適用于制備氫的合成氣中間體的制備方法
【專利摘要】公開的是通過催化部分氧化制備合成氣混合物的方法。合成氣混合物適合作為氫制備中的中間體。根據(jù)本發(fā)明，在水煤氣變換反應(yīng)前，使用液態(tài)水冷卻合成氣。這具有避免金屬塵化問題的優(yōu)勢(shì)，且其提供包括特別適用于氫制備中水煤氣變換反應(yīng)的水蒸汽的氣體混合物。
【專利說明】適用于制備氫的合成氣中間體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過催化部分氧化而制備合成氣的方法。另一方面，本發(fā)明涉及使用通過該方法獲得的合成氣來制備氨和/或尿素的方法。又一方面，該方法涉及用于制備氫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成氣(其是“合成氣體”的簡(jiǎn)稱)包括一氧化碳(CO)和氫(H2),且是用于制備H2的重要來源。在工業(yè)規(guī)模上制備合成氣的常規(guī)工業(yè)方法是蒸汽重整(steam reforming),借此碳質(zhì)材料與水以蒸汽形式進(jìn)行反應(yīng)。另一越來越重要的方法涉及使碳質(zhì)材料進(jìn)行催化部分氧化。本發(fā)明涉及這種類型的方法，下文稱為“CP0方法”。
[0003]典型的用于制備H2的CPO方法是，使碳質(zhì)材料進(jìn)行催化部分氧化，之后加入蒸汽，并發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)。在該水煤氣變換反應(yīng)中，一氧化碳與水反應(yīng)，從而形成二氧化碳和氫。由于CPO反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此產(chǎn)生熱量。在CPO的出口溫度，可出現(xiàn)稱為“金屬塵化”的腐蝕問題。金屬塵化是災(zāi)難性的腐蝕形式，其在敏感材料暴露于具有高碳活性的環(huán)境時(shí)發(fā)生。腐蝕自身顯現(xiàn)為塊體金屬解裂成金屬粉末。這會(huì)縮短所涉及的儀器的壽命，且會(huì)導(dǎo)致從這種儀器獲得最終產(chǎn)品的污染問題。任何給定材料的金屬塵化傾向于在從400°c到900°C溫度狀況的相對(duì)較窄的范圍(100-300°C)內(nèi)發(fā)生。具體的敏感性溫度窗口取決于材料、氣體組成、熱力學(xué)考慮和動(dòng)力學(xué) 。在典型的合成氣組成的情況中，溫度的臨界范圍在450-750 O 內(nèi)。
[0004]認(rèn)為，合成氣作業(yè)中的金屬塵化現(xiàn)象是由碳沉淀到包括建筑材料的金屬中引起的。經(jīng)歷金屬塵化現(xiàn)象的機(jī)理還沒有完全弄清楚，但已知的是，與蒸汽重整反應(yīng)器相比，離開CPO反應(yīng)器的氣體中的較高CO濃度，會(huì)使金屬塵化現(xiàn)象惡化。
[0005]后一現(xiàn)象具體發(fā)生在CPO反應(yīng)器的下游，其中，初始合成氣混合物在水煤氣變換反應(yīng)之前進(jìn)行冷卻。冷卻的結(jié)果是，氣體經(jīng)歷金屬塵化必然發(fā)生的溫度范圍。溫度減小通常在工藝氣體鍋爐(PGB)中完成，該工藝氣體鍋爐是換交熱器，設(shè)計(jì)成將工藝氣體的溫度迅速降低至適用于水煤氣變換反應(yīng)的溫度。因此，也應(yīng)該防止PGB免受金屬塵化。減少這種現(xiàn)象的已知方法是設(shè)計(jì)用于最小停留時(shí)間的工藝氣體鍋爐，優(yōu)選小于2秒，優(yōu)選0.25~I秒，更優(yōu)選0.25~0.5秒。然而，實(shí)際上難以設(shè)計(jì)和操作用于較低停留時(shí)間的PGB，因?yàn)檩^低的停留時(shí)間會(huì)引發(fā)非常高的氣體速度，這進(jìn)而增加所引發(fā)的材料問題。
[0006]W02010/144544A1公開由生物質(zhì)(biomass)制備合成氣體的方法。該文獻(xiàn)公開了太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的生物質(zhì)精制和通過各種方式，例如通過間接熱交換或通過用水驟冷來降低反應(yīng)后的溫度，以避免逆反應(yīng)。公開了例如0.1~10秒的快速冷卻可減少金屬塵化現(xiàn)象。沒有公開與使用催化部分氧化反應(yīng)后接水煤氣變換(WGS)反應(yīng)相關(guān)的具體問題，即增加的腐蝕性和在WGS反應(yīng)前需要調(diào)節(jié)S/G比。公開了需要小于800°C的典型溫度，以防止逆反應(yīng)且使合成氣量最佳化。
