碳質(zhì)原料的加氫甲烷化的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于加氫甲烷化碳質(zhì)原料至甲烷產(chǎn)物流和電能的方法，其中來自熱富甲烷合成氣的熱能被用于產(chǎn)生干飽和蒸氣流，將該干飽和蒸氣流通過壓降轉(zhuǎn)化成過熱的蒸氣流以進(jìn)料至加氫甲烷化反應(yīng)器用于滿足加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣需求，并且回收產(chǎn)生自下游氣體甲烷化過程的熱量以制造用于發(fā)電的過熱處理的蒸氣流。
【專利說明】碳質(zhì)原料的加氫甲烷化
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于加氫甲燒化(hydromethanating)碳質(zhì)原料(carbonaceousfeedstock)至甲燒產(chǎn)物流和電能的方法，其中來自熱富甲燒合成氣(hotmethane-enriched synthesis gas)的熱能被用于產(chǎn)生干飽和蒸氣流(dry saturatedsteam stream),并且將該干飽和蒸氣流通過壓降轉(zhuǎn)化成過熱的蒸氣流以進(jìn)料至加氫甲燒化反應(yīng)器從而滿足加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣需求，并且回收產(chǎn)生自下游氣體甲烷化過程的熱量以制造用于發(fā)電的過熱處理的蒸氣流。
[0002]發(fā)明背景
[0003]鑒于諸如更高的能源價(jià)格和環(huán)境問題的多種因素，由較低燃料價(jià)值的碳質(zhì)原料(例如石油焦、殘?jiān)⒄闱?、煤和生物質(zhì))制造增值的產(chǎn)品(例如管道級(jí)代用天然氣、氫氣、甲醇、高級(jí)烴、氨和電能)正受到加倍重視。
[0004]該較低燃料價(jià)值的碳質(zhì)原料能夠在高溫高壓下氣化以制造能夠隨后被轉(zhuǎn)化為上述的增值產(chǎn)品的合成氣流。
[0005]一個(gè)優(yōu)勢性氣化方法是加氫甲烷化，其中在適度提高的溫度和壓力下，在催化劑源存在下將碳質(zhì)原料于流化床加氫甲烷化反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化以直接制造富甲烷合成氣流(中等BTU合成氣流)粗產(chǎn)品。這區(qū)別于常規(guī)的氣化方法，例如那些基于高溫高壓下碳源的部分燃燒/氧化(熱氣化，通常是非催化的)的那些方法，其中合成氣(一氧化碳+氫氣)是其主要產(chǎn)物(少量或沒有甲烷直接產(chǎn)生)，其然后能夠進(jìn)一步被處理以制造甲烷(通過催化性甲烷化，見下述的反應(yīng)(III))或任意數(shù)目的其它更高級(jí)烴產(chǎn)物。
[0006]例如以下專利公 開了加氫方法和用于制造增值產(chǎn)物的所生成的富甲烷合成氣流的轉(zhuǎn)化 / 利用:US3828474、US3958957、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、 US4243639、 US4468231、 US4500323、 US4541841、 US4551155、 US4558027、US4604105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167691A1, US2006/0265953A1, US2007/000177A1,US2007/083072A1, US2007/0277437AU US2009/0048476A1, US2009/0090056A1,US2009/0090055A1, US2009/0165383A1、US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0170968A1, US2009/0165380A1, US2009/016538IAU