Реформинг природного газа в синтез-газ с использованием окисления водорода в пар

006718 Предпосылки к созданию изобретения Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию способа рентабельного получения коммерческих продуктов из природного газа. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованного способа производства синтез-газа, который представляет собой промежуточный продукт, полезный для последующего преобразования в углеводородные продукты, которые легче хранить и транспортировать. Природным газом обычно называют разреженные или газообразные углеводороды, добываемые из подземных залежей. Негорючие газы, такие как диоксид углерода, гелий и азот, добываемые из подземных залежей, обычно называют их собственными химическими именами. Однако часто негорючие газы находятся в комбинации с горючими газами и такую смесь обычно также называют "природным газом",не делая попытки различия горючих и негорючих газов. (См. публикацию Pruitt, "Mineral Terms-SomeProblems in Their Use and Definition," Rocky Mt. Min. L. Rev. 1, 16 (1966). Природным газом часто изобилуют регионы, где экономически невыгодно развивать эти резервы из-за отсутствия местного рынка газа или высокой стоимости переработки и транспортировки газа на удаленные рынки. Технологии, которые используют в настоящее время для перемещения природного газа на удаленные рынки, обычно включают в себя (но без ограничения) трубопроводы, криогенное производство сжиженного природного газа (СПГ) и производство GTL продуктов (GTL, Gas to Liquids - от газа до жидкости). Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки, что позволяет предпочесть одну технологию вместо других для конкретного коммерческого применения. Традиционные GTL продукты включают в себя (но без ограничения) метанол, уксусную кислоту,олефины, диметиловый эфир, диметоксиметан, полидиметоксиметан, мочевину, аммиак, удобрения и продукты реакции Фишера-Тропша (FT). Продукты реакции FT представляют собой главным образом углеводородные продукты с различной длиной углеродной цепи, полезные для производства алканов с низкой температурой кипения, алкенов, нафты, дистиллятов, которые используют в качестве топлива для реактивных двигателей, в качестве дизельного и печного топлива, и смазочного масла и дистиллятов на базе парафина.GTL продукты, такие как полученные при помощи FT синтеза, в том числе FT дизельное топливо,имеют химические и физические свойства и характеристики воздействия на окружающую среду, которые позволяют использовать эти продукты с применением традиционных инфраструктур, в том числе оборудования для хранения и распределения топлива. Кроме того, средства потребления топлива, такие как автомобильные и авиационные двигатели, а также другие системы потребления, транспортирования и бытовые системы, в настоящее время позволяют использовать GTL продукты или могут быть адаптированы для такого использования. Однако более широкое коммерческое внедрение GTL технологий ограничивается высокими капитальными затратами и низкой эффективностью эксплуатации установок для производства GTL продуктов. Более того, наиболее крупным единичным компонентом капитальных затрат и наиболее крупной единичной составляющей эффективности эксплуатации обычно является установка для производства синтез-газа на заводе по производству GTL продуктов. Таким образом, существует настоятельная необходимость в разработке усовершенствованной технологии производства синтез-газа, которая является рентабельной и эффективной в эксплуатации. В соответствии с настоящим изобретением предлагается разделить по категориям способы производства GTL продуктов на косвенные пути производства синтез-газа и на прямые пути. Косвенные пути производства синтез-газа предусматривают производство синтез-газа, который содержит водород и оксид углерода в качестве промежуточного продукта, в то время как прямые пути охватывают все другие варианты. Наиболее известными промышленными процессами производства синтез-газа являются реформинг пар/метан, автотермический реформинг, реформинг с нагретым газом, частичное окисление, а также их комбинации. Реформинг пар/метан связан с вводом в реакцию природного газа при высоких температурах и умеренных давлениях, поверх восстановленного содержащего никель катализатора, для того, чтобы получить синтез-газ, причем теплоту реакции вводят в процесс снаружи. Автотермический реформинг связан с обработкой пара, природного газа и кислорода в специализированной горелке, в которой сгорает только порция метана из природного газа. Частичное сгорание природного газа создает теплоту, необходимую для проведения реакций реформинга, которые происходят поверх слоя катализатора, расположенного в непосредственной близости от горелки. Реформинг с нагретым газом проводят с использованием двух реакторов, а именно, реактора реформинга с нагретым газом и реактора автотермического реформинга. Пар и природный газ подводят к реактору реформинга с нагретым газом, где происходит реакция природного газа, поверх катализатора, с образованием синтез-газа. Смесь не прореагировавшего природного газа и синтез-газа затем подают на установку для автотермического реформинга, вместе с кислородом, где остальной природный газ преобразуют в синтез-газ. Горячий поток синтез-газа, выходящий из автотермической установки для рефор-1 006718 минга, затем направляют назад в реактор реформинга с нагретым газом, чтобы получить теплоту реакции, необходимую для реактора реформинга с нагретым газом. Частично окисление обычно предусматривает обработку пара, природного газа и кислорода при помощи специализированной горелки, в которой существенная порция метана сгорает при высоких температурах, что позволяет получить синтез-газ. В отличие от автотермического реформинга, в реакторе частичного окисления катализатор отсутствует. Автотермический реформинг, реформинг с нагретым газом и частичное окисление - все они требуют проведения внутренней операции окисления природного газа, в ходе которой углеводород частично окисляется, обычно в присутствии меньше чем 60 мол.% кислорода от стехиометрически необходимого количества кислорода для полного окисления природного газа, в диоксид углерода и воду. Во всех случаях, операция окисления углеводорода приводит к тому, что умеренная порция углеводорода превращается в диоксид углерода. Образование диоксида углерода снижает общий термический КПД GTL процесса, что приводит к снижению выхода продукта. Операция окисления природного газа при высоких температурах может также приводить к образованию кокса (коксового остатка), сажи и предшественников кокса и сажи, которые дезактивируют (снижают активность) катализатора синтез-газа, повышают падение давления в реакторе и/или вызывают закупорку реакторов синтез-газа. Реформинг пар/метан позволяет преобразовывать природный газ в синтез-газ в присутствии пара при повышенных температурах, без использования кислорода, но с другими средствами введения внешней теплоты. Так как сама по себе реакция реформинга пар/метан не предусматривает внутреннее окисление или частичное окисление, то главным образом вся энергия, которая необходима для ускорения реакции, должна поставляться от внешнего источника. Такими внешними источниками обычно являются подогрев сырья реактора до высоких температур, с добавкой теплоты, вводимой снаружи за счет полного сжигания природного газа. Следует иметь в виду, что продукты сгорания из внешнего источника теплоты (вода и диоксид углерода) выпускаются в атмосферу и не преобразуются в синтез-газ. Реакция реформинга пар/метан может также приводить к образованию синтез-газа, имеющего более высокое отношение водорода к оксиду углерода, чем это желательно для некоторых коммерческих GTL применений. Такие процессы парового реформинга часто требуют использования оборудования для удаления избытка водорода ранее проведения любых последующих операций преобразования или после последующих операций преобразования, что приводит к тому, что не прореагировавший водород, диоксид углерода, легкие углеводороды и не рекуперированный синтез-газ рециркулируются в процесс или потребляются в виде топлива. Было обнаружено, что гидропаровой реформинг с использованием пара, рекуперированного из операции окисления водорода в воду, повышает эффективность процесса реформинга синтез-газа по сравнению с процессами реформинга пар/метан, которые требуют использования внешних источников энергии и которые в конечном счете производят выброс больших количеств углерода в виде диоксида углерода в атмосферу. Было также обнаружено, что гидропаровой реформинг с использованием энергии, рекуперированной из операции окисления водорода в воду, позволяет существенно снизить или исключить любые вводы внешней энергии, которые в противном случае требуются для достижения температур реакции реформинга пар/метан или для поддержания эндотермического процесса реформинга пар/метан. Было также обнаружено, что использование энергии, рекуперированной из операции окисления водорода в воду, позволяет существенно снизить накопление кокса (коксового остатка) и частиц в зоне реакции реформинга, по сравнению с процессами, в которых происходит окисление существенных порций углеводорода природного газа для получения энергии реакции. Было также обнаружено, что гидропаровой реформинг с использованием пара, рекуперированного из операции окисления водорода в воду, приводит к получению синтез-газа, имеющего более высокое чем оптимальное стехиометрически молярное отношение водорода к оксиду углерода, причем указанный избыток водорода может быть отделен и синергически окислен в пар, для дополнительного преобразования в синтез-газ. Краткое изложение изобретения С учетом изложенного, настоящее изобретение направлено на создание способа производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: ввод в реакцию содержащего водород потока с содержащим кислород потоком и получение окисленного потока, который содержит воду; контактирование исходного потока, который включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, с окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание исходного потока реформинга в зону реакции реформинга,при условиях реакции реформинга, и получение продукта в виде синтез-газа. В соответствии с другим вариантом, настоящее изобретение направлено на создание способа производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: окисление по меньшей мере части содержащего водород потока при помощи содержащего кислород потока, при количестве кислорода,которое лежит в диапазоне ориентировочно от 80 до 105 мол.