(57)【要約】  酸化剤及び１種以上の第一触媒の存在下に第一炭化水素の一部分を部分的に燃焼させるのに充分な条件で、該第一炭化水素を部分的に酸化して、二酸化炭素、非燃焼第一炭化水素、及び熱を提供することが出来る。該部分的酸化工程で発生した熱及び該１種以上の第一触媒の存在下に、該非燃焼炭化水素をリフォーミングして、第一合成ガスを提供することが出来る。該第一合成ガスから第二炭化水素に熱を間接に交換して、水蒸気及び１種以上の第二触媒の存在下に該第二炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして第二合成ガスを提供することが出来る。該第一合成ガス、該第二合成ガス、又はそれらの混合物を含む合成ガスを変換して、１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、メタノール、それらの誘導体、又はそれらの組合せを提供することが出来る。
2011528649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成ガス及びそれからの１種以上の炭化水素生成物を生成する方法であって、
酸化剤及び１種以上の第一触媒の存在下に第一炭化水素の一部分を部分的に燃焼させるのに充分な条件で該第一炭化水素を部分的に酸化する工程であって、それにより二酸化炭素、非燃焼第一炭化水素、及び熱を提供する、工程、
該部分的酸化工程で発生した熱の少なくとも一部分及び該１種以上の第一触媒の存在下に該非燃焼炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングする工程であって、それにより水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含む第一合成ガスを提供する、工程、
該第一合成ガスから第二炭化水素に熱を間接に交換する工程であって、それにより水蒸気及び１種以上の第二触媒の存在下に該第二炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして水素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水を含む第二合成ガスを提供する、工程、及び、
該第一合成ガス、該第二合成ガス、又はそれらの混合物を反応させる工程であって、それによりテールガス及び１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、それらの誘導体、又はそれらの組合せを提供する、工程、
を含む、方法。
【請求項２】
該合成ガスを反応させる前に該合成ガスから該二酸化炭素の少なくとも一部分を除去する工程であって、該テールガス及び該１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、それらの誘導体、又はそれらの組合せを提供する、工程、
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項３】
該合成ガスを反応させる前に該合成ガスから該二酸化炭素の少なくとも一部分及び該水の少なくとも一部分を除去する工程であって、該テールガス及び該１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、それらの誘導体、又はそれらの組合せを提供する、工程、
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項４】
該第一炭化水素を部分的酸化の前に少なくとも４００℃の温度に予熱する工程、及び該第二炭化水素をリフォーミングの前に少なくとも４００℃の温度に予熱する工程、の少なくとも一工程、
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項５】
該第一合成ガスから該第二炭化水素に熱を間接に交換する前に、熱移動媒体を用いて直接熱交換、間接熱交換、又は両者により該第一合成ガスを冷却する工程、
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項６】
該１種以上の第一触媒、第二触媒、又は両者が、２種以上の触媒の混合物を含む、
請求項１の方法。
【請求項７】
該第一炭化水素及び該第二炭化水素が、独立に１種以上のＣ１〜Ｃ２０炭化水素である、
請求項１の方法。
【請求項８】
該第一炭化水素及び該第二炭化水素が、独立に天然ガス、脱硫天然ガス、メタン、脱硫メタン、又はそれらの混合物である、
請求項１の方法。
【請求項９】
該第一炭化水素及び該第二炭化水素が、約２０：８０〜約８０：２０の重量比で供給される、
請求項１の方法。
【請求項１０】
該テールガスの少なくとも一部分がメタン化装置に導入されて合成天然ガスを提供する、
請求項１の方法。
【請求項１１】
合成ガス及び炭化水素生成物を生成する方法であって、
酸化剤及び１種以上の第一触媒の存在下に第一炭化水素の一部分を部分的に燃焼させるのに充分な条件で該第一炭化水素を部分的に酸化する工程であって、それにより二酸化炭素、非燃焼第一炭化水素、及び熱を提供する、工程、
該部分的酸化工程で発生した熱の少なくとも一部分及び該１種以上の第一触媒の存在下に該非燃焼炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングする工程であって、それにより水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含む第一合成ガスを提供する、工程、
該第一合成ガスから第二炭化水素に熱を間接に交換する工程であって、それにより水蒸気及び１種以上の第二触媒の存在下に該第二炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして水素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水を含む第二合成ガスを提供する、工程、及び、
該第一合成ガスの少なくとも一部分、該第二合成ガスの少なくとも一部分、又はそれらの混合物をメタノール、その誘導体、又はそれらの組合せに変換する工程、
を含む、方法。
【請求項１２】
該合成ガスの少なくとも一部分をメタノール、その誘導体、又はそれらの組合せに変換する前に、該合成ガス中の一酸化炭素の少なくとも一部分を二酸化炭素に変換する工程、
を更に含む、請求項１１の方法。
【請求項１３】
該合成ガスの少なくとも一部分をメタノール、その誘導体、又はそれらの組合せに変換する前に、該合成ガス中の二酸化炭素の少なくとも一部分を除去する工程、
を更に含む、請求項１１の方法。
【請求項１４】
該合成ガスをメタノール、その誘導体、又はそれらの組合せに変換する前に、該合成ガス中の一酸化炭素の少なくとも一部分を二酸化炭素に変換する工程、及び該合成ガスから二酸化炭素の少なくとも一部分を除去する工程、
を更に含む、請求項１１の方法。
【請求項１５】
水蒸気及び該１種以上の第二触媒の存在下に該第一合成ガスから該第二炭化水素に熱を間接に交換する前に、熱移動媒体を用いて直接熱交換、間接熱交換、又は両者により該第一合成ガスを冷却する工程、
を更に含む、請求項１１の方法。
【請求項１６】
該酸化剤が酸素、本質的に酸素、酸素富化空気、無窒素空気、本質的に無窒素の空気、又はそれらの混合物を含む、
請求項１１の方法。
【請求項１７】
第二の反応帯域が１つ以上の管を含み、その各々が該第二触媒を含有する、
請求項１１の方法。
【請求項１８】
該第一炭化水素及び該第二炭化水素が独立に１種以上のＣ１〜Ｃ２０炭化水素である、
請求項１１の方法。
【請求項１９】
該第一炭化水素及び該第二炭化水素が独立に天然ガス、脱硫天然ガス、メタン、脱硫メタン、又はそれらの混合物である、
請求項１１の方法。
【請求項２０】
合成ガス及び炭化水素生成物を生成するためのシステムであって、
酸化剤の存在下に第一炭化水素の少なくとも一部分を部分的に燃焼させるのに充分な条件で該第一炭化水素を部分的に酸化して二酸化炭素、非燃焼炭化水素、及び熱を提供する様に適応させた、そして該部分的酸化工程で発生した熱及び１種以上の第一触媒の存在下に該非燃焼炭化水素を少なくとも部分的にリフォーミングして一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素を含む第一合成ガスを提供する様に適応させた、第一反応器、
該第一合成ガスから第二炭化水素に熱を間接に交換して水蒸気及び１種以上の第二触媒の存在下に該第二炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして一酸化炭素、二酸化炭素、及び水素を含む第二合成ガスを提供する様に適応させた、第二反応器、及び
該第一合成ガスの少なくとも一部分、該第二合成ガスの少なくとも一部分、又はそれらの混合物を１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、メタノール、それらの誘導体、又はそれらの組合せに変換する様に適応させた合成ユニット、
