專利名稱：用于制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法。
背景技術(shù)：
由于多種因素(例如較高的能量代價和環(huán)境關(guān)注)，由較低燃料值的碳質(zhì)原料 (例如石油焦和煤)制備增值氣態(tài)產(chǎn)物重新受到關(guān)注。例如在US3828474、US3998607、 US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、 US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、 US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961AU US2006/0265953AU US2007/000177A1、US2007/083072A1、US2007/0277437A1 和 GB1599932 中公開了此類材料 制備甲烷和其他增值氣體的催化氣化。合成氣(即具有主要量的CO和H2的氣體混合物)典型地用作其他方法(例如用 于制備低級醇和醚以及烴質(zhì)產(chǎn)物(例如費(fèi)托柴油燃料和合成的原油(合成原油))的方法) 的原料。合成氣能由較低燃料值的原料利用例如氣化方法形成。例如，在一種此類方法中， 通過用氧氣和蒸汽的混合物的部分氧化非催化地氣化碳質(zhì)原料；在該方法中燃燒約三分之 一的原料以提供熱量和壓力，使該方法的能量效率相對較低。在另一種此類方法中，在催化 氣化之后是一個或多個低溫分離步驟，以將該催化氣化產(chǎn)物氣體分離成甲烷和co/H2部分。 這些方法能夠存在其相對能量密集的缺點(diǎn)。因此，需要能夠更有效地由低燃料值碳質(zhì)原料 形成合成氣衍生產(chǎn)物的方法。發(fā)明概述在一個方面，本發(fā)明提供了用于由碳質(zhì)原料制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法，該方法 包括以下步驟(a)提供碳質(zhì)原料；(b)在合成氣形成區(qū)域中將該碳質(zhì)原料至少部分轉(zhuǎn)化為 包含氫氣和一氧化碳的合成氣流；(c)將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域；(d)將該合成 氣流在該合成氣反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行反應(yīng)以形成該合成氣衍生產(chǎn)物和熱能；(e)回收該合成氣 衍生產(chǎn)物；和(f)回收由該合成氣流的反應(yīng)生成的該熱能。在第二方面，本發(fā)明提供了用于由碳質(zhì)原料制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法，該方法 包括以下步驟(a)提供碳質(zhì)原料；(b)在合成氣形成區(qū)域中將該碳質(zhì)原料至少部分轉(zhuǎn)化為 包含氫氣和一氧化碳的合成氣流；(c)將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域；(d)將該合 成氣流在該合成氣反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行反應(yīng)以形成該合成氣衍生產(chǎn)物和可燃燒的尾氣混合物； (e)回收該合成氣衍生產(chǎn)物；和(f)燃燒該可燃燒的尾氣混合物以提供熱能。附圖簡述

圖1提供了依照本發(fā)明的一種實(shí)施方案用于制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法的示意 圖。詳細(xì)描述本發(fā)明總的來講涉及用于制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法。在圖1中的流程圖中顯 示了依照本發(fā)明的一個方面的方法的實(shí)施例。通常，在依照本發(fā)明的一種用于制備合成氣 的方法中，將碳質(zhì)原料在合成氣形成區(qū)域中至少部分轉(zhuǎn)化為包括氫氣和一氧化碳的合成氣流。如下面更詳細(xì)的描述，事實(shí)上能夠使用任意方法將該碳質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為合成氣流，包括例 如基于催化和非催化氣化的方法。將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域，在此處其進(jìn)行反 應(yīng)以生成合成氣衍生產(chǎn)物，將其回收用于進(jìn)一步反應(yīng)、加工或包裝。該合成氣流的反應(yīng)還能 生成熱能，將其回收；或形成可燃燒的尾氣混合物，將其燃燒以提供熱能。如此產(chǎn)生的該熱 能能夠用于多種應(yīng)用中。例如，其能夠用于(例如通過產(chǎn)生或加熱蒸汽)碳質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化 中。該熱能還能夠用于發(fā)電，例如通過加熱或產(chǎn)生蒸汽并驅(qū)動其通過渦輪。在本發(fā)明的另 一實(shí)施方案中，該可燃燒的尾氣用作用于重整爐中的補(bǔ)充燃料；這種整合特別有用，因?yàn)樵?可燃燒的尾氣的量與該重整爐的燃燒任務(wù)成正比。因此，在本發(fā)明的該方面中，能夠?qū)⒑铣?氣轉(zhuǎn)化為可用的合成氣衍生產(chǎn)物，同時能夠釋放、回收并利用在CO三鍵中儲藏的能量，由 此提高該方法的整體能量效率。能夠使用任意的例如在以下中公開的對催化氣化技術(shù)的開發(fā)實(shí)施本發(fā)明共 同擁有的 US2007/0000177A1、US2007/0083072A1 和 US2007/0277437A1 ；和美國專利申 請序列號12/178，380 (2008年7月23日提交)、12/234，012 (2008年9月19日提交) 和12/234，018 (2008年9月19日提交)。而且，能夠與以下美國專利申請(其各自都 是與本申請同一日提交的)的主題相結(jié)合實(shí)施本發(fā)明的方法名稱為“PETROLEUM COKE
COMPOSITIONS FOR CATALYTIC GASIFICATION” 的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0008
USNP1)；名稱為"CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI METAL
FROM CHAR”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0007 US NPl)；名稱為“PETROLEUM COKE