% от стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного окисления содержащего водород потока в воду, ди-2 006718 оксид углерода или в то и другое, и получение окисленного потока, который содержит воду при повышенных температурах; контактирование исходного сырья, которое включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, с окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание исходного потока реформинга в зону реакции парового реформинга, при условиях реакции парового реформинга, и получение продукта в виде синтез-газа. В соответствии с еще одним вариантом, настоящее изобретение направлено на создание способа производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: окисление по меньшей мере части содержащего водород потока при помощи потока, который содержит кислород, таким образом, что свыше 60 мол.% содержащего водород потока окисляются в воду, диоксид углерода или в то и другое в ходе операции ввода в реакцию, и получение окисленного потока, который содержит воду при повышенной температуре; контактирование исходного потока углеводорода с окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание исходного потока реформинга в зону реакции парового реформинга, при условиях реакции парового реформинга, и получение продукта в виде синтез-газа, причем существенную часть теплоты реакции парового реформинга получают из операции окисления. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением извлекает пользу из окисления водорода в пар, для получения энергии, необходимой для инициирования и поддержания теплоты эндотермической реакции реформинга пар/метан. Продукты окисления водорода (пар/вода) являются главным образом более дружественными к окружающей среде, чем продукты процессов парового реформинга, в которых производится окисление углеводорода в парниковые газы, такие как диоксид углерода. Более того, продукты окисления содержащего водород потока поглощаются в реакции получения синтез-газа, в то время как в известных ранее процессах парового реформинга продукты сгорания углеводородов (диоксид углерода и вода) выбрасываются в атмосферу. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением приводит к существенному повышению технической надежности. В способе в соответствии с настоящим изобретением происходит окисление за счет чистого сгорания водорода, для получения энергии, необходимой для инициирования и поддержания реакции гидропарового реформинга. Процессы частичного окисления,автотермического реформинга и реформинга с нагревом газа прибегают к окислению углеводорода для поддержания реакций преобразования в синтез-газ, что приводит к образованию кокса, сажи и предшественников кокса и сажи, которые способствуют снижению активности катализатора, падению давления на слое катализатора, забиванию (засорению) и снижению пригодности к эксплуатации установки. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен таким образом, чтобы удовлетворять собственные потребности в водороде. Способ гидропарового реформинга позволяет получать синтез-газ при более высоком молярном отношении водорода к оксиду углерода, чем стехиометрически оптимальное отношение, которое требуется для множества известных последующих GTL процессов. Это позволяет использовать введенные в процесс операции отделения водорода для того, чтобы отделять избыток водорода, который может быть затем направлен в реакцию гидропарового реформинга, в результате чего получают продукт в виде синтез-газа с оптимальным для синтез-газа молярным отношением водорода к оксиду углерода, для конкретного последующего GTL процесса, причем потребность введения водорода снаружи является минимальной или отсутствует. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением требует существенно меньшей добавки пара/воды, чем реформинг пар/метан, и может быть осуществлен таким образом, что он является чистым потребителем (или чистым производителем) воды/пара. Так как многие GTL процессы, такие как (но без ограничения), процессы Фишера-Тропша, процессы производства метанола и DME(диметилового эфира) обычно протекают как чистые экспортеры сточных вод/пара, то эта способность потребления воды является синергически благоприятной характеристикой, приводящей к меньшей стоимости очистки неочищенной воды и стоимости, связанной с химической добавкой сточных вод. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен таким образом, чтобы исключить необходимость использования внешней трубчатой печи. За счет использования дополнительного пара и добавки водорода, гидропаровой способ позволяет вырабатывать достаточное количество водорода для полной инициации и поддержания эндотермической реакции парового реформинга, а также позволяет обеспечивать подогрев реактора гидропарового реформинга, достаточный для того, чтобы исключить необходимость использования внешней трубчатой печи, которая обычно требуется при работе установки для парового реформинга. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показан способ гидропарового реформинга для производства синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2 показан способ гидропарового реформинга, объединенный с операцией реформинга с нагревом газа до более высокой температуры, для производства синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением.-3 006718 Описание предпочтительных вариантов Настоящее изобретение направлено на создание способа производства синтез-газа из природного газа, определение которого приведено здесь выше. Рассматриваемый здесь природный газ обычно содержит по меньшей мере 50 мол.% метана, преимущественно, по меньшей мере 75 мол.% метан, а еще лучше, по меньшей мере 90 мол.% метана, что позволяет получать наилучшие результаты. Баланс природного газа обычно содержит другие горючие углеводороды, такие как (но без ограничения) меньшие количества этана, пропана, бутана, пентана, а также более тяжелые углеводороды и иногда другие компоненты, такие как диоксид углерода, сульфид водорода, гелий и азот. В поток природного газа могут быть дополнительно введены углеводороды, которые содержат один или несколько атомов кислорода, как это может быть в GTL промежуточных продуктах и в потоках продукта. В качестве примеров таких углеводородов можно привести (но без ограничения) спирты, такие как метанол, и эфиры, такие как диметиловый эфир. Присутствие в природном газе более тяжелых углеводородов, таких как этан, пропан, бутан, пентан, и углеводородов, кипящих при температурах выше температуры кипения пентана, обычно понижают за счет проводимых на входе процесса операций обработки (при помощи разделения газ - жидкость). Углеводороды с температурами кипения выше температур кипения пентана или гексана обычно направляют в сырую нефть или в конденсат. Углеводороды с температурами кипения выше температур кипения этана и ниже температур кипения пентана или гексана обычно отделяют и рассматривают в соответствии с настоящим изобретением как природный газоконденсат ("NGLs"). Обработку природного газа при помощи технологических операций в соответствии с настоящим изобретением преимущественно проводят таким образом, что он может быть направлен для производства синтез-газа без необходимости проведения дополнительных операций обработки для удаления NGLs. Для большинства рынков также желательно снизить или, в некоторых случаях, снизить до минимума присутствие не горючих примесей, таких как диоксид углерода, гелий и азот, а также загрязняющих веществ, таких как сульфид водорода или меркаптан. В зависимости от качества данного месторождения природного газа (который может содержать так много, как от 50 до 70% диоксида углерода), природный газ может быть сразу подвергнут предварительной обработке на установке для предварительного удаления указанных компонентов, или может быть непосредственно направлен на установку для предварительной обработки ранее производства синтез-газа. Исходное сырье, которое подходит для использования в соответствии с настоящим изобретением, обычно содержит меньше чем 5 мол.% диоксида углерода, преимущественно, меньше чем 2 мол.%, а еще лучше, меньше чем 1 мол.%, что позволяет получать наилучшие результаты. Несмотря на указанное выше, способ в соответствии с настоящим изобретением является уникальным в том смысле, что он позволяет использовать исходный поток природного газа с высокими концентрациями диоксида углерода. В то время как большинство GTL процессов обычно включают в себя операции удаления диоксида углерода, способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением позволяет производить обработку природного газа, который содержит в исходном сырье свыше 10 мол.% диоксида углерода, даже так много, как 15 мол.% диоксида углерода, и иногда так много, как 20 мол.