US2009/016536IAUUS2009/0165382A1、US2009/0169449A1、US2009/0169448A1、US2009/0165376A1、US2009/0165384A1、US2009/0217582A1, US2009/0220406A1, US2009/0217590A1,US2009/0217586A1、US2009/0217588A1、US2009/0218424A1、US2009/0217589A1、US2009/0217575A1、US2009/0229182A1、US2009/0217587A1、US2009/0246120A1、US2009/0259080A1, US2009/0260287A1, US2009/0324458A1、US2009/0324459A1、US2009/0324460A1, US2009/032446 IAl、US2009/0324462A1、US2010/0071235A1、US2010/0071262A1、US2010/0120926A1, US2010/0121125A1、US2010/0168494A1、US2010/0168495A1、US2010/0179232A1、US2010/0287835A1、US2010/0287836A1、US2010/0292350A1, US2011/0031439A1、U S2011/0062012A1, US2011/0062721A1、US2011/0062722A1、US2011/0064648A1、US2011/0088896A1、US2011/0088897A1、US20110146978A1、US20110146979A1、US2012/00465IOAl、US2012/0060417AUUS2012/0102836AU US2012/0102837AU W02011/029278AU W02011/029282A1、W02011/029283AU W02011/029284AU W02011/029285AU W02011/063608A1 和 GB1599932。還參見 Chiaramonte 等人在 1982 年 9 月的 Hydrocarbon Pro cessing 第 255 ~257 頁中的 “Upgrade Coke by Gasification” 和 Kalina 等人的 “E xxon Catalytic CoalGasification Process Predevelopment Program, Final Re port，，，Exxon Research andEngineering C0., Baytown, TX, FE236924,1978 年 12 月。
[0007]碳源的加氫甲烷化通常涉及四個(gè)理論上獨(dú)立的反應(yīng):
[0008]蒸氣碳:C+H20—CCHH2 (I)
[0009]水煤氣變換:C0+H20—H2+C02 (II)
[0010]CO 甲烷化:C0+3H2 — CH4+H20 (III)
[0011 ]加氫氣化:2H2+C — CH4 (IV)
[0012]在該加氫甲烷化反應(yīng)中，前三個(gè)反應(yīng)(I~III)占優(yōu)勢，導(dǎo)致以下總反應(yīng):
[0013]2C+2H20 — CH4+C02 (V).[0014]整個(gè)加氫甲烷化反應(yīng)基本是熱平衡的，歸因于過程熱損失和其它能量需求(例如用于蒸發(fā)連同原料進(jìn)入反應(yīng)器的濕分所需的)，必須加入一定熱量以保持熱平衡。
[0015]這些反應(yīng)基本也是合成氣(氫氣和一氧化碳)平衡的(合成氣被生成并被消耗)，因此，隨著一氧化碳和氫氣連 同產(chǎn)物氣體被排出，須按需向反應(yīng)中加入一氧化碳和氫氣以避免缺乏。
[0016]為保持反應(yīng)的凈熱量盡可能接近中和(僅輕微放熱或吸熱)且保持合成氣平衡，通常將蒸氣、一氧化碳和氫氣的過熱氣流供應(yīng)至加氫甲烷化反應(yīng)器。通常，一氧化碳和氫氣流是從產(chǎn)物氣中分離的再循環(huán)流，和/或通過重整/部分氧化一部分產(chǎn)物甲烷來提供。參見例如前文引入的 US4094650、US6955595、US2007/083072A1、US2010/0120926A1、US2010/0287836AUUS2011/0031439AUUS2011/0062722A1 和 US2011/0064648A1。