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本態様は一般的に合成ガス及びそれから作られる生成物を生成するためのシステム及び方法に関する。更に詳しく言うと、本発明の態様は部分的酸化技術により合成ガス及びそれから作られる生成物を生成するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部分的酸化（「ＰＯＸ」）システムは典型的に、予熱された炭化水素ガス及び酸化剤を、非常に高い温度、例えば、約１，０００℃（１，８３２°Ｆ）〜約１，３００℃（２，３７２°Ｆ）で、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、及び水を含む合成ガスに変換する。次に該熱い合成ガスは、更なる処理の前に、典型的に約２００〜３００℃（３９２〜５７２°Ｆ）まで急冷又は冷却しなければならない。
【０００３】
典型的に、該合成ガスは水蒸気を発生させるためのかなり高価な熱移動媒体として用いられる。しかしながら、該水蒸気生成は処理要求をはるかに超えている可能性があり、従って該水蒸気の用途がないので、輸出されるか又は単純に浪費される。換言すれば、該合成ガスの冷却は反応熱の多くが失われるか又は浪費されることを意味する。
【０００４】
現存するプラントにおける水素及び一酸化炭素の生成を最大にするか又は増加させることが望ましい。しかしながら、ＰＯＸ反応器を容易に拡大して生成を増加させることは出来ないので、ＰＯＸ反応器はしばしば容量制限運転である。従って、合成ガスを生成するための、エネルギー効率のより良いシステム及び方法が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，４８６，３１３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７２０，９０１号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２２６，５４８号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２６１，７５１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０１１，６２５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１２２，２９９号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３６２，４５４号明細書
【特許文献８】米国特許第６，８５５，２７２号明細書
【特許文献９】米国特許第７，１３８，００１号明細書
【特許文献１０】米国特許第７，２２０，５０５号明細書
【図面の簡単な説明】
【０００６】
上に列挙した本発明の特色を詳細に理解できるように、別紙図面にいくつかが図解されている態様を参照することにより本発明のより詳しい説明をすることが出来る。しかしながら、別紙図面は本発明の典型的な態様だけを図解しているので、本発明は他の同様に有効な態様を認めても良いのであるから、本発明の範囲を限定していると考えるべきではないことに注意すべきである。
【０００７】
【図１】記載される１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するシステムの一例を描いたものである。
【図２】記載される１つ以上の態様による、多数の管を有するリフォーミング熱交換器の断面上面図の一例を描いたものである。
【図３】記載される１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、もう１つのシステムの一例を描いたものである。
【図４】記載される１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、もう１つのシステムの一例を描いたものである。
【図５】記載される１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、更にもう１つのシステムの一例を描いたものである。
【図６】記載される１つ以上の態様による、多数の管を有するリフォーミング熱交換器の断面上面図の一例を描いたものである。
【図７】記載される１つ以上の態様による、合成ガス、炭化水素生成物、及びそれらの誘導体を生成するためのシステムの一例を描いたものである。
【図８】記載される１つ以上の態様による、合成ガス、メタノール、及びそれらの誘導体を生成するためのシステムの一例を描いたものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、詳細な説明を提供する。別紙特許請求の範囲の各請求項は別個の発明を明確にしており、該発明は、侵害目的に対して、該特許請求の範囲に特定された種々の要素又は限定の均等物を含むと認識される。文脈によっては、本「発明」に関する以下のあらゆる言及は、ある場合には一部の特定の態様だけを言及しているかも知れない。他の場合には、本「発明」に関する言及は該特許請求の範囲の、必ずしもすべてではないが、１つ以上に挙げられた主題を言及していると認識されるであろう。さて、本発明の各々を、特定の態様、変形、及び例を含めて、以下に今まで以上に詳しく説明するが、これらの態様、変形、又は例は、本特許における情報を利用できる情報及び技術と組み合わせる時に当業者が本発明を作り使用することが出来るように、含めてあるので、本発明はこれらの態様、変形、又は例に限定されるものではない。
【０００９】
合成ガス及びそれからの生成物を生成するためのシステム及び方法が提供される。１つ以上の態様において、酸化剤の存在下に第一炭化水素の一部分を部分的に燃焼させるのに充分な条件で該第一炭化水素を部分的に酸化して、二酸化炭素、非燃焼炭化水素、及び熱を提供することが出来る。１つ以上の態様において、該部分的酸化工程で発生した熱の少なくとも一部分及び１種以上の第一触媒の存在下に該非燃焼炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして、第一合成ガスを提供することが出来る。１つ以上の態様において、該第一合成ガスは水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含むことが出来るが、それらに限定されない。１つ以上の態様において、該第一合成ガスからの熱を第二炭化水素と間接に交換して、水蒸気及び１種以上の第二触媒の存在下に該第二炭化水素の少なくとも一部分をリフォーミングして第二合成ガスを提供することが出来る。１つ以上の態様において、該第二合成ガスは水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含むことが出来るが、それらに限定されない。１つ以上の態様において、該第一合成ガスの少なくとも一部分、該第二合成ガスの少なくとも一部分、又はそれらの混合物を含むことが出来る合成ガスを変換して、１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物、メタノール、それらの誘導体、又はそれらの組合せを提供することが出来る。
【００１０】
図面に関して、図１は、１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するためのシステムの一例を描いたものである。該システムは、１つ以上の接触部分的酸化（「ＣＰＯＸ」）反応器１５０及び１つ以上のリフォーミング熱交換器２００を含むことが出来る。１種以上の第一触媒は、該ＣＰＯＸ反応器１５０内の１つ以上の第一触媒帯域または触媒床１５５、１５７（二つが示されている）に配置することが出来る。該１つ以上の第一触媒床１５５、１５７は、固定床、流動床、モノリスタイプ床、又はそれらの任意の組合せであっても良いが、それらに限定されない。該１つ以上の触媒床１５５、１５７は、スクリーン、支柱／支持棒、又は他の適切な支持構造体のような任意の公知方法により支持することが出来る。
【００１１】
該リフォーミング熱交換器２００の少なくとも１つは、円筒多管式熱交換器であっても良い。該リフォーミング熱交換器２００は、該リフォーミング熱交換器２００の外殻内に少なくとも部分的に配置された１つ以上の管２０５を含むことが出来る。１種以上の第二触媒は、該１つ以上の管２０５内に配置して該１つ以上の管２０５内に１つ以上の第二触媒帯域２１０を提供することが出来る。該１種以上の第二触媒は、１つ以上のスクリーン２１５又は他の適切な支持構造体により該１つ以上の管２０５内に支持することが出来る。
【００１２】
