分的化合物，例如，存在于炭副产物中的碱金属化合物。例如，“夹带的催化剂”可包括，但不限于，可溶性碱金属化合物(例如碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物和碱金属氧化物)和/或不溶性碱金属化合物(例如碱金属铝硅酸盐)。例如在之前引入的US2007/0277437A1、US2009/0165383AUUS2009/0165382AUUS2009/0169449A1 和 US2009/0169448A1 中讨论了与取出的炭联合的催化剂组分的性质。
[0217]当加氢甲烷化反应器为加压容器时，将副产物炭从加氢甲烷化反应器除去可涉及使用闭锁料斗单元，其为用于使所除去的固体达到适合于进一步加工的压力的一系列的压力密封的室。用于炭除去的其它方法例如公开于EP-A-0102828、CN101555420A和2012年10月3日提交的共有美国专利申请N0.13/644，207 (代理人案号FN-0072 US NP1，题为碳质原料的加氢甲烷化)。
[0218]可将来自加氢甲烷化反应器(200)的炭副产物物流(一个或多个物流)(58)送至如以下描述的催化剂回收单元(300)。炭副产物物流(58)也可被分流成多个物流，其之一可被送至催化剂回收单元(300)，并且其另外的物流可例如用作甲烷化催化剂(如在之前引入的US2010/0121125A1中描述的)，而不是被处理来进行催化剂回收。
[0219]在某些实施方式中，当加氢甲烷化催化剂为碱金属时，可回收固体炭副产物中的碱金属以产生催化剂再循环物流(57)，并且任何未回收的催化剂可通过催化剂补给物流
(56)得以补偿(参见，例如，之前引入的US2009/0165384A1)。原料中的氧化铝加二氧化硅越多，则对于获得较高的碱金属回收率来说越昂贵。
[0220]在一个实施方式中，将来自加氢甲烷化反应器(200)的固体炭副产物进料至骤冷罐，在骤冷罐中将其用含水介质骤冷以提取夹带的催化剂的一部分，例如，如在之前引入的US2007/0277437A1中公开的。然后可任选地将经骤冷的炭的淤浆送至浸提罐，在浸提罐中将不溶于水的夹带的催化剂的相当大部分转化成可溶解的形式，然后进行固体/液体分离以产生再循环催化剂物流(57)和贫化的炭物流(59)，例如在之前引入的US2009/0169449A1、US2009/0169448A1、US2011/0262323A1 和 US2012/0213680A1 中公开的。
[0221]最后，可将回收的催化剂(57)引导至造粒单元(350)用于碱金属催化剂的再利用。
[0222]在加氢甲烷化催化剂不起到粘合剂材料的作用的情况下，期望的是，将催化剂补给物流(56)和催化剂再循环物流(57)之一或两者与粘合剂一起提供至造粒单元(350)并且更特别地造粒机(140)。
[0223]其它特别有用的回收和再循环工艺描述于US4459138以及之前引入的US2007/0277437A1、US2009/0165383A1、US2009/0165382A1、US2009/0169449A1 和US2009/0169448A1中。对于进一步的工艺细节，可参照那些文献。
[0224]催化剂的再循环可针对催化剂装载工艺之一或组合。例如，可将所有的再循环的催化剂供应至一个催化剂装载工艺，而另一工艺仅利用补给催化剂。在催化剂装载工艺之间，可也单独控制再循环催化剂对补给催化剂的水平。
[0225]如上所示，可将回收的细肩物流(362)的全部或者一部分在催化剂回收单元(300)中与副产物炭(58) —起共处理。
[0226]用于催化剂和其它副产物回收的处理结果为“经清洁的(经净化的，cleaned) ”贫化的炭(59)，其至少一部分可被提供至碳回收单元(325)以产生碳增浓的且无机灰分贫化的物流出5)以及碳贫化的且无机灰分增浓的物流(66)，如在之前引入的US2012/0271072A1 中公开的。
[0227]碳增浓的且无机灰分贫化的物流(65)的至少一部分、或至少主要部分、或者至少相当大的部分、或者基本上全部可被再循环回原料制备单元(100)，和/或可与经研磨的低煤阶煤原料(32)和/或经催化的碳质原料(32+35)组合用于加工/或最终进料回加氢甲烷化反应器(200)。
[0228]所得碳贫化的且无机灰分增浓的物流￠6)将仍然保留一些残留碳内容物并且可例如被燃烧以驱动一个或多个蒸汽发生器(例如在之前引入的US2009/0165376A1中公开的))，或者原样用于各种各样的应用中，例如，作为吸附剂(例如在之前引入的US2009/0217582A1中公开的)，或者以环境可接受的方法除掉。
[0229](2)燃烧工艺
[0230]作为一般概念，在燃烧工艺中，碳质原料中的碳燃烧以产生热(所述热可被收取，例如，以产生蒸汽各种工业用途)，和产生废气，所述废气可被用于驱动涡轮用于发电。