[0007]因此，需要提供能提供合成氣且減少或避免促進(jìn)金屬塵化現(xiàn)象條件的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了更好地解決一個(gè)或多個(gè)上述需求，本發(fā)明一方面提出用于制備合成氣體混合物的方法，該方法包括以下步驟:
[0009](a)提供包括烴類材料的組合物；
[0010](b)使烴類材料進(jìn)行催化部分氧化(CP0)，以產(chǎn)生包括一氧化碳、氫和二氧化碳的初始合成氣體；
[0011](C)以足以獲得包括&0作為主要組分的合成氣體混合物的量將液態(tài)水加入到(b)中所獲得的初始合成氣體中。
[0012]另一方面，本發(fā)明涉及用于制備包括氫和二氧化碳的氣體混合物的方法，該方法包括以上步驟(a)~(C)，以及使合成氣體混合物進(jìn)行
[0013](d)水煤氣變換反應(yīng)，以一氧化碳與水反應(yīng)形成包括氫和二氧化碳的氣體混合物。
[0014]又一方面，本發(fā)明用于通過包括上述步驟(a)~(d)以及從氣體混合物中分離氫的方法制備氫。
[0015]又一方面，本發(fā)明提出制備尿素的方法，包括上述步驟(a)~(d)，從包括氫和二氧化碳的氣體混合物中去除CO2以獲得富含H2的氣體混合物，使富含H2的氣體混合物與N2反應(yīng)以形成氨，以及使氨與去除的CO2 在尿素形成條件下進(jìn)行反應(yīng)。
[0016]又一方面，本發(fā)明涉及液態(tài)水在待進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)以便制備氫的合成氣體混合物中設(shè)置蒸汽/氣體比(S/G，v/v%)中的用途。
[0017]又一方面，本發(fā)明涉及用于制備氫的設(shè)備，所述設(shè)備包括催化部分氧化反應(yīng)器和催化部分氧化反應(yīng)器下游的水煤氣變換反應(yīng)器，其中用于水的注入器設(shè)置在催化部分氧化反應(yīng)器的氣體出口與水煤氣變換反應(yīng)器的氣體入口之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的制備具有用于變換反應(yīng)的最佳蒸汽與氣體(S/C)比的合成氣而無需加入蒸汽且消除進(jìn)入金屬塵化現(xiàn)象臨界溫度范圍可能性的工藝方案。
[0019]圖2呈現(xiàn)說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的工藝方案，其中合成氣用于制備純H2流?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]廣義而言，本發(fā)明是基于液體水的加入能夠在CPO合成氣制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙目標(biāo)的明智見解。因此，水有助于實(shí)現(xiàn)所需的快速冷卻，且能夠制備具有更理想的用于水煤氣變換反應(yīng)的組成的氣體混合物。
[0021]應(yīng)該理解，當(dāng)液態(tài)水加入到初始合成氣體混合物時(shí)所發(fā)生的熱交換將導(dǎo)致水蒸發(fā)，由此將蒸汽加入到氣體混合物中。加入的液態(tài)水的量使蒸汽(例如氣相的H2O)變成氣體混合物的主要組分?！爸饕币庵窰2O以相對(duì)最高量存在。
[0022]液態(tài)水的加入用于實(shí)現(xiàn)快速冷卻，進(jìn)而用以避免金屬塵化現(xiàn)象，否則該現(xiàn)象會(huì)在450-7501:的范圍內(nèi)發(fā)生。而且，加入液態(tài)水的步驟不僅提供簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)快速冷卻的方式，其還表明，通過調(diào)節(jié)將要加入的液態(tài)水的量，能夠調(diào)節(jié)氣體混合物的總組成。[0023]烴類材料可為單一烴、烴混合物、或包括至少一種烴的任意其它組合物。優(yōu)選的來源為天然氣(ch4)、液態(tài)烴例如石腦油或汽油、煤炭的氣化、生物質(zhì)、和廢料變能量氣化設(shè)施。
