得到進(jìn)一步冷卻，并送入補(bǔ)充氣體中間集液罐38中，在罐38中甲醇和水經(jīng)管線40分離出作為輔助產(chǎn)物流H。然后將剩下的氣體T通入補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的末級42，其中氣體被壓縮至回路循環(huán)機(jī)入口壓力。
在第二實(shí)施方案中，沒有將自熱轉(zhuǎn)化氣體加入到壓縮段之間的補(bǔ)充氣體F中。
在二個(gè)實(shí)施方案中，來自第二壓縮段42的補(bǔ)充氣體K然后與管線44提供的循環(huán)氣L混合，混合物M通入循環(huán)機(jī)46中，在循環(huán)機(jī)46中混合物M被壓縮至回路合成壓力，例如80至100巴(絕對壓力)。然后將得到的合成氣體N在回路合成壓力下送入進(jìn)料/流出物熱交換器48中，在此，混合物被加熱至合成入口溫度。加熱的合成氣體P接著加入到回路合成轉(zhuǎn)化器50中，在轉(zhuǎn)化器50中用銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑合成甲醇。該轉(zhuǎn)化器可以是急冷反應(yīng)器或管冷型反應(yīng)器。當(dāng)用急冷反應(yīng)器時(shí)，可由熱交換器48之前的合成氣N經(jīng)管線52適當(dāng)?shù)靥峁┘崩錃狻；芈忿D(zhuǎn)化器50的流出物反應(yīng)氣體Q被用作熱交換器48中的加熱介質(zhì)，然后送入冷卻器54中，在此回收熱量，例如用來蒸餾粗甲醇。然后將冷卻的反應(yīng)氣體通入分離器56中，在此主要產(chǎn)物甲醇/水物流R經(jīng)管線58分離出，并且可與來自輔助合成段分離器38的物流H混合得到產(chǎn)物S排至管線60。排出氣體物流T是從離開分離器56的未反應(yīng)氣體物流64經(jīng)管線62取出，剩下的未反應(yīng)氣體L在管線44中形成循環(huán)氣。
在第一實(shí)施方案中，未反應(yīng)氣體的部分物流從循環(huán)機(jī)46的上游經(jīng)管線66取出作為離開回路氣體物流。如圖1所示，該氣體物流可以從管線44取出，即在來自補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的第二段42的補(bǔ)充氣體K加入之前取出，另外，它可以從循環(huán)機(jī)的入口取出，即在補(bǔ)充氣體K與來自管線44的循環(huán)氣L混合之后取出。在第二實(shí)施方案中，離開回路氣體物流從循環(huán)機(jī)產(chǎn)物物流N經(jīng)管線68取出。
在每一個(gè)實(shí)施方案中，將脫硫進(jìn)料的第二物流14送入壓縮機(jī)70中，在壓縮機(jī)70中該物流被壓縮，然后與經(jīng)管線72提供的水蒸汽混合。然后蒸汽/進(jìn)料混合物U在火焰加熱器74中加熱至約550℃，并通過一個(gè)含有低溫水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，例如鎳基CRG催化劑床的絕熱預(yù)轉(zhuǎn)化器76。然后得到的預(yù)轉(zhuǎn)化氣體在溫度例如約500℃下與離開回路氣體物流V，即第一實(shí)施方案中的物流66或第二實(shí)施方案中的物流68混合。然后氣體混合物在火焰加熱器78中進(jìn)一步加熱至例如650℃。加熱器74和78可通過燃燒回路排出氣體T來加熱。從加熱器78出來的加熱的氣體混合物W在含有載在耐熱載體上的鎳水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的自熱轉(zhuǎn)化器82中與由管線80提供的氧氣X發(fā)生自熱轉(zhuǎn)化，自熱轉(zhuǎn)化氣體Y在熱交換器84中通過熱回收，例如產(chǎn)生蒸汽而冷卻，得到冷卻的自熱轉(zhuǎn)化物流Z。
在第一實(shí)施方案中，冷卻的自熱轉(zhuǎn)化氣Z由管線30輸送，并在補(bǔ)充氣體F進(jìn)入熱交換器32和輔助合成反應(yīng)器34之前與補(bǔ)充氣體F混合。