[0017]在加氫甲烷化方法的一個(gè)變體中，所需的一氧化碳、氫氣和熱能還能夠至少部分通過將氧氣進(jìn)料至加氫甲烷化反應(yīng)器來原位產(chǎn)生。參見例如前文引入的 US2010/0076235A1、US2010/0287835A1、US2011/0062721A1、US2012/0046510A1、US2012/0060417AUUS2012/0102836A1 和 US2012/0102837A1。
[0018]結(jié)果是“直接”的富甲烷粗產(chǎn)物氣流，其也包含大量的氫氣、一氧化碳和二氧化碳，該氣流能夠例如直接用作中等BTU能源，或能夠經(jīng)加工生成多種較高價(jià)值的產(chǎn)物流，例如管道級(jí)代用天然氣(pipeline-quality substitute natural gas)、高純氫、甲醇、氨、高級(jí)烴、二氧化碳(用于提高油回收率和工業(yè)用途)和電能。
[0019]除加氫甲烷化的熱量和合成氣需求外，蒸氣也是方法中的反應(yīng)物且由此該方法也具有蒸氣需求。該反應(yīng)的一部分蒸氣需求能夠通過隨原料進(jìn)入反應(yīng)器的濕分蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)，然而，大部分蒸氣需求通過進(jìn)料過熱蒸氣進(jìn)入加氫甲烷化反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，產(chǎn)生所需過熱蒸氣基本全部來自過程熱量回收，從而需要少量或者不需引入蒸氣。
[0020]然而，只從過程熱回收來產(chǎn)生過熱蒸氣的所需含量和類型(溫度/壓力)是挑戰(zhàn)性的，特別是在等于或接近加氫甲烷化反應(yīng)器的操作溫度下。盡管在一些情形下優(yōu)選可能在小于加氫甲烷化反應(yīng)器的操作溫度的溫度下進(jìn)料過熱蒸氣(例如公開于前文并入的US2012/0046510A1)，對加氫甲烷化反應(yīng)器可能要求更多的氧氣以便保持熱平衡，其能夠?qū)^程的整個(gè)效率產(chǎn)生影響。
[0021]因此，優(yōu)選發(fā)現(xiàn)利用低溫蒸氣的方法以便滿足加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣要求，而不會(huì)從材料方面降低整個(gè)過程的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種從非氣態(tài)碳質(zhì)材料產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流和電能的方法，該方法包括以下步驟:
[0023](a)從非氣態(tài)碳質(zhì)材料制備碳質(zhì)原料；
[0024](b)引入碳質(zhì)原料、加氫甲烷化催化劑、蒸氣流和一定量的氧氣至加氫甲烷化反應(yīng)器，其中在第一壓力條件下操作該加氫甲烷化反應(yīng)器；
[0025](C)在加氫甲燒化反應(yīng)器中，使一部分碳質(zhì)原料和氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生一氧化碳、氫氣和熱能；
[0026](d)在加氫甲燒化反應(yīng)器中，在一氧化碳、氫氣、蒸氣和加氫甲燒化催化劑存在下使一部分碳質(zhì)原料反應(yīng)以制造富甲烷的粗產(chǎn)物氣；
[0027](e)從加氫甲烷化反應(yīng)器中排出富甲烷粗產(chǎn)物氣的富甲烷粗產(chǎn)物氣流，其中富甲烷粗產(chǎn)物氣流包含甲烷、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、硫化氫、蒸氣和熱能；
[0028](f)引入富甲烷 粗產(chǎn)物流至第一熱交換器單元以回收熱能和制造經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流和干飽和蒸氣流，其中干飽和蒸氣流是在高于第一壓力條件的第二壓力條件下；
[0029](g)在降低的壓力條件下，提供至少一部分干飽和蒸氣流至加氫甲烷化反應(yīng)器，使得提供至加氫甲烷化反應(yīng)器的這部分干飽和蒸氣流在引入加氫甲烷化反應(yīng)器時(shí)或之前轉(zhuǎn)化為第一過熱蒸氣流，其中降低的壓力條件大于第一壓力條件但小于第二壓力條件；
[0030](h)蒸氣轉(zhuǎn)化經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流中的一部分一氧化碳以產(chǎn)生富氫粗產(chǎn)物流；
