Đôi khi yêu cầu cần phải khống chế chặt chẽ tỷ lệ O2/CO trong khí tổng hợp, hoặc tăng áp suất đồng thời tiết kiệm oxy, trong trường hợp đó người ta sử dụng quá trình tổ hợp gồm có thiết bị chuyển hoá sơ cấp và thiết bị chuyển hoá thứ cấp. Trong thiết bị phản ứng sơ cấp, khí tự nhiên được chuyển hoá bằng một dòng hơi nước tương đối nhỏ, sau đó hỗn hợp đã chuyển hoá một phần đi vào
thiết bị chuyển hoá thứ cấp có xúc tác thực hiện tiếp quá trình tự nhiệt nhờ dòng oxy bổ sung từ phía trên của thiết bị. Sơ đồ công nghệ quá trình tổ hợp được mô tả trên hình 9.
Đờ̉ tổng hợp amoniac, đây là một quá trình rất phù hợp khi sử dụng oxy không khí trong thiết bị thứ cấp với tỷ lệ O2/H2 là 3. Trong trường hợp này CO chuyển hoá tiếp nhờ hơi nước thành CO2 và H theo phản ứng:
CO + H2O CO2 + H2
Sau đó CO2 được tách ra. Trong trường hợp dư nitơ, có thể bổ sung oxy với tỷ lệ trong khoảng 0,35 ... 0,45 nhỏ hơn trong quá trình oxy hoá không xúc tác
và oxy hoá có xúc tác.
Thuận lợi cơ bản của quá trình chuyển hoá tổ hợp là áp suất có thể tăng tới 3,5 ... 4,5 MPa do sự giảm nhiệt độ đầu ra của giai đoạn chuyển hoá sơ cấp. Điều đó dẫn đến công suất máy nén được giảm 50% so với quá trình chuyển hoá bằng hơi nước.
Khí tổng hợp nhận được nhờ quá trình chuyển hoá tổ hợp này có tỷ lệ thành
phần thích hợp cho quá trình tổng hợp amoniac, tổng hợp metanol.
3.Các quá trình cụng nghợ̀ hiợ̀n đại.
Qua bốn quá trình chuyển hoá cơ bản đã xét ở trên, cần lưu ý rằng sự truyền nhiệt thực hiện ở nhiệt độ cao. Điều đó rất tốn kém và thường lãng phí năng lượng.
Trong quá trình chuyển hoá bằng hơi nước, cần lò rộng với số lượng lớn ống phản ứng, có thể tới hàng ngàn ống để chứa xúc tác, và vấn đề cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình cũng khá lớn.
Trong ba quá trình đầu cần có lượng hơi nước quá nhiệt rất lớn để làm
nguội dòng khí sau phản ứng có nhiệt độ tới 1000 ... 11000C khi ra khỏi thiết bị chuyển hoá. Điều này cũng dẫn đến vấn đề vật liệu chịu được áp suất cao,nhiệt độ cao và chênh lệch nhiệt độ khá lớn để chế tạo thiết bị. Quá trình tổ hợp hấp dẫn hơn cả về hương diện năng lượng và vật liệu chế tạo thiết bị.Có thể sử dụng năng lượng từ sản phẩm của quá trình chuyển hoá thứ cấp (giai đoạn 2) để gia nhiệt cho quá trình chuyển hoá sơ cấp bằng hơi nước (giai đoạn 1).
Có hai công nghệ phát triển trên cơ sở nguyên lý này đó là:
−Quá trình UHDE’s CAR (Combined Autothermal Reforming).
− Quá trình ICI’s GHR (Gas Heated Reforming).
Cả hai công nghệ kể trên có giá trị cao về mặt kinh tế ở chỗ chúng đều dựa trên quan điểm nhằm giảm giá thành đầu tư và chi phí sản xuất cần thiết cho nhà máy sản xuất khí tổng hợp.
3.1 Cụng nghợ̀ CAR của hãng UHDESơ đồ công nghệ được mô tả trên hình 10