在第二實(shí)施方案中，冷卻的自熱轉(zhuǎn)化氣體Z經(jīng)管線86輸送到回路中，該轉(zhuǎn)化氣體Z可加到回路循環(huán)物流44中，或加到循環(huán)機(jī)46的入口，或者如圖所示，加到來自補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的第二段42的壓縮補(bǔ)充氣體中。
如上所述，在第一實(shí)施方案中，第二進(jìn)料物流14在預(yù)轉(zhuǎn)化和自熱轉(zhuǎn)化段76和82中加工得到的產(chǎn)物Z加到壓縮段28和42之間的初級轉(zhuǎn)化的氣體物流中，或者在第二實(shí)施方案中直接加到回路。第二進(jìn)料物流在壓縮機(jī)70中壓縮的壓力應(yīng)該是足夠的，以便第二進(jìn)料物流經(jīng)過后面的加工后所具有的壓力仍適合將其加入到部分壓縮補(bǔ)充氣體中(第一實(shí)施方案中)或加入到回路中(第二實(shí)施方案中)。因此，在第一實(shí)施方案中，第二進(jìn)料物流14在壓縮機(jī)70中壓縮到的壓力應(yīng)足夠高于補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的第一級28的輸送壓力(約50巴(絕對壓力))以提供通過轉(zhuǎn)化器76和82所產(chǎn)生的必然壓降。同樣，在第二實(shí)施方案中，第二進(jìn)料物流14壓縮到的壓力足夠高于回路循環(huán)機(jī)的入口壓力以提供轉(zhuǎn)化器76和82中的壓降。
圖2顯示了圖1的第二實(shí)施方案的另一種形式。在這種形式中，省去了熱交換器32和輔助轉(zhuǎn)化器34，以便補(bǔ)充氣體F按照常規(guī)形式從補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)的第一級28流到中間冷卻器36中。當(dāng)然，在這種情況下，在中間集液罐38中分離出的物流40中將沒有甲醇，并且這里的物流40也不與管線58中的產(chǎn)物R混合。在這種形式中，可使用單級補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)，并省去了冷卻器36、集液罐38和第二級壓縮機(jī)42。這種形式也示于圖2中，圖1中的自熱轉(zhuǎn)化器82被非催化部分氧化裝置88取代，在這種情況下，圖1實(shí)施方案中的蒸汽供給72、加熱器74和預(yù)轉(zhuǎn)化器76都被省去。我們知道圖1的第一實(shí)施方案同樣可以改進(jìn)使用非催化部分氧化來代替自熱轉(zhuǎn)化(而且省去蒸汽供給72、加熱器74和預(yù)轉(zhuǎn)化器76)。
在下表1中，給出了根據(jù)圖2流程圖的方法在各種階段的計(jì)算氣體組成(列出了最近似的全部百分?jǐn)?shù))、溫度和流速(列出了最近似的kmol/h)。為了簡化起見，假設(shè)脫硫進(jìn)料是100%甲烷，氧氣是純的。在實(shí)踐中，如果用脫硫天然氣作為進(jìn)料，它將會有少量的高級烴和可能的氮?dú)?、二氧化碳和氫氣，而氧氣物流通常將會有少量的氮?dú)?。?jì)算時(shí)假設(shè)初級轉(zhuǎn)化在30巴(絕對壓力)下進(jìn)行，回路是在80巴(絕對壓力)下，部分氧化是在80巴(絕對壓力)下進(jìn)行。假設(shè)進(jìn)料和氧在30巴(絕對壓力)是現(xiàn)有的，計(jì)算的動(dòng)力需要量也
為了對比，用相同量(100kmol/h)的進(jìn)料、用圖3的現(xiàn)有技術(shù)流程圖的方法生產(chǎn)大約相同量(89kmol/h)的甲醇，得到的類似結(jié)果列于下表2中。在這種裝置中，催化自熱轉(zhuǎn)化器82和進(jìn)一步熱交換器90安裝在初級轉(zhuǎn)化器20和熱交換器18之間。來自自熱轉(zhuǎn)化器82的自熱轉(zhuǎn)化氣體Y在用來加熱熱交換器18中的進(jìn)料/蒸汽混合物之前在熱交換器90中被冷卻，同時(shí)熱回收。脫硫進(jìn)料的第二物流14在加熱器78中被加熱得到加熱的第二物流U，該物流U在進(jìn)入自熱轉(zhuǎn)化器之前與初級轉(zhuǎn)化氣體D混合。在這種情況下，假設(shè)初級和自熱轉(zhuǎn)化是在30巴(絕對壓力)下進(jìn)行，而回路是在80巴(絕對壓力)下操作。