% диоксида углерода или больше. Природный газ обычно имеется или транспортируется под такими высокими давлениями, как 2800psig (фунт на квадратный дюйм), чаще под давлениями в диапазоне от 100 psig до 1400 psig, а еще чаще,под давлениями в диапазоне от 400 psig до 1200 psig. Температура природного газа зависит от его источника происхождения. Если природный газ подается по газопроводу, то его температура может быть близкой к температуре окружающей среды, например, от 0 до 120F. Если параметры природного газа измеряют вблизи от устройства для транспортирования, такого как компрессор природного газа, оборудование на выходе компрессора и после него может задавать температуру и давление природного газа или влиять на них. Операции предварительной обработки, которые подходят для использования в соответствии с настоящим изобретением, обычно начинаются с операций, обычно применяемых при производстве синтезгаза, которые включают в себя (но без ограничения) удаление кислых газов (то есть СО 2, H2S и т.п.),меркаптана и летучих металлов, таких как ртуть и, при необходимости, влаги из потока природного газа. Кислые газы обычно удаляют при помощи процесса сорбции, с использованием водного раствора амина или других типов физических и химических растворителей. Меркаптаны обычно удаляют при помощи процессов их химического превращения в сульфиды, с использованием уже известных технологий. Ртуть обычно удаляют при помощи слоев сорбентов ртути. На фиг. 1 и 2 показаны способы производства синтез-газа, которые включают в себя элементы настоящего изобретения. На фиг. 1 и 2 показано, что порция 1 исходного сырья в виде предварительно обработанного природного газа поступает на предварительный теплообменник 2 или 2 А, если это необходимо для предварительного подогрева исходного сырья в виде предварительно обработанного природного газа до температуры предварительного реформинга или до более высокой температуры, в зависимости от необходимости. Поток 18 источника теплоты для предварительного теплообменника 2 обычно получают за счет-4 006718 теплообмена исходного сырья с ответвлением от основного потока, который получают в операциях обработки, проводимых ниже по течению. Поток 18 источника теплоты для предварительного теплообменника 2 А обычно представляет собой охлажденный синтез-газ из имеющей более высокую температуру установки для реформинга 6. Однако в случае фиг. 1 или 2 для подогрева также может быть использован насыщенный или перегретый пар. Выходной поток 3 предварительного теплообменника может быть объединен с небольшим количеством пара из потока 5, в результате чего может быть получено исходное сырье 4 с температурой предварительного реформинга или с более высокой температурой, которое направляют на предварительный реформинг (фиг. 1) или в реактор 6 (фиг. 2) реформинга при более высокой температуре, которые содержат соответственно катализатор 7 предварительного реформинга или реформинга при более высокой температуре. Реакцию предварительного реформинга в соответствии с фиг. 1 проводят главным образом для улучшения качества исходного природного газа, путем преобразования этана и углеводородов с более высокими температурами кипения, за счет пропускания исходного сырья 4 поверх катализатора 7 предварительного реформинга, подходящего для преобразования этана и углеводородов с более высокими температурами кипения в синтез-газ и метан. Реакцию предварительного реформинга проводят главным образом адиабатически при температурах реакции, которые обычно лежат в диапазоне ориентировочно от 500 до 1000F, a преимущественно ориентировочно от 750 до 1000F, чтобы получить наилучшие результаты. Подходящие катализаторы для реакции предварительного реформинга обычно включают в себя (но без ограничения) высоко активный содержащий никель катализатор. В качестве примеров подходящих установок предварительного реформинга с катализаторами можно привести трубчатые реакторы, установки с плоским или фиксированным слоем катализатора, а также другие известные специалистам системы. Пропускание чрезмерных количеств углеводородов с более высокой температурой кипения в секцию реформинга синтез-газа или в секцию приготовления может приводить к образованию коксовых загрязнений, что вызывает образование сажи, забивание (засорение) слоя или трубки катализатора и снижение активности катализатора. Несмотря на это, способ в соответствии с настоящим изобретением является более толерантным к небольшим количествам легких углеводородов в исходном сырье установки для реформинга, чем известные в настоящее время процессы окисления или частичного окисления. Реакция реформинга с подогревом газа до более высокой температуры в соответствии с фиг. 2, является предпочтительной в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, реакцию реформинга с подогревом газа до высокой температуры проводят для того, чтобы улучшить качество исходного природного газа за счет преобразования этана и углеводородов с более высокой температурой кипения, путем пропускания исходного сырья 4 поверх катализатора 7 реформинга с более высокой температурой,подходящего для преобразования этана и углеводородов с более высокой температурой кипения в синтез-газ и метан. Кроме того, операция реформинга с подогретым газом также инициирует реакцию парового реформинга для преобразования исходного природного газа в синтез-газ. Установка 6 для реформинга с подогревом газа до более высокой температуры обычно интегрирована в операцию гидропаровой реакции, в которой поток 16 синтез-газа, выходящий из реактора 10, пропускают параллельно или в противотоке относительно исходного сырья 4, для осуществления подогрева и создания теплоты реакции реформинга с подогревом газа до более высокой температуры. Реакцию реформинга с подогревом газа до более высокой температуры в соответствии с фиг. 2, обычно проводят при температурах реакции свыше 1000F, а преимущественно в диапазоне ориентировочно от 1000 до 1600F, измеряемых на выходе зоны реакции реформинга с подогревом газа. Реакцию реформинга с подогревом газа до более высокой температуры обычно проводят внутри заполненных катализатором трубок, причем поток 16 синтез-газа проходит через реактор 6 реформинга с подогревом газа и снаружи от заполненных катализатором трубок. Получение энергии для реактора 6 реформинга с подогревом газа до более высокой температуры за счет потока 16 синтез-газа дает дополнительные преимущества по сравнению с конфигурацией, показанной на фиг. 1. Такой процесс реформинга с подогревом газа до более высокой температуры в соответствии с фиг. 2 требует меньшей добавки кислорода и пара/воды в систему в целом. Кроме того, и частично в результате указанного, процесс в соответствии с фиг. 2 может быть термически более эффективным,чем процесс с предварительным реформингом, и существенно более эффективным термически, чем известные ранее процессы. В соответствии с фиг. 1 и 2, поток 8 с выхода реактора 6 предварительного реформинга или реактора реформинга с подогревом газа до более высокой температуры, соответственно, направляют на операцию гидропарового реформинга. При необходимости поток 8 с выхода реактора 6 предварительного реформинга может быть подогрет при помощи одного или нескольких теплообменников (не показаны) и/или трубчатой печи или печи (не показаны), чтобы довести температуру исходного сырья 8 реактора реформинга до температуры гидропарового реформинга. Источником теплоты для теплообменников подогрева в соответствии с настоящим изобретением обычно может служить теплообмен исходного сырья с продуктами реакции реформинга, однако для подогрева может быть также использован насыщенный-5 006718 или перегретый пар. Печь или трубчатая печь может быть использована для получения дополнительной энергии для реакции реформинга, в том случае, если реакция реформинга не может полностью поддерживаться за счет процесса гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением, или может быть использована для запуска процесса. В большинстве вариантов настоящего изобретения печь не является необходимой для дополнительного введения теплоты. Модифицированный способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением предусматривает использование реактора 10, который содержит верхнюю зону 11 перемешивания пара с углеводородом и нижнюю зону 12 реакции парового реформинга. Реактор 10 может также иметь конфигурацию с восходящим потоком, в которой имеется нижняя зона перемешивания пара с углеводородом и верхняя зона реакции парового реформинга. Реактор 10 может также иметь горизонтальную конфигурацию для соответствия специфическим требованиям конкретного использования. Поток 8 с выхода реактора 6 предварительного реформинга или реактора реформинга с подогревом газа до более высокой температуры при необходимости может быть пополнен паром из паропровода 9 А,ранее его ввода в зону 11 перемешивания пара с углеводородом реактора 10. Основную порцию пара для реакции гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением получают за счет реакции содержащего водород потока, подводимого по трубопроводу 13, с содержащим кислород потоком 14, на входе в зону 11 перемешивания пара с углеводородом. Содержащий водород поток 13 может быть получен внутри за счет процесса гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением и может поступать по трубопроводу 13 А или может быть введен снаружи по трубопроводу 13 В. По меньшей мере 30% (по весу) всего пара, подводимого для реакции реформинга, получают за счет реакции содержащего водород потока 13 с содержащим кислород потоком 14, а преимущественно по меньшей мере 50%, а еще лучше по меньшей мере 60% всего пара, чтобы получить наилучшие результаты. Подходящие содержащие водород потоки обычно содержат по меньшей мере 50 мол.% водорода,преимущественно, по меньшей мере 70 мол.% водорода, предпочтительнее, по меньшей мере 80 мол.% водорода, а еще лучше по меньшей мере 90 мол.% водорода, чтобы получить наилучшие результаты. Баланс содержащего водород потока обычно содержит легкие углеводороды, такие как (но без ограничения) метан, метанол, этан, этанол, пропан, бутан и пентан, а также, в некоторых случаях, не углеводородные компоненты, такие как оксид углерода и диоксид углерода. Обычно желательно снижать до минимума концентрацию атомов углерода в содержащем водород потоке. Подходящие содержащие кислород потоки обычно содержат по меньшей мере 21 мол.