[0031](i)從富氫粗產(chǎn)物流中除去二氧化碳的大部分(substantial portion)和硫化氫的大部分以制造脫硫氣流，其中脫硫氣流包含來自富氫粗產(chǎn)物流的氫氣的大部分、一氧化碳和甲烷；
[0032](j)用脫硫氣流中的氫氣甲烷化脫硫氣流中的大部分的一氧化碳以產(chǎn)生經(jīng)處理的富甲烷產(chǎn)物流和熱能；
[0033](k)回收一部分來自步驟(j)的熱能以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流；
[0034](I)由步驟(k)中回收的至少一部分熱能來制造第二過熱蒸氣流；以及
[0035](m)由步驟(1)產(chǎn)生的至少一部分第二過熱蒸氣流來發(fā)電，
[0036]其中
[0037](I)步驟(d)的反應(yīng)具有蒸氣需求和熱量需求，
[0038](2)蒸氣需求基本由蒸氣流來滿足，
[0039](3)蒸氣流基本包含來自干飽和蒸氣流的蒸氣，以及
[0040](4)引入加氫甲烷化反應(yīng)器的氧氣含量是足夠的，使得步驟(d)反應(yīng)的熱量需求基本由步驟(C)的反應(yīng)來滿足。[0041]本發(fā)明的方法是有用的，例如用于在降低成本和操作強(qiáng)度下由各種碳質(zhì)材料更加高效地制造更高價(jià)值的產(chǎn)物和副產(chǎn)物。
[0042]通過閱讀以下的詳細(xì)描述本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更加容易地理解本發(fā)明的這些和其它實(shí)施方式、特征和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)品氣流和干燥的飽和氣流的方法的實(shí)施方式簡圖。
[0044]圖2是根據(jù)本發(fā)明用于進(jìn)一步加工經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流和電力的實(shí)施方式簡圖。
[0045]發(fā)明詳述
[0046]本發(fā)明涉及用于將非氣態(tài)碳質(zhì)材料最終轉(zhuǎn)化為一種或多種增值氣態(tài)產(chǎn)物的方法。下文提供更多細(xì)節(jié)。
[0047]在本說明書的上下文中，本文所提到的全部出版物、專利申請、專利和其它文獻(xiàn)，若非另有說明，通過引用將其整體明確地并入本文，用于仿佛完全闡明的全部目的。
[0048]除非另有定義，本文所使用的全部技術(shù)和科技術(shù)語具有本文所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。若有沖突，將以本說明書(包括定義)為準(zhǔn)。
[0049]除非特別注釋的情況，商標(biāo)以大寫標(biāo)明。
[0050]除非另有聲明，全部百分比、份數(shù)、比例等以重量計(jì)。
[0051]除非另有聲明，以psi單位表示的壓力為表壓，而以kPa單位表示的壓力為絕對壓力。然而，壓力差表示成絕對的(例如，壓力`I比壓力2高25psi)。
[0052]當(dāng)含量、濃度或其它數(shù)值或參數(shù)作為范圍或一系列較高的和較低的值給出時(shí)，不管范圍是否被單獨(dú)公開過，應(yīng)當(dāng)理解成具體公開了由任意的范圍上限和下限的任意對形成的全部范圍。本文中列出數(shù)值范圍的位置，除非另有聲明，該范圍旨在包括其端點(diǎn)和本范圍內(nèi)的全部整數(shù)和分?jǐn)?shù)。當(dāng)限定范圍時(shí)，不旨在將本公開的范圍局限于所列出的具體值。
[0053]當(dāng)將術(shù)語“約”用于描述范圍的數(shù)值或端點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為本公開包括所指的特定數(shù)值或端點(diǎn)。
[0054]正如本文所使用的，術(shù)語“包含(comprises) ”、“包含(comprising) ”、“包括(includes)，，、“包括(including)，，、“具有(has) ”、“具有(having) ”或它們的任何其它變體旨在覆蓋非排他性的包含(inclusion)。例如，包含一系列要素的過程、方法、物品或設(shè)備不必僅限于那些元素，而能夠包括其它沒有明確列出的或該過程、方法、物品或設(shè)備所固有的要素。