表2
計(jì)算表明，將表1的轉(zhuǎn)化氣體物流D和自熱轉(zhuǎn)化氣體Y分別從其出口溫度830°和1150℃冷卻到100℃的冷卻需要量幾乎相同于將表2的自熱轉(zhuǎn)化氣體Y從其出口溫度980℃冷卻至100℃的冷卻需要量。
為了說明使用輔助合成段的好處，下面的計(jì)算例子使用圖1所示流程圖的簡化形式。在這種簡化形式中，省去旁路物流14及其相關(guān)的處理步驟。因此，所有的進(jìn)料都送到熱交換器18中，然后作為物流C進(jìn)入常規(guī)初級轉(zhuǎn)化器20中。冷卻初級轉(zhuǎn)化氣體D，除去水，得到的補(bǔ)充氣體E送入第一壓縮段28中，然后壓縮氣體F經(jīng)熱交換器32送入輔助甲醇合成段34，冷卻后，合成的甲醇H在集液罐38中分離出，然后未反應(yīng)的氣體J在第二壓縮段42中壓縮，并與回路循環(huán)物流L一起加到回路循環(huán)機(jī)中。從回路中不取出物流66或68。
在這個(gè)計(jì)算例子中，在20巴(絕對壓力)下的甲烷用作進(jìn)料，輔助和回路合成步驟分別在約40和100巴(絕對壓力)下進(jìn)行。在該過程的不同階段物流的溫度(T)、壓力(P)、組成和流速列于下表3中。
為了對比，表4列出了使用相同量進(jìn)料和得到相同量(82.75kmol/h)產(chǎn)物甲醇的常規(guī)方法的相應(yīng)參數(shù)。在這個(gè)常規(guī)方法中，省去熱交換器32和輔助合成反應(yīng)器34，以便第一壓縮段的氣體F直接送到冷卻器36中。在這種情況下，因?yàn)闆]有熱交換器32和輔助反應(yīng)器34，第一壓縮段28的出口和第二壓縮段42的入口之間的壓降降低了。在這情況下，產(chǎn)物簡單地是從回路中分離出的物流R，并且不包括從第一和第二壓縮段之間的氣體中分離水。
兩種方法的第一和第二壓縮段和循環(huán)機(jī)的計(jì)算的動(dòng)力需要量列于表5中，這些計(jì)算是假設(shè)在每種情況下第一和第二壓縮段中的壓力比是相同的，第一和第二級壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)具有的多變效率為80%。
表5
因此，可以看出在這個(gè)例子中使用輔助合成步驟使得壓縮動(dòng)力節(jié)約8%。
因此，可以看出在本發(fā)明的方法中使用這種輔助合成步驟，即部分進(jìn)料旁路通過初級轉(zhuǎn)化器，并與從回路取出的氣體混合，然后混合物經(jīng)過部分氧化段，可以得到明顯的好處。
在圖4的實(shí)施方案中，顯示了氨的合成。在這個(gè)實(shí)施方案中。脫硫進(jìn)料物流A經(jīng)管線10在例如30-40巴(絕對壓力)的壓力下加入，并分成兩個(gè)物流12和14。物流B經(jīng)管線16加入到物流12中，得到的混合物在進(jìn)料/流出物熱交換器18中加熱，然后作為物流C輸送到含有裝在轉(zhuǎn)化管中的水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，例如載在鋁酸鈣載體上的鎳催化劑的常規(guī)初級水蒸汽轉(zhuǎn)化器20。然后將初級轉(zhuǎn)化的氣體D送入第二轉(zhuǎn)化器92中，在此初級轉(zhuǎn)化氣體D與空氣X′物流部分燃燒，并通過第二水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑床。然后通過在熱交換器90、18和22中熱回收來冷卻得到的第二轉(zhuǎn)化氣體D′，然后送入混合器94中，在混合器94中第二轉(zhuǎn)化氣體D′與冷卻的轉(zhuǎn)化的第二物流Z(下面會敘述)混合。產(chǎn)生的混合物E′經(jīng)過一級或多級變換、除去蒸汽和二氧化碳、甲烷化、壓縮和干燥。該混合物的該進(jìn)一步加工概括地由框96表示。得到的壓縮補(bǔ)充氣體K然后與管線98提供的回收氫氣(下面將敘述)和管線44提供的循環(huán)氣體L混合并送入循環(huán)機(jī)46，在此被壓縮至回路合成壓力，例如80至100巴(絕對壓力)。