COMPOSITIONS FOR CATALYTIC GASIFICATION”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0011 US
NPl)；名稱為 “CARBONACEOUS FUELS AND PROCESSES FOR MAKING AND USING THEM” 的序
列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0013 USNP1)；名稱為 “CATALYTIC GASIFICATION PROCESS
WITH RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR” 的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0014
US NPl)；名稱為 “COAL COMPOSITIONS FOR CATALYTIC GASIFICATION” 的序列號_(代
理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0009 US NPl)；名稱為 “PROCESSES FOR MAKING SYNTHESIS GAS AND
SYNGAS-DERIVED PRODUCTS”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0010 US NPl)；名稱為
"CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI METALFR0M CHAR，，的序列號
_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0015 USNP1)；名稱為“CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH
RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0016 US NPl)；
名稱為"CONTINUOUS PROCESSES FOR CONVERTING CARBONACEOUS FEEDST0CKINT0 GASEOUS
PRODUCTS”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0018 US NPl)；和名稱為“STEAM GENERATING
SLURRY GASIFIER FOR THE CATALYTIC GASIFICATION OF ACARB0NACE0US FEEDSTOCK”的序 列號——(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0017 US NP1)。所有上述都通過引用引入此處用于所有目 的，如同完全陳述的一樣。如果沒有相反指示，此處提及的所有公開文件、專利申請、專利和其他參考文件都 通過引用整體明確引入此處用于所有用途，如同完全陳述的一樣。除非相反定義，此處所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員通常理解的相同的含義。在抵觸情況下，包括定義的本說明書將占主導(dǎo)。除非明確指出，商標(biāo)以大寫字母顯示。盡管在本發(fā)明的實(shí)踐或測試中能夠使用與此處公開的那些相似或等效的方法和材料，但此處描述了適合的方法和材料。除非相反聲明，所有百分比、份數(shù)、比例等都是以重量計(jì)的。當(dāng)量、濃度或其他數(shù)值或參數(shù)作為范圍或一系列上限和下限值給出時，其應(yīng)當(dāng)理 解為特別公開了由任何對任意上限和下限范圍界限形成的所有范圍，無論該范圍是否被單 獨(dú)公開。在此處列舉了數(shù)值范圍的情況下，除非相反聲明，該范圍意于包括其端點(diǎn)以及該范 圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的范圍并不意于限定于在限定范圍時列舉的特別值。當(dāng)在描述數(shù)值或范圍端點(diǎn)中使用術(shù)語“約”時，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解為包括所涉及的該 特別數(shù)值或端點(diǎn)。此處所用的術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“擁有”或其其他變型都意于包 括開放式含義。例如，包括一系列要素的工藝、方法、制品或裝置不必限定于僅這些要素，而 是能夠包括未明確列出的或此類工藝、方法、制品或裝置固有的其他要素。此外，除非明確 相反聲明，“或”表示開放式的或而非封閉式的或。例如，條件A或B是由以下中的任一種滿 足的A真(或存在)和B假(或不存在)；A假(或不存在)和B真(或存在)；和A和B 都真(或存在)。此處用于描述多個要素或組分的“a”或“an”的使用僅用于方便且給出所公開的 一般含義。除非顯然有相反含義，該說明書應(yīng)當(dāng)閱讀為包括一個或至少一個而且單數(shù)形式 還包括多個。此處的材料、方法和實(shí)例都僅是示例性的，以及除非特別聲明，都不意于限制。碳質(zhì)原料此處所用的術(shù)語“碳質(zhì)原料”表示在催化氣化反應(yīng)中用作原料的碳質(zhì)材料。該碳質(zhì) 原料可以由例如煤、石油焦、液體石油殘余物、浙青質(zhì)或其混合物形成。該碳質(zhì)原料能夠來 自單一來源或來自兩種或更多種來源。例如，該碳質(zhì)原料能夠由一種或多種焦油砂petcoke 材料、一種或多種煤材料、或這兩類的混合物形成。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，該碳質(zhì)原 料是煤、石油焦或其混合物。石油焦此處所用的術(shù)語“石油焦”包括(i)在石油處理中得到的高沸點(diǎn)烴餾分的固體熱 分解產(chǎn)物(重殘余物-“殘油(resicOpetcoke”)和(ii)處理焦油砂的固體熱解產(chǎn)物(浙 青砂或油砂-“焦油砂petcoke”)。此類碳化產(chǎn)物包括例如生焦、煅燒焦、針狀石油焦和流 化床石油焦。殘油petcoke能夠來自原油，例如通過用于升級高重力原油蒸餾殘余物的焦化方 法，基于該焦的總重量，該石油焦包含作為少量組分的典型地為約1.0襯％或更少，或更典 型地為約0. 5襯％或更少的灰分。典型地，此類較低灰分的焦中的灰分主要包括金屬，例如 鎳和釩。焦油砂petcoke能夠來自油砂，例如通過用于升級油砂的焦化方法?；谠摻?油砂petcoke的總重量，該焦油砂petcoke包含作為少量組分的典型地在約2wt% 約 12wt%的范圍，或更典型地在約4wt% 約12襯％的范圍的灰分。典型地，此類較高灰分的 焦中的灰分主要包含例如硅和/或鋁化合物的材料?；谠撌徒沟目傊亓浚撌徒?殘油petcoke或焦油砂petcoke)能夠包括至 少約70wt%的碳，至少約80襯％的碳，或至少約90wt%的碳。典型地，基于該石油焦的重