[0231]合适的流化床燃烧技术是相关领域的普通技术人员公知的，并且许多可应用的技术是可商购获得的。
[0232]—种这样的技术利用粉煤锅炉(“PCB”)。PCB在从约1300°C到约1700°C的高温下操作。PCB利用具有范围从约100到约200微米的dp (50)的较细颗粒。
[0233]流化床锅炉可在范围从大气压到高得多的压力条件的各种压力下操作，并且典型地对于流化介质使用空气，其典型地是氧气增浓的以促进燃烧。
[0234]多会冃.列(Multi—Train)工？I
[0235]在本发明的工艺中，各工艺可在一个或多个加工单元中进行。例如，可向一个或多个加氢甲烷化反应器供应来自一个或多个原料制备单元操作的原料。类似地，通过一个或多个加氢甲烷化反应器产生的甲烷增浓的粗产物物流可取决于具体的系统构造在多个下游点处单独地或者经由它们的组合被加工或纯化，如例如在之前引入的 US2009/0324458AU US2009/0324459A1、US2009/0324460AU US2009/0324461A1 和US2009/0324462A1 中讨论的。
[0236]在某些实施方式中，所述工艺利用两个或更多个反应器(例如，2-4个加氢甲烷化反应器)。在这样的实施方式中，所述工艺可在所述反应器之前包含渐扩的(分叉的，divergent)多个加工单元(即，小于加氢甲烷化反应器的总数)用于最终将所述碳质原料提供至所述多个反应器，和/或可在所述反应器之后包含收敛的(convergent)多个加工单元(即，小于加氢甲烷化反应器的总数)用于加工通过所述多个反应器产生的多股粗制气体物流。
[0237]当系统包含收敛的多个加工单元时，所述收敛的多个加工单元各自可选择成具有接受大于去往所述收敛的多个加工单元的总进料物流的l/η份的能力(容量，capacity)，其中η为收敛的多个加工单元的数量。类似地，当该系统包含渐扩的多个加工单元时，所述渐扩的多个加工单元各自可选择成具有接受大于供应所述收敛的多个加工单元的总进料物流的Ι/m份的能力，其中m为渐扩的多个加工单元的数量。
【主权项】
1.用于制备规定粒度分布的自由流动的附聚的颗粒状低煤阶煤原料的工艺，所述工艺包括如下步骤: (A)选择所述自由流动的附聚的颗粒状低煤阶煤原料的粒度分布的规格，所述规格包括 (i)目标dp (50)，其为在从约100微米到约1000微米范围内的值， (?)目标上端粒度，其为大于目标dp (50)且小于或等于约1500微米的值，和 (iii)目标下端粒度，其为小于目标dp (50)且大于或等于约45微米的值； (B)提供具有初始颗粒密度的原始的颗粒状低煤阶煤原料； (C)将所述原始的颗粒状低煤阶煤原料研磨至目标dp(50)的从约2%到约50%的经研磨的dp (50)，以产生经研磨的低煤阶煤原料； (D)将所述经研磨的低煤阶煤原料用水和粘合剂造粒以产生具有目标dp(50)的从约90%到约110%的经造粒的dp(50)和比所述初始颗粒密度大至少约5%的颗粒密度的自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒，其中所述粘合剂选自水溶性粘合剂、水分散性粘合剂、及其混合物；和 (E)从所述自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒除去如下的全部或一部分以产生所述自由流动的附聚的低煤阶煤原料 (i)大于所述上端粒度的颗粒， (?)小于所述下端粒度的颗粒，或者 (iii)⑴和(ii)两者。
2.用于将低煤阶煤原料加氢甲烷化为包括甲烷、一氧化碳、氢气和二氧化碳的粗制的甲烷增浓的合成气体物流的工艺，所述工艺包括如下步骤: (a)制备规定粒度分布的低煤阶煤原料； (b)将如下进料到流化床加氢甲烷化反应器中 (i)步骤(a)中制备的低煤阶煤原料， (?)蒸汽， (iii)如下之一或两者:(I)氧气，和(2)包括一氧化碳和氢气的合成气物流，和 (iv)加氢甲烷化催化剂，其中将所述加氢甲烷化催化剂如下进料到所述流化床加氢甲烷化反应器中:(I)作为步骤(a)中制备的低煤阶煤原料的一部分，或者(2)与步骤(a)中制备的低煤阶煤原料分开地，或者(3) (I)和(2)两者； (c)使在步骤(b)中进料到所述加氢甲烷化反应器中的低煤阶煤原料与蒸汽在一氧化碳、氢气和加氢甲烷化催化剂的存在下在从约1000° F(约538°C )到约1500° F(约816。。)