得到的合成氣體N在回路合成壓力下被送入進(jìn)料/流出物熱交換器48中，在此混合物被加熱到合成入口溫度，然后將加熱的合成氣體P送入回路合成轉(zhuǎn)化器50，在轉(zhuǎn)化器50中用鉀促進(jìn)的鐵氨合成催化劑合成氨。該轉(zhuǎn)化器可以是急冷反應(yīng)器或管冷卻型反應(yīng)器。回路轉(zhuǎn)化器50的流出物反應(yīng)氣體Q被用作熱交換器48中的加熱介質(zhì)，然后送入冷卻器54，在此熱量被回收。然后將冷卻反應(yīng)合成氣體送入冷凍器/分離器100，在此合成氨冷凝并分離出產(chǎn)物物流R，經(jīng)管58排出，剩下的未反應(yīng)氣體在管線44中形成循環(huán)氣體L。
氣體的部分物流經(jīng)管線68從循環(huán)器出口取出，并送入一般由框102代表的氨洗滌器。將洗滌的離開回路氣體分成兩份。一個(gè)物流經(jīng)管線104送入深冷氫回收裝置106，在此含有過量氮?dú)?、一些氫氣和甲烷的廢氣物流經(jīng)管線62分離出作為排出氣體物流T，剩下的富氫物流經(jīng)管線98返回到回路中。洗滌的離開回路氣體的另一部分物流V的利用敘述如下。
脫硫進(jìn)料的第二物流14與管線72提供的蒸汽混合，然后將蒸汽/進(jìn)料混合物在火焰加熱器74中加熱，得到約550℃的加熱混合物U′，并通過絕熱預(yù)轉(zhuǎn)化器76，該轉(zhuǎn)化器76含有低溫水蒸轉(zhuǎn)化催化劑床，例如鎳基CRG催化劑。得到的預(yù)轉(zhuǎn)化氣體U″在溫度例如約500℃下與洗滌的離開回路氣體的另一部分物流V混合，然后將氣體混合物在火焰加熱器78中進(jìn)一步加熱至例如650℃。加熱器74和78可通過燃燒排出氣體T來加熱。加熱器78流出的加熱的氣體混合物W在自熱轉(zhuǎn)化器82中與管線80提供的空氣X發(fā)生自熱轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化器82裝有一種載在耐熱載體上的鎳水蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑。然后，將自熱轉(zhuǎn)化的氣體Y在熱交換器84中通過熱回收，例如產(chǎn)生蒸汽而冷卻。將冷水Y′物流經(jīng)管線108加入，然后將形成的冷卻的轉(zhuǎn)化的第二物流Z送入混合器94中。
本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案用下列計(jì)算實(shí)施例說明。各種氣體物流的組成及其流速示于下表6中，其中已列出流速的最近似的全部數(shù)值。進(jìn)料是脫硫的石腦油(為了計(jì)算起見，假設(shè)其是庚烷的混合物)。初級轉(zhuǎn)化進(jìn)料物流C和空氣物流X′的壓力是這樣的，以使第二轉(zhuǎn)化的氣體物流D′具有壓力約31巴(絕對壓力)。將具有氫當(dāng)量與氮的摩爾比為約3.75的第二轉(zhuǎn)化的氣體物流D′在加到混合器94之前冷卻到370℃。
第二份脫硫石腦油進(jìn)料物流占總進(jìn)料的約20%。來自預(yù)轉(zhuǎn)化器76的預(yù)轉(zhuǎn)化氣體U″和洗滌的含氫的離開回路氣體V的混合物在作為物流W加入到自熱轉(zhuǎn)化器82之前加熱到640℃。產(chǎn)生物流Y的預(yù)轉(zhuǎn)化和自熱轉(zhuǎn)化步驟是在這樣的壓力下進(jìn)行，以使物流Y具有的壓力約32巴(絕對壓力)。在950℃離開自熱轉(zhuǎn)化器的第二轉(zhuǎn)化氣體物流Y在熱交換器84中通過熱回收冷卻到510℃，然后通過加入水物流Y′進(jìn)一步冷卻至410℃。將得到的混合物Z然后送入混合器94中。