6量，該石油焦包括小于約20襯％的無機(jī)化合物。液體石油殘金物此處所用的術(shù)語“液體石油殘余物”包括⑴石油加工中得到的高沸點(diǎn)烴餾分的 液體熱解產(chǎn)物(重殘余物-“殘油液體石油殘余物”)和(ii)加工焦油砂的液體熱解產(chǎn)物 (浙青砂或油砂_“焦油砂液體石油殘余物”)。該液體石油殘余物基本上不是固體；例如其 能夠是粘稠流體或污泥的形式。殘油液體石油殘余物能夠來自原油，例如通過用于升級高重力原油蒸餾殘余物的 方法?；谠摎堄辔锏闹亓?，此類液體石油殘余物包含作為少量組分的典型地為約1. Owt % 或更少，或更典型地為約0. 5襯％或更少的灰分。典型地，此類較低灰分的殘余物中的灰分 主要包括金屬，例如鎳和釩。焦油砂液體石油殘余物能夠來自油砂，例如通過用于升級油砂的方法?；谠?殘余物的總重量，該焦油砂液體石油殘余物包含作為少量組分的典型地在約 約 12wt%的范圍內(nèi)，或更典型地在約4wt% 約12wt%的范圍內(nèi)的灰分。典型地，此類較高灰 分的殘余物中的灰分主要包含例如硅和/或鋁化合物的材料。瀝青質(zhì)浙青質(zhì)通常包括在室溫下為芳香碳質(zhì)固體，且能夠源自例如原油和原油焦油砂的加工。煤此處所用的術(shù)語“煤”表示泥煤、褐煤、亞煙煤、煙煤、無煙煤或其混合物。在某些 實(shí)施方案中，基于煤的總重量以重量計(jì)，該煤具有小于約85%，或小于約80%，或小于約 75 %，或小于約70 %，或小于約65 %，或小于約60 %，或小于約55 %，或小于約50 %的碳含 量。在其他實(shí)施方案中，基于煤的總重量以重量計(jì)，該煤具有高達(dá)約85%，或高達(dá)約80%， 或高達(dá)約75%的碳含量?？捎玫拿旱膶?shí)例包括但不局限于=Illinois #6、Pittsburgh #8，Beulah(ND)、Utah Blind Canyon 和 Powder River Basin(PRB)煤。以干重量計(jì)，無 煙煤、煙煤、亞煙煤和褐煤可以分別包含該煤總重量的約IOwt%，約5 約7wt%，約4 約8wt%，和約9 約11襯％的灰分。然而，任意特定煤源的灰分含量將取決于該煤的品 級和來源，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣。例如參見“Coal Data =A Reference", Energy Information Administration, Office of Coal, Nuclear, Electric and Alternate Fuels, U. S. Department of Energy, D0E/EIA-0064 (93)，1995 年 2 月。碳質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為合成氣流在依照本發(fā)明的方法中，碳質(zhì)原料在合成氣形成區(qū)域中轉(zhuǎn)化為合成氣流。該合成 氣形成區(qū)域是在其中將該碳質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為合成氣流的區(qū)域或一個或多個裝置的集合；其能 夠包括一個或多個反應(yīng)器、預(yù)加工裝置、氣體提純裝置等。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的那 樣，事實(shí)上能夠使用任意常規(guī)方法和裝置進(jìn)行該轉(zhuǎn)化。以下詳細(xì)描述了催化氣化方法和裝 置的特別實(shí)例；然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到其僅是本發(fā)明的實(shí)施方案，本發(fā)明的較寬方面并不由其限 定。在上述引用的名稱為“!PROCESSES FOR MAKING SYNTHESISGAS AND SYNGAS-DERIVED PRODUCTS”的美國專利申請序列號—中描述了適用于本發(fā)明中的方法 的一種實(shí)例。在該發(fā)明中，描述了用于制備包括氫氣和一氧化碳的合成氣流的方法，其中該方法包括(a)提供碳質(zhì)原料；(b)將該碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中在蒸汽和氣化催化劑存在 下在適合的溫度和壓力下進(jìn)行反應(yīng)以形成包含包括甲烷、氫氣和一氧化碳在內(nèi)的多種氣體 的粗產(chǎn)物氣流；(c)從該粗產(chǎn)物氣流中除去蒸汽并將其脫硫(sweeten)以形成經(jīng)脫硫的氣 流；(d)分離至少第一部分的該經(jīng)脫硫的氣流并向其中添加蒸汽以形成具有第一蒸汽/甲 烷比的第一重整器輸入氣流；和具有第二蒸汽/甲烷比的第二重整器輸入氣流，其中該第 一蒸汽/甲烷比小于該第二蒸汽/甲烷比；(e)重整該第二重整器輸入流以形成包含蒸汽、 一氧化碳和氫氣的循環(huán)氣流；(f)向該氣化反應(yīng)器中引入該循環(huán)氣流，和(g)重整該第一重 整器輸入流以形成該合成氣流。催化氣化方法在本發(fā)明的上下文中所稱的該氣化方法包括將顆粒狀碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中 在蒸汽和氣化催化劑存在下在適合的溫度和壓力下進(jìn)行反應(yīng)以形成包括氫氣、一氧化碳、 二氧化碳、硫化氫、氨和其他高級烴中的一種或多種以及甲烷的多種氣體產(chǎn)物和固體焦炭 殘余物。例如在以下中公開了此類氣化方法的實(shí)例之前引入的US3828474、US3998607、 US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、 US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、 US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961AU US2006/0265953AU US2007/000177A1,US2007/083072A1,US2007/0277437A1 和 GB1599932 ；共同擁有的美國專 利申請序列號12/178，380 (2008年7月23日提交)、12/234，012 (2008年9月19日提交) 和12/234,018(2008年9月19日提交)，以及之前引入的名稱為“CONTINUOUS PROCESSES
FOR CONVERTING CARBONACEOUS FEEDSTOCK INTO GASEOUS PRODUCTS”的序列號_(代理
機(jī)構(gòu)檔案號FN-0018 US NPl)；名稱為“CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY
OF ALKALI METAL FROM CHAR”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0014 US NPl)；名稱為
"PROCESSES FOR MAKING SYNTHESIS GAS AND SYNGAS-DERIVED PRODUCTS” 的序列號_
(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0010 US NPl)；名稱為 “CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH
RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0015 USNP1)；
名稱為“CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR”
的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0016 US NPl)；名稱為“STEAM GENERATING SLURRY
GASIFIER FOR THE CATALYTIC GASIFICATION OF ACARB0NACE0US FEEDSTOCK” 的序列號
_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0017 US NPl)；和名稱為“CARBONACEOUS FUELS AND PROCESSES
FOR MAKING AND USING THEM” 的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0013 US NPl)。用于此類方法中的該氣化反應(yīng)器典型地是在中等高的壓力和溫度下操作的，需要 將該顆粒狀碳質(zhì)原料引入該氣化反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)域，同時保持所需的溫度、壓力和該顆粒 狀碳質(zhì)原料的流速。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知用于將原料提供到高壓力和/或溫度環(huán)境中的 進(jìn)料系統(tǒng)，包括用于供給固體的星式進(jìn)料機(jī)、螺旋進(jìn)料機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞和閉鎖式料斗；和用于 供給液體的離心泵和蒸汽霧化噴嘴。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到該進(jìn)料系統(tǒng)能夠包括兩個或更多個將會可 替代使用的壓力平衡元件，例如閉鎖式料斗。在一些情況中，該顆粒狀碳質(zhì)原料能夠在高于該氣化反應(yīng)器的操作壓力的壓力條 件下制備。因此，能夠?qū)⒃擃w粒狀碳質(zhì)原料直接送入該氣化反應(yīng)器而不經(jīng)進(jìn)一步的加壓。典型地，將該碳質(zhì)原料作為具有從約250微米，或從約25微米，直到約500，或直到約2500微米的平均粒度的顆粒供給該氣化反應(yīng)器。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地確定該顆 粒的適合粒度。例如，當(dāng)使用流化床氣化反應(yīng)器時，該顆粒狀碳質(zhì)原料能夠具有能使該顆粒 狀石油焦材料在該流化床氣化反應(yīng)器中所用的氣體流速下開始流化的平均粒度。下面更詳 細(xì)地描述了用于制備顆粒的方法。適合的氣化反應(yīng)器包括逆流固定床、并流固定床、流化床、曳出流和移動床反應(yīng) 器。該氣化反應(yīng)器中的壓力典型地將約為約10 約IOOatm(約150 約1500psig)。該氣化 反應(yīng)器典型地將在至少約450°C，或至少約600°C或更高，到約900°C，或到約750°C，或到約 7000C的中等溫度；和至少約50psig，或至少約200psig，或至少約400psig，到約lOOOpsig， 或到約700psig，或到約600psig的壓力下操作。用于該顆狀碳質(zhì)原料的加壓和反應(yīng)的氣化反應(yīng)器中所用的氣體典型地包括蒸汽 和非必要的氧氣、空氣、CO和/或H2,依照本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法供給到該反應(yīng)器。典 型地，將氣化中生成的一氧化碳和氫氣回收并循環(huán)。然而，在一些實(shí)施方案中，該氣化環(huán)境 保持基本不含空氣，特別是氧氣。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，該碳質(zhì)原料的反應(yīng)是在具有 小于1體積％氧氣的氣氛中進(jìn)行的。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意蒸汽鍋爐都能將蒸汽供給該氣化反應(yīng)器。例如此類鍋 爐能夠通過使用任意碳質(zhì)材料(例如粉末狀的煤、生物質(zhì)等)提供動力，且包括但不局限于 從該顆粒狀碳質(zhì)原料制備操作中除去碳質(zhì)材料(例如上述的微粒)。還能夠由與燃?xì)鉁u輪 相連接的第二氣化反應(yīng)器供應(yīng)給蒸汽，其中將來自該反應(yīng)器的排氣熱交換到水源以產(chǎn)生蒸 汽。還可以由從該熱的粗汽化器產(chǎn)物氣體回收的熱量產(chǎn)生蒸汽。來自其他工藝操作的循環(huán)蒸汽也能夠用于為該氣化反應(yīng)器供給蒸汽。例如，當(dāng)用 流化床漿液干燥器(如下所述)干燥該漿態(tài)顆粒狀碳質(zhì)原料時，能夠?qū)⑼ㄟ^蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸 汽供給該氣化反應(yīng)器。能夠通過用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意方法使供給該氣化反應(yīng)器的蒸汽和循環(huán) 氣體的氣體混合物過熱來提供該催化氣化反應(yīng)少量的所需供熱。在一種方法中，能夠?qū)O 和H2的壓縮循環(huán)氣體與蒸汽混合，然后通過與氣化反應(yīng)器流出物進(jìn)行熱交換并然后在循環(huán) 氣體爐中過熱，進(jìn)一步使所得到的蒸汽/循環(huán)氣體混合物過熱。在該方法中可以包括甲烷重整器以補(bǔ)充供應(yīng)給該反應(yīng)器的循環(huán)的CO和H2以確保 該反應(yīng)在熱中性(絕熱)條件下運(yùn)行。