該１つ以上の管２０５は、該リフォーミング熱交換器２００の外殻内に任意の模様又は配置で配列することが出来る。示されていないけれども、該管２０５は、該管２０５の外面及び（又は）内面上に配置された１つ以上のフィン、静止ミキサー、旋条、熱伝導性充填物、乱流引起し突起、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。該１つ以上の管は、種々のタイプ、例えば、直管、差込み管（示されていない）、Ｕ管（示されていない）、コイル管（示されていない）、又はそれらの任意の組合せであっても良い。１つ以上の態様において、同一の又は相違する形、長さ、及び（又は）直径又は断面積を有しても良い二つ以上の管２０５を使用することが出来る。該１つ以上の管２０５は、該リフォーミング熱交換器２００内において垂直の、水平の、又は他の任意の角度で配置することが出来る。
【００１３】
該管２０５は、１つ以上の管板２０１により該リフォーミング熱交換器２００の外殻内に支持することが出来る。該１つ以上の管板２０１は、該リフォーミング熱交換器２００の外殻側を該１つ以上の管２０５の第一端から分離して、該１つ以上の管２０５の第一端と該リフォーミング熱交換器２００の外殻側との間の流体接触を防ぐことが出来る。該１つ以上の管２０５の第二端は、該リフォーミング熱交換器２００の外殻側と流体接触していても良い。
【００１４】
図２は、１つ以上の態様による、多数の管を有するリフォーミング熱交換器の断面上面図の一例を描いたものである。図２は、多数の管２０５内に配置された１つ以上の第二触媒帯域２１０を描いている。多数の管は二つ以上の管２０５と定義される。該１つ以上の管２０５の間又は周囲の空間により明確にされる加熱帯域２０７は（図１も参照）、該リフォーミング熱交換器２００の外殻側に導入された熱移動媒体から該１つ以上の触媒帯域２１０に熱を間接に移動させることが出来る。
【００１５】
再び図１を参照しながら、ＣＰＯＸ反応器１５０内の１種以上の第一触媒及び（又は）リフォーミング熱交換器２００内の１種以上の第二触媒は、アルカリ土類金属、希土類金属、クロム、マンガン、モリブデン、タングステン、錫、レニウム、ビスマス、インジウム、燐、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、それらの酸化物、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。リフォーミング熱交換器２００内の１種以上の第二触媒は、１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０内の、１種以上の第一触媒と同一であっても良いし又は相違していても良い。ＣＰＯＸ反応器１５０内に配置される１種以上の第一触媒、リフォーミング熱交換器２００内に配置される１種以上の第二触媒、又は両者は１種以上の触媒支持体材料を更に含むことが出来る。
【００１６】
１つ以上の態様において、該触媒支持体材料は耐火性酸化物であっても良いし又はそれを含んでいても良い。該耐火性酸化物は、例えば、アルミナ、特にアルファアルミナ、ジルコニア、チタニア、ハフニア、シリカ、又はそれらの混合物であっても良い。該触媒支持体材料は、希土類変性耐火性金属酸化物（但し、該希土類は任意の希土類金属、例えば、ランタン、又はイットリウムであっても良い）及び（又は）アルカリ土類金属変性耐火性酸化物であっても良いし、又はそれらを含んでいても良い。該触媒支持体材料は、反応条件で実質的に安定な表面積、例えば、実質的に反応条件により変化しないか又は該反応に影響するようには変化しない表面積を有する材料と分類することが出来る。
【００１７】
該１種以上の第一触媒及び（又は）第二触媒（「触媒」）は、顆粒、粉末、ビーズ、ピル、ペレット、フレーク、円筒、球体、又は他の形状の形であっても良い。該触媒は、５０ミクロン（０．００２インチ）から約１ｃｍ（０．４インチ）まで変動する長さ又は大きさを有することが出来る。１つ以上の態様において、該触媒は、約０．２５ｍｍ（０．０１インチ）から約６．５ｍｍ（０．２６インチ）まで、又は約０．５ｍｍ（０．０２インチ）から約０．４ｍｍ（０．１６インチ）まで変動する長さ又は大きさを有することが出来る。
【００１８】
更なる反応条件、触媒、及びＣＰＯＸ反応器１５０の詳細は、米国特許第５，４８６，３１３；５，７２０，９０１；７，２２６，５４８；及び７，２６１，７５１号において見出すことが出来るが、それらのすべてを全体的に本明細書に引用して援用する。更なるリフォーミングプロセス条件、触媒、及びリフォーミング熱交換器２００の詳細は、米国特許第５，０１１，６２５；５，１２２，２９９；５，３６２，４５４；６，８５５，２７２；７，１３８，００１；及び７，２２０，５０５号において見出すことが出来るが、それらのすべてを全体的に本明細書に引用して援用する。
【００１９】
第一炭化水素はライン１１０を経由して、そして酸化剤はライン１４０を経由して、１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０に導入することが出来る。該第一炭化水素は、該酸化剤及び１種以上の第一触媒の存在下で部分的に酸化することが出来る。該第一炭化水素の一部を部分的に燃焼させるのに充分な条件で該部分的酸化が起きて二酸化炭素、非燃焼炭化水素、及び熱を提供することが出来る。該非燃焼炭化水素は、該部分的酸化工程で発生した熱の少なくとも一部分及び１種以上の第一触媒の存在下で、少なくとも部分的にリフォーミングされて、第一合成ガスを提供することが出来る。該第一合成ガスは、水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含むことが出来るが、それらに限定されない。該部分的に燃焼させられた第一炭化水素は１つ以上の第一触媒帯域１５５、１５７を通して／横切って流れるので、該非燃焼炭化水素の少なくとも一部分が反応して（即ち、リフォーミングされて）該第一合成ガスを提供することが出来る。１つ以上の態様において、ライン１１０を経由する該第一炭化水素は、該第一炭化水素を１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０に導入する前に、ライン１１５を経由する水蒸気及び（又は）二酸化炭素と混合することが出来る。示されていないけれども、１つ以上の態様において、該第一炭化水素及び該酸化剤をＣＰＯＸ反応器１５０の上流で混合して反応体混合物を提供し、次に該混合物をＣＰＯＸ反応器１５０に導入することが出来る。示されていないけれども、１つ以上の態様において、ライン１１５を経由する水蒸気及び（又は）二酸化炭素は、１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０に直接導入しても良いし、又は該酸化剤と予備混合しても良い。
【００２０】
ライン１４０を経由する１種以上の酸化剤は、１つ以上の第一触媒帯域１５５、１５７の最初の帯域より前において、１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０に導入することが出来る。１つ以上の態様において、ライン１４０を経由する１種以上の酸化剤の一部分を１つ以上の第一触媒帯域１５５、１５７の各々より前に導入し、それにより触媒床間酸化剤注入を提供することが出来る。触媒床間酸化剤注入により、ライン１４０を経由して各々の触媒床１５５、１５７に導入される酸化剤の量を独立的に調整し制御することが出来る。ライン１４０を経由して１つ以上の触媒床１５５、１５７に導入される酸化剤の量を制御することにより、該１つ以上の第一触媒帯域１５５、１５７内の反応速度及び温度の調整を改良することが出来る。
【００２１】
ＣＰＯＸ反応器１５０は、第一合成ガスがライン１６０を経由してＣＰＯＸ反応器１５０を出るので、第一合成ガスの温度により測定して約７００℃（１，２９２°Ｆ）〜約１，５００℃（２，７３２°Ｆ）の温度で操作することが出来る。ＣＰＯＸ反応器１５０は、約７００℃（１，２９２°Ｆ）、約８００℃（１，４７２°Ｆ）、又は約９００℃（１，６５２°Ｆ）〜約１，１００℃（２，０１２°Ｆ）、約１，２００℃（２，１９２°Ｆ）、又は約１，３００℃（２，３７２°Ｆ）の温度で操作することが出来る。ＣＰＯＸ反応器１５０は、約１００ｋＰａ（０ｐｓｉｇ）〜約１５，０００ｋＰａ（２，１６２ｐｓｉｇ）、又は約４００ｋＰａ（４４ｐｓｉｇ）〜約８，５００ｋＰａ（１，２１９ｐｓｉｇ）の圧力で操作することが出来る。
【００２２】
第二炭化水素は、ライン１８０を経由して１つ以上のリフォーミング熱交換器２００に導入することが出来る。該第二炭化水素は、ライン１８５を経由する水蒸気と混合することが出来る。１つ以上の態様において、該第二炭化水素は、ライン１８５を経由する水蒸気及び二酸化炭素と混合することが出来る。二酸化炭素を有するか又は有さない、ライン１８０を経由する該第二炭化水素と水蒸気との混合物は、１つ以上の第二触媒帯域２１０に導入することが出来る。例えば、ライン１８０を経由する該第二炭化水素は、１つ以上の第二触媒含有管２０５の第一端に導入することが出来る。該第二炭化水素を１つ以上の第二触媒帯域２１０に通過させることにより、該第二炭化水素を少なくとも部分的にリフォーミングして、第二合成ガスを提供することが出来る。該第二合成ガスは水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含むことが出来るが、それらに限定されない。該第二合成ガスは、スクリーン２１５を通って１つ以上の管２０５の第二端から出て混合帯域２２２で第一合成ガスと混合されて、ライン２３０を経由して混合合成ガス又は合成ガス製品を提供することが出来る。
