СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА ИЛИ СИНТЕЗ-ГАЗА

1. Способ производства, по меньшей мере, одного газа, где указанный газ содержит, по меньшей мере, газообразный водород, способ включает:
(а) превращение, по меньшей мере, части, по меньшей мере, одного исходного углеводородного материала в сажу в реакторе в присутствии газообразных продуктов сгорания, полученных путем сжигания какого-либо топлива в газе, состоящем главным образом из кислорода, где указанная сажа присутствует в потоке продуктов, а указанный поток продуктов включает сажу, одну или более примесей, газообразный водород и газообразный СО, где указанные примеси включают серосодержащий материал или азотсодержащий материал или оба этих материала, где указанное топливо является частью указанного исходного углеводородного материала и/или представляет собой отдельный источник топлива;
(б) удаление из указанного потока продуктов, по существу, всей сажи;
(в) удаление из указанного потока продуктов, по меньшей мере, части примесей.
2
2. Способ по п.1, дополнительно включающий превращение, по меньшей мере, части указанного газообразного СО, содержащегося в указанном потоке продуктов, в СО.
2
2
3. Способ по п.2, в котором указанное превращение, по меньшей мере, части указанного газообразного СО в СО включает взаимодействие указанного потока продуктов, содержащего указанный СО, с водой или паром в реакторе сдвига с образованием в указанном потоке продуктов дополнительного газообразного водорода и СО.
2
4. Способ по п.2, дополнительно включающий удаление, в основном, и, по выбору, извлечение указанного СО.
2
2
2
5. Способ по п.4, в котором указанное удаление, в основном, указанного СО включает удаление СО путем обработки указанного потока продуктов, содержащего СО, при помощи, по меньшей мере, одного скруббера или, по меньшей мере, одного адсорбера с переменным давлением, или, по меньшей мере, одной мембраны, или одного или более скруббера, или одного или более поглощающего материала, или любого их сочетания.
6. Способ по п.3, в котором указанный газообразный водород очищают путем пропускания указанного водорода через один или более адсорбер с переменным давлением или одну или более мембрану, или их сочетание.
7. Способ по п.1, в котором указанный способ осуществляется без рециркуляции указанного потока продуктов в указанный реактор на стадии (а).
8. Способ по п.1, в котором указанный, по меньшей мере, один исходный углеводородный материал содержит основной исходный углеводородный материал и, по меньшей мере, один дополнительный исходный углеводородный материал, где, по меньшей мере, часть указанного основного исходного углеводородного материала превращается в сажу ниже по ходу технологического потока от места подачи в указанный реактор указанного дополнительного исходного углеводородного материала.
9. Способ по п.1, в котором указанный реактор является ступенчатым реактором.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий поэтапное введение указанного исходного углеводородного материала в указанный реактор.
11. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, 20 вес.% всех источников углерода, введенных в указанный реактор, извлекают в виде сажи.
12. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, 30 вес.% всех источников углерода, введенных в указанный реактор, извлекают в виде сажи.
13. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, 50 вес.% всех источников углерода, введенных в указанный реактор, извлекают в виде сажи.
14. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, 60 вес.% всех источников углерода, введенных в указанный реактор, извлекают в виде сажи.
15. Способ по п.1, в котором от 25 до приблизительно 70 вес.% всех источников углерода, введенных в указанный реактор, извлекают в виде сажи.
16. Способ по п.1, дополнительно включающий введение, по меньшей мере, одного вида топлива в указанный реактор выше зоны образования сажи или в эту зону.
17. Способ по п.16, в котором указанное топливо содержит природный газ.
18. Способ по п.1, в котором указанное удаление из указанного потока продуктов, по меньшей мере, части примесей включает пропускание указанного потока продуктов через, по меньшей мере, один скруббер, пригодный для удаления серосодержащих или азотсодержащих веществ, или и тех, и других.
19. Способ по п.18, в котором в указанном потоке продуктов после пропускания указанного потока продуктов через, по меньшей мере, один скруббер, пригодный для удаления серосодержащих веществ, количество серы составляет 100 частей на миллион или меньше.
2
20. Способ по п.1, в котором объемная доля указанного газообразного водорода и весовая доля сажи в указанном потоке продуктов регулируются путем изменения вида исходного углеводородного материала, вида топлива, когда оно используется, соотношения количеств кислорода и топлива, когда оно используется, соотношения количеств О и исходного углеводородного материала, температуры подаваемых газов, температуры указанного исходного углеводородного материала, стехиометрической полноты горения, стехиометрического отношения углерода и водорода в указанном исходном углеводородном материале, относительных скоростей подачи кислорода, топлива и исходного углеводородного материала или их сочетания.
2
21. Способ по п.2, в котором указанное превращение, по меньшей мере, части указанного газообразного СО в СО происходит до указанного удаления, по меньшей мере, части указанных примесей.
2
22. Способ по п.2, в котором указанное превращение, по меньшей мере, части указанного газообразного СО в СО происходит во время и/или после указанного удаления, по меньшей мере, части указанных примесей.
2
23. Способ по п.2, в котором некоторое количество газообразного СО остается в указанном потоке продуктов после превращения, по меньшей мере, части указанного СО, содержащегося в указанном потоке продуктов, в СО, и указанный способ, кроме того, включает удаление из указанного потока продуктов, по меньшей мере, части оставшегося газообразного СО.
24. Способ по п.22, в котором указанное удаление части указанного газообразного СО включает пропускание указанного потока продуктов через, по меньшей мере, один адсорбер с переменным давлением.