[0024]烴類材料可以是氣態(tài)(例如，甲烷或天然氣)和/或液態(tài)，且還可以來自生物質(zhì)。烴類材料可以適用于直接供應(yīng)至CPO或者可以進(jìn)行預(yù)處理以去除任何可能存在的雜質(zhì)例如硫化合物。
[0025]CPO反應(yīng)器為技術(shù)人員已知。CPO反應(yīng)器通常包括由內(nèi)襯耐火材料的豎直圓柱形鋼制壓力容器構(gòu)成的反應(yīng)區(qū)。CPO反應(yīng)器通常區(qū)別于自熱重整反應(yīng)器，因?yàn)楹笳甙ㄈ紵?，而CPO通常沒有。
[0026]CPO方法形成合成氣體，或合成氣，包括CO、CO2和H2。 [0027]CPO反應(yīng)為技術(shù)人員所知。該反應(yīng)通常在催化部分氧化反應(yīng)器中進(jìn)行，該催化部分氧化反應(yīng)器包括用于催化烴類向CO和H2的部分氧化的合適的催化劑床。應(yīng)理解的是，還可以形成某些完全氧化產(chǎn)物(即，CO2)0
[0028]術(shù)語CPO (經(jīng)常還稱為SCT-CPO)為技術(shù)人員所知。SCT-CPO是指短接觸時(shí)間催化部分氧化。CPO反應(yīng)在反應(yīng)器中在催化劑的影響下進(jìn)行，停留時(shí)間為10_2~10_4且典型催化劑表面接觸時(shí)間為約IO-6S'這些接觸時(shí)間相應(yīng)于100，000~250，OOOhr—1的典型空速，優(yōu)選為100, 000~200，OOOhr' SCT-CP0采用的催化劑包括N1、Pd、Pt、Rh或Ru。反應(yīng)在高于950°C的催化劑表面溫度下發(fā)生，優(yōu)選高于1000°C。通過采用所述短接觸時(shí)間和高催化劑表面溫度，高度有利于CO的形成，并抑制碳或CO2的形成。這引起高度有利的合成氣體組成。CPO的一個(gè)參考為(a) L.Basini，CatalysisTodayll7(2006)384-393ο 其他參考包括(b) L.Basini, K.Aasberg-Petersen, A.Guarinoni, M.0estberg, Catalysis Today(2001)64，9-20“Catalytic Partial Oxidationof Natural Gas at Elevated Pressure and Low Residence Time，，；(c) H.Hickman, L.D.Schmidt, J.Catal.138 (1992) 267 ； (d)D.Hichman, L.D.Schmidt Science, 259 (1993) 343 ；(e) L.Basini, G.Donati W097/37929 ； (f ) SanfiIippo, Domenico;Basini, Luca;Marchionna, Mario;EP-640559 ； (g) D.Schaddenhorst, R.J.Schoonebeek;WOOO/00426 ；(h) K.L.Hohn, L.D.Schmidt, S.Reyes, J.S.Freeley, ff001/32556 ； (i) A.M.Gaffney, R.Songer, R.0stwald, D.Corbin, W001/36323。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，由CPO反應(yīng)所得的初始合成氣體通過加入液態(tài)水而改變。這形成包括合成氣體的組分以及另外的作為主要組分的H2O的有用氣體混合物。優(yōu)選通過在COP反應(yīng)器的出口將預(yù)熱的水直接加入到氣體中來執(zhí)行水向初始合成氣混合物中的添加。通過設(shè)置CPO反應(yīng)器上合適的操作條件(氧/碳02/C、以及蒸汽/碳S/C的比率)和加熱的注入水的溫度(通常將鍋爐進(jìn)料水用于該目的)，實(shí)現(xiàn)最佳的S/C比而無需進(jìn)一步加入蒸汽以及且實(shí)現(xiàn)WGS反應(yīng)器進(jìn)口處的合適溫度而無需在CPO反應(yīng)器下游安裝工藝氣體鍋爐PCG。通過調(diào)節(jié)待添加的液態(tài)水的溫度和/或量，技術(shù)人員可相對(duì)簡(jiǎn)單地確定所獲得的合成氣體混合物的理想組成和溫度。簡(jiǎn)單地說，在相對(duì)較低的水溫，需要較低量的水來冷卻初始合成氣體，反之亦然。本發(fā)明在一方面實(shí)施完全預(yù)料不到的現(xiàn)象，即執(zhí)行冷卻以及調(diào)節(jié)S/G比所需的水量正好在能夠通過調(diào)節(jié)預(yù)熱水溫度來進(jìn)行調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)。