【００２３】
第一合成ガスは、ライン１６０を経由してリフォーミング熱交換器２００の外殻側に導入することが出来る。第一合成ガス及び第二合成ガスは混合帯域２２２で混合されて、混合合成ガスを提供することが出来る。第二触媒帯域２１０中で第二炭化水素をリフォーミングするために必要な熱は、該混合合成ガスが加熱帯域２０７を通って１つ以上の管２０５に沿って／を横切って流れるので、該混合合成ガスにより提供することが出来る。示されていないけれども、第一合成ガスは１つ以上の管２０５の外側を横切って又はその周りを通過して第一合成ガスから第二触媒帯域２１０に熱を間接に移動させることが出来、その後で第一合成ガス及び第二合成ガスは混合帯域２２２で混合されることが出来る。該混合合成ガスは、ライン２３０を経由して合成ガス製品（「合成ガス」）として回収することが出来る。
【００２４】
ライン１１０を経由する第一炭化水素及びライン１８０を経由する第二炭化水素は、１種以上の炭素含有物質を含むことが出来るが、それらに限定されない。該炭素含有物質は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、又は合計１〜２０個の炭素原子（Ｃ１〜Ｃ２０）を含有する他の任意の炭化水素、又はそれらの任意の混合物を含むことが出来るが、それらに限定されない。該炭素含有物質は、Ｃ１〜Ｃ５の炭化水素、又はそれらの任意の混合物を含むことが出来るが、それらに限定されない。該炭素含有物質は、天然ガス、メタン、脱硫天然ガス、脱硫メタン、それらの混合物、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。第一炭化水素及び第二炭化水素は、同一の又は相違する炭素含有物質であっても良い。第一炭化水素、第二炭化水素、又は両者は、硫黄、水銀、一硫化炭素、及び他の汚染物質のような汚染物質が実質的に無くても良い。
【００２５】
ライン１１０を経由する第一炭化水素及び（又は）ライン１８０を経由する第二炭化水素は、乾燥量基準で約８０モル％以上のメタン、又は乾燥量基準で約９０モル％以上のメタン、又は乾燥量基準で約９５モル％以上のメタン、又は乾燥量基準で約９７モル％以上のメタン、又は乾燥量基準で約９９モル％以上のメタンを含有することが出来る。本明細書で使用される用語「乾燥量基準」は、水及び（又は）窒素の無い供給材料、生成物、合成ガス、又は中間体のことを言う。
【００２６】
ライン１１０を経由する第一炭化水素は、第一炭化水素及び第二炭化水素の組合せ全量（「全供給材料」）の約１０重量％〜９０重量％で変動することが出来る。該第一炭化水素は、全供給材料の約２０重量％〜約８０重量％、又は全供給材料の約３０重量％〜約７０重量％、又は全供給材料の約４０重量％〜約６０重量％で変動することが出来る。ライン１８０を経由する第二炭化水素は、全供給材料の約１０重量％〜約９０重量％で変動することが出来る。該第二炭化水素は、全供給材料の約２０重量％〜約８０重量％、又は全供給材料の約３０重量％〜約７０重量％、又は全供給材料の約４０重量％〜約６０重量％で変動することが出来る。
【００２７】
ライン１４０を経由して１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０に導入される１種以上の酸化剤のタイプ及び量は、ライン１６０を経由する第一合成ガス及びライン２３０を経由する合成ガスの組成及び物理的性質に影響を与えることが出来る。該１種以上の酸化剤は、空気、酸素、本質的に酸素、酸素富化空気、酸素及び空気、水、二酸化炭素の混合物、酸素と窒素及びアルゴンのような不活性ガスとの混合物、窒素富化空気、及びそれらの任意の混合物を含むことが出来るが、それらに限定されない。該酸化剤は、約６０容量％以上の酸素、又は約７０容量％以上の酸素、又は約８０容量％以上の酸素、又は約９０容量％以上の酸素、又は約９５容量％以上の酸素、又は約９９容量％以上の酸素を含むことが出来る。本明細書で使用される場合、用語「本質的に酸素」は、５０容量％より多くの酸素を含有する酸化剤のことを言う。本明細書で使用される場合、用語「酸素富化空気」は、２１容量％より多くの酸素を含有する酸化剤流のことを言う。酸素、本質的に酸素、又は酸素富化空気は、例えば、極低温蒸留、圧力変動吸着、膜分離、又はそれらの任意の組合せから得ることが出来る。ライン１４０を経由する１種以上の酸化剤は無窒素又は本質的に無窒素であっても良い。本明細書で使用される場合、用語「本質的に無窒素」は、約５容量％以下の窒素、４容量％以下の窒素、３容量％以下の窒素、２容量％以下の窒素、又は１容量％以下の窒素を含有する酸化剤流のことを言う。
【００２８】
ＣＰＯＸ反応器１５０の中で起こり得る接触部分的酸化反応は、１種以上の炭素含有物質及びライン１４０を経由して導入される分子状酸素（Ｏ２）の濃度を最適化することにより、促進する（即ち、制御する）ことが出来る。第一炭化水素及び酸化剤は、例えば、約１：１  Ｃ：Ｏ２〜約１０：１  Ｃ：Ｏ２、又は約１：１  Ｃ：Ｏ２〜約８：１  Ｃ：Ｏ２、又は約１：１  Ｃ：Ｏ２〜約６：１  Ｃ：Ｏ２の範囲の炭素：Ｏ２（Ｃ：Ｏ２）モル比を有するように調整することが出来る。該Ｃ：Ｏ２モル比は、約１．５：１  Ｃ：Ｏ２〜約４：１  Ｃ：Ｏ２、又は約１．６：１  Ｃ：Ｏ２〜約３．５：１  Ｃ：Ｏ２、又は約１．６：１  Ｃ：Ｏ２〜約２．５：１  Ｃ：Ｏ２の範囲であっても良い。
【００２９】
１つ以上の態様において、水蒸気及び（又は）二酸化炭素は、ライン１１０における第一炭化水素中に存在していても良い。水蒸気及び（又は）二酸化炭素は、ＣＰＯＸ反応器１５０及び（又は）ライン１１０における第一炭化水素に直接導入することが出来る。水蒸気対第一触媒帯域１５５と最初に接触するライン１１０を経由する第一炭化水素の炭素の重量比は、約０〜約３であっても良く、二酸化炭素対第一触媒帯域１５５と最初に接触するライン１１０を経由する第一炭化水素の炭素の重量比は、約０〜約２であっても良い。
【００３０】
ライン１４０を経由してＣＰＯＸ反応器１５０に導入される１種以上の酸化剤は、乾燥量基準で約３０モル％以上の水素、又は乾燥量基準で約４０モル％以上の水素、又は乾燥量基準で約５０モル％以上の水素、又は乾燥量基準で約６０モル％以上の水素、又は乾燥量基準で約７０モル％以上の水素を含有することが出来るライン１６０を経由する第一合成ガス、１つ以上の管２０５を出る第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品を提供するように選択することが出来る。ライン１４０を経由する該酸化剤は、乾燥量基準で約５モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約１０モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約１５モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約２０モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約２５モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約３０モル％以上の一酸化炭素、又は乾燥量基準で約３５モル％以上の一酸化炭素を含有することが出来るライン１６０を経由する第一合成ガス、１つ以上の管２０５を出る第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品を提供するように選択することが出来る。ライン１４０を経由する該酸化剤は、乾燥量基準で約２モル％以上の二酸化炭素、又は乾燥量基準で約５モル％以上の二酸化炭素、又は乾燥量基準で約１０モル％以上の二酸化炭素、又は乾燥量基準で約２０モル％以上の二酸化炭素を含有することが出来るライン１６０を経由する第一合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品を提供するように選択することが出来る。
【００３１】