% кислорода,преимущественно, по меньшей мере 50 мол.% кислорода, предпочтительнее, по меньшей мере 70 мол.% кислорода, а еще лучше по меньшей мере 90 мол.% кислорода, чтобы получить наилучшие результаты. Присутствие больших концентраций не углеводородных компонентов, таких как азот, аргон и гелий в содержащем кислород потоке (или в потоке углеводородов) является нежелательным, так как эти компоненты приходится удалять из синтез-газа или GTL продуктов, обычно за счет больших финансовых затрат и эксплуатационных расходов. Высокие концентрации инертных компонентов приводят к снижению термического кпд и повышенному образованию диоксида углерода. В соответствии с настоящим изобретением, содержащий водород поток может быть введен в контакт с содержащим кислород потоком ранее ввода в зону 11 перемешивания пара с углеводородом. Эта операция перемешивания может быть проведена в конфигурации с использованием трубопроводов, или же содержащий водород поток 13 или содержащий кислород поток 14 может быть введен в другой поток(в зависимости от необходимости), чтобы улучшить перемешивание и снизить потребление энергии, необходимой для подвода обоих потоков к зоне 11 перемешивания пара с углеводородом. Указанное введение (впуск) может быть обеспечено в конфигурации с использованием трубопроводов или трубки Вентури или других дополнительных устройств. Перемешивание и окисление содержащего водород потока с содержащим кислород потоком преимущественно проводят с использованием обычной или специально модифицированной газовой горелки 15, которая позволяет обеспечить максимальную эффективность окисления. Кончик горелки 15 может выступать в зону 11 перемешивания пара с углеводородом или может быть заглублен. Перемешивание может быть оптимизировано при использовании горелки обычной конструкции или может быть усилено за счет использования радиального вихревого движения или других механизмов, так чтобы максимально повысить эффективность перемешивания и горения, однако при поддержании механической и металлургической целостности реактора 10. Окисление водорода в пар приводит к получению высоких температур адиабатического пламени,необходимых для ускорения реакции гидропарового реформинга. Специальные средства могут быть введены в процесс в соответствии с настоящим изобретением для того, чтобы понизить температуры адиабатического пламени. Поток пара 9 В может быть добавлен в смесь содержащего кислород потока 14 и содержащего водород потока 13, для того, чтобы образовать достаточный теплоотвод для поглощения энергии, выделяемой за счет окисления содержащего водород потока 13. Пар может быть также добавлен индивидуально в содержащий кислород поток 14 или содержащий водород поток 13 (не показано). Вве-6 006718 дение пара в содержащий кислород поток 14 непосредственно или при помощи потока 13 В является предпочтительным и позволяет получить наилучшие результаты. В соответствии с другим вариантом, диоксид углерода может быть также добавлен в содержащий водород поток 13 или содержащий кислород поток 14 (не показано), для того, чтобы понизить температуры адиабатического пламени. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, операцию окисления водорода проводят при стехиометрических уровнях (или в непосредственной близости от них), которые требуются для окисления водорода в воду/пар и для полного окисления любых углеводородов, которые могут присутствовать в содержащем водород потоке, в диоксид углерода и воду. В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, операция окисления водорода может быть проведена при количестве кислорода, меньшем чем стехиометрическое количество кислорода, необходимое для полного окисления водорода в воду/пар и для полного окисления любых углеводородов,которые могут присутствовать в содержащем водород потоке, в диоксид углерода и воду. В некоторых операциях, подача и ввод в реакцию содержащего кислород потока с содержащим водород потоком стехиометрически, может обеспечить синергически лучшие результаты по сравнению со случаем использования количеств молекулярного кислорода выше стехиометрических. В частности было обнаружено, что реакция окисления водорода в воду протекает ближе к завершению при условиях постоянства температуры и давления, чем реакция частичного окисления углеводородов, таких как метан и этан, в оксид углерода, диоксид углерода, водород и воду. Было также обнаружено, что скорость реакции окисления водорода в воду/пар существенно выше, чем скорость реакции частичного окисления метана и этана в оксид углерода, диоксид углерода, водород и воду. По указанным выше причинам, окисление содержащего водород потока содержащим кислород потоком при стехиометрическом уровне или слегка ниже него позволяет синергически и избирательно поглощать кислород для окисления водорода в воду по сравнению с нежелательным преждевременным частичным окислением углеводорода в синтез-газ в зоне 11 перемешивания пара с углеводородом. За счет этого, может быть использован водород с меньшей степенью чистоты для осуществления реакции окисления водорода в пар, что приводит к существенному снижению расходов на очистку водорода и/или позволяет производить ввод потоков водорода с меньшей степенью чистоты или отработанного водорода в содержащий водород поток, например, через трубопровод 13 В. Более того, существенно более низкие уровни частично окисленного углеводорода с образованием оксида углерода и водорода дополнительно снижают образование кокса, сажи и их предшественников, в результате чего повышается надежность реакционной системы реформинга и продолжительность обработки (run length). Следует иметь в виду, что присутствие частиц кокса и сажи обычно приводит к дезактивации катализатора, к падению давления на слое катализатора и к снижению пригодности к эксплуатации установки. С учетом изложенного выше, гидропаровой способ в соответствии с настоящим изобретением преимущественно оперирует с количеством кислорода, преимущественно составляющим ориентировочно от 80 до 105 мол.% стехиометрически необходимого количества кислорода для полного окисления содержащего водород потока в воду и диоксид углерода. Преимущественно, гидропаровой способ в соответствии с настоящим изобретением оперирует с количеством кислорода, составляющим ориентировочно от 90 до 102 мол.% стехиометрически необходимого количества кислорода для полного окисления содержащего водород потока в воду и диоксид углерода, а еще лучше, с количеством кислорода, составляющим ориентировочно от 95 до 100 моль %, чтобы получить наилучшие результаты. Объемы (и объемное отношение) содержащего кислород потока и содержащего водород потока варьируют в зависимости от конкретного состава соответствующего потока. В соответствии с настоящим изобретением преимущественно вводят существенные объемы содержащего кислород потока в содержащий водород поток, для того, чтобы поддерживать уровни выше минимального порога субстехиометрического рабочего диапазона, указанного выше. Работа на слишком низком субстехиометрическом уровне может позволить чрезмерному количеству не прореагировавшего водорода проходить в зону 11 перемешивания пара с углеводородом или может приводить главным образом к частичному окислению любого углеводорода, присутствующего в содержащем водород потоке, в результате чего образуется кокс и сажа. Когда происходит прорыв водорода, тогда реакция реформинга не получает экзотермической теплоты, выделяющейся за счет реакции окисления водорода. Наличие водорода, входящего в зону реакции 12, также приводит к снижению преобразования за счет парового реформинга выходного потока 8 предварительного реактора реформинга или питающего потока 8 реактора реформинга в водород и оксид углерода. Кроме того, избыточный прорыв водорода приводит к созданию петли рециркуляции водорода, что снижает термический КПД процесса. Вновь обратимся к фиг. 1 и 2, на которых показано, что пар/вода вместе с любыми другими частично или полностью окисленными продуктами, которые могут содержать оксид углерода, диоксид углерода и т.п., и/или вместе с не прореагировавшим водородом или углеводородами из реакции окисления содержащего водород потока 13 содержащим кислород потоком 14, входят в зону 11 перемешивания пара с углеводородом. Питающий поток 8 реактора реформинга, с добавкой пара из трубопровода 9 А,также вводят в зону 11 перемешивания пара с углеводородом, где он перемешивается с паром/водой,-7 006718 оксидом углерода и водородом, ранее поступления в зону 12 реакции парового реформинга. Одной из задач, которую решает зона 11 перемешивания пара с углеводородом, является перемешивание пара с углеводородом, достаточное для того, чтобы повысить уровень преобразования в синтезгаз в зоне реакции 12. Другой задачей зоны 11 перемешивания пара с углеводородом является обеспечение постоянных характеристик течения и температуры, придающих процессу управляемость и операционную стабильность. В частности, температурные уходы в зоне реакции могут снижать срок службы катализатора и реактора. Поэтому изменения температуры (измеренные радиально через реакционный сосуд 10 на входе в зону 12 реакции парового реформинга) должны поддерживаться ниже 200F, преимущественно меньше чем 100F, а еще лучше, меньше чем 50F, чтобы получить наилучшие результаты. Зона 11 перемешивания пара с углеводородом может содержать пустые объемы, перемешивающие перегородки, пластины, сопла и/или инертный или каталитически активный материал, расположенный над зоной реакции 12. Зона перемешивания 11 может быть также встроена в горелку и может использовать кинетическую энергию окисления газов для увлечения питающего потока 8 реактора реформинга и перемешивания с ним, с добавкой пара из трубопровода 9 А. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением предусматривает ввод в реакцию пара и природного газа при высоких температурах и умеренных давлениях в соответствии со следующими уравнениями реакции: Реакция 1 СnН(2n+2) + nН 2 ОnСО +(2n+1) Н 2 Реакция 2 СО + Н 2 ОСО 2 + Н 2 Реакция 1 является главным образом эндотермический, в то время как реакция 2, в паровой фазе,является слегка экзотермический. Объединенные реакции, в том числе и другие более мелкие реакции,которые обычно имеют место, являются полностью эндотермическими. Настоящее изобретение позволяет рекуперировать главным образом всю экзотермическую энергию, получаемую за счет окисления содержащего водород потока 13 в воду, для эндотермической реакции парового реформинга. Реакция гидропарового реформинга протекает в присутствии катализатора гидропарового реформинга, при условиях гидропарового реформинга. Катализатор гидропарового реформинга обычно содержит никель, медь или кобальт, альтернативно или в комбинации с благородными металлами, такими как платина, палладий, родий, рутений и иридий. Катализатор может иметь носитель из опорных композиций, которые содержат окись магния, алюминат магния, оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, изолированно или в сочетании друг с другом. Катализатор гидропарового реформинга преимущественно содержит единственный металл, такой как никель, на огнеупорном носителе, таком как окись магния, алюминат магния, оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, изолированно или в сочетании друг с другом, с промотором из щелочного металла, такого как (но без ограничения) калий. Катализатор гидропарового реформинга может быть синтезирован в виде гранул, экструдата, таблеток или может иметь вид структурированного катализатора. Катализатор гидропарового реформинга может быть использован в виде неподвижного слоя или применен в другом известном специалистам виде. Катализатор преимущественно используют в виде неподвижного слоя, который может содержать один или несколько плоских слоев катализатора в зоне реакции 12. Альтернативно, катализатор может быть нанесен (или введен иным образом) на внутреннюю или внешнюю стенку трубчатой системы катализатора с неподвижным слоем внутри зоны реакции 12. Операцию окисления содержащего водород потока 13, после перемешивания с питающим потоком 8 реактора реформинга (и паром из трубопровода 9 А), проводят таким образом, что объединенный поток, входящий в зону реформинга 12, находится при предпочтительной температуре для того, чтобы инициировать реакцию гидропарового реформинга, которая в любом случае обычно превышает 2000F, a преимущественно превышает 2400F. Однако принимая во внимание множество реакций реформинга и связанных с ними побочных реакций, которые протекают в зоне перемешивания 11 и которые сложным образом зависят от состава смеси и от конфигурации различных вариантов настоящего изобретения, которые обладают переменными степенями выделение теплоты или поглощения теплоты, сложно предсказать оптимальную температуру на входе зоны реакции и выбрать предпочтительные переменные для управления процессом. В соответствии с настоящим изобретением, температура на выходе зоны 12 реакции реформинга представляет собой предпочтительную температуру управления, которую в стационарном (установившемся) режиме обычно поддерживают на уровне свыше 1000F, преимущественно, в диапазоне ориентировочно от 1600 до 2200F, a еще лучше, в диапазоне ориентировочно от 1800 до 2000F, чтобы получить наилучшие результаты. Давление в зоне 12 реакции обычно поддерживают на уровне от 50 psig до 1000psig, чтобы получить наилучшие результаты. На фиг. 1 показано, что поток 16 из операции гидропарового реформинга синтез-газа направляют в бойлер 17 отходящей теплоты, чтобы рекуперировать теплоту для получения пара и получить более холодный поток 18. Более холодный поток 18 направляют в теплообменник 2 для подогрева предваритель-8 006718 ного реактора реформинга, что приводит к получению более холодного потока 19, который все еще имеет избыток температуры, более желательный для осуществления конкретной последующей реакционной операции. Поток 19 может быть дополнительно охлажден в последующем теплообменнике или в блоке 21 рекуперации отходящей теплоты, чтобы получить более холодный поток 20, или может быть непосредственно направлен на последующие технологические операции для преобразования синтез-газа в другие продукты. На фиг. 1 показано использование интегрированной системы рекуперации отходящей теплоты, в которой (холодную) воду 22 для питания бойлера направляют в бойлер 21 отходящей теплоты для получения горячей воды или потока 23 насыщенного пара. Полученную горячую воду или поток 23 насыщенного пара направляют на упомянутый ранее бойлер 17 отходящей теплоты для получения потока 24 насыщенного или перегретого пара. На фиг. 2 показано, что поток 16 из операции гидропарового реформинга синтез-газа направляют,параллельно или в противотоке, в реактор 6 реформинга с подогревом газа до высокой температуры, для обеспечения подогрева исходного сырья указанного реактора и получения теплоты реакции для реформинга с подогревом газа до высокой температуры. Охлажденный поток 16 выходит из реактора 6 реформинга в виде потока охлажденного синтез-газа 18, который дополнительно охлаждают в теплообменнике 2 А (для предварительного нагрева предварительно обработанного исходного природного газа 1) и получают более холодный поток 19. Более холодный поток 19 дополнительно охлаждают в теплообменнике 21 и получают более холодный поток 20. На фиг. 1 и 2 показано, что более холодный поток 20 охлаждают в камере охлаждения 25 до температуры, подходящей для разделения конденсата от синтез-газа. Охлажденный синтез-газ 26 с выхода камеры охлаждения 25 направляют на сепаратор 27 конденсата для удаления остатков воды и любых загрязняющих веществ, которые остаются в отделенной от синтез-газа водной фазе 28, выходящей из сепаратора 27 конденсата. Сепаратор 27 конденсата может быть выполнен в виде вертикального или горизонтального барабана с соответствующим оборудованием для контроля уровня, позволяющим обеспечить надежное разделение жидкой фазы, которая содержит воду, от синтез-газа 29. Предпочтительный способ в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг. 1 и 2,предусматривает направление потока 29 синтез-газа в систему 30 отделения водорода. В системе 30 отделения водорода может быть использован любой из множества подходящих процессов, известных специалистам. Несмотря на то, что конечное использование может задавать требования относительно чистоты водорода и выбор соответствующей технологии обработки, среди подходящих процессов можно указать мембранное отделение, очистку с использованием амина или горячего карбоната калия, разделение с использованием молекулярных сит в абсорберах с колебанием давления (PSA) или в реакторах метанации, и т.п., изолированно или в различных комбинациях. Охлажденный и разделенный поток 29 из операции гидропарового реформинга синтез-газа в соответствии с настоящим изобретением обычно содержит водород и оксид углерода, а также меньшие количества диоксида углерода, пара, метана и не горючих примесей. В соответствии с настоящим изобретением, молярное отношение водорода к оксиду углерода может лежать в диапазоне ориентировочно от 2.5 до 5,0, а обычно в диапазоне ориентировочно от 3,0 до 4,5. Более высокое молярное отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе охлажденного и разделенного вытекающего потока 29, в сочетании с использованием системы 30 отделения водорода, обеспечивает другие синергические преимущества по сравнению с известными процессами окисления и частичного окисления. Многие из последующих процессов, которые могут быть использованы для монетизации синтезгаза, полученного в соответствии с настоящим изобретением, извлекают пользу из более низких молярных отношений водорода к оксиду углерода, чем отношения водорода к оксиду углерода, имеющиеся в охлажденном и разделенном потоке 29. Например, для реакций Фишера-Тропша, молярное отношение водорода к оксиду углерода преимущественно лежит в диапазоне ориентировочно от 1,5 до 2,5, а еще лучше, ориентировочно от 2,0 до 2,1, чтобы получить наилучшие результаты. Для производства метанола, диметилового эфира или диметоксиметана, молярное отношение водорода минус диоксид углерода к оксиду углерода плюс диоксид углерода преимущественно лежит в диапазоне ориентировочно от 1,5 до 2,5, а еще лучше, ориентировочно от 2,0 до 2,1, чтобы получить наилучшие результаты. Система 30 отделения водорода производит отделение избытка водорода из синтез-газа, полученного при помощи гидропарового реформинга, и направляет избыток водорода по трубопроводу 31, чтобы поддерживать содержащий водород поток 13 операции окисления. За счет этого можно задавать молярное отношение водорода к оксиду углерода в синтез-газе 32 после операции отделения таким образом,чтобы обеспечить оптимальное молярное отношение для конкретных последующих процессов, при одновременном синергическом использовании избытка водорода 31, с возможной добавкой водорода из трубопровода 13 В, для поддержания операции окисления водорода. Избыток водорода из системы 30 отделения водорода обычно транспортируют при помощи компрессора 33, на выходе которого получают поток 34, имеющий достаточное рабочее давление для рециркуляции в операцию гидропаровой обработки при помощи трубопровода 13 А. Следует иметь в виду, что этот вариант настоящего изобретения, который включает в себя систему-9 006718 30 отделения водорода, обеспечивает также и другие синергии. За счет управления добавкой пара в реактор 10 из трубопровода 9 А и за счет управления содержащим кислород потоком 14, можно добиться самоподдерживающейся работы, в которой весь содержащий водород поток операции окисления может быть получен из системы 30 отделения водорода по трубопроводам 34 и 13 А, без подачи дополнительного водорода по трубопроводу 13 В. Таким образом, получают способ гидропарового реформинга, который является главным образом сбалансированным по теплоте и массе, и менее подверженным операционным сбоям за счет внешнего влияния. При расширении функциональных возможностей этого варианта, достаточное количество водорода может быть рекуперировано для того, чтобы направлять водород по трубопроводу 13 С для регенерации катализатора, для управления молярным отношением синтез-газа и для гидрообработки/ повышения качества получаемого продукта, в том числе для гидроочистки, гидрокрекинга или изомеризации, которые обычно связаны с синтезом Фишера-Тропша, или для получения топлива для топливных элементов, газовых турбин и т.