[0055]此外，除非特別相反聲明，“或”和“和/或”表示包含性的而非排他性的。例如，以下任一項(xiàng)成立則滿足條件A或B，或者A和/或B:A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)以及A和B同時(shí)為真(或存在)。
[0056]本文用于描述各種要素和組分所使用的“一種(a) ”或“一種(an) ”僅是為了方便和為了給出本公開的一般含義。這種描述應(yīng)該解讀為包括一種或至少一種，且單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，除非明顯另有含義。
[0057]本文所使用的術(shù)語“大量(substantial) ”,除非本文另有定義，表示大于參考材料的約90%，優(yōu)選大于參考材料的約95%，并且更優(yōu)選大于參考材料的約97%。若非指定，當(dāng)指代分子(例如甲烷、二氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)，百分比以摩爾為基礎(chǔ)，否則以重量為基礎(chǔ)(例如對于夾帶的細(xì)粉)。
[0058]本文所使用的術(shù)語“主要部分”，除非本文另有定義，表示大于參考材料的50%。若非指定，當(dāng)指代分子(例如氫氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)，百分比以摩爾為基礎(chǔ)，否則以重量為基礎(chǔ)(例如對于夾帶的細(xì)粉)。
[0059]術(shù)語“貧化的(cbpleted，脫)”和“由最初存在減少的”同義。例如，從流中除去材料的大部分，將制造基本缺失該材料的材料貧化流。相反，術(shù)語“濃縮的”與“大于最初存在的”同義。
[0060]本文所使用的術(shù)語“碳質(zhì)”和“烴”同義。
[0061]本文所使用的術(shù)語“碳質(zhì)材料”為含有機(jī)烴含量的材料。碳質(zhì)材料能夠分類為如本文所定義的生物質(zhì)或非生物質(zhì)材料。
[0062]本文所使用的術(shù)語“生物質(zhì)”表示衍生自近期(例如在過去的100年以內(nèi))活的有機(jī)體的碳質(zhì)材料，包括基于植物的生物質(zhì)和基于動(dòng)物的生物質(zhì)。為了清楚起見，生物質(zhì)不包括基于化石的碳質(zhì)材料，例如煤。例如，參見前文引入的US2009/0217575A1、US2009/0229182A1 和 US2009/0217587A1。
[0063]本文所使用的術(shù)語“基于植物的生物質(zhì)”表示衍生自綠色植物、作物、海藻和樹的材料，例如但不限于甜高粱、甘蔗渣、甘蔗、竹子、雜交白楊、雜交柳、合歡樹、桉樹、紫花苜猜(alfalfa)、三葉苜猜(clover)、油椰、柳枝稷、蘇丹草(sudangrass)、粟、麻風(fēng)樹(jatropha)和芒草(例如 巨芒(Miscanthus x giganteus))。生物質(zhì)進(jìn)一步包括來自農(nóng)業(yè)耕作、加工和/或分解的廢料，例如玉米棒和玉米殼、玉米秸桿、稻草、堅(jiān)果殼、植物油、菜籽油(canola oil)、菜子油(rapeseed oil)、生物柴油、樹皮、木屑、鋸屑和庭院廢料。
[0064]本文所使用的術(shù)語“基于動(dòng)物的生物質(zhì)”表示產(chǎn)生自動(dòng)物飼養(yǎng)和/或利用的廢料。例如，生物質(zhì)包括但不限于來自牲畜飼養(yǎng)和加工的廢料，例如動(dòng)物糞肥、海鳥糞、家禽窩肥(poultry litter)、動(dòng)物脂肪和城市固體廢棄物(例如污水)。
[0065]本文所使用的術(shù)語“非生物質(zhì)”表示那些不包括于本文所定義的術(shù)語“生物質(zhì)”的碳質(zhì)材料。例如，非生物質(zhì)包括但不限于無煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤、石油焦、浙青烯、石油液體殘余或它們的混合物。例如，參見 US2009/0166588A1、US2009/0165379A1, US2009/0165380AU US2009/0165361AU US2009/0217590A1 和 US2009/0217586A1。