ライン１６０を経由する第一合成ガス、第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品中の水素の濃度は、乾燥量基準で約３０モル％、乾燥量基準で４０モル％、又は乾燥量基準で５０モル％の低い値から、乾燥量基準で約５０モル％、乾燥量基準で６０モル％、又は乾燥量基準で７０モル％の高い値まで変動することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガス、第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品中の水素濃度は、乾燥量基準で約２５モル％、乾燥量基準で３５モル％、又は乾燥量基準で４５モル％の低い値から、乾燥量基準で約５５モル％、又は乾燥量基準で６５モル％の高い値まで変動することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガス、第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品中の一酸化炭素濃度は、乾燥量基準で約５モル％、乾燥量基準で１０モル％、乾燥量基準で１５モル％、又は乾燥量基準で２０モル％の低い値から、乾燥量基準で約２５モル％、乾燥量基準で３０モル％、又は乾燥量基準で３５モル％の高い値まで変動することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガス、第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガス製品中の二酸化炭素濃度は、乾燥量基準で約２モル％、乾燥量基準で５モル％、又は乾燥量基準で７モル％の低い値から、乾燥量基準で約１０モル％、乾燥量基準で１５モル％、又は乾燥量基準で２５モル％の高い値まで変動することが出来る。
【００３２】
ライン１６０を経由する第一合成ガス、１つ以上の管２０５を出る第二合成ガス、及び（又は）ライン２３０を経由する第二合成ガス製品の組成は、相違する水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素の濃度を有することが出来る。例えば、ライン１６０を経由する第一合成ガスは乾燥量基準で約６０モル％の水素濃度を有することが出来、ライン２３０を経由する合成ガス製品は乾燥量基準で約７０モル％の水素濃度を有することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガス及びライン２３０を経由する合成ガス製品中の水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素の濃度は、時間が経つと変動する可能性がある。いくつかの因子がライン１６０を経由する第一合成ガス及びライン２３０を経由する合成ガス製品の濃度に影響を与える可能性があり、それらの因子は流速、炭化水素供給材料組成、温度、圧力、触媒のタイプ、触媒の材令、及び酸化剤を含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００３３】
ライン２３０を経由する合成ガス製品の組成は、乾燥量基準で約６５モル％の水素、乾燥量基準で約３０モル％の一酸化炭素、及び乾燥量基準で約４モル％の二酸化炭素であっても良い。ライン２３０を経由する合成ガス製品の組成は、乾燥量基準で約６５モル％の水素、乾燥量基準で約１５モル％の一酸化炭素、及び乾燥量基準で約１５モル％の二酸化炭素であっても良い。
【００３４】
図３は、１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、もう１つのシステムの一例を描いたものである。１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０、ライン１１０を経由する第一炭化水素、ライン１４０を経由する酸化剤、ライン１６０を経由する第一合成ガス、ライン１８０を経由する第二炭化水素、及びライン２３０を経由する合成ガス製品は、図１を参照して上記に検討し説明した通りであっても良い。１つ以上のリフォーミング熱交換器２００は、図１を参照して上記に検討し説明した通りであっても良いが、該円筒多管式熱交換器の内部構造は相違していても良い。１つ以上の態様において、１つ以上の触媒含有管２０５は該管２０５の周りに配置された二つ以上の管板２０１（二つが示されている）を有していても良い。１つ以上の触媒含有管２０５は、該管２０５の第一端に又はその近くに配置された少なくとも１つの管板及び該管２０５の第二端に又はその近くに配置された少なくとも１つの管板を、第二触媒帯域２１０の少なくとも一部分が該二つの管板２０１の間に位置し得るように、有することが出来る。この態様において、該触媒含有管２０５の両端は、該リフォーミング熱交換器２００の外殻側から分離する（即ち、と流動的接触していない）ことが出来る。
【００３５】
ライン１８０を経由する第二炭化水素は、１つ以上の管２０５の第一端に導入することが出来る。該第二炭化水素は、該１つ以上の管２０５内の第二触媒帯域２１０においてリフォーミングすることが出来る。該管２０５は、二つ以上の管板２０１間の空間又は体積により明確にされる加熱帯域２０７を通って伸びることが出来る。ライン１８０を経由する第二炭化水素の吸熱リフォーミング反応のための熱は、ライン１６０を経由して加熱帯域２０７に導入される第一合成ガスからの熱により供給することが出来る。図１に示されているように第一合成ガス及び第二合成ガスを混合して合成ガス製品を提供しないで、第一合成ガスはライン２２３を経由して回収し、第二合成ガスはライン２２７を経由して回収することが出来る。１つ以上の態様において、ライン２２３を経由する第一合成ガスの少なくとも一部分及びライン２２７を経由する合成ガスの少なくとも一部分を混合して、ライン２３０を経由する合成ガス製品を提供することが出来る。ライン２２３を経由する第一合成ガス、ライン２２７を経由する第二合成ガス、又はライン２３０を経由するそれらの混合物（即ち、合成ガス製品）は、水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素を含有することが出来るが、それらに限定されない。
【００３６】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、三つ以上の管板２０１を設置して二つ以上の加熱帯域２０７をリフォーミング熱交換器２００内に提供することが出来る。例えば、第一管板２０１が１つ以上の管２０５の第一端に又はその近くに配置され、第二管板２０１が１つ以上の管２０５の第二端に又はその近くに配置され、そして第三管板（示されていない）が第一管板２０１と第二管板２０１との間に配置されるように、三つの管板２０１（二つが示されている）を設置して、二つの独立した加熱帯域を提供することが出来る。１つ以上の態様において、ライン１６０を経由する第一合成ガスを分割して、ライン１６０を経由する該第一合成ガスの少なくとも一部分を各々の独立した加熱帯域に導入することが出来る。１つ以上の態様において、ライン１６０を経由する第一合成ガスを独立した加熱帯域の１つに導入し、水蒸気のような第二熱移動媒体を他の独立した加熱帯域に導入することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガスから特定の加熱帯域に導入される熱の量は二つ以上の加熱帯域に導入される第一合成ガス（又は他の熱移動媒体）の量を制御することにより独立に制御できるので、この配置は複数の反応帯域内の温度制御を改良することが出来る。
【００３７】
図４は、１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、もう１つのシステムの一例を描いたものである。１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０、１つ以上のリフォーミング熱交換器２００、ライン１１０を経由する第一炭化水素、ライン１４０を経由する酸化剤、ライン１６０を経由する第一合成ガス、ライン１８０を経由する第二炭化水素、第二合成ガス、及びライン２３０を経由する合成ガス製品は、図１〜３を参照して上記に検討し説明した通りであっても良い。１つ以上の態様において、該システムは１つ以上の熱交換器（二つが示されている、１３０、１７０）を更に含んでいても良い。それらの熱交換器は、ライン１１０を経由する第一炭化水素、ライン１８０を経由する第二炭化水素を予熱し、そして（又は）ライン１６０を経由する第一合成ガスを冷却するために使用することが出来る。
【００３８】
ライン１１０中の第一炭化水素は、ライン１２０を経由して供給される水蒸気のような熱移動媒体により、１つ以上の熱交換器１３０の中で予熱することが出来る。ライン１１０中の第一炭化水素は、約１００℃（２１２°Ｆ）〜約９００℃（１，６５２°Ｆ）、又は約１００℃（２１２°Ｆ）〜約７００℃（１，２９２°Ｆ）、又は約３００℃（５７２°Ｆ）〜約５００℃（９３２°Ｆ）の温度まで予熱することが出来る。例えば、ライン１１０中の第一炭化水素は、約４００℃（７５２°Ｆ）、約５００℃（９３２°Ｆ）、又は約６００℃（１，１１２°Ｆ）の温度まで予熱することが出来る。
【００３９】