在此類情況中，能夠?qū)碜栽摷淄楫a(chǎn)物的甲烷供應(yīng) 給該重整器，如下所述。顆粒狀碳質(zhì)原料在所需條件下的反應(yīng)典型地提供包括多種氣態(tài)產(chǎn)物和固體焦炭 殘余物的粗產(chǎn)物，該多種氣態(tài)產(chǎn)物包含甲烷以及氫氣、一氧化碳和其他高級烴中的至少一 種或多種。在本發(fā)明的方法過程中在氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生的焦炭殘余物典型地從該氣化反應(yīng) 器中除去用于取樣、凈化和/或催化劑回收。用于回收焦炭殘余物的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人 員公知的。例如可以使用由EP-A-0102828教導(dǎo)的一種此類方法。能夠定期從該氣化反應(yīng) 器中通過閉鎖式料斗系統(tǒng)取出焦炭，但本領(lǐng)域技術(shù)人員已知其他方法。離開該氣化反應(yīng)器的粗產(chǎn)物氣流能夠通過用作分離區(qū)域的該氣化反應(yīng)器的一部 分，在此處將重量太大以致于不能被離開該氣化反應(yīng)器的氣體夾帶的顆粒返回到該流化 床。該分離區(qū)域能夠包括一個或多個內(nèi)部旋風(fēng)分離器或用于從氣體中除去顆粒的類似裝 置。通過該分離區(qū)域并離開該氣化反應(yīng)器的氣體流出物通常包含ch4、CO2、H2、CO、H2S、NH3、
9未反應(yīng)的蒸汽、夾帶的顆粒和其他痕量污染物(例如COS和HCN)。典型地能夠通過適合的方法(例如外部旋風(fēng)分離器然后文丘里洗滌器)除去殘余 的夾帶微粒。能夠?qū)⒃摶厥盏念w粒經(jīng)處理以回收堿金屬催化劑。然后能夠?qū)钠渲谐チ宋⒘５臍饬魍ㄟ^熱交換器以冷卻該氣體，且回收的熱量 能夠用于預(yù)加熱循環(huán)氣體和產(chǎn)生高壓蒸汽。離開該文丘里洗滌器的氣流能夠供應(yīng)給COS水 解反應(yīng)器用于除去COS(酸性方法)并進(jìn)一步在熱交換器中冷卻以回收殘余的熱量，然后進(jìn) 入水洗滌器用于氨回收，產(chǎn)生包括至少H2S、CO2、CO、H2和CH4的經(jīng)洗滌的氣體。用于COS水 解的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，例如參見US4100256。然后能夠?qū)⒁呀?jīng)從其中除去了微粒的粗產(chǎn)物氣流通過熱交換器以冷卻該氣體，并 從其中除去蒸汽。該回收的熱量能夠用于例如預(yù)加熱循環(huán)氣體并產(chǎn)生高壓蒸汽。能夠通過 任意適合的方法(例如外部旋風(fēng)分離器然后文丘里洗滌器)除去殘余的夾帶微粒。能夠?qū)?該回收的顆粒經(jīng)處理以回收堿金屬催化劑。然后能夠通過例如從其中除去酸性氣體和硫(即含硫化合物，例如COS和H2S)將 該粗產(chǎn)物氣流脫硫。例如，能夠?qū)㈦x開該文丘里洗滌器的進(jìn)料給COS水解反應(yīng)器用于除去 COS (酸性方法)并進(jìn)一步在熱交換器中冷卻以回收殘余的熱量，然后進(jìn)入水洗滌器用于氨 回收，產(chǎn)生包括至少H2S、CO2、CO、H2和CH4的經(jīng)洗滌的氣體。用于COS水解的方法是本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的，例如參見US4100256。能夠使用來自該經(jīng)洗滌氣體的殘熱來產(chǎn)生低壓蒸汽。能夠處理洗滌器水和酸性方 法濃縮物以汽提和回收H2s、CO2和NH3 ；此類方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。NH3能夠典型 地作為含水溶液(例如20wt% )回收。隨后能夠使用酸性氣體去除方法通過包括氣體的溶劑處理的物理或化學(xué)吸附方 法從該經(jīng)洗滌的氣流中除去H2S和C02，以得到清潔氣流。此類方法包括將該經(jīng)洗滌的氣體 與溶劑(例如一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、二異丙基胺、二乙二醇胺、氨基酸的鈉鹽 溶液、甲醇、熱碳酸鉀等)接觸。一種方法能夠包括使用具有兩個序列的Selexol (uop LLC, Des Plaines, IL USA)或Rectisol (Lurgi AG, Frankfurt am Main, Germany)溶齊[J ； 每個序列都由H2S吸收器和CO2吸收器構(gòu)成。能夠通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意方法再 生包含H2S、CO2和其他污染物的廢溶劑，包括將該廢溶劑與蒸汽或其他解吸氣(stripping gas)接觸以除去該污染物或通過將該廢溶劑通過汽提塔。能夠?qū)⒒厥盏乃嵝詺怏w送往硫回 收處理。所得到的經(jīng)脫硫的氣流典型地主要包含CH4、H2和CO和典型地少量的CO2和H20。 能夠?qū)⑷魏螐脑撍嵝詺怏w回收或酸性水汽提中回收的H2S通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意 方法轉(zhuǎn)化為元素硫，包括Claus方法。元素硫能夠作為熔融液體回收。參照之前引入的公開文件和申請能夠獲知進(jìn)一步的工藝細(xì)節(jié)。氣化催化劑依照本發(fā)明的氣化方法使用碳質(zhì)進(jìn)料(例如煤和/或石油焦)并進(jìn)一步使用一定 量的氣化催化劑，例如作為堿金屬和/或包含堿金屬的化合物的堿金屬組分，以及非必要 的助催化劑，如之前引入的參考文件中所公開的。典型地，該堿金屬組分在該組合物中的量 足以提供在從約0. 01，或從約0. 02，或從約0. 03，或從約0. 04，到約0. 06，或到約0. 07，或 到約0. 08的范圍的堿金屬原子碳原子比。此外，將該堿金屬典型地負(fù)載在碳源之上以得 到以質(zhì)量計(jì)為該碳質(zhì)材料(例如煤和/或石油焦)的總灰分含量的約3 約10倍高的堿金屬含量。適合的堿金屬是鋰、鈉、鉀、銣、銫及其混合物。特別有用的是鉀源。適合的堿金屬 化合物包括堿金屬的碳酸鹽、碳酸氫鹽、甲酸鹽、草酸鹽、氨化物、氫氧化物、乙酸鹽或類似 的合物。例如，該催化劑能夠包括以下中的一種或多種Na2C03、K2C03、Rb2C03、Li2C03、Cs2C03、 NaOH, KOH、RbOH或CsOH，特別地為碳酸鉀和/或氫氧化鉀。典型地，碳質(zhì)原料包括大量無機(jī)物質(zhì)(例如包括鈣、氧化鋁和/或二氧化硅)，其 在氣化反應(yīng)器中形成無機(jī)氧化物(“灰分”)。在高于約500 600°C的的溫度下，鉀和其他 堿金屬能夠與灰分中的氧化鋁和二氧化硅反應(yīng)生成不可溶的堿金屬鋁硅酸鹽。在此類形式 中，該堿金屬是基本不可溶于水的且作為催化劑是無活性的。