[0030]該合成氣體混合物優(yōu)選用作涉及水煤氣變換反應(yīng)的氫制備中的中間體。在這種情況下，優(yōu)選將初始合成氣體混合物的溫度降低(從典型值例如950°C~1050°C)至低于4500C，且優(yōu)選低于400°C。待注入到CPO反應(yīng)器下游的水的合適溫度，優(yōu)選通過使用水煤氣變換反應(yīng)器出口處的合成氣的熱量以使水預(yù)熱來實(shí)現(xiàn)。
[0031]出于制備氫的目的，使混合物進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。為此，混合物進(jìn)入水煤氣變換反應(yīng)器(WGSR)，其中包括一氧化碳與蒸汽的氣體混合物轉(zhuǎn)化為氫和二氧化碳。WGS反應(yīng)通常使用單級(jí)或多級(jí)來執(zhí)行，以達(dá)到期望的轉(zhuǎn)化程度和轉(zhuǎn)化率。在多級(jí)過程中，高溫階段(HTS)在300~450°C且通常在鐵類催化劑例如Fe/Cr的存在下操作。在HTS中，最大量的CO被轉(zhuǎn)化，通常多于90%，例如96~98%。在隨后的階段，即中溫或低溫階段(MTS或LTS)，操作溫度為約180~280°C，且通常使用擔(dān)載于氧化鋁(Cu/Zn/Al)催化劑上的銅/鋅催化劑。在這些后面的階段中，出口物流中的剩余⑶濃度通常低至0.1~0.3%。
[0032]得自WGSR的氣流主要包含氫和二氧化碳。任選地,通過變壓吸附(pressure swingabsorption, PSA)從該物流中分離氫，以得到純氫流。對(duì)于進(jìn)一步處理得自水煤氣變換反應(yīng)的氣體混合物，存在數(shù)種選擇。例如，為了制備氫，可從氣體混合物中分離氫。還可使用快速制備氫和二氧化碳的方法。
[0033]在【具體實(shí)施方式】中，該方法用于制備氨和尿素。為此，從包括氫和二氧化碳的氣體混合物中分離幾乎所有的CO2，以獲得富含H2的氣體混合物。H2與N2反應(yīng)，從而形成氨。該反應(yīng)眾所周知，且技術(shù)人員熟悉制備方法和實(shí)施設(shè)備。然后，氨和所去除的CO2在尿素形成條件下反應(yīng)。該反應(yīng)也眾所周知，且制備方法和設(shè)備為技術(shù)人員可得。因此，本發(fā)明在制備重要大量化合物尿素中提供非常經(jīng)濟(jì)的使用所獲得的氣體混合物的組分的方式。使用上述方案代替常規(guī)蒸汽重整方法的優(yōu)勢(shì)在于所有的CO2存在于反應(yīng)混合物中，如此可容易地將其去除。在常規(guī)蒸汽重整方法中， 僅CO2的一部分存在于反應(yīng)混合物中，大量的CO2存在于源于供應(yīng)反應(yīng)熱量所需的燃料的燃燒的燃料氣體中。
[0034]本發(fā)明還涉及用于制備氫的設(shè)備。關(guān)于上述方法實(shí)施方式，該設(shè)備包括催化部分氧化反應(yīng)器和催化部分氧化反應(yīng)器下游的水煤氣變換反應(yīng)器。應(yīng)該理解，催化部分氧化反應(yīng)器可包括這樣的反應(yīng)器的常規(guī)元件。這些元件包括例如用于烴類進(jìn)料的進(jìn)口、含有催化劑床的合成部分、和用于所形成的合成氣體的出口。水煤氣變換反應(yīng)器也包括其常規(guī)元件，例如用于合成氣體的進(jìn)口、反應(yīng)室、和用于所得含H2氣流的出口。根據(jù)本發(fā)明，用于水的注入器設(shè)置在催化部分氧化反應(yīng)器的氣體出口與水煤氣變換反應(yīng)器的氣體入口之間。注入器可以是單獨(dú)的驟冷單元的形式，包括設(shè)有注水裝置的驟冷室。其還可作為注入器設(shè)置到管道系統(tǒng)中。
[0035]在優(yōu)選實(shí)施方式中，加熱器，通常為熱交換器，添加到注入器中，優(yōu)選在其上游，以在使用前對(duì)水預(yù)熱。
