СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА И ВОДОРОДА ИЗ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

1. Способ получения синтез-газа и водорода из жидкого углеводородного сырья, также возможно смешанного с потоками газообразных углеводородов, включающий по меньшей мере следующие стадии:
1) распыление и/или испарение потока жидкого углеводородного сырья, состоящего из одного или более следующих углеводородов:
- лигроинов,
- различных видов газойлей, таких как ЛРГ, ТРГ и ВГО,
- других продуктов циклов переработки и облагораживания нефти, таких как ДАН,
- других тяжелых фракций;
2
при температуре от 50 до 500°С и давлении от 0,2 до 5 МПа (от 2 до 50 атм.), причем распыление также осуществляют при помощи газообразного пропеллента, возможно при добавлении СJ, выбираемого из пара и/или газообразного углеводорода,
и приводящее к образованию распыленного и/или парообразного потока жидких углеводородов;
2) смешивание распыленного и/или парообразного потока жидких углеводородов, поступающего со стадии (1):
а) с окислительным потоком, возможно, смешанным с паром,
б) возможно, с потоком газообразных углеводородов при температуре от 50 до 500°С и давлении от 0,2 до 5 МПа (от 2 до 50 атм.) с образованием, возможно, двухфазной реакционной смеси жидкость-газ;
3) пропускание реакционной смеси, поступающей со стадии (2), по меньшей мере через первый структурированный каталитический слой с образованием смеси продуктов реакции, включающих Из и СО, причем указанный структурированный каталитический слой включает катализатор каталитического частичного окисления, размещенный в одной или более прослойках, причем реакционную смесь пропускают через каждую из прослоек при времени контакта от 0,01 до 100 мс, предпочтительно, от 0,1 до 10 мс;
4) охлаждение смеси продуктов реакции, поступающей со стадии (3).
2. Способ по п.1, в котором стадию (1) выполняют при температуре от 100 до 400°C.
3. Способ по п.1, в котором окислительный поток выбирают из потока кислорода, воздуха или обогащенного кислородом воздуха.
4. Способ по п.1, в котором стадию (2) выполняют при давлении выше 1,5 МПа (15 атм.), предпочтительно, выше 2,0 МПа (20 атм.).
5. Способ по п.1, в котором структурированный каталитический слой стадии (3) дополнительно включает:
- носитель, выбираемый из металлической сетки, металлической пены, металлической сотовой монолитной конструкции и/или монолитной конструкции, полученной соединением гофрированных металлических листов,
- один или более типов переходных металлов, выбираемых из Rh, Ru, Ir, Pt, Pd, Au, Ni, Fe, Co и/или их смесей.
6. Способ по п.1, также включающий следующие стадии:
2
2
3а) пропускание смеси продуктов реакции, включающих H и CO, поступающей со стадии (3), через конечный каталитический слой с дифференцированным заполнителем, включающим катализатор, способный к завершению реакций частичного окисления и способствующий реакциям парового реформинга и/или реформинга посредством CO, при времени контакта от 1 до 1500 мс, предпочтительно от 10 до 1000 мс, за которым, возможно, размещен другой катализатор, способный к активации и завершению реакции сдвига водяного газа, и направление полученной смеси продуктов реакций на последующую стадию (4).
7. Способ по п.6, в котором конечный каталитический слой стадии (3а) представляет собой структурированный каталитический слой или каталитический слой, включающий катализатор в форме гранул.
2
8. Способ по п.1, в котором поток газообразных углеводородов на стадии (2) представляет собой поток газообразного углеводорода, возможно с добавлением CO, выбираемого из метана, ПГ, газа нефтепереработки или продувочного газа из процессов облагораживания нефти, сжиженного нефтяного газа и/или их смеси, предпочтительно, выбираемого из природного газа, газа нефтепереработки, продувочного газа из процессов облагораживания нефти и/или их смеси.
2
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором газообразный пропеллент представляет собой газообразный углеводород, возможно с добавлением CO, выбираемый из природного газа, газа нефтепереработки, продувочного газа из процессов облагораживания нефти, сжиженного нефтяного газа и/или их смеси, предпочтительно, выбираемый из природного газа, газа нефтепереработки, продувочного газа из процессов облагораживания нефти.
10. Установка для осуществления способа получения синтез-газа и водорода путем каталитического частичного окисления по п.1, включающая по меньшей мере следующие секции:
I) впускную секцию, в которую поступают потоки жидких и возможно также газообразных реагентов, причем указанная секция включает устройство для распыления/испарения жидких потоков и указанное устройство выполнено с возможностью использования пара и/или потока газообразных углеводородов в качестве пропеллента;
II) смесительную секцию, включающую камеру цилиндрической формы или формы усеченного конуса, для смешивания потоков реагентов на выходе из секции (I) и образования, возможно, двухфазной гомогенной реакционной смеси;
III) реакционную секцию, включающую:
- один или более структурированных каталитических слоев, включающих катализатор каталитического частичного окисления, размещенный в одной или более прослойках;
- средство нагревания указанных структурированных каталитических слоев,
в которой реакционная смесь на выходе со стадии (II) проходит через каждую прослойку структурированного каталитического слоя при времени контакта от 0,01 до 100 мс, предпочтительно от 0,1 до 10 мс, с получением смеси реакционных продуктов;
IV) секцию охлаждения смеси реакционных продуктов, выходящих из секции (III).
2
11. Установка по п.10, в которой секция (III) дополнительно включает конечный дифференцированный каталитический слой, способствующий завершению реакции частичного окисления, активирующий реакции парового реформинга и/или реформинга посредством CO и/или реакции сдвига водяного газа.
12. Установка по п.11, в которой конечный каталитический слой представляет собой структурированный каталитический слой или каталитический слой, включающий гранулы катализатора.
13. Установка по п.11 или 12, в которой смесь продуктов, выходящих из первого каталитического слоя, проходит через конечный каталитический слой секции (III) при времени контакта от 1 до 1500 мс, предпочтительно, от 10 до 1000 мс.
14. Установка по п.10, в которой структурированные каталитические слои дополнительно включают носитель, выбранный металлической сетки, металлической пены, металлической сотовой монолитной конструкции и/или монолитной конструкции, полученной соединением гофрированных металлических листов.
15. Установка по п.10, в которой структурированные каталитические слои, способствующие реакциям частичного окисления, дополнительно включают один или более типов переходных металлов, выбранных из Rh, Ru, Ir, Pt, Pd, Au, Ni, Fe, Co и/или их смесей.
16. Установка по п.10, в которой средство нагревания структурированных каталитических слоев секции (III) является электрическим устройством.
17. Установка по п.10, в которой стенки камеры смесительной секции II покрыты активными каталитическими веществами способными активировать реакцию частичного окисления.
18. Установка по п.10, в которой реакционная секция при необходимости включает одну или более прослоек подходящего катализатора, размещенного после одного или более указанных структурированных каталитических слоев.