ライン１８０中の第二炭化水素は、熱移動媒体としてライン１６０中の第一合成ガスを用いて、１つ以上の熱交換器１７０の中で予熱することが出来る。１つ以上の態様において、ライン１８０中の第二炭化水素は、水蒸気のような外部から供給される熱移動媒体からライン１８０中の第二炭化水素に熱を移動させることにより、熱交換器１７０の中で予熱することが出来る。ライン１８０を経由する第二炭化水素は、約１００℃（２１２°Ｆ）〜約９００℃（１，６５２°Ｆ）、又は約３００℃（２１２°Ｆ）〜約７００℃（１，２９２°Ｆ）、又は約４５０℃（８４２°Ｆ）〜約６５０℃（１，２０２°Ｆ）の温度まで予熱することが出来る。例えば、ライン１８０中の第二炭化水素は、約４００℃（７５２°Ｆ）、約５００℃（９３２°Ｆ）、又は約６００℃（１，１１２°Ｆ）の温度まで予熱することが出来る。
【００４０】
１つ以上の態様において、ライン１６０中の第一合成ガスは、ＣＰＯＸ反応器１５０とリフォーミング熱交換器２００との間で冷却することが出来る。ライン１６０中の第一合成ガスは、間接冷却、直接冷却、又は両者により冷却することが出来る。ライン１６０中の第一合成ガスは、例えば、ライン１６５を経由して導入される水、二酸化炭素、又は他の適切な任意の冷却媒体を用いた直接冷却により、冷却することが出来る。ライン１６０中の第一合成ガスは、非接触冷却により、例えば、１つ以上の熱交換器、例えば、熱交換器１７０において、熱移動媒体で熱を間接に移動させることにより、冷却することが出来る。熱交換器１７０において、任意の適切な熱移動媒体、例えば、ライン１８０を経由する第二炭化水素、水（示されていない）、該プラント内からの他のプロセス供給材料（示されていない）、それらの混合物、又はそれらの組合せを使用することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガスは、約７００℃（１，２９２°Ｆ）〜約１，１００℃（２，０１２°Ｆ）、又は約７５０℃（１，３８２°Ｆ）〜約１，０００℃（１，８３２°Ｆ）の温度まで冷却することが出来る。
【００４１】
ライン１６０を経由してリフォーミング熱交換器２００に導入される第一合成ガスの温度は、ライン１８０を経由してリフォーミング熱交換器２００に導入される第二炭化水素の温度より約１０％〜約３００％高くても良い。ライン１６０を経由してリフォーミング熱交換器２００に導入される第一合成ガスの温度は、ライン１８０を経由してリフォーミング熱交換器２００に導入される第二炭化水素の温度より約３０％高いか、約４０％高いか、約５０％高いか、約６０％高いか、又は約７０％高いか、又はそれより高くても良い。
【００４２】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、ライン１４０を経由してＣＰＯＸ反応器１５０に導入される酸化剤は、１つ以上の熱交換器中で予熱しても良いし、又は第一炭化水素と混合して熱交換器１３０中で加熱しても良い。該酸化剤は、約１００℃（２１２°Ｆ）〜約９００℃（１，６５２°Ｆ）、又は約１００℃（２１２°Ｆ）〜約７００℃（１，２９２°Ｆ）、又は約３００℃（５７２°Ｆ）〜約５００℃（９３２°Ｆ）の温度まで予熱することが出来る。
【００４３】
図５は、１つ以上の態様による、部分的酸化技術を用いて合成ガスを生成するための、更にもう１つのシステムの一例を描いたものである。１つ以上のＣＰＯＸ反応器１５０、ライン１１０を経由する第一炭化水素、ライン１４０を経由する酸化剤、ライン１８０を経由する第二炭化水素、ライン１６０を経由する第一合成ガス、第二合成ガス、及びライン２３０を経由する合成ガス製品は、図１〜４を参照して上記に検討し説明した通りであっても良い。１つ以上のリフォーミング熱交換器２００は、図１を参照して上記に検討し説明した通りであっても良いが、該円筒多管式熱交換器の内部構造は相違していても良い。１つ以上の態様において、１種以上の第二触媒は、リフォーミング熱交換器２００の外殻側の少なくとも一部分内に配置して１つ以上の第二触媒帯域２２０を提供することが出来る。第二触媒帯域２２０内の１種以上の第二触媒は、触媒スクリーン２２５又は他の任意の適切な支持構造体により支持して、１つ以上の管２０５の第二端に隣接する混合帯域２２２を提供することが出来る。１つ以上の態様において、該第二触媒は、触媒スクリーン２２５無しで該リフォーミング熱交換器の外殻側内に配置することが出来、その場合該混合帯域２２２は該第二触媒の一部分を含有することが出来る。
【００４４】
図６は、記載される１つ以上の態様による、多数の管を有するリフォーミング熱交換器の断面上面図の一例を描いたものである。図６は、リフォーミング熱交換器２００の外殻側の少なくとも一部分内に配置された第二触媒帯域２２０を描いている。第二触媒帯域２２０は、１つ以上の無触媒管２０５の周りに配置することが出来る。熱は、該管２０５を通って流れることが出来る熱移動媒体から第二触媒帯域２２０に間接に移動させることが出来る。
【００４５】
再び図５を参照しながら、ライン１６０を経由する第一合成ガスはリフォーミング熱交換器２００の管側に導入することが出来る。ライン１６０を経由する第一合成ガスは、該１つ以上の管２０５を通って流れることが出来る。第二炭化水素は、ライン１８０を経由してリフォーミング熱交換器２００の外殻側に導入され、そしてそれは第二触媒帯域２２０を通ってそして（又は）それを横切って流れることが出来、そこで第二炭化水素はリフォーミングされて第二合成ガスを提供することが出来、そしてそれは触媒スクリーン２２５を通って混合帯域２２２に導入することが出来る。第二炭化水素をリフォーミングするのに必要な熱は、該１つ以上の管２０５を通って流れる第一合成ガスから第二触媒帯域２２０に間接に移動させることが出来る。
【００４６】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、第一合成ガス及び第二合成ガスは、図３を参照して検討し説明したように、リフォーミング熱交換器２００の外側で混合することが出来る。１つ以上の態様において、第一合成ガス及び第二合成ガスは、リフォーミング熱交換器２００から独立に回収する（即ち、無混合）ことが出来る。例えば、触媒スクリーン２２５を第二管板２０１で置換えることが出来、それにより第一合成ガス及び第二合成ガス用の別個で独立した流路が提供される。第二合成ガスは、リフォーミング熱交換器２００の外殻側と流動接触している出口ラインから回収することが出来、第一合成ガスは、該リフォーミング熱交換器の管側と流動接触している出口ラインから回収することが出来る。
【００４７】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、ライン１６０を経由して導入される第一合成ガスは、該触媒帯域の全体にわたって異なる領域に夫々分配することが出来る。例えば、第二触媒帯域２２０内にそして（又は）それを通して配置された２セット以上の独立に供給される管には、ライン１６０を経由する相違した量の第一合成ガスを導入することが出来る。例えば、ライン１６０を経由する第一合成ガスの７０％を第一セットの管に導入し、３０％を第二セットの管に導入することが出来、それにより、ライン１８０を経由するより多くの未反応第二炭化水素が存在し得る触媒帯域２２０の第一部分に、より多くの熱が提供され得るのである。第二触媒帯域２２０内にそして（又は）それを通して配置された該２セット以上の独立に供給される管は、直線、Ｕ形、渦巻形、及び（又は）差込みタイプの管であっても良い。
【００４８】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、ライン１６０を経由する第一合成ガスは、該１つ以上の管２０５の、どちらの端にも、そして（又は）該１つ以上の管２０５の長さに沿う何処にも、導入することが出来る。例えば、ライン１６０を経由する第一合成ガスは、混合帯域２２２に直接導入することが出来、混合された合成ガスは該１つ以上の管２０５を通って流れることが出来る。
【００４９】
図７は、１つ以上の態様による、合成ガス、炭化水素生成物、及びそれらの誘導体を生成するためのシステムの一例を描いたものである。ライン２３０を経由する合成ガスは、図１〜６を参照して上記に検討し説明したシステムを用いて、生成することが出来る。該システムは、１つ以上の二酸化炭素除去ユニット２５０、１つ以上の乾燥機３００、及び１つ以上の炭化水素合成システム３５０を更に含むことが出来る。ライン１４０を経由してＣＰＯＸ反応器１５０に導入される酸化剤は、酸素、本質的に酸素、酸素富化空気、無窒素酸化剤、又は本質的に無窒素酸化剤のような高酸素含有ガスであっても良く、それは高水素及び一酸化炭素組成を有する合成ガスをライン２３０中に提供することが出来る。
【００５０】