25. Способ по п.23, в котором при указанном удалении газообразного СО при помощи, по меньшей мере, одного адсорбера с переменным давлением удаляется, по меньшей мере, часть метана, азота или их смеси, присутствующих в указанном потоке продуктов в качестве примесей.
2
26. Способ по п.22, в котором указанный удаляемый газообразный СО рециркулируют или подвергают повторной обработке в реакторе сдвига с целью превращения дополнительной части указанного СО в СО.
27. Способ по п.1, в котором степень чистоты указанного кислорода составляет, по меньшей мере, 90 вес.%.
2
28. Способ по п.1, в котором содержание указанных примесей, исключая НО, в пересчете на сухой материал составляет 1% или менее.
2
29. Способ по п.1, в котором содержание указанных примесей, исключая НО, в пересчете на сухой материал составляет 5% или менее.
30. Способ по п.1, в котором температура горения в указанном реакторе составляет от приблизительно 2500°F до приблизительно 5500°F.
31. Способ по п.1, в котором температура горения в указанном реакторе составляет от приблизительно 4000°F до приблизительно 5000°F.
32. Способ по п.1, в котором содержание серы в указанном исходном углеводородном материале составляет, по меньшей мере, 4% веса указанного исходного углеводородного материала.
33. Способ по п.1, в котором содержание серы в указанном исходном углеводородном материале составляет от приблизительно 0,1% до приблизительно 5% веса указанного исходного углеводородного материала.
34. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием серы в виде газообразных веществ менее 5 вес.% относительно общего количества подаваемой в процесс серы.
35. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием серы в виде газообразных веществ менее 10 вес.% относительно общего количества подаваемой в процесс серы.
36. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием серы в виде газообразных веществ менее 20 вес.% относительно общего количества подаваемой в процесс серы.
37. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием азота в виде газообразных веществ менее 0,01 метрической тонны на одну метрическую тонну производимой сажи.
38. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием углерода в виде газообразных веществ менее 10 вес.% относительно общего количества подаваемого в процесс углерода.
39. Способ по п.1, в котором в реакторе образуется сажа в количестве более 20% веса потока продуктов в пересчете на сухой материал.
40. Способ по п.1, в котором в реакторе образуется сажа в количестве более 25% веса потока продуктов в пересчете на сухой материал.
41. Способ по п.16, в котором указанное топливо и указанный кислород присутствуют в эквивалентном отношении топливо/кислород от приблизительно 0 до приблизительно 2.
42. Способ по п.1, в котором часть серы, присутствующей в указанном исходном углеводородном материале, удаляется при образовании указанной сажи, так как переходит в указанную сажу.
43. Способ по п.1, в котором часть металла, присутствующего в указанном исходном углеводородном материале, удаляется при образовании указанной сажи, так как переходит в указанную сажу.
44. Способ по п.1, в котором извлечение указанной сажи осуществляется при помощи циклона или фильтрования и/или промывки водой указанного потока продуктов, содержащего сажу.
45. Способ по п.1, дополнительно включающий передачу указанного потока продуктов после стадии (в) на другую технологическую установку для использования в качестве топлива или химического сырья.
46. Способ по п.43, в котором указанная технологическая установка включает нефтеперерабатывающую установку.
47. Способ по п.43, в котором процесс образования указанной сажи, присутствующей в потоке продуктов, происходит на установке по производству сажи, и указанный поток продуктов после стадии (в) передают на нефтеперерабатывающую установку.
48. Способ по п.1, в котором указанная сажа, извлекаемая на стадии (б), представляет собой сажу, удовлетворяющую, по меньшей мере, техническим условиям ASTM на сажу в отношении, по меньшей мере, структуры и удельной поверхности.
49. Способ по п.3, в котором указанный пар вводят при наличии слоя катализатора.
2
2
50. Способ по п.1, в котором указанный поток продуктов содержит, по меньшей мере, Н и СО, указанные Н и СО присутствуют в указанном потоке продуктов до удаления указанной сажи в молярном отношении от приблизительно 0,5 до 2.
2
2
51. Способ по п.1, в котором указанный поток продуктов содержит, по меньшей мере, Н и СО, указанные Н и СО присутствуют в указанном потоке продуктов до удаления указанной сажи в молярном отношении от 2 до приблизительно 3,5.
52. Способ по п.1, в котором молярное отношение количества водорода и углерода в указанном исходном углеводородном материале составляет от 0,5 до 3,5.
53. Способ по п.2, в котором указанный поток продуктов после указанных превращений и удаления примесей содержит газообразный водород в количестве от приблизительно 90% до приблизительно 99,99% объема указанного потока продуктов.
2
54. Способ по п.4, в котором степень чистоты извлекаемого СО составляет от приблизительно 90% до приблизительно 99,99%.
55. Сажа, производимая способом по п.1.
56. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием азота в виде газообразных веществ менее 0,1 метрической тонны на одну метрическую тонну производимой сажи.
57. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием азота в виде газообразных веществ менее 1 метрической тонны на одну метрическую тонну производимой сажи.
58. Способ по п.1, в котором в реакторе образуется сажа в количестве более 30% веса потока продуктов в пересчете на сухой материал.
59. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием углерода в виде газообразных веществ менее 20 вес.% относительно общего количества подаваемого в процесс углерода.
60. Способ по п.1, в котором реализация указанного способа сопровождается газообразными выбросами в атмосферу в месте расположения реактора с содержанием углерода в виде газообразных веществ менее 30 вес.% относительно общего количества подаваемого в процесс углерода.