Способ получения синтез-газа, ii

Изобретение относится к способу получения синтез-газа. Способ включает стадии, в которых готовят парофазную смесь, состоящую из водного пара и распыленного углеводорода или окисленного углеводорода, и проводят каталитическую конверсию парофазной смеси в синтез-газ в установке для риформинга. Парофазную смесь готовят путем распыления углеводорода или окисленного углеводорода через форсунку таким образом, что углеводород или окисленный углеводород присутствует в виде капелек с размером капелек менее 500 мкм, и время до достижения его полного испарения не превышает 0,5 секунды, причем углеводород или окисленный углеводород имеет температуру кипения при атмосферном давлении в диапазоне от -50 до 370°C, и паровая фаза имеет молярное отношение «Н₂О/С» по меньшей мере 2. Форсунка, которая генерирует капельки, является распылительной форсункой, в которую подается водяной пар. Углеводород или окисленный углеводород находится при температуре ниже 180°C и подается в форсунку через паровые камеры, после которых следует нагревательное устройство. Изобретение обеспечивает альтернативное и экономически выгодное получение синтез-газа. 11 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа.

Патентный документ PCT/ЕР2007/007798 описывает способ получения синтез-газа из углеводородов или окисленных углеводородов, с последующим получением метанола или других продуктов, исходя из углеводородов или окисленных углеводородов в качестве сырьевого материала, по отдельности или в сочетании с природным газом. Перед поступлением в установку для риформинга должна проводиться подготовка углеводородов или окисленных углеводородов путем испарения подачей водяного пара. В этом описании указано, что мольное отношение водяного пара (Н₂О) к углероду должно иметь значение по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 2,5, и наиболее предпочтительно 3,2.

Настоящее изобретение относится к получению синтез-газа непосредственно из очищенных традиционным способом углеводородов или окисленных углеводородов, предпочтительно из глицерина. Углеводороды или окисленные углеводороды могут быть получены несколькими общеизвестными путями, такими как вакуумная дистилляция или экстракция, исходя, например, из неочищенного глицерина, получаемого при промышленной переработке растительных масел, животных жиров, отработанного кулинарного жира и тому подобных.

Как упомянуто в известном уровне техники, отношение водяного пара к углероду является очень важным для того, чтобы избежать образования сажи в трубах или трубопроводах, или на катализаторе. Выбранным так способом поддерживают углеводороды или окисленные углеводороды в окружении достаточного количества водяного пара во время испарения и нагревания до желательных температур для подачи в риформинг-установку. Поскольку водяной пар отсутствует при традиционной очистке, например, глицерина, выбирают вакуумную дистилляцию, тем самым избегая высоких температур.

Для риформинга требуются давления 10-20 бар (1-2 МПа), и температуры поддерживают на уровне 300°С-700°С. Поэтому очистка с использованием вакуумной дистилляции не будет экономически выгодным решением, в особенности тогда, когда должны быть обработаны большие количества. Поскольку глицерин при температурах выше 180°С довольно быстро разлагается, также весьма важными будут времена пребывания, в течение которых его подвергают воздействию высоких температур.

Цель настоящего изобретения состоит в представлении альтернативы известному из уровня способу получения синтез-газа. Такой способ может быть без труда применен и является экономически привлекательным в том смысле, что стадия испарения требует меньшего оборудования и тем самым будет более экономически выгодной в плане капиталовложений. Неожиданно оказалось, что эта цель может быть достигнута способом получения синтез-газа, который включает стадии, в которых:

а) готовят парофазную смесь, включающую водяной пар и по меньшей мере один углеводород или окисленный углеводород, путем распыления по меньшей мере одного углеводорода или окисленного углеводорода через форсунку таким образом, что по меньшей мере один углеводород или окисленный углеводород присутствует в виде капелек с размером капелек менее 500 мкм, и продолжительность полного испарения не превышает 0,5 секунды, причем указанный по меньшей мере один углеводород или окисленный углеводород имеет температуру кипения при атмосферном давлении в диапазоне от -50 до 370°С, указанная паровая фаза имеет молярное отношение «Н₂О/С» по меньшей мере 2, и

b) проводят каталитическую конверсию парофазной смеси в синтез-газ в установке для риформинга.

В качестве сырьевого материала предпочтительно используют один или более окисленных углеводородов, еще более предпочтительно окисленным углеводородом является глицерин.

Для соответствующего изобретению способа глицерин в качестве сырьевого материала может представлять собой чистый глицерин или глицерин, содержащий некоторое количество воды, и/или имеющий слегка желтоватый/коричневатый цвет.

Молярное отношение «Н₂О/С» в парофазной смеси предпочтительно варьирует в диапазоне от 2,5 до 4.

Предпочтительно, чтобы парофазную смесь смешивали с природным газом до ее каталитической конверсии в синтез-газ.