１つ以上の二酸化炭素除去システム２５０は、膜タイプ分離システムのような１つ以上の物理的分離システムを含むことが出来るが、それらに限定されない。該二酸化炭素除去システムは、吸収／吸着タイプ、溶媒系、システム、のような化学的分離システムを含むことが出来るが、それらに限定されない。二酸化炭素除去システム２５０は、ライン２３０を経由して導入される合成ガスを１種以上の吸収剤又は吸着剤と接触させて二酸化炭素の少なくとも一部分を除去することが出来る。該二酸化炭素除去システムは、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、炭酸カリウム、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、ジグリコールアミン（ＤＧＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、プロピレンカーボネートのようなアルキルカーボネート、２〜１２グリコール単位のポリエチレングリコールのジメチルエーテル（Ｓｅｌｅｘｏｌ（商標）法）、ｎ−メチル−ピロリドン、スルホラン、及びＳｕｌｆｉｎｏｌ（商標）ガス処理法の利用、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００５１】
ライン２３０（又はライン２２７，２２３及び（又は）２３０、図３を参照されたし）を経由する合成ガスの少なくとも一部分を１つ以上の二酸化炭素除去システム２５０に導入して、ライン２６５を経由する二酸化炭素、及び水素、一酸化炭素、並びに水を含有することが出来るライン２６０を経由するガス混合物を提供することが出来る。ライン２６０を経由するガス混合物は、乾燥量基準で約３モル％未満の二酸化炭素、乾燥量基準で約２モル％未満の二酸化炭素、乾燥量基準で約１モル％未満の二酸化炭素、乾燥量基準で約０．５モル％未満の二酸化炭素、乾燥量基準で約０．１モル％未満の二酸化炭素、又は乾燥量基準で約０．０１モル％未満の二酸化炭素を含有することが出来る。ライン２６５を経由する二酸化炭素は、大気に放出したり、油回収の向上に用いたり、廃棄のため地質又は海洋環境中に圧入したり、そして（又は）冷却剤として用いたりすることが出来る。
【００５２】
ライン２６０を経由するガス混合物の少なくとも一部分を１つ以上の乾燥機３００に導入しライン２６０中のガス混合物から水の少なくとも一部分を除去して、ライン３１０を経由する乾燥ガス混合物及びライン３１５を経由する水を提供することが出来る。１つ以上の乾燥機３００は、１つ以上の分子篩、吸収剤、吸着剤、フラッシュタンク分離機、焼却炉、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。適切な吸収剤は、グリコール、ハロゲン化アルカリ土類塩、それらの誘導体、又はそれらの混合物を含むことが出来るが、それらに限定されない。適切な吸着剤は、活性アルミナ、シリカゲル、分子篩、活性炭、それらの誘導体、又はそれらの混合物を含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００５３】
ライン３１０を経由する乾燥ガス混合物は、乾燥量基準で約９７モル％以上の水素及び一酸化炭素、又は乾燥量基準で約９８モル％以上の水素及び一酸化炭素、又は乾燥量基準で約９９モル％以上の水素及び一酸化炭素、又は乾燥量基準で約９９．５モル％以上の水素及び一酸化炭素を含有することが出来る。ライン３１０中の乾燥ガス混合物の水素含量は、約４０モル％、又は約４５モル％の低含量から約６０モル％、約６５モル％、又は約７０モル％の高含量まで変動することが出来る。ライン３１０中の乾燥ガス混合物の一酸化炭素含量は、約１０モル％、約１５モル％、又は約２０モル％の低含量から約３０モル％、約４５モル％、又は約６０モル％の高含量まで変動することが出来る。
【００５４】
ライン３１０を経由する乾燥ガス混合物の少なくとも一部分は、１つ以上の炭化水素合成ユニット３５０に導入することが出来、該ユニットはライン３６０を経由する種々の炭化水素生成物、廃水（示されていない）、及びテールガス（示されていない）を提供することが出来る。示されていないけれども、ライン２６０を経由するガス混合物の少なくとも一部分及び（又は）ライン２３０を経由する合成ガスの少なくとも一部分を１つ以上の炭化水素合成ユニット３５０に導入することが出来る。該炭化水素合成ユニット３５０は、ライン３１０中の乾燥ガス混合物、及び（又は）ライン２６０中のガス混合物、及び（又は）ライン２３０中の合成ガスを炭化水素生成物に変換するのに適した任意の装置又はプロセスであっても良い。１つ以上の炭化水素合成ユニット３５０により提供され得る生成物のタイプは、１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物及びヒドロホルミル化生成物を含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００５５】
炭化水素合成ユニット３５０は、固定床、流動床、又は噴流床のような任意のタイプの適切な反応床を含むことが出来る。該炭化水素合成ユニットは、約４０℃（１０４°Ｆ）〜約４００℃（７５２°Ｆ）以上の温度及び約１００ｋＰａ（０ｐｓｉｇ）〜約１０，５００ｋＰａ（１，５０９ｐｓｉｇ）の圧力で操作することが出来るが、それらは特定のタイプの炭化水素合成ユニット３５０及び生成される炭化水素生成物に依存する可能性がある。該炭化水素合成反応は非常に発熱性であり得るので、熱除去システム（示されていない）を含めても良い。回収された熱から生成する水蒸気は、機械類を運転したり、そして（又は）電力を生成するのに使用したり、そして（又は）プロセス蒸気として使用することが出来る。
【００５６】
１つ以上の態様において、炭化水素合成ユニット３５０はフィッシャー−トロプシュ合成ユニットであっても良く、それは１種以上の触媒の存在下で水素及び一酸化炭素を反応させて１種以上のフィッシャー−トロプシュ生成物をライン３６０に通して提供することが出来る。実例となるフィッシャー−トロプシュ触媒は、コバルト、鉄、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、亜鉛、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００５７】
ライン３６０を経由するフィッシャー−トロプシュ生成物は、軽質のガス状炭化水素（Ｃ１〜Ｃ４）からナフサ（Ｃ５〜Ｃ１０）、ディーゼル（Ｃ１１〜Ｃ２０）、及びワックス（＞Ｃ２０）、それらの誘導体、又はそれらの組合せに及ぶ広範囲の分子量を有する炭化水素の混合物であっても良い。ライン３６０を経由する大部分の炭化水素は、直鎖（線状）パラフィンであっても良い。フィッシャー−トロプシュ生成物は、ディーゼル燃料、灯油、航空燃料、プロパン、ブタン、ＬＰＧ、潤滑油、ナフサ、ガソリン、洗浄剤、ワックス、潤滑油、精油所／石油化学原料油、他の輸送用燃料、合成原油、液体燃料、アルファオレフィン、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００５８】
１つ以上の態様において、炭化水素合成ユニット３５０は、炭素−炭素二重結合にホルミル基（−ＣＨＯ）及び水素原子を加えて１種以上のアルデヒドを提供することが出来るヒドロホルミル化合成ユニットであっても良いか、或いは該ユニットを含んでいてもよい。該ヒドロホルミル化合成ユニットは、遷移金属触媒、例えば、コバルトカルボニル又はロジウム錯体（例えば、ロジウムトリアリールホスフィン）のような１種以上のヒドロホルミル化触媒を含むことが出来る。
【００５９】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、１種以上のアルケンをライン２３０中の合成ガス、ライン２６０中のガス混合物、又はライン３１０中の乾燥ガス混合物に導入して炭化水素供給ガスを提供することが出来、該供給ガスは水素、一酸化炭素、及び１種以上のアルケンを含むことが出来るが、それらに限定されない。該乾燥ガス混合物及び該１種以上のアルケンは反応して１種以上のアルデヒドを提供することが出来る。示されていないけれども、ライン３１０を経由する乾燥ガス混合物の少なくとも一部分をフィッシャー−トロプシュ合成ユニットに導入して１種以上のオレフィン（例えば、アルケン）をライン３６０に通して提供することが出来る。ライン３６０を経由して提供された１種以上のオレフィンは次に、ライン３１０を経由する乾燥ガス混合物の少なくとも一部分と一緒に、ヒドロホルミル化合成ユニットに導入して１種以上のアルデヒドを提供することが出来る。該１種以上のアルデヒドは、アルコールへと更に処理（示されていない）するか、又はカルボン酸に酸化することが出来る。
【００６０】
１つ以上の態様において、炭化水素合成システム３５０に導入される合成ガス中の水素対一酸化炭素モル比（Ｈ２：ＣＯ）を制御することが望ましいであろう。多数のフィッシャー−トロプシュ炭化水素生成物に対しては、例えば、２：１のＨ２：ＣＯ比が望ましいであろう。ＣＰＯＸ反応器１５０及び（又は）リフォーミング熱交換器２００中の操作条件に調整をしても良い。示されていないけれども、ライン３１０を経由して炭化水素合成ユニット３５０に導入される乾燥ガス混合物における所定の水素対一酸化炭素比を維持するために、炭化水素合成ユニット３５０の上流に追加の水素又は一酸化炭素を添加することが出来る。該調整の本質は、該システム全体の設計及びライン１１５を経由する第一炭化水素及びライン１８０を経由する第二炭化水素の組成に依存するであろう。