п., с максимальным КПД и минимальными выбросами СО 2. Другой операционной синергией настоящего изобретения является то, что за счет использования избытка водорода, полученного от системы 30 отделения водорода или за счет других содержащий водород потоков 13 В, требования к нагрузке любой печи подогрева сырья для гидропарового реформинга,используемой в процессе, могут быть существенно снижены. В большинстве случаев такая печь подогрева сырья для гидропарового реформинга не потребуется, так как температура, необходимая для запуска операции гидропарового реформинга, также как и энергия для поддержания эндотермической реакции гидропарового реформинга, может быть полностью получена из операции окисления содержащего водород потока. В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения, содержащий водород поток 13(подводимый по трубопроводу 13 В) представляет собой поток, полученный за счет рентабельной переработки потоков отработанного водорода. Следует иметь в виду, что в процессах производства водорода,метанола, диметилового эфира и/или диметоксиметана, а также при повышении качества продукта Фишера-Тропша, весь синтез-газ, направляемый в такие процессы, не может быть полностью преобразован и обычно не преобразуется в готовые продукты. Не преобразованный синтез-газ, также как и другие потоки содержащих водород отходов из таких последующих процессов, такие как (но без ограничения) поток продувки водородом в установке для гидроочистки, могут быть использованы в качестве компонента содержащего водород потока 13. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает существенные преимущества по сравнению с известными процессами реформинга с частичным окислением,автотермического реформинга, реформинга с подогревом газа и парового реформинга. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением позволяет извлекать пользу из окисления водорода в пар, за счет прямого получения энергии, необходимой для инициации и поддержания эндотермический реакции парового реформинга. Продукт реакции окисления содержащего водород потока, отвечающей энергетическим требованиям, является главным образом более дружественным к окружающей среде, чем продукт процессов парового реформинга, в которых производится внешнее окисление углеводорода (в парниковые газы, такие как диоксид углерода). Более того, продукты окисления содержащего водород потока поглощаются в реакции получения синтез-газа, в то время как в известных ранее процессах парового реформинга продукты сгорания углеводородов (диоксид углерода и вода) выбрасываются в атмосферу. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением обладает существенно повышенной технической надежностью. Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет окислять водород с получением энергии, необходимой для инициации и поддержания реакции гидропарового реформинга. В процессах реформинга с частичным окислением, автотермического реформинга и реформинга с подогревом газа производят окисление углеводорода для того, чтобы поддержать реакции конверсии синтез-газа. Окисление или частичное окисление углеводорода в синтез-газ, диоксид углерода или воду приводит к образованию кокса, сажи и их предшественников. Эти материалы обычно способствуют дезактивации катализатора, к падению давления на слое катализатора и к снижению пригодности к эксплуатации установки. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен таким образом, чтобы удовлетворять собственные потребности в водороде. Способ гидропарового реформинга позволяет получать синтез-газ при более высоком молярном отношении водорода к оксиду углерода, чем стехиометрически оптимальное отношение, которое требуется для множества известных последующих GTL процессов. Это позволяет использовать операции отделения водорода, для того, чтобы отделять избыток водорода, который может быть затем направлен в реакцию гидропарового реформинга. Кроме того, операция отделения водорода может быть выполнена так, чтобы получить оптимальное для синтез-газа молярное отношение водорода к оксиду углерода, для конкретного последующегоGTL процесса. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен таким образом, что он является чистым потребителем (или производителем) воды/пара. Так как- 10006718 многие GTL процессы, такие как (но без ограничения), процессы Фишера-Тропша, процессы производства метанола и DME (диметилового эфира) обычно протекают как чистые экспортеры воды/пара, то эта способность потребления воды является синергически благоприятной характеристикой способа гидропарового реформинга, приводящей к меньшему полному получению технологической воды, которую в противном случае необходимо было бы обрабатывать и удалять. Способ гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен таким образом, чтобы исключить необходимость использования внешней трубчатой печи. За счет использования дополнительного пара и добавки водорода, гидропаровой способ позволяет вырабатывать достаточное количество водорода для полной инициации и поддержания эндотермической реакции парового реформинга, а также позволяет обеспечивать подогрев реактора гидропарового реформинга, достаточный для того, чтобы исключить необходимость использования внешней трубчатой печи, которая обычно требуется при работе установки для парового реформинга. Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры, причем следует иметь в виду, что эти примеры приведены только для пояснения настоящего изобретения и не имеют ограничительного характера. Примеры Было проведено сравнение способа в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1 (пример 1) и на фиг. 2 (пример 2), с обычным реформингом пар/метан (пример 3). Сравнение было проведено на базе детального компьютерного моделирования с использованием программы HYSYS 2.4,разработанной фирмой Hyprotech. В каждой конфигурации поддерживали некоторые следующие постоянные: объемная скорость подачи природного газа 500 MMSCFD; концентрация диоксида углерода в природном газе равна 0,00 об.%; температура на выходе реактора гидропарового реформинга или реактора реформинга пар/метан составляет 1950F; давление на выходе реактора гидропарового реформинга или реактора реформинга пар/метан составляет 460 psia. Экспортируемый синтез-газ был получен при таких же молярных отношениях водорода к оксиду углерода, так чтобы показать существенные преимущества, получаемые за счет использования гидропарового способа в соответствии с настоящим изобретением. Пример 1. Было проведено моделирование способа гидропарового реформинга, который включает в себя операцию гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением, как это показано на фиг. 1, чтобы показать преимущества настоящего изобретения по сравнению с обычными установками для реформинга пар/метан. Моделирование производили для молярных отношений водорода к оксиду углерода в синтез-газе, составляющих соответственно 2,0:1, 2,05:1 и 2,1:1. Балансы теплоты и массы для случая гидропарового реформинга в синтез-газ с молярным отношением 2,1:1 приведены в табл. 1. Номера потоков в табл. 1 соответствуют номерам потоков на фиг. 1. Критерии эффективности функционирования для случая гидропарового реформинга для всех трех молярных отношений водорода к оксиду углерода, а также сравнение критериев эффективности функционирования, для каждого из примеров 1-3, для всех молярных отношений водорода к оксиду углерода,приведены ниже в анализе примеров и в табл. 4. Пример 2. Было проведено моделирование способа гидропарового реформинга с использованием установки для реформинга с подогревом газа до высокой температуры, который включает в себя операцию гидропарового реформинга в соответствии с настоящим изобретением, как это показано на фиг. 2,чтобы показать преимущества настоящего изобретения по сравнению с обычными установками для реформинга пар/метан. Моделирование производили для молярных отношений водорода к оксиду углерода в синтез-газе, составляющих соответственно 2,0:1, 2,05:1 и 2,1:1. Балансы теплоты и массы для случая гидропарового реформинга в синтез-газ с молярным отношением 2,1:1 приведены в табл. 2. Номера потоков в табл. 2 соответствуют номерам потоков на фиг. 2. Критерии эффективности функционирования для случая гидропарового реформинга с использованием установки для реформинга с подогревом газа до высокой температуры, который включает в себя операцию гидропарового реформинга, для всех трех молярных отношений водорода к оксиду углерода, а также сравнение критериев эффективности функционирования, для каждого из примеров 1-3, для всех молярных отношений водорода к оксиду углерода, приведены ниже в анализе примеров и в табл. 4. Пример 3. Было проведено моделирование обычного способа реформинга пар/метан (базовый вариант или вариант сравнения) для сравнения с процессами в соответствии с настоящим изобретением(примеры 1 и 2). Моделирование производили для молярных отношений водорода к оксиду углерода в синтез-газе, составляющих соответственно 2,0:1, 2,05:1 и 2,1:1. Способ реформинга пар/метан