[发明专利]天然气部分氧化加二氧化碳自热式重整制合成气的方法

说明书

本发明公开了天然气部分氧化加二氧化碳自热式重整制合成气的方法，属于化工技术领域，解决现有技术中催化重整制备合成气时，催化剂床层存在积炭的问题。本发明制合成气的方法包括以下步骤：以二氧化碳、氧气、以及天然气或低碳烷烃为原料，天然气或低碳烷烃进行部分氧化反应，升高反应体系的温度，为整个反应提供热量，部分氧化后的天然气及氧化产物与二氧化碳一起在高温、绝热、无催化剂条件下发生重整反应生成合成气。本发明创造性地在高温、绝热、无催化剂条件下发生重整反应生成合成气，克服了现有技术中采用催化剂制合成气产生积炭的问题。本发明的二氧化碳的单程转化率达到30～60％。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及天然气部分氧化加二氧化碳自热式重整制合成气的方法。

背景技术

在我国双碳背景下，化工行业减少CO₂排放是大势所趋。天然气(低碳烷烃)-二氧化碳重整制合成气以二氧化碳为主要原料的反应，可大量减少CO₂排放，因此具有很大的发展潜力。现有技术中，天然气(低碳烷烃)-二氧化碳制合成气均采用的是催化重整技术。采用催化重整制备合成气，在较低水气比下，催化剂床层会存在积炭问题。为了延缓积炭，需向原料气中加入较高比例的水蒸汽，导致产品合成气氢碳比偏高，且能耗高。并且，即使加入较高比例的水蒸汽，仍不能完全解决催化剂表面积炭问题，还需定期对催化剂进行除炭。

因此，提供一种合成气的制备方法，能耗低，能解决催化剂的积炭问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供天然气部分氧化加二氧化碳自热式重整制合成气的方法，解决现有技术中催化重整制备合成气时，催化剂床层存在积炭的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的天然气部分氧化加二氧化碳自热式重整制合成气的方法，包括以下步骤：以二氧化碳、氧气、以及天然气或低碳烷烃为原料，天然气或低碳烷烃进行部分氧化反应，升高反应体系的温度，为整个反应提供热量，部分氧化后的天然气及氧化产物与二氧化碳一起在高温、绝热、无催化剂条件下发生重整反应生成合成气。

本发明的部分实施方案中，包括以下步骤：

步骤1.将二氧化碳、氧气、以及天然气或低碳烷烃通入重整反应器顶部的烧嘴，燃烧，天然气或低碳烷烃发生部分氧化反应，反应放热使反应体系温度升高；

步骤2.高温绝热条件下，部分氧化后的反应气在重整反应器的中下部发生重整反应，生成合成气；

优选地，二氧化碳、氧气、天然气或低碳烷烃均预热后再通入重整反应器；

优选地，二氧化碳、氧气、天然气或低碳烷烃均预热至300～500℃；

优选地，部分氧化反应后，反应放热使反应物料温度升高至1300～1700℃。

本发明的部分实施方案中，二氧化碳与天然气或低碳烷烃混合后，再通入重整反应器，燃烧，天然气或低碳烷烃发生部分氧化反应。

本发明中，二氧化碳、氧气、天然气/低碳烷烃在重整反应器顶部的烧嘴出口发生天然气的部分氧化燃烧反应，天然气部分氧化生成一氧化碳、氢气和水蒸汽，反应放热将混合气温度提高到1300～1700℃，二氧化碳的存在可以抑止部分氧化反应中二氧化碳的生成。天然气部分氧化后的混合气在重整反应器的中部和下部，在没有催化剂的条件下，发生绝热重整反应：主要是二氧化碳与氢气、未氧化的天然气反应生成一氧化碳和水蒸汽，该反应为吸热反应，反应过程中混合气的温度会降低。本发明方法制备合成气，二氧化碳的单程转化率达到30～60％。本发明的部分实施方案中，反应生成的合成气排出重整反应器，冷却，分离二氧化碳；

优选地，将分离出的的二氧化碳作为原料，返回重整反应器，再次参与反应。