【００６１】
水処理は部位特異的なので、水の更なる処理のための処理計画（示されていない）は変化する可能性がある。示されていないけれども、炭化水素合成ユニット３５０（例えば、フィッシャー−トロプシュ合成ユニット）からのテールガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、及び（又は）水を含有することが出来るが、それらに限定されない。示されていないけれども、フィッシャー−トロプシュシステム３５０からのテールガスの少なくとも一部分は、ライン１１５中の第一炭化水素、ライン１５０中の第二炭化水素、又は両者に再循環させることが出来る。示されていないけれども、該炭化水素合成ユニットからのテールガスの少なくとも一部分は、メタン化装置に導入して合成天然ガスを提供することが出来る。
【００６２】
図８は、１つ以上の態様による、合成ガス、メタノール、及びそれらの誘導体を生成するためのシステムの一例を描いたものである。ライン２３０を経由する合成ガスは、図１〜６を参照して上記に検討し説明したシステムを用いて生成され得る。ライン２３０中の合成ガスの少なくとも一部分は、１つ以上の高温一酸化炭素変成器（ＨＴＳＣ）４００、中温一酸化炭素変成器（ＭＴＳＣ）４５０、低温一酸化炭素変成器（ＬＴＳＣ）５００、二酸化炭素除去システム５５０、炭化水素合成ユニット６００、又はそれらの任意の組合せに導入することが出来る。ライン２３０を経由して任意の特定のユニットに導入される合成ガスの順序及び量は、該合成ガス中に存在する水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素の比、及び該合成ガスをメタノール及び他の生成物に変換するのに望ましい該比により決定することが出来る。
【００６３】
ＨＴＳＣ４００、ＭＴＳＣ４５０、及びＬＴＳＣ５００は、ライン２３０における合成ガス中の一酸化炭素を触媒の存在下該一酸化炭素を酸化するのに充分な温度で反応させることにより、該一酸化炭素を二酸化炭素に変換することが出来る。ＨＴＳＣ４００に配置される触媒は、酸化鉄、亜鉛フェライト、磁鉄鉱、酸化クロム、それらの誘導体、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。ＨＴＳＣ４００は、約３２５℃（６１７°Ｆ）〜約５５０℃（１，０２２°Ｆ）の温度で操作することが出来る。ＭＴＳＣ４５０に配置される触媒は、酸化鉄、酸化クロム、それらの誘導体、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。ＭＴＳＣ４５０は、約２５０℃（４８２°Ｆ）〜約３００℃（５７２°Ｆ）の温度で操作することが出来る。ＬＴＳＣ５００に配置される触媒は、銅、亜鉛、銅助触媒クロミア、それらの誘導体、又はそれらの任意の組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。ＬＴＳＣ５００は、約１８０℃（３５６°Ｆ）〜約２２０℃（４２８°Ｆ）の温度で操作することが出来る。
【００６４】
１つ以上の二酸化炭素除去システム５５０は、ライン２３０、４１０、４６０、及び（又は）５１０を経由して導入される合成ガス中に存在する二酸化炭素の少なくとも一部を除去することが出来る。該二酸化炭素除去システムは、物理的分離システム−膜タイプ分離システムを含むがそれらに限定されない−を含むことが出来る。該二酸化炭素除去システムは、化学的分離システム−吸収／吸着タイプ、溶媒系、システムを含むがそれらに限定されない−を含むことが出来る。該二酸化炭素除去システムは、ライン２３０を経由して導入される合成ガスを１種以上の吸収剤又は吸着剤と接触させて二酸化炭素の少なくとも一部を除去することが出来る。該二酸化炭素除去システムは、ＭＥＡ、ＤＥＡ、ＴＥＡ、炭酸カリウム、ＭＤＥＡ、ＤＧＡ、ＤＩＰＡ、プロピレンカーボネートのようなアルキルカーボネート、２〜１２グリコール単位のポリエチレングリコールのジメチルエーテル（Ｓｅｌｅｘｏｌ（商標）法）、ｎ−メチル−ピロリドン、スルホラン、及びＳｕｌｆｉｎｏｌ（登録商標）ガス処理法の利用、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの任意の組合せを使用することが出来るが、それらに限定されない。
【００６５】
メタノール合成ユニット６００は、ライン２３０を経由して導入される合成ガスの少なくとも一部分をメタノールに変換することが出来る１種以上の触媒を含むことが出来るが、それらに限定されない。該１種以上の触媒は、銅、亜鉛、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、それらの誘導体、又はそれらの組合せを含むことが出来る。該１種以上の触媒は、１つ以上の触媒床（示されていない）に配置することが出来る。該１つ以上の触媒床は、固定床又は流動床であっても良い。メタノール合成ユニット６００は、約１６０℃（３２０°Ｆ）〜約３００℃（５７２°Ｆ）の温度で操作することが出来る。炭化水素合成ユニット６００は、約３，０００ｋＰａ（４２１ｐｓｉｇ）〜約１５，０００ｋＰａ（２，１６２ｐｓｉｇ）の圧力で操作することが出来る。
【００６６】
ライン２３０を経由する合成ガス、ライン４１０、４６０、及び（又は）５１０を経由する中間体は、以下のユニット、即ち、ＨＴＳＣｓ４００、ＭＴＳＣｓ４５０、ＬＴＳＣｓ５００、二酸化炭素除去システム５５０、及び（又は）メタノール合成ユニット６００の任意の１つ以上に均等又は不均等に分配することが出来る。１つ以上の態様において、該合成ガスの少なくとも一部分は、ライン２３０を経由し１つ以上のＨＴＳＣｓ４００に導入してライン４１０を経由する中間体を提供することが出来る。１つ以上の態様において、ライン４１０を経由する中間体の少なくとも一部分は、１つ以上のＭＴＳＣｓ４５０、ＬＴＳＣｓ５００、分離システム５５０、又はそれらの任意の組合せに導入することが出来る。
【００６７】
１つ以上の態様において、該合成ガスの少なくとも一部分は、ライン２３０を経由し１つ以上のＭＴＳＣｓ４５０に導入してライン４６０を経由する中間体を提供することが出来る。１つ以上の態様において、ライン４６０を経由する中間体の少なくとも一部分は、１つ以上のＨＴＳＣｓ４００、ＬＴＳＣｓ５００、分離システム５５０、又はそれらの任意の組合せに導入することが出来る。
【００６８】
１つ以上の態様において、ライン２３０を経由する合成ガスの少なくとも一部分は、１つ以上のＬＴＳＣｓ５００に導入してライン５１０を経由する中間体を提供することが出来る。１つ以上の態様において、ライン５１０を経由する中間体の少なくとも一部分は、１つ以上のＨＴＳＣｓ４００、ＭＴＳＣｓ４５０、分離システム５５０、又はそれらの任意の組合せに導入することが出来る。
【００６９】
示されていないけれども、１つ以上の態様において、ライン６１０を経由して提供されるメタノールは、更に処理して追加の生成物を提供することが出来る。該追加の生成物は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ホルマリン、酢酸、ホルムアルデヒド、メチル−第三ブチルエーテル、メチルアミン、メチルメタクリレート、ジメチルテレフタレート、メチルメルカプタン、塩化メチル、酢酸メチル、無水酢酸、エチレン、プロピレン、ポリオレフィン、それらの誘導体、それらの混合物、又はそれらの組合せを含むことが出来るが、それらに限定されない。
【００７０】
一連の上限数値及び一連の下限数値を用いて、若干の態様及び特色を説明してきた。任意の下限から任意の上限までの範囲は特に断りのない限りそのような範囲であるという意図であることを理解すべきである。若干の下限、上限、及び範囲が別紙の１つ以上のクレームに見える。すべての数値は、当業者により予想されるだろう実験的誤差及び変化を考慮して、「約」又は「大体」示された値である。
【００７１】
種々の用語が上記に定義されてきた。クレームで使用されている用語が上記に定義されていない範囲で、該用語は、少なくとも１つの印刷刊行物又は発行特許で示されているように当業者が該用語に与えた最も広い定義を与えられるべきである。更に、本願で引用されたあらゆる特許、試験手順、及び他の書類は、かかる記載が本願と一致していない範囲で、そしてかかる引用が許可されるあらゆる法域に対して、全体的に引用して援用する。
【００７２】
前述の記載は本発明の態様を対象にしているけれども、本発明の他のそして更なる態様を、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、考え出すことが出来、本発明の範囲は別紙のクレームにより決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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