Капельки формируют распылением по меньшей мере одного углеводорода или окисленного углеводорода через форсунку так, что они имеют размер менее 500 мкм, предпочтительно менее 200 мкм, и наиболее предпочтительно менее 100 мкм.

Предпочтительно капельки формируют с помощью распылительной форсунки, которая действует с подведением водяного пара.

Еще более предпочтительно отношение водяного пара к углероду в форсунке составляет по меньшей мере 2,0, и наиболее предпочтительно весь водяной пар подают через форсунку.

В способе согласно настоящему изобретению углеводород или окисленный углеводород, например, глицерин, испаряют в сочетании с распылением через форсунку, которое обеспечивают подачей водяного пара. Холодный или предварительно умеренно нагретый до температуры менее 180°С углеводород или окисленный углеводород, например, глицерин, подают в форсунку с паровыми камерами, после которой следует нагревательное устройство. Неожиданно было обнаружено, что размер капелек не может превышать 500 мкм, предпочтительно не может превышать 200 мкм, и наиболее предпочтительно не может превышать 100 мкм, и продолжительность полного испарения не должна превышать 0,5 секунды, и предпочтительно не должна превышать 0,3 секунды. Неожиданно было найдено, что если размер капелек выбирают меньшим, чем 500 мкм, и если продолжительность испарения выбирают не превышающим 0,5 секунды, то разложение углеводорода или окисленного углеводорода, например, глицерина, и образование сажи не происходит.

Однако было найдено, что если размер капелек превышает 500 мкм, и если продолжительность испарения превышает 0,5 секунды, то происходит разложение углеводорода или окисленного углеводорода, например, глицерина, и образование сажи.

Общее отношение водяного пара к углероду поддерживают таким же, как в прототипе, таким как раскрытое в патентном документе PCT/ЕР2007/007798. Весь водяной пар предпочтительно подают в указанную распылительную форсунку. Если же все-таки вместе с глицерином в установку для риформинга подают природный газ, то водяной пар может быть разделен на оба потока, но молярное отношение водяного пара к углероду в форсунке должно быть по меньшей мере 2,0. При этих обстоятельствах метан и глицерин могут быть поданы в установку для риформинга в любом соотношении. Также может быть подведен только глицерин.

Все другие условия, катализаторы и оборудование остаются такими же, как в прототипном патентном документе PCT/ЕР2007/007798, который включен сюда ссылкой во всей своей полноте. Синтез-газ главным образом предназначен для получения метанола, где он также пригоден для получения диметилового простого эфира (DME), олефинов, алканов, топливных продуктов и тому подобных.

1. Способ получения синтез-газа, который включает стадии, в которых:
a) готовят парофазную смесь, состоящую из водного пара и, по меньшей мере, одного распыленного углеводорода или окисленного углеводорода, и
b) проводят каталитическую конверсию парофазной смеси в синтез-газ в установке для риформинга,
причем парофазную смесь готовят путем распыления по меньшей мере одного углеводорода или окисленного углеводорода через форсунку таким образом, что по меньшей мере один углеводород или окисленный углеводород присутствует в виде капелек с размером капелек менее 500 мкм, и время до достижения полного испарения не превышает 0,5 с, причем указанный по меньшей мере один углеводород или окисленный углеводород имеет температуру кипения при атмосферном давлении в диапазоне от -50 до 370°C, указанная паровая фаза имеет молярное отношение «Н₂О/С» по меньшей мере 2, а форсунка, которая генерирует капельки, является распылительной форсункой, в которую подается водяной пар, и указанный, по меньшей мере, один углеводород или окисленный углеводород находится при температуре ниже 180°C и подается в форсунку через паровые камеры, после которых следует нагревательное устройство.

2. Способ по п.1, в котором используют один или более окисленных углеводородов.

3. Способ по п.2, в котором окисленный углеводород представляет собой глицерин.

4. Способ по п.3, в котором глицерин в качестве сырьевого материала представляет собой чистый глицерин или глицерин, содержащий некоторое количество воды и/или имеющий слегка желтоватый/коричневатый цвет.

5. Способ по п.1, в котором молярное отношение «Н₂О/С» в парофазной смеси предпочтительно варьирует в диапазоне от 2,5 до 4.

6. Способ по п.1, в котором парофазную смесь смешивают с природным газом до ее каталитической конверсии в синтез-газ.

7. Способ по п.1, в котором капельки имеют размер менее 200 мкм.

8. Способ по п.7, в котором капельки имеют размер менее 100 мкм.

9. Способ по п.1, в котором капельки формируют с помощью распылительной форсунки, которая действует с подведением водяного пара.

10. Способ по п.9, в котором отношение водяного пара к углероду в форсунке составляет по меньшей мере 2,0.

11. Способ по п.10, в котором весь водяной пар подают через форсунку.

12. Способ по п.1, в котором синтез-газ используют для получения метанола.