的温度和从约400psig(约2860kPa)到约100psig(约6996kPa)的压力下反应，以产生包括甲烷、一氧化碳、氢气和二氧化碳的粗制气体； (d)将所述粗制气体的物流作为粗制的甲烷增浓的合成气体物流从所述加氢甲烷化反应器除去，其中所述粗制的甲烷增浓的合成气体物流包括⑴基于甲烷增浓的粗制产物物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数的至少约15摩尔％的甲烷，和(ii)基于甲烷增浓的粗制产物物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数的至少约50摩尔％的甲烷加二氧化碳， 特征在于，所述低煤阶煤原料包括自由流动的附聚的颗粒状低煤阶煤原料，且步骤(a)包括如下步骤: (A)选择所述自由流动的附聚的颗粒状低煤阶煤原料的粒度分布的规格，所述规格包括 (i)目标dp (50)，其为在从约100微米到约1000微米范围内的值， (?)目标上端粒度，其为大于目标dp (50)且小于或等于约1500微米的值，和 (iii)目标下端粒度，其为小于目标dp (50)且大于或等于约45微米的值； (B)提供具有初始颗粒密度的原始的颗粒状低煤阶煤原料； (C)将所述原始的颗粒状低煤阶煤原料研磨至目标dp(50)的从约2%到约50%的经研磨的dp (50)，以产生经研磨的低煤阶煤原料； (D)将所述经研磨的低煤阶煤原料用水和粘合剂造粒以产生具有目标dp(50)的从约90%到约110%的经造粒的dp(50)和比所述初始颗粒密度大至少约5%的颗粒密度的自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒，其中所述粘合剂选自水溶性粘合剂、水分散性粘合剂、及其混合物；和 (E)从所述自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒除去如下的全部或一部分以产生所述自由流动的附聚的低煤阶煤原料 (i)大于所述上端粒度的颗粒， (?)小于所述下端粒度的颗粒，或者 (iii)⑴和(ii)两者。
3.权利要求1或权利要求2的工艺，特征在于从所述自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒除去如下的约90重量％或更大以产生所述自由流动的附聚的低煤阶煤原料 (i)大于所述上端粒度的颗粒，和 (ii)小于所述下端粒度的颗粒。
4.权利要求1-3任一项的工艺，特征在于所述自由流动的附聚的低煤阶煤颗粒的颗粒密度比所述初始颗粒密度大至少约10%。
5.权利要求1-4任一项的工艺，特征在于将所述原始的颗粒状低煤阶煤原料研磨至目标dp (50)的从约5%到约50%的经研磨的dp (50)。
6.权利要求1-5任一项的工艺，特征在于所述原始的颗粒状低煤阶煤原料具有约50或更大、或者约70或更大、或者从约70到约130的哈格罗夫可磨性指数。
7.权利要求1-6任一项的工艺，特征在于研磨步骤为湿法研磨步骤。
8.权利要求7的工艺，特征在于在所述湿法研磨步骤中加入酸。
9.权利要求1-8任一项的工艺，特征在于所述工艺进一步包括如下步骤:对来自研磨步骤的粗制的经研磨的低煤阶煤原料进行洗涤以产生经洗涤的经研磨的低煤阶煤原料。
10.权利要求9的工艺，特征在于将所述粗制的经研磨的低煤阶煤原料洗涤以除去无机钠和无机氯之一或两者。
11.权利要求9或权利要求10的工艺，特征在于所述经洗涤的经研磨的低煤阶煤具有水内容物，并且所述工艺进一步包括如下步骤:从所述经洗涤的经研磨的低煤阶煤原料除去所述水内容物的一部分以产生所述经研磨的低煤阶煤原料用于造粒步骤。
12.权利要求1-11任一项的工艺，特征在于所述粘合剂包括碱金属。
13.权利要求12的工艺，特征在于所述碱金属为钾。
14.权利要求2的工艺，特征在于所述加氢甲烷化催化剂包括碱金属。
15.权利要求14的工艺，特征在于所述加氢甲烷化催化剂为钾。
16.权利要求2、14或15任一项的工艺，特征在于所述加氢甲烷化催化剂和所述粘合剂为相同材料。
17.权利要求16的工艺，特征在于所述粘合剂包括已经再循环的加氢甲烷化催化剂和新鲜的补给的加氢甲烷化催化剂。
18.权利要求1-17任一项的工艺，特征在于造粒为通过如下进行的两阶段造粒:第一类型造粒机，其后串联地跟着第二类型造粒机。
【专利摘要】本发明总体上涉及用于制备粒度适合于在流化床反应器和某些其它气化反应器中的反应并且特别是适合于煤的气化和燃烧应用的附聚的颗粒状低煤阶煤原料的工艺。本发明还涉及包括制备和利用这样的附聚的颗粒状低煤阶煤原料的集成的煤的加氢甲烷化工艺。
【IPC分类】C10L5-10, C10L5-36
【公开号】CN104704089
【申请号】CN201380051647
【发明人】E.T.鲁宾逊, K.P.凯克勒, P.K.拉曼, A.西尔德施潘德
【申请人】格雷特波因特能源公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年9月27日
【公告号】US20140094636, WO2014055351A1