[0066]“液態(tài)重質(zhì)烴材料”為在環(huán)境條件下可流動(dòng)的或在升高溫度的條件下能夠變得可流動(dòng)的粘稠液體或半固體材料。這些材料通常是來自例如原油的烴材料加工的殘余。例如，原油精煉的第一步是蒸餾，以將烴的復(fù)雜混合物分離成不同揮發(fā)度的餾分。典型的第一步蒸餾要求在大氣壓力下加熱以蒸發(fā)盡可能多的烴含量而不超過約650° F的實(shí)際溫度，因?yàn)楦叩臏囟瓤赡軐?dǎo)致熱分解。在大氣壓力下不被蒸餾的餾分通常稱作“常壓油渣”。該餾分可以進(jìn)一步真空蒸餾，例如高達(dá)約650° F的實(shí)際溫度能夠使甚至更多的材料蒸發(fā)。剩余的不可蒸餾的液體稱作“真空油渣”。常壓油渣和真空油渣兩者均被認(rèn)為用于本發(fā)明目的的液態(tài)重質(zhì)烴材料。
[0067]液態(tài)重質(zhì)烴材料的非限制性實(shí)例包括真空殘油、常壓殘油、重質(zhì)和蒸餾后的石油原油、柏油(pitch)、浙青(asphalt)和浙青(bitumen)(天然存在的以及產(chǎn)自石油精煉過程)、焦油砂油(tar sand oil)、頁巖油、來自催化裂化過程的底部殘留、煤液化底部殘留和其它含有大量重質(zhì)或粘稠材料(例如石油蠟餾分)的烴進(jìn)料流。
[0068]本文所使用的術(shù)語“浙青烯”為室溫的芳香族碳質(zhì)固體，并能夠例如衍生自原油和原油焦油砂的加工。浙青烯還可以被認(rèn)為液態(tài)重質(zhì)烴原料。
[0069]該液態(tài)重質(zhì)烴材料可以固有地包含少量固體碳質(zhì)材料，例如石油焦和/或固體浙青烯，其通常分散于液態(tài)重質(zhì)烴基質(zhì)內(nèi)，且在用作本方法的進(jìn)料條件的高溫條件下保持為固體。
[0070]本文所使用的術(shù)語“石油焦(petroleum coke)”和“石油焦(petcoke) ”包括以下兩者:(i)石油加工中獲得的高沸點(diǎn)烴餾分的固體熱解產(chǎn)物(重質(zhì)殘?jiān)?“殘余石油焦)，和(ii)加工焦油砂(浙青砂或油砂-“焦油砂石油焦”)的固體熱解產(chǎn)物。該碳化產(chǎn)物包括例如生石油焦、煅燒石油焦、針狀石油焦和硫化床石油焦。
[0071]殘余石油焦還能夠衍生自原油,例如通過用于提升重型(heavy-gravity)殘余原油(例如液態(tài)石油殘?jiān)?的焦化過程，該石油焦包含作為少量組分的灰，其含量通常為約
1.0重量％或更少，且更通常為約0.5重量％或更少(基于該焦炭的重量)。通常，在該含較低灰的焦炭中的灰主要包括例如鎳和釩的金`屬。
[0072]焦油砂石油焦能夠衍生自油砂，例如通過用于提升油砂的焦化過程。焦油砂石油砂包含作為少量組分的灰，其含量通常在約2~約12重量％范圍內(nèi)，且更通常在約4~約12重量％范圍內(nèi)(基于焦油砂石油焦的總重量)。通常，該含較高灰的焦炭中的灰主要包括例如二氧化硅和/或氧化鋁的材料。
[0073]石油焦包含至少約70重量％的碳，至少約80重量％的碳，或至少約90重量％的碳(基于石油焦的總重量)。通常，石油焦包含至少約20重量％的無機(jī)化合物(基于石油焦的重量)。
[0074]本文所使用的術(shù)語“煤”表示泥煤、褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤、或它們的混合物。在一些實(shí)施方式中，該煤具有的碳含量按重量計(jì)小于約85重量％，或小于約80重量％，或小于約75重量％,或小于約70重量％,或小于約65重量％,或小于約60重量％,或小于約55重量％，或小于約50重量％(基于煤的總重量)。在其它實(shí)施方式中，該煤具有的碳含量范圍以重量計(jì)高達(dá)約85重量％，或高達(dá)約80重量％，或高達(dá)約75重量％ (基于煤的總重量)。有用煤的實(shí)例包括但不限于 Illinois#6、Pittsburgh#8、Beulah (ND)、Utah Blind Canyon 和Powder River Basin(PRB)煤。無煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤分別可能包含約10重量％、約5~約7重量％、約4~約8重量％和約9~約11重量％的灰(以干基煤的總重量計(jì))。然而，任意特定煤源的灰含量將取決于煤的等級(jí)和來源，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的。參見例如“Coal Data:AReference (煤數(shù)據(jù):參考)”，Energy Information Administration, Officeof Coal, Nuclear, Electric and Alternate Fuels, U.S.Department of Energy, DOE/EIA-0064(93), 1995 年 2 月。
[0075]正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，從煤的燃燒所產(chǎn)生的灰通常包含飛灰(fly ash)和底灰(bottom ash)。來自煙煤的飛灰能夠夠包含約20~約60重量％的二氧化硅和約5~約35%的氧化鋁(基于飛灰的總重量)。來自次煙煤的飛灰能夠包含約40~約60重量％的二氧化硅和約20~約30重量％的氧化鋁(基于飛灰的總重量)。來自褐煤的飛灰能夠包含約15~約45重量％的二氧化硅和約20~約25重量％的氧化鋁(基于飛灰的總重量)。參見例如 Meyers 等人的 “Fly Ash.A Highway Construction Material,(飛灰:高速路構(gòu)造材料)’^Federal Highway Administration, Report N0.FHWA-1P-76-16, Washington, DC, 1976。
[0076]來自煙煤的底灰能夠包含約40~約60重量％的二氧化硅和約20~約30重量％的氧化鋁(基于底灰的總重量)。來自次煙煤的底灰能夠包含約40~約50重量％的二氧化硅和約15~約25重量％的氧化鋁(基于底灰的總重量)。來自褐煤的底灰能夠包含約30~約80重量％的二氧化硅和約10~約20重量％的氧化鋁(基于底灰的總重量)。參見例如MoultoruLyle K.的“Bottom Ash and Boiler Slag (底灰和爐禮:)，’^Proceedings of theThird International Ash Utilization Symposium, U.S.Bureau of Mines, InformationCircular N0.8640, Washington, DC, 1973。
[0077]取決于其來源，材料(例如甲烷)可以是按上述定義的生物質(zhì)的或非生物質(zhì)的。
[0078]“非氣態(tài)”材料在環(huán)境條件下基本是液體、半固體、固體或混合物。例如，煤、石油焦、浙青烯和液體石油殘余是非氣態(tài)材料，而甲烷和天然氣是氣態(tài)材料。
[0079]術(shù)語“單元”表示單元操作。當(dāng)描述多于一個(gè)“單元”存在時(shí)，那些單元以平行的方式操作，除非另有聲明。然而，取決于上下文，單個(gè)單元可以包含多于一個(gè)的串聯(lián)或并聯(lián)的單元。例如，酸性氣體去除單元可以包括硫化氫去除單元，其后串聯(lián)二氧化碳除去單元。作為另一個(gè)實(shí)例，污染物去除單元可以包括用于第一污染物的第一去除單元，其后串聯(lián)用于第二污染物的第二去除單元。作為又一個(gè)實(shí)例，壓縮機(jī)可以包含壓縮流至第一壓力的第一壓縮機(jī)，其后串聯(lián)進(jìn)一步壓縮該流至第二(更高)壓力的第二壓縮機(jī)。
[0080]術(shù)語“一部分碳質(zhì)原料(碳質(zhì)材料的一部分)”表示未反應(yīng)原料的碳含量以及部分反應(yīng)原料，以及其它可能 全部或部分從碳質(zhì)原料衍生而來的其它組分(例如一氧化碳、氫氣和甲烷)。例如，“一部分碳質(zhì)原料(碳質(zhì)材料的一部分)”包括可存在于副產(chǎn)物焦炭和回收粉末的碳含量，該焦炭最終衍生自最初的碳質(zhì)原料。
[0081]正如對相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員通常所理解的，本發(fā)明上下文中的術(shù)語“過熱蒸氣”表示在所使用的條件下不冷凝的蒸氣流。