在下表7至9中，顯示了根據(jù)圖1的流程圖的方法或其改進(jìn)方法在不同階段的計(jì)算的流速(列出最近似的kmol/h)，溫度和壓力。在這些實(shí)施例中，假設(shè)進(jìn)料是天然氣，氧氣是純的。除了甲烷外，天然氣還含有一些高級烴，計(jì)算時(shí)假設(shè)進(jìn)料具有下列摩爾組成甲烷93.75%乙烷3.21%丙烷0.40%丁烷0.09%氮?dú)?.20%二氧化碳0.35%計(jì)算時(shí)假設(shè)部分氧化是非催化的，初級轉(zhuǎn)化在30巴(絕對壓力)下進(jìn)行，任何輔助合成段在50巴(絕對壓力)下操作，回路合成是在80巴(絕對壓力)下進(jìn)行。在表7和8的實(shí)施方案中，預(yù)轉(zhuǎn)化和部分氧化是在80巴(絕對壓力)下進(jìn)行，而在表9的實(shí)施方案中，這些步驟在50巴(絕對壓力)下進(jìn)行。在表中，計(jì)算動(dòng)力需要量是在假設(shè)天然氣存在在30巴(絕對壓力)下和氧氣存在在部分氧化步驟所用的壓力的情況下得到的。圖1中未標(biāo)出的物流U′和U″分別代表加熱的預(yù)轉(zhuǎn)化進(jìn)料和預(yù)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
表7給出了根據(jù)圖1的第二實(shí)施方案的方法的詳細(xì)情況，即在這個(gè)方法中，離開回路氣體經(jīng)管線68從循環(huán)機(jī)出口取出，轉(zhuǎn)化的第二物流經(jīng)管線86直接返回到回路中，而不是在加到熱交換器32之前加入到轉(zhuǎn)化的第一物流。在物流H和R中回收的甲醇是90.7kmol/h。
＊ 除了這些量的甲烷外，還含有一些高級烴。
表8中給出了類似表7的方法的詳細(xì)情況，只是省去了輔助合成段，即反應(yīng)器34和熱交換器32。
＊ 除了這些量的甲烷外，還含有一些高級烴。
在這種情況下，物流R中回收的甲醇量為90.3kmol/h，即類似于表7實(shí)施例的總收率。然而動(dòng)力需要量卻較大，這表明在表7的實(shí)施方案中使用輔助合成段明顯地節(jié)約了動(dòng)力。
下表9中給出了圖1的第一實(shí)施方案的類似的情況，即在該實(shí)施方案中，離開回路氣體經(jīng)管線66從循環(huán)機(jī)的循環(huán)氣體取出，轉(zhuǎn)化的第二物流經(jīng)管線30加到輔助合成段的進(jìn)料中。
經(jīng)管線H和R回收的甲醇量為93.5kmol/h。因此，與表7所示的實(shí)施方案相比，在動(dòng)力需要量增加約28kw的條件下，甲醇的產(chǎn)量增加了3%。另外一方面，氧氣僅在50巴(絕對壓力)下提供，而不是80巴(絕對壓力)，因此這樣就節(jié)約了動(dòng)力。表9實(shí)施方案的特別好處是降低了回路中的氣體循環(huán)量和降低了所需的循環(huán)動(dòng)力。通過加入輔助合成步驟，現(xiàn)有裝置的產(chǎn)量將明顯增加。
權(quán)利要求
1.一種由脫硫的烴原料生產(chǎn)含氫的合成氣的方法，該方法包括a)所說的脫硫的原料的第一物流進(jìn)行初級催化水蒸汽轉(zhuǎn)化，然后冷卻生成的轉(zhuǎn)化的第一物流；b)所說的脫硫的原料的第二物流進(jìn)行絕熱低溫水蒸汽轉(zhuǎn)化的預(yù)轉(zhuǎn)化步驟，接著用含氧氣體部分氧化生成的預(yù)轉(zhuǎn)化的第二物流，形成轉(zhuǎn)化的第二物流，冷卻轉(zhuǎn)化的第二物流；和c)混合冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，在冷卻該轉(zhuǎn)化的第一物流之前，把初級轉(zhuǎn)化的第一物流用空氣進(jìn)行第二級轉(zhuǎn)化，冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流進(jìn)行轉(zhuǎn)移反應(yīng)，除去氧化碳，并在混合前或后干燥。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流作為補(bǔ)充氣進(jìn)到氨合成回路中，該氨合成回路有催化氨合成段和分離段，并且未反應(yīng)氣體從分離段循環(huán)到合成段，在所說的合成段，由補(bǔ)充氣和循環(huán)氣的混合物合成氨。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中取自回路的含氫氣體加到預(yù)轉(zhuǎn)化的第二物流，然后使后者部分氧化。