[0036]本發(fā)明還將關(guān)于【具體實(shí)施方式】并參考某些附圖進(jìn)行描述，但是本發(fā)明不限于此，而僅由權(quán)利要求限制。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記應(yīng)不被解釋為限制范圍。所述的附圖僅僅是示意性的，而不是限制性的。在附圖中，某些元件的尺寸可能放大而沒按比例畫出，以用于示例說明的目的。當(dāng)術(shù)語“包括、包含、含有”用在本說明書和權(quán)利要求書中時(shí)，其不排除其他元素或步驟。當(dāng)使用不定冠詞或定冠詞來指代單數(shù)名詞時(shí)，例如“一個(gè)”或“一種”、“該”，其包括該名詞的復(fù)數(shù)，除非具體指出其他情況。所有的比率，例如蒸汽/氣體(S/G)、蒸汽/碳(S/C)和氧/碳(0/C)表示為體積比率(v/v)。[0037]附圖詳沭
[0038]在圖1中，以示意性形式示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
[0039]圖1顯示具有以下部分的方法的框圖:
[0040]-100，CPO 部分；
[0041]-101，驟冷部分；
[0042]-102，第一 HTS 部分；
[0043]-103，工藝蒸汽生成部分； [0044]-104，進(jìn)料預(yù)熱器；
[0045]-105，第二 HTS 部分；
[0046]-106，BFff預(yù)熱器部分；
[0047]-107，低壓蒸汽生成部分；
[0048]-108，氧預(yù)熱器部分；
[0049]-120，硫去除反應(yīng)器；
[0050]-121，爐；
[0051]在101中向來自CPO反應(yīng)器100的合成氣流加入水，以將合成氣溫度降低到320~350°C，其表示進(jìn)行高溫水煤氣變換反應(yīng)的合適溫度且在金屬塵化現(xiàn)象的臨界溫度范圍之外。除非另外指明，所有的百分?jǐn)?shù)指的是vol.%。
[0052]合成氣體離開水驟冷器101，產(chǎn)物包含約32.7%的H2、0.5%未轉(zhuǎn)化的CH4、2.6%的C02%、16.7% 的 CO 和 47.5% 的 H2O0
[0053]由于水的加入，物流6中的S/G比上升至0.9~1，其表示隨后變換的最佳值。
[0054]在本發(fā)明中，由于用于控制加入水量的明智步驟，進(jìn)入WGS反應(yīng)器的混合物具有用于最佳反應(yīng)的恰當(dāng)組成。這涉及步驟(C)，根據(jù)此步驟，加入一定量的液態(tài)水，該量足以獲得與技術(shù)狀態(tài)偏離的包括水作為在混合物中相對(duì)于其它組分而言以最高量存在的組分(即作為主要組分)的合成氣體混合物。優(yōu)選地，液態(tài)水的注入量使其相對(duì)于總混合物包括30~60體積％。
[0055]優(yōu)選地，除了控制加入水的量之外，還可控制加入水的溫度，以使其在120°C~250°C的范圍內(nèi)。結(jié)果，進(jìn)入WGS反應(yīng)器的混合物具有用于最佳反應(yīng)的恰當(dāng)組成和溫度。
[0056]另外，使WGS之后需要用于冷卻的能量最小化。進(jìn)入WGS反應(yīng)器的混合物的最佳蒸汽與氣體的比率(S/G)為0.75~1.1，優(yōu)選為0.9~1.0。
[0057]在反應(yīng)器102 (即第一高溫變換反應(yīng)器中)，物流6中存在的很大部分的CO被轉(zhuǎn)化為 co2+h2。
[0058]在反應(yīng)器102的下游且在第二溫度變換反應(yīng)器105之前，安裝工藝蒸汽生成103以產(chǎn)生CPO反應(yīng)器所需的蒸汽并安裝進(jìn)料預(yù)熱器104以使流經(jīng)硫去除反應(yīng)器120的天然氣進(jìn)料預(yù)熱。
[0059]物流9進(jìn)入第二變換反應(yīng)器105，以轉(zhuǎn)化H2產(chǎn)物中的剩余CO。
[0060]在出口物流10中，在345°C的溫度，殘余CO為1.8%。
[0061]水蒸汽預(yù)熱器106將水加熱至150°C~250°C的溫度。典型的壓力為10~40巴，優(yōu)選為10~30巴，例如20巴。低壓蒸汽生成107和氧預(yù)熱器108設(shè)置在反應(yīng)器105的下游，以冷卻合成氣產(chǎn)物。[0062]在一個(gè)實(shí)施方式中，在小于IOOms的時(shí)間內(nèi)冷卻CPO反應(yīng)器出口處的氣體，優(yōu)選在小于50ms的時(shí)間內(nèi)冷卻氣體，更優(yōu)選小于30ms,例如20ms。
[0063]在該方案中，包括爐121，以在CPO反應(yīng)器進(jìn)口處將物流和進(jìn)料的溫度升高到所需要的值。
[0064]現(xiàn)參考圖2，以示意性形式示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式。