конфигурировали возможно ближе к способу в соответствии с настоящим изобретением, но с различиями между вариантом сравнения и вариантами в соответствии с настоящим изобретением, которые диктуются критическими различиями между технологиями (чтобы обеспечить четкое и правомерное сравнение). Вместо введения гидропарового реактора 10 (см. фиг. 1)- 11006718 или реактора 6 реформинга с подогревом газа до высокой температуры, в сочетании с гидропаровым реактором 10 (см. фиг. 2) в соответствии с настоящим изобретением, использовали установку для реформинга пар/метан, в которой потребности в. энергии для реакции реформинга пар/метан были удовлетворены за счет сжигания порция исходного природного газа вне реакции реформинга исходного природного газа и в этой реакции. Второе различие между базовым вариантом и процессами в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что все продукты реакции горения, создающие энергию, необходимую для поддержания реакции реформинга пар/метан, скорее выпускаются в атмосферу, а не поглощаются в процессе. Третье различие между базовым вариантом и процессами в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что все характеристики пара для реакции реформинга пар/метан были обеспечены за счет добавки пара из внешних источников, а не за счет операции гидропарового окисления. Баланс теплоты и массы для случая базового варианта, имеющего молярное отношение 2,1:1 в синтез-газе, приведен в табл. 3. Сравнение критериев эффективности функционирования для всех молярных отношений водорода к оксиду углерода, а также сравнение критериев эффективности функционирования, для каждого из примеров 1-3, для всех молярных отношений водорода к оксиду углерода приведены ниже в анализе примеров и в табл. 4. Номера потоков в табл. 3, если они коррелируют с процессом фиг. 1, соответствуют номерам потоков на фиг. 1. В других случаях номера потоков не указаны. Анализ примеров Результаты сравнения критериев эффективности функционирования для способа в соответствии с настоящим изобретением с базовым вариантом, который представляет собой реформинг пар/метан, приведены в табл. 4. Для интерпретации приведенных в табл. 4 данных, критерии эффективности функционирования должны быть определены следующим образом."Полное содержание пара" означает полное число молей пара, вводимых в процесс, в том числе (но без ограничения) за счет присутствия воды в исходном природном газе, за счет пара, добавленного в операцию предварительного реформинга или реформинга с подогревом газа до высокой температуры,или за счет пара, добавленного в паровую или гидропаровую установку для реформинга, а также за счет окисления водорода в воду/пар."Химически активный углерод" означает полное число молей углерода, присутствующих в исходном природном газе в химически активном виде, таком как углеводород. Диоксид углерода не рассматривают как содержащий химически активный углерод."Отношение всего пара к углероду" представляет собой частное от деления всего пара на химически активный углерод."Внешний пар" означает полное число молей пара, вводимых в процесс, в том числе (но без ограничения) за счет присутствия воды в исходном природном газе, за счет пара, добавленного в операцию предварительного реформинга или реформинга с подогревом газа до высокой температуры, или за счет пара, добавленного в паровую или гидропаровую установку для реформинга, но не включает в себя пар,вводимый за счет окисления водорода в воду/пар в операции гидропарового реформинга."Отношение внешнего пара к углероду" представляет собой частное от деления внешнего пара на химически активный углерод."Отношение Н 2/СО в необработанном синтез-газе" означает молярное отношение водорода к оксиду углерода в необработанном синтез-газе, ранее удаления воды за счет отделения конденсата и ранее отделения водорода."Отношение Н 2/СО в экспортируемом синтез-газе" означает молярное отношение водорода к оксиду углерода в экспортируемом синтез-газе после удаления воды за счет отделения конденсата и после любой другой конечной обработки синтез-газа, или отделения водорода, ранее экспортирования или использования."Отношение О 2 к углероду" представляет собой моли (молярное количество) чистого кислорода,добавленные в процесс (без кислорода, вводимого за счет добавки воды), поделенные на химически активный углерод."Образование СО, %" представляет собой моли оксида углерода, присутствующие в необработанном синтез-газе, поделенные на химически активный углерод."Образование СО 2, %" представляет собой моли диоксида углерода, присутствующие в необработанном синтез-газе, поделенные на химически активный углерод."Не конвертированный метан, %" представляет собой моли метана, присутствующие в необработанном синтез-газе, поделенные на химически активный углерод."Конденсат" представляет собой моли воды и других конденсируемых веществ, удаленных из необработанного синтез-газа."Чистое потребление пара" представляет собой полное потребление пара минус конденсат."Чистая добавка воды" представляет собой конденсат минус внешний пар."Добавленный пар" представляет собой весь пар минус присутствие воды в исходном природном газе и добавку воды за счет пара, добавленного в установку для парового или гидропарового реформинга- 12006718 за счет окисления водорода в воду/пар."Прореагировавшая вода, % от полной подачи" представляет собой весь пар минус моли воды, присутствующие в вытекающем потоке (эффлюенте) реактора реформинга, поделенный на полное содержание пара и умноженный на 100%. Анализ примеров 1-3 (табл. 1-3) показывает, что гидропаровые процессы в соответствии с настоящим изобретением (примеры 1 и 2) приводят к получению большего количества синтез-газа по весу, при таком же молярном отношении водорода к оксиду углерода (2,1:1), что и в реформинге пар/метан. Гидропаровой процесс в соответствии с настоящим изобретением позволяет производить внутри процесса существенную порцию энергии, которая необходима для поддержания реакции реформинга, в то время как, для реформинга пар/метан, необходимо вводить порцию исходного природного газа (103,676 фунтов в час) для сгорания в установку для реформинга пар/метан. Гидропаровые процессы в соответствии с настоящим изобретением, показанные в примерах 1 и 2 и в табл. 1 и 2, позволяют получать синтез-газ, содержащий существенно меньше загрязняющих веществ,чем процесс реформинга пар/метан, показанный в примере 3 и в табл. 3. Процессы в соответствии с настоящим изобретением, показанные в примерах 1 и 2, позволяют получать продукт в виде синтез-газа,содержащий соответственно 9,72 и 7,00 мол.% компонентов отличающихся от водорода и оксида углерода. Процесс реформинга пар/метан, показанный в примере 3, позволяет получать продукт в виде синтез-газа, содержащий 16.35 моль % компонентов отличающихся от водорода и оксида углерода. Более высокая чистота синтез-газа трансформируется в более низкие расходы на обработку и/или приводит к меньшим потребностям в капитале. Гидропаровые процессы в соответствии с настоящим изобретением, показанные в примерах 1 и 2 и в табл. 1 и 2, не приводят к выбросу в атмосферу продуктов сгорания, содержащих парниковые газы. В отличие от этого, процесс реформинга пар/метан, показанный в примере 3 и в табл. 3, выделяет в атмосферу 8,210,917 фунтов в час продуктов сгорания, в том числе 2,02 моль % диоксида углерода. Для процесса реформинга пар/метан, показанного в примере 3, существенной порцией исходного сырья (топлива) установки для реформинга пар/метан является водород. В том случае, когда топливо установки для реформинга пар/метан содержит больше углеводорода, то выбросы диоксида углерода могут возрасти еще больше. Гидропаровой процесс в соответствии с настоящим изобретением, показанный в примерах 1 и 2 и в табл. 1 и 2, потребляет существенно меньше внешнего пара, чем процесс реформинга пар/метан, показанный в примере 3 и в табл. 3. Для молярного отношения 2.1 водорода к оксиду углерода в синтез-газе,гидропаровой процесс в соответствии с настоящим изобретением (примеры 1 и 2) требует добавки соответственно 81,000 фунта в час и 37,950 фунта в час пара, и работает при отношении внешнего пара к углероду, составляющем 1,338 и 0,610, соответственно. Процесс реформинга пар/метан (пример 3) требует добавки 152,200 фунта в час пара и работает при отношении внешнего пара к углероду, составляющем 2,713. Таким образом, процесс реформинга пар/метан требует почти в 2 раза больше внешнего пара по сравнению с гидропаровым процессом в соответствии с настоящим изобретением, показанным в примере 1, и почти в 4 раза больше внешнего пара по сравнению с гидропаровым процессом в соответствии с настоящим изобретением, показанным в примере 2. Следует иметь в виду, что гидропаровой процесс с подогревом газа до высокой температуры в соответствии с примером 2 обеспечивает и другие преимущества по сравнению с гидропаровым процессом примера 1 и с процессом реформинга пар/метан примера 3. Процесс с подогревом газа до высокой температуры в соответствии с примером 2 может работать с существенно меньшими уровнями выработки диоксида углерода. Как это показано в табл. 4, для этого процесса процент образования диоксида углерода постоянно поддерживается ниже 9%, в то время как для процесса реформинга пар/метан примера 3 и гидропарового процесса примера 1 процент образования диоксида углерода лежит в диапазоне от 16 до 21%. Более низкие уровни выработки диоксида углерода приводят к более высокому значению термического КПД процесса производства синтез-газа. Гидропаровой процесс с подогревом газа до высокой температуры в соответствии с примером 2 может работать с существенно меньшими уровнями кислорода, чем гидропаровой процесс примера 1. В табл. 1 и 2 показано, что процесс с подогревом газа до высокой температуры в соответствии с примером 2 требует меньше чем 11 т в день кислорода, в то время как гидропаровой процесс примера 1 требует свыше 14 т в день кислорода. Так как установки для выработки кислорода обычно возводят в виде линий, то меньшее потребление кислорода не только приводит к меньшей стоимости сырья, но и к существенному снижению капитальных затрат за счет уменьшения числа линий производства кислорода, необходимых для поддержания процесса. Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки формулы изобретения. Прогнозируемая температура не принимает во внимание гомогенные реакции газовой фазы и конструкцию горелки, которые могут влиять на реальные температуры. 1. Исходное сырье (или вытекающий поток) для предварительного реформинга или для реформинга с подогревом пара до высокой температуры. Прогнозируемая температура не принимает во внимание гомогенные реакции газовой фазы и конструкцию горелки, которые могут влиять на реальные температуры. 1. Исходное сырье (или вытекающий поток) для предварительного реформинга или для реформинга с подогревом пара до высокой температуры. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: ввод в реакцию содержащего водород потока с содержащим кислород потоком и получение окисленного потока, который содержит воду; контактирование исходного потока, который включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, с указанным окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание исходного потока реформинга в зону реакции реформинга, при условиях реакции реформинга, и получение продукта в виде синтез-газа. 2. Способ по п.1, в котором содержащий кислород поток вводят в реакцию в количестве, которое лежит в диапазоне ориентировочно от 80 до 105 мол.% от того количества кислорода, которое стехиометрически необходимо для полного окисления указанного содержащего водород потока в воду и диоксид углерода. 3. Способ по п.1, в котором содержащий водород поток включает в себя по меньшей мере 70 мол.% водорода, причем свыше 60 мол.% содержащего водород потока окисляют в воду, диоксид углерода или в то и другое в указанной операции ввода в реакцию. 4. Способ по п.1, в котором воду добавляют по меньшей мере в один поток, выбранный из группы,в которую входят содержащий кислород поток, содержащий водород поток и исходный поток, который содержит углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода. 5. Способ по п.4, в котором операцию ввода в реакцию проводят в горелке;- 15006718 воду добавляют по меньшей мере в один поток, выбранный из указанного содержащего кислород потока и указанного содержащего водород потока; и воду пропускают через указанную горелку, для того, чтобы понизить температуру адиабатического пламени на выходе указанной горелки по сравнению с температурой адиабатического пламени на выходе горелки в отсутствии указанной воды. 6. Способ по п.1, в котором содержащий водород поток включает в себя по меньшей мере 70 мол.% водорода; исходный поток, который включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, содержит меньше чем 2 мол.% молекулярного кислорода и содержащий кислород поток, который включает в себя по меньшей мере 70 мол.% кислорода, и содержащий водород поток вводят в реакцию в количестве, которое лежит в диапазоне ориентировочно от 80 до 105 мол.% от стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного окисления содержащего водород потока в воду, диоксид углерода или в то и другое. 7. Способ по п.1, в котором зона реакции реформинга содержит катализатор реформинга; условия реакции реформинга включают в себя температуру на входе зоны реакции, составляющую по меньшей мере 2000F, и давление в зоне реакции, составляющее ориентировочно от 150 до 600 psia; причем выходящий продукт в виде синтез-газа имеет молярное отношение молекулярного водорода к оксиду углерода, составляющее ориентировочно от 2,5:1 до 5:1. 8. Способ по п.7, в котором условия реакции реформинга включают в себя температуру на выходе зоны реакции, которая лежит в диапазоне ориентировочно от 1600 до 2200F. 9. Способ по п.1, в котором по меньшей мере часть продукта в виде синтез-газа, выходящего из зоны реакции парового реформинга, направляют на операцию разделения водорода, для того, чтобы разделить указанный синтез-газ на поток, который содержит водород, и второй продукт в виде синтез-газа,причем по меньшей мере часть потока, который содержит водород, добавляют к содержащему водород потоку. 10. Способ по п.7, в котором второй продукт в виде синтез-газа имеет молярное отношение водорода к оксиду углерода, которое составляет ориентировочно от 1,5:1 до 2,5:1. 11. Способ производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: окисление по меньшей мере части содержащего водород потока при помощи содержащего кислород потока, в количестве, которое лежит в диапазоне ориентировочно от 80 до 105 мол.% от стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного окисления указанного содержащего водород потока в воду, диоксид углерода или в то и другое, и получение окисленного потока,который содержит воду при повышенной температуре; контактирование исходного потока, который включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, с указанным окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание указанного исходного потока реформинга в зону реакции реформинга, при условиях реакции парового реформинга, и получение продукта в виде синтез-газа. 12. Способ по п.11, в котором содержащий кислород поток вводят в реакцию в количестве, которое лежит в диапазоне ориентировочно от 90 до 102 моль % от стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного окисления указанного содержащего водород потока в воду и диоксид углерода. 13. Способ по п.11, в котором содержащий водород поток включает в себя по меньшей мере 80 мол.% водорода; исходный поток, который включает в себя углеводород или углеводород, который содержит по меньшей мере один атом кислорода, содержит воду и меньше чем 2 мол.% молекулярного кислорода; содержащий кислород поток включает в себя по меньшей мере 90 мол.% кислорода; причем свыше 60 мол.% содержащего водород потока окисляют в воду, диоксид углерода или в то и другое,при проведении указанной операции ввода в реакцию. 14. Способ по п.11, в котором зона реакции парового реформинга, которая содержит катализатор реформинга, дополнительно содержит по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, в которую входят никель, родий,медь и кобальт; причем условия реакции реформинга включают в себя температуру на входе зоны реакции, составляющую по меньшей мере 2000 F, и среднее давление в зоне реакции, составляющее ориентировочно от 150 до 600 psia; при этом указанный продукт в виде синтез-газа, выходящий из зоны реакции парового реформинга,имеет молярное отношение водорода к оксиду углерода, составляющее ориентировочно от 2,5:1 до 5:1. 15. Способ по п.11, в котором по меньшей мере часть продукта в виде синтез-газа, выходящего из реакции парового реформинга, направляют на операцию разделения водорода, для того, чтобы разделить синтез-газ на поток, который содержит водород, и второй продукт в виде синтез-газа, причем по меньшей мере часть потока, который содержит водород, добавляют к содержащему водород потоку.- 16006718 16. Способ по п.15, в котором второй продукт в виде синтез-газа имеет молярное отношение водорода к оксиду углерода, составляющее ориентировочно от 1,5:1 до 2,5:1. 17. Способ производства синтез-газа, который включает в себя следующие операции: окисление по меньшей мере части содержащего водород потока при помощи потока, который содержит кислород, таким образом, что свыше 60 мол.% указанного содержащего водород потока окисляются в воду, диоксид углерода или в то и другое, в ходе указанной операции ввода в реакцию, и получение окисленного потока, который содержит воду при повышенной температуре; контактирование исходного потока углеводорода с указанным окисленным потоком, который содержит воду, и образование исходного потока реформинга; и пропускание указанного исходного потока реформинга в зону реакции парового реформинга при условиях реакции парового реформинга и получение продукта в виде синтез-газа,причем существенную часть теплоты реакции парового реформинга получают за счет указанной операции окисления. 18. Способ по п.17, в котором содержащий водород поток включает в себя по меньшей мере 80 мол.% водорода; исходный поток углеводорода содержит воду и меньше чем 2 мол.% молекулярного кислорода; и поток, который содержит кислород, включает в себя по меньшей мере 90 мол.% кислорода, причем главным образом весь кислород из указанного содержащего кислород потока вступает в реакцию, для того, чтобы образовать указанный окисленный поток, который содержит воду. 19. Способ по п.17, в котором зона реакции парового реформинга, которая содержит катализатор реформинга, дополнительно содержит по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, в которую входят никель, родий,медь и кобальт; условия реакции парового реформинга включают в себя температуру на входе зоны реакции, составляющую по меньшей мере 2400F, и температуру на выходе зоны реакции, которая лежит в диапазоне ориентировочно от 1600 до 2200F; причем продукт в виде синтез-газа, выходящий из зоны реакции парового реформинга, имеет молярное отношение водорода к оксиду углерода, составляющее ориентировочно от 2,5:1 до 5:1. 20. Способ по п.17, в котором по меньшей мере часть продукта в виде синтез-газа, выходящего из зоны реакции реформинга, направляют на операцию разделения водорода, для того, чтобы разделить указанный синтез-газ на поток,который содержит водород, и второй продукт в виде синтез-газа; причем по меньшей мере часть потока, который содержит водород, добавляют в содержащий водород поток; при этом второй продукт в виде синтез-газа имеет молярное отношение водорода к оксиду углерода, составляющее ориентировочно от 1,5:1 до 2,5:1.