為了防止在煤氣化反應(yīng)器中 積累該殘余物，定期取出焦炭殘余物的固體清除物(即由灰分、未反應(yīng)或部分反應(yīng)的碳質(zhì) 原料和各種堿金屬化合物(水溶性和水不可溶性的)構(gòu)成的固體)。優(yōu)選地，從該焦炭殘余 物中回收該堿金屬用于循環(huán)；任意未回收的催化劑通常都由催化劑補(bǔ)充流補(bǔ)償。該原料中 有越多的氧化鋁和二氧化硅，得到較高的堿金屬回收率的成本就越高。該碳質(zhì)原料中灰分含量能夠經(jīng)選擇以例如為約20wt%或更小，或約15wt%或更 小，或約10wt%或更小，其是煤所典型的；或者為約或更小，或約0.5%或更小，或約 0. 或更小，其是包括petcoke的石油殘余物所典型的。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，從該焦炭殘余物中充分提取該氣化催化劑(例如提 取率大于80%，大于90%，或甚至大于95%)。已經(jīng)開發(fā)了用于從該固體清除物回收氣化 催化劑(例如堿金屬)以降低原材料成本并使催化氣化工藝對環(huán)境的影響最小化的方法。 能夠用循環(huán)氣體和水對該焦炭殘余物淬火并將其引向用于提取和重新利用該堿金屬催化 劑的催化劑循環(huán)操作。特別有用的回收和循環(huán)方法描述于以下中US4459138，以及之前 引用的 US4057512、US2007/0277437A1、名稱為 “CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH
RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR”的美國專利申請序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號
FN-0007 US NPl)；名稱為"CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI
METAL FROM CHAR”的美國專利申請序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0014 US NPl)；名
稱為"CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR，， 的美國專利申請序列號—(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0015 US NPl)；和名稱為“CATALYTIC GASIFICATION PROCESS WITH RECOVERY OF ALKALI METAL FROM CHAR” 的美國專利申請序 列號—(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0016 US NPl)。對于進(jìn)一步的工藝細(xì)節(jié)，能夠參考這些文 件。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，從該焦炭殘余物中提取至少70 %，至少80 %，或甚 至至少90%的水溶性氣化催化劑。用于制備用于氣化的碳質(zhì)原料的方法在該氣化方法中所用的該碳質(zhì)原料可能需要初始加工。能夠依照本領(lǐng)域中已知的任意方法將該碳質(zhì)原料壓碎和/或磨碎，例如沖擊粉碎 和濕法或干法磨碎以產(chǎn)生顆粒。根據(jù)用于壓碎和/或磨碎該石油焦所用的方法，所得到的 顆?？赡苄枰獏^(qū)分大小(size)(例如依照尺寸分離)以提供用于氣化反應(yīng)器的碳質(zhì)原料的 適當(dāng)粒度范圍。該區(qū)分大小操作能夠用于從適用于該氣化方法的該碳質(zhì)原料顆粒中分離出 碳質(zhì)原料的微粒。
11
能夠使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意方法區(qū)分該顆粒大小。例如，能夠通過將該 顆粒過篩或通過一個或多個篩子而進(jìn)行區(qū)分大小。過篩裝置能夠包括格篩、條桿篩和金屬 網(wǎng)篩。篩子能夠是靜態(tài)或混合機(jī)制，用于搖動或振動該篩子。可替代地，能夠使用分級來分 離該顆粒狀碳質(zhì)原料。分級設(shè)備能夠包括礦石分選機(jī)、氣體旋風(fēng)分離器、水力旋流器、耙式 分級機(jī)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒篩、或流化或曳出流分級器。還能夠在磨碎和/或壓碎之前將該碳質(zhì)原料 篩分或分級。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，將該碳質(zhì)原料壓碎或磨碎，然后篩分以從適用于該 氣化方法的碳質(zhì)原料顆粒中分離出具有小于約45微米的平均粒度的碳質(zhì)原料的微粒。如 下更詳細(xì)描述，該碳質(zhì)原料的微粒能夠保持未轉(zhuǎn)化(即在氣化或燃燒過程中未反應(yīng))，然后 與該焦炭殘余物結(jié)合以提供本發(fā)明的碳質(zhì)燃料。然后能夠?qū)⒕哂羞m用于該氣化反應(yīng)器中的粒度的該部分碳質(zhì)原料進(jìn)一步處理，例 如以通過本領(lǐng)域已知的方法浸漬一種或多種催化劑和/或助催化劑，例如如以下中公開的 那樣:US4069304 和 US5435940 ；之前引入的 US4092125、US4468231 和 US4551155 ；之前引 入的美國專利申請序列號12/234，012和12/234,018 ；和之前引入的名稱為“PETROLEUM
COKE COMPOSITIONS FOR CATALYTIC GASIFICATION” 的美國專利申請序列號_(代理
機(jī)構(gòu)檔案號 FN-0008 US NPl)、名稱為 “PETROLEUM COKE COMPOSITIONS FOR CATALYTIC
GASIFICATION”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0011 US NPl)和名稱為“C0AL
COMPOSITIONS FOR CATALYTIC GASIFICATION”的序列號_(代理機(jī)構(gòu)檔案號FN-0009 US
