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天然气制取合成气的联合转化工艺

天然气制取合成气的联合转化工艺
联合转化工艺是指天然气的蒸汽转化与部分氧化两类反应同时进
行或顺次进行的工艺，这是当前大型装置天然气转化制取合成气继而
生产甲醇、氨、合成油的主要工艺。
其主要有以下工艺：
一、Lurgi联合转化工艺
德国Lurgi公司于20世纪80年代后期开发了的联合转化工艺。
此工艺在蒸汽转化段之后串联了一个加氧转化炉进行自热转化。由于
可降低一段蒸汽转化的温度，转化压力可升高到3.5到4.0MPa，总
O2/C比为2.0到2.5，符合合成油及甲醇的要求；压缩机负荷下降
50%；装置能耗降低7%到8%，但是总投资有所升高。
二、UhdeCAR工艺
德国Uhde公司进一步开发了将两段转化置于一个管科式反引起
内的联合自热转化工艺，蒸汽转化在管程进行，自热转化在壳程进行。
过程在4.0MPa的高压下操作，可降低后续合成工艺的压缩费用。与
GHR和KRES工艺一样，转化炉管内外压差很小，可采用薄壁炉管。
与传统蒸汽转化工艺相比，CAR可节省投资30%，降低27%，该工艺
在制氢装置上完成了工业试运转。
三、TopsoeATP工艺
丹麦Topsoe公司开发的自热转化工艺，在一个反应器内同时通入
氧气和水蒸气，天然气先进行部分氧化，然后再催化剂上进行蒸汽
转化。ATP反应器取消了蒸汽转化用炉管，比CAR反应器简单的
多。由于先进行部分氧化反应。甲烷浓度高于常规二段转化，更易产
生炭黑。Topsoe为该工艺设计了特制的火嘴，开发了特殊的固定床催
化剂，又通入水蒸气，避免了炭黑的形成。通过调整H2/C或CO2的
量，使得合成气的H2/CO可在1.0到3.0之间灵活调节，以适应后续
合成过程的要求。操作压力可达7.0MPa，减少了后续过程的压缩能耗。
四、离子传输膜制合成气工艺
采用离子传输膜制合成气工艺师美国能源部实施的大型GTL计划
的一部分，其关键在于研究ITM复合瓷膜。瓷膜由三部分组成，两侧
分别为还原催化剂层以及转化催化剂层，中间位多空的、仅允许氧离
子和电子通过的薄膜，由此可将空气中的氧导入天然气、蒸汽反应生
成合成气。
五、含氮合成气生产工艺
为了省去空气分离装置以节省投资，国内外都在开发使用空气的
含氮合成气生产工艺。美国Syntroleum公司以空气进行天然气的自热
转化，其含氮合成气用于合成油，合成反应有很高的单程转化率而无
需循环。
中国大连化学物理研究所已完成了天然气空气催化部分氧化制含
氮合成气的小试工作，甲烷转化率大于96%，合成气氢碳比为2左右。
注：该文献参考陈赓良，王开岳等编著的《天然气综合利用》