碳质原料加氢甲烷化的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于加氢甲烷化碳质原料至热的富甲烷合成气的方法，其中来自热富甲烷合成气的热能被用于产生干饱和蒸气流，并且将该干饱和蒸气流通过压降转化成过热的蒸气流以进料至加氢甲烷化反应器用于满足加氢甲烷化反应的蒸气需求。
【专利说明】碳质原料加氢甲烷化
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于加氢甲烧化(hydromethanating)碳质原料(carbonaceousfeedstock)至热富甲烧合成气(hot methan-enriched synthesis gas)的方法，其中来自热富甲烧合成气的热能被用于产生干饱和蒸气流(dry saturated steam stream),并且将该干饱和蒸气流通过压降转化成过热的蒸气流以进料至加氢甲烷化反应器从而满足加氢甲烷化反应的蒸气需求。
[0002]发明背景
[0003]鉴于诸如更高的能源价格和环境问题的多种因素，由较低燃料价值的碳质原料(例如石油焦、残渣、浙青、煤和生物质)制造增值的产品(例如管道级代用天然气、氢气、甲醇、高级烃、氨和电能)正受到加倍重视。
[0004]该较低燃料价值的碳质原料能够在高温高压下气化以制造能够随后被转化为上述的增值产品的合成气流。
[0005]一个优势性气化方法是加氢甲烷化，其中在适度提高的温度和压力下，在催化剂源存在下将碳质原料于流化床加氢甲烷化反应器中转化以直接制造富甲烷合成气流(中等BTU合成气流)粗产品。这区别于常规的气化方法，例如那些基于高温高压下碳源的部分燃烧/氧化(热气化，通常是非催化的)的那些方法，其中合成气(一氧化碳+氢气)是其主要产物(少量或没有甲烷直接产生)，其然后能够进一步被处理以制造甲烷(通过催化性甲烷化，见下述的反应(III))或任意数目的其它更高级烃产物。
[0006]例如以下专利公开了加氢方法和用于制造增值产物的所生成的富甲烷合成气流的转化 / 利用:US3828474、US3958957、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、
【权利要求】
1.一种用于从非气态碳质材料产生经冷却的富甲烷粗产物气流，该方法包括以下步骤: (a)从非气态碳质材料制备碳质原料； (b)引入碳质原料、加氢甲烷化催化剂、蒸气流和一定量的氧气至加氢甲烷化反应器，其中该加氢甲烷化反应器在第一压力条件下操作； (C)在加氢甲烧化反应器中，使一部分碳质原料和氧气反应以产生一氧化碳、氢气和热倉泛; (d)在加氢甲烧化反应器中,在一氧化碳、氢气、蒸气和加氢甲烧化催化剂存在下使一部分碳质原料反应以制造富甲烷的粗产物气；以及 (e)从加氢甲烷化反应器中排出富甲烷粗产物气的富甲烷粗产物气流，其中富甲烷粗产物气流包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、蒸气和热能； 其特征在于:(f)引入富甲烷粗产物流至第一热交换器单元以回收热能和制造经冷却的富甲烷粗产物流和干饱和蒸气流，其中干饱和蒸气流是在高于第一压力条件的第二压力条件下；以及 (g)在降低的压力条件下，提供至少一部分干饱和蒸气流至加氢甲烷化反应器，使得提供至加氢甲烷化反应器的这部分干饱和蒸气流在引入加氢甲烷化反应器时或之前转化为过热蒸气流，其中降低的压力条件大于第一压力条件但小于第二压力条件； 其中 (1)步骤(d)的反应具有蒸气需求和热量需求， (2)蒸气需求基本由蒸气流来满足， (3)蒸气流基本包含来自干饱和蒸气流的蒸气，以及 (4)通过富氧气流引入加氢甲烷化反应器的氧气是足量的，使得步骤(d)反应的热量需求基本由步骤(c)的反应来满足。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括以下额外的步骤: (h)蒸气转化经冷却的富甲烷粗产物流中的一部分一氧化碳以产生富氢粗产物流； (i)从富氢粗产物流中除去大部分的二氧化碳和大部分的硫化氢以制造脱硫气流，其中脱硫气流包含来自富氢粗产物流的一氧化碳、甲烷和氢气的大部分； U)用脱硫气流中的氢气甲烷化脱硫气流中的一氧化碳的大部分以产生经处理的富甲烷产物流和热能；以及 (k)回收一部分来自步骤(j)的热能以产生经冷却的甲烷粗产物流。
3.权利要求2中所述的方法，其特征在于通过产生过热蒸气在步骤(k)中回收热能。
4.权利要求1~3中任一项所述的方法，其特征在于蒸气需求至少由蒸气流来满足。
5.权利要求1~4中任一项所述的方法，其特征在于蒸气流只包含来自干饱和蒸气流的蒸气。
6.权利要求1~5中任一项所述的方法，其特征在于第二压力条件比第一压力条件高至少约25psi (约172kPa)，或者第二压力条件比第一压力条件高至少约50psi (约345kPa)，或者第二压力条件比第一压力条件高至少约IOOpsi (约690kPa)，或者第二压力条件比第一压力条件高约200psi(约1379kPa)或更小。
7.权利要求1~5中任一项所述的方法，其特征在于第二压力条件比第一压力条件高至少约5%，或者第二压力条件比第一压力条件高至少约10%，或者第二压力条件比第一压力条件高约20%或更小。
8.权利要求1~7中任一项所述的方法,其特征在于第一压力条件为约400psig(约2860kPa)或更大，且约1000psig(约6996kPa)或更小。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于第一压力条件为约450psig(约3204kPa)或更大，且约900psig (约6307kPa)或更小。
10.权利要求8或9所述的方法，其特征在于第一压力条件是约600psig(约4238kPa)或 更小。
【文档编号】C10L3/08GK103890148SQ201280051047
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2011年8月17日
【发明者】A.赛德施潘德 申请人:格雷特波因特能源公司