NPl)。將經(jīng)脫硫的氣流轉(zhuǎn)化為合成氣流能夠使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意方法將該經(jīng)脫硫的氣流轉(zhuǎn)化為合成氣流。例 如，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，從該經(jīng)脫硫的氣流中分離出一氧化碳和氫氣以提供該合 成氣流和甲烷氣流。能夠使用例如低溫分離的方法進(jìn)行該分離。一種用于進(jìn)行該分離的方 法包括結(jié)合使用用于除去殘余的H2O和CO2的分子篩吸收劑和用于提供該甲烷氣流和該合 成氣流的低溫蒸餾。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，將該經(jīng)脫硫的氣流重整以形成該合成氣流。在該重 整反應(yīng)中，甲烷與蒸汽反應(yīng)以依照下面的方程生成氫氣和一氧化碳H2CHCH4 — 3H2+C0在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，該重整反應(yīng)將該經(jīng)脫硫的氣流中基本所有的(例如 大于約80 %，大于約90 %，或甚至大于約95 %的)甲烷轉(zhuǎn)化為一氧化碳。該重整反應(yīng)能夠在 例如約1300° F 約1800° F范圍(例如約1550° F)的溫度和在約200psig 約500psig 范圍(例如約350psig)的壓力下進(jìn)行。該重整反應(yīng)能夠在例如蒸汽重整爐內(nèi)的管的具有 催化劑襯里的內(nèi)部上進(jìn)行。該催化劑能夠?yàn)槔缲?fù)載在惰性載體上的金屬組分。該金屬組 分能夠是例如選自周期表的VI-B族和鐵族的金屬，例如鉻、鉬、鎢、鎳、鐵或鈷。該催化劑 能夠包括少量碳酸鉀或類似的化合物作為助催化劑。適合的惰性載體包括二氧化硅、氧化 鋁、二氧化硅-氧化鋁和沸石。該重整反應(yīng)能夠在重整爐內(nèi)的管(例如形狀為盤管)內(nèi)進(jìn) 行。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，能夠使用第二部分的該經(jīng)脫硫的氣體用于為該重整爐提 供燃料。例如，能夠使用在約15 約30%范圍(例如約22%)的一部分該經(jīng)脫硫的氣流 為該重整爐提供燃料。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，通過天然氣或通過來自此處公開的任意合成反應(yīng)器的可燃燒的尾氣補(bǔ)充爐燃料。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，該合成氣流經(jīng)過進(jìn)一步的加工步驟。例如，能夠通過 熱交換冷卻該合成氣流；回收的熱量能夠用于加熱或產(chǎn)生蒸汽，或者用于加熱工藝內(nèi)的其 他氣流。該合成氣流還能夠調(diào)節(jié)其一氧化碳/氫氣比。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，通過 將二氧化碳與氫氣反應(yīng)以生成一氧化碳和水來提高該一氧化碳/氫氣比，從而調(diào)節(jié)該合成 氣流的一氧化碳/氫氣比。該所謂的二次變換反應(yīng)(back shift reaction)能夠在例如在 約300 約550° F范圍(例如約412° F)的溫度下在包括二氧化碳的氣氛中進(jìn)行。本領(lǐng) 域技術(shù)人員能夠確定用于該二次變換反應(yīng)的適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件。合成氣衍牛產(chǎn)物在依照本發(fā)明的方法中，將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域，在其中將其進(jìn)行 反應(yīng)以生成合成氣衍生產(chǎn)物。合成氣衍生產(chǎn)物是由合成氣的反應(yīng)生成的產(chǎn)物，其中并入了 來自該合成氣一氧化碳的碳。該合成氣衍生產(chǎn)物能夠本身就是最終的可銷售的產(chǎn)品；其也 能夠是在其他產(chǎn)品的合成中的中間產(chǎn)物。該合成氣反應(yīng)區(qū)域是在其中該合成氣流轉(zhuǎn)化為該 合成氣衍生產(chǎn)物的區(qū)域或一個或多個裝置的集合；其能夠包括一個或多個反應(yīng)器、預(yù)加工 裝置、氣體提純裝置等。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的那樣，合成氣能夠用作廣泛各種反應(yīng) 的原料以生成寬范圍的各種合成氣衍生產(chǎn)物。例如，該合成氣衍生產(chǎn)物能夠用于制備具有 兩個或多個碳的化合物，例如一種或多種烴、一種或多種碳?xì)溲趸衔?oxyhydrocarbon) 及其混合物。該合成氣衍生產(chǎn)物能夠是例如甲醇、乙醇、二甲醚、二乙醚、甲基叔丁基醚、乙 酸、乙酸酐、線性鏈烷烴、異鏈烷烴、線性烯烴、異構(gòu)烯烴、線性醇、線性羧酸、芳香烴；費(fèi)托柴 油燃料、噴氣燃料、其他餾出燃料、石腦油、蠟、潤滑油基油或潤滑油基原油；或合成原油。該 合成氣的反應(yīng)能夠產(chǎn)生熱能、可燃燒的尾氣混合物或兩者。在其中該合成氣的反應(yīng)生成熱能的本發(fā)明的實(shí)施方案中，該熱能能夠回收并例如 用于之前的工藝步驟或其他應(yīng)用中。例如，該熱能能夠在將該碳質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為合成氣流中 使用。該熱能能夠用于產(chǎn)生或加熱蒸汽，其能夠用于轉(zhuǎn)化方法或其他應(yīng)用中。在其中該合 成氣的反應(yīng)還形成可燃燒的尾氣混合物(例如包括氫氣、烴或其混合物)的本發(fā)明的實(shí)施 方案中，能夠燃燒該可燃燒的尾氣混合物以產(chǎn)生或進(jìn)一步加熱該蒸汽。該蒸汽能夠在該碳 質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化中使用；例如，其能夠用于如上所述在合成氣形成區(qū)域內(nèi)的催化氣化反應(yīng)中； 如上所述在重整步驟中添加到經(jīng)脫硫的氣流中；和/或用于如上所述干燥碳質(zhì)原料(例如 在催化劑負(fù)載之后)。還能夠驅(qū)動該蒸汽通過渦輪用于發(fā)電，其能夠用于該裝置中或銷售。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的那樣，從該合成氣流的反應(yīng)中回收的熱能或由其產(chǎn)生或加熱 的蒸汽能夠用于此處未具體指出的其他應(yīng)用中。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，該合成氣流的反應(yīng)生成可燃燒的尾氣混合物(例如 作為副產(chǎn)物)。該可燃燒的尾氣混合物能夠包括例如氫氣、烴、碳?xì)溲趸衔锘蚱浠旌衔铩?能夠燃燒該可燃燒的尾氣混合物以提供熱能，能夠?qū)⑵浠厥詹⒂糜诶缰暗墓に嚥襟E中 或用于一些其他應(yīng)用。例如，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，該可燃燒的尾氣混合物用于燃 燒重整爐。該可燃燒的尾氣混合物還能夠燃燒以產(chǎn)生或加熱蒸汽。該蒸汽能夠用于之前 的工藝步驟中；例如，能夠?qū)⑵淙缟纤鎏峁┙o該氣化反應(yīng)器用于與該碳質(zhì)原料進(jìn)行反應(yīng)； 如上所述在一種或兩種該重整器輸入氣流的形成中添加到該經(jīng)脫硫的氣流中；和/或如上 所述用于干燥該碳質(zhì)原料(例如在催化劑負(fù)載之后)。還能夠驅(qū)動該蒸汽通過渦輪用于發(fā)