[0065]為簡(jiǎn)便起見，圖2與圖1具有的相同單元和物流保持圖1中的單元或物流號(hào)，因此僅顯示以下部分。
[0066]-109，CO2 去除部分；
[0067]-110，甲烷化反應(yīng)器部分；
[0068]-111，水干燥器部分。
[0069]在酸性氣體元件109中處理所變換的氣體10。
[0070]在酸性氣體物流13中，從合成氣產(chǎn)物中分離C02。物流14由所去除的CO2組成。
[0071]粗4流15進(jìn)入反應(yīng)器110，在此處CO轉(zhuǎn)化為CH4，且進(jìn)入反應(yīng)器111，在此處去除水。
[0072]H2產(chǎn)物17的純度為93.7% ，且可用于不需要高純度H2的應(yīng)用。如果需要，H2流可以使用變壓吸附(PSA)單元(未示出)進(jìn)行進(jìn)一步純化，或在CO2分離流中，不需要步驟109、
110或 111。
[0073]上述示出的實(shí)施方式意在用作本發(fā)明潛在實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖?；瘜W(xué)工程領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解和明白任何【具體實(shí)施方式】的特定細(xì)節(jié)可有所不同且取決于位置和考慮中的方案的需要。
[0074]所有能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的可替換方案認(rèn)為是在本領(lǐng)域技術(shù)人員能力內(nèi)且因此在本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備合成氣體混合物的方法，所述方法包括以下步驟: Ca)提供烴類材料； (b)使所述烴類材料進(jìn)行催化部分氧化(CPO)，以產(chǎn)生包括一氧化碳、氫和二氧化碳的初始合成氣體； (c)以足以獲得包括H2O作為主要組分的合成氣體混合物的量將液態(tài)水加入到(b)中所獲得的初始合成氣體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所注入的液態(tài)水的量使其相對(duì)于總混合物包括30~60體積％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，使所述液態(tài)水預(yù)熱至120°C~250°C的溫度。
4.一種用于制備包括氫和二氧化碳的氣體混合物的方法，所述方法包括權(quán)利要求1中所限定的步驟(a)~(C)，以及使所述合成氣體混合物進(jìn)行 Cd)水煤氣變換反應(yīng)，以使一氧化碳與水反應(yīng)形成包括氫和二氧化碳的氣體混合物。
5.一種用于制備氫的方法，包括權(quán)利要求4中所限定的步驟(a)~(d)，以及從所述氣體混合物中分離氫。
6.一種用于制備尿素的方法，包括權(quán)利要求4中所限定的步驟(a)~(d)，從所述包括氫和二氧化碳的氣體混 合物中去除CO2以獲得富含H2的氣體混合物，使所述富含H2的氣體混合物與N2在氨形成條件下進(jìn)行反應(yīng)以制備氨，以及使氨與所去除的CO2在尿素形成條件下進(jìn)行反應(yīng)。
7.液態(tài)水在待進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)以便制備氫的合成氣體混合物中設(shè)置蒸汽/氣體(S/G)比中的用途。
8.一種用于制備氫的設(shè)備，所述設(shè)備包括催化部分氧化反應(yīng)器和所述催化部分氧化反應(yīng)器下游的水煤氣變換反應(yīng)器，其中用于水的注入器設(shè)置在所述催化部分氧化反應(yīng)器的氣體出口與所述水煤氣變換反應(yīng)器的氣體入口之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中在所述注入器的上游添加加熱器，以加熱待注入的水。
【文檔編號(hào)】C01B3/48GK103648971SQ201280026397
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月23日
【發(fā)明者】G·亞夸涅洛, B·庫(kù)基耶拉, E·安東內(nèi)蒂 申請(qǐng)人:代表Mt創(chuàng)新中心的斯塔米卡邦有限公司