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中冷卻的轉(zhuǎn)化的第一和第二物流作為補(bǔ)充氣進(jìn)到甲醇合成回路，該甲醇合成回路有催化甲醇合成段和分離段，并且未反應(yīng)氣體由分離段循環(huán)到合成段，在所說的合成段由補(bǔ)充氣和循環(huán)氣的混合物合成甲醇。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中取自回路的含氫氣體加到預(yù)轉(zhuǎn)化的第二物流，然后使后者部分氧化。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中，在部分氧化段之前，把第二原料物流壓縮，在壓力高于第一物流進(jìn)行初級轉(zhuǎn)化的壓力的情況下進(jìn)行第二原料物流的部分氧化，在與冷卻的轉(zhuǎn)化的第二物流混合之前壓縮初級轉(zhuǎn)化的第一物流。
8.按照權(quán)利要求6或7的方法，包括一個(gè)在輔助的合成段，在高于第一物流的初級轉(zhuǎn)化所用的壓力和低于在合成回路中甲醇合成的壓力下，并在相關(guān)物流加到合成回路之前，由轉(zhuǎn)化的第一或第二物流或由轉(zhuǎn)化的第一和第二物流的混合物合成甲醇的步驟。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中由輔助甲醇合成段的產(chǎn)物分離合成的甲醇，由該分離得到的未反應(yīng)氣體在加到合成回路之前進(jìn)一步壓縮。
10.按照權(quán)利要求6-9之任一的方法，其中合成回路包括一個(gè)把回路分離器的未反應(yīng)氣體壓縮到合成壓力及在所說的合成壓力下由回路取出含氫氣體物流的步驟。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中轉(zhuǎn)化的第二物流不用進(jìn)一步壓縮就在回路壓縮段入口壓力下加到回路中。
12.按照權(quán)利要求6-11之任一的方法，其中部分氧化段是非催化的，并省去預(yù)轉(zhuǎn)化段。
13.一種在合成回路中生產(chǎn)甲醇的方法，其中在提高的合成壓力下由補(bǔ)充氣和循環(huán)氣的混合物形成的合成氣合成甲醇，分離合成的甲醇，得到一個(gè)未反應(yīng)氣體物流，部分未反應(yīng)氣體物流循環(huán)作為所說的循環(huán)氣，所說的補(bǔ)充氣是在提高的但低于所說的合成壓力的轉(zhuǎn)化壓力下通過水蒸汽轉(zhuǎn)化脫硫的烴原料，接著冷卻、脫水及壓縮到所說的合成壓力而得到的，其特征在于所說的甲醇合成回路的流動(dòng)方向上的合成甲醇的分離步驟與甲醇合成步驟之間的某一位置得到氣體物流，由該回路得到的該物流在高于所說的轉(zhuǎn)化壓力下與另外數(shù)量的脫硫的烴原料混合，得到的混合物與氧氣物流絕熱反應(yīng)，得到一種熱氣體物流，然后冷卻該熱氣體物流并返回到合成回路。
全文摘要
合成氣的生產(chǎn)方法，包括初級催化水蒸汽轉(zhuǎn)化脫硫的烴原料的第一物流，任意地接著用含氧的氣體進(jìn)行第二級轉(zhuǎn)化，然后冷卻，絕熱低溫水蒸汽轉(zhuǎn)化原料的第二物流，優(yōu)選的是加入含氫的氣體，然后，使產(chǎn)物用含氧的氣體部分氧化，然后冷卻；混合這些冷卻的產(chǎn)物。對于生產(chǎn)甲醇來說，部分氧化步驟的壓力可以高于初級轉(zhuǎn)化的壓力，含氫氣體由甲醇合成回路取出；如果部分氧化步驟是非催化的并且在沒有水蒸汽存在下，該預(yù)轉(zhuǎn)化段可以省去。在輔助合成段，在中等壓力下，在相關(guān)的物流加到合成回路之前可以由轉(zhuǎn)化的第一和/或第二物流合成甲醇。
文檔編號C01B3/38GK1071141SQ9210918
公開日1993年4月21日 申請日期1992年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月9日
發(fā)明者A·平托 申請人:帝國化學(xué)工業(yè)公司