13電，其能夠用于該裝置中或銷售。如技術(shù)人員將認(rèn)識到的那樣，通過燃燒該可燃燒的尾氣混 合物產(chǎn)生的熱能或由其產(chǎn)生或加熱的蒸汽能夠用于此處未具體指出的其他應(yīng)用中。
權(quán)利要求
用于由碳質(zhì)原料制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)提供碳質(zhì)原料；(b)在合成氣形成區(qū)域中將該碳質(zhì)原料至少部分轉(zhuǎn)化為包含氫氣和一氧化碳的合成氣流；(c)將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域；(d)將該合成氣流在該合成氣反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行反應(yīng)以形成該合成氣衍生產(chǎn)物和熱能；(e)回收該合成氣衍生產(chǎn)物；和(f)回收由該合成氣流的反應(yīng)生成的該熱能。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該碳質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化包括以下步驟(i)將該碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中在蒸汽和氣化催化劑的存在下在適合的溫度和壓 力下進(jìn)行反應(yīng)以形成包括多種氣體的粗產(chǎn)物氣流，所述多種氣體包括甲烷、氫氣和一氧化 碳；( )從該粗產(chǎn)物中除去蒸汽并將其脫硫以形成經(jīng)脫硫的氣流；和(iii)從該經(jīng)脫硫的氣流中分離出一氧化碳和氫氣以提供該合成氣流和甲烷氣流。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于該碳質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化包括以下步驟(i)將該碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中在蒸汽和氣化催化劑的存在下在適合的溫度和壓 力下進(jìn)行反應(yīng)以形成包括多種氣體的粗產(chǎn)物氣流，所述多種氣體包括甲烷、氫氣和一氧化 碳；( )從該粗產(chǎn)物氣流中除去蒸汽并將其脫硫以形成經(jīng)脫硫的氣流；和 (iii)重整該經(jīng)脫硫的氣流以形成該合成氣流。
4.權(quán)利要求1 3中任何項(xiàng)的方法，其特征在于使用該熱能以產(chǎn)生或加熱蒸汽。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于該合成氣的反應(yīng)進(jìn)一步形成可燃燒的尾氣混合物； 以及其中將該可燃燒的尾氣混合物燃燒以進(jìn)一步加熱該蒸汽。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于將該蒸汽驅(qū)動通過渦輪以發(fā)電。
7.權(quán)利要求4的方法，其特征在于將該蒸汽用于該合成氣形成區(qū)域中的催化氣化反應(yīng)中。
8.用于由碳質(zhì)原料制備合成氣衍生產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)提供碳質(zhì)原料；(b)在合成氣形成區(qū)域中將該碳質(zhì)原料至少部分轉(zhuǎn)化為包含氫氣和一氧化碳的合成氣流；(c)將該合成氣流輸送到合成氣反應(yīng)區(qū)域；(d)將該合成氣流在該合成氣反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行反應(yīng)以形成該合成氣衍生產(chǎn)物和可燃燒 的尾氣混合物；(e)回收該合成氣衍生產(chǎn)物；和(f)燃燒該可燃燒的尾氣混合物以提供熱能。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于該碳質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化包括以下步驟(i)將該碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中在蒸汽和氣化催化劑的存在下在適合的溫度和壓 力下進(jìn)行反應(yīng)以形成包括多種氣體的粗產(chǎn)物氣流，所述多種氣體包括甲烷、氫氣和一氧化 碳；(ii)從該粗產(chǎn)物中除去蒸汽并將其脫硫以形成經(jīng)脫硫的氣流；和(iii)從該經(jīng)脫硫的氣流中分離出一氧化碳和氫氣以提供該合成氣流和甲烷氣流。
10.權(quán)利要求8的方法，其特征在于該碳質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化包括以下步驟(i)將該碳質(zhì)原料在氣化反應(yīng)器中在蒸汽和氣化催化劑的存在下在適合的溫度和壓 力下進(jìn)行反應(yīng)以生成包括多種氣體的粗產(chǎn)物氣流，所述多種氣體包括甲烷、氫氣和一氧化 碳；( )從該粗產(chǎn)物氣流中除去蒸汽并將其脫硫以形成經(jīng)脫硫的氣流；和 (iii)重整該經(jīng)脫硫的氣流以形成該合成氣流。
11.權(quán)利要求8 10中任何項(xiàng)的方法，其特征在于將該可燃燒的尾氣混合物燃燒以加 熱蒸汽。
12.權(quán)利要求11的方法，其特征在于將該蒸汽驅(qū)動通過渦輪以發(fā)電。
13.權(quán)利要求11的方法，其特征在于將該蒸汽用于該合成氣形成區(qū)域中的催化氣化反應(yīng)中。
全文摘要
描述了用于從由碳質(zhì)材料的催化氣化得到的焦炭中提取和回收堿金屬的方法。在其他步驟中，本發(fā)明的方法包括水熱瀝濾步驟，其中用二氧化碳和蒸汽在升高的溫度和壓力下處理包括不可溶堿金屬化合物的不可溶顆粒的漿液以實(shí)現(xiàn)將不可溶堿金屬化合物轉(zhuǎn)化為可溶堿金屬化合物。此外，還描述了用于碳質(zhì)材料的催化氣化的方法，其中從由該催化氣化方法得到的焦炭中提取和回收實(shí)質(zhì)部分的堿金屬。
文檔編號C07C29/151GK101910371SQ200880122934
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者E·T·羅賓遜 申請人:格雷特波因特能源公司