[0082]正如對相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員通常所理解的，本發(fā)明上下文中的術(shù)語“干燥的飽和蒸氣”或“干燥蒸氣”表示不冷凝的稍過熱飽和蒸氣。
[0083]術(shù)語“合成氣需求”表示對于步驟(d)的加氫甲烷化反應(yīng)保持加氫甲烷化反應(yīng)器中合成氣平衡。如上所指出的，在整個(gè)期望的平穩(wěn)態(tài)加氫甲烷化反應(yīng)(參見上述的反應(yīng)式(I)、(II)和(III))中，以相對平衡的方式產(chǎn)生和消耗氫氣和一氧化碳。因?yàn)闅錃夂鸵谎趸甲鳛闅鈶B(tài)產(chǎn)物的一部分被排出，所以必須按至少基本保持該反應(yīng)平衡所需的含量，把氫氣和一氧化碳加入至(通過如下討論的過熱合成氣原料流)和/或原位產(chǎn)生于(通過如下討論的，補(bǔ)充氧進(jìn)行的燃燒/氧化反應(yīng))加氫甲烷化反應(yīng)器。為了本發(fā)明的目的，必須加入或原位產(chǎn)生的用于加氫甲烷化反應(yīng)(步驟(d))的氫氣和一氧化碳的含量是“合成氣需求”。
[0084]術(shù)語“蒸氣需求”表示必須通過蒸氣流加入至加氫甲烷化反應(yīng)器的蒸氣含量(步驟(b)，也參見圖1中的(12))。在加氫甲烷化反應(yīng)中消耗蒸氣并必須向該加氫甲烷化反應(yīng)器加入一些蒸氣。對于原料中每兩摩爾的碳，蒸氣的理論消耗是兩摩爾以產(chǎn)生一摩爾甲烷和一摩爾二氧化碳(見反應(yīng)式(V))。在實(shí)踐中，蒸氣消耗不是全然有效的，且蒸氣隨產(chǎn)物氣體被排出，因此，需要加入大于理論量的蒸氣至加氫甲烷化反應(yīng)器中，其中所加入的含量是“蒸氣需求”。能夠例如通過蒸氣流和富氧氣流(正如以下所討論的通常在引入加氫甲烷化反應(yīng)器之前將它們結(jié)合)添加蒸氣。下面將更加詳細(xì)的討論要添加的蒸氣的量(和來源)。從碳質(zhì)原料原位產(chǎn)生的蒸氣(例如，來自碳質(zhì)原料的任何濕分含量的蒸發(fā)，或來自與存在于或產(chǎn)生自碳質(zhì)原料的氫氣、甲烷和/或其它烴的氧化反應(yīng))能夠有助于提供蒸氣；然而，應(yīng)該指出，原位產(chǎn)生或在低于加氫甲烷化反應(yīng)溫度下進(jìn)料至加氫甲烷化反應(yīng)器的任何蒸氣會(huì)對加氫甲烷化反應(yīng)的“熱量需求”產(chǎn)生影響。
[0085]正如上文所討論的和下文進(jìn)一步詳述的，術(shù)語“熱量需求”表示必須加入至加氫甲烷化反應(yīng)器和/或原位產(chǎn)生(例如，通過如下討論的，和所提供的氧的燃燒/氧化反應(yīng))的熱能的量以保持步驟(d)的反應(yīng)處于基本的熱平衡。在本發(fā)明的上下文中，如下所討論的，在工藝的平穩(wěn)操作中，通常在加氫甲烷化反應(yīng)的操作溫度以下的溫度下進(jìn)料全部蒸汽至加氫甲烷化反應(yīng)器中(步驟(d))。在該情形下，將通過原位的燃燒/氧化反應(yīng)(步驟(C))來滿足“熱量需求”。
[0086]盡管與本文所描述的那些相似或等同的方法和材料能夠用于本公開內(nèi)容的實(shí)施和測試中，但是本文描述了合適的方法和材料。因此，本文的材料、方法和實(shí)例僅為說明性的，而不旨在為限定性(除非具體聲明)。
[0087]總體過程信息
[0088]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1和2所示的，冷卻的甲烷產(chǎn)物(99)和電能(92)最終產(chǎn)生自非氣態(tài)的碳質(zhì)材料(10)。
[0089]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在原料制備單元(100)中處理非氣態(tài)碳質(zhì)原料
(10)以產(chǎn)生進(jìn)料至催化劑應(yīng)用單元(350)的碳質(zhì)原料(32)，其中應(yīng)用加氫甲烷化催化劑以產(chǎn)生經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)。
[0090]在某些如下討論的任選的實(shí)施方式中，全部或部分再循環(huán)富碳的和無機(jī)的脫灰焦炭流(65)和/或全部或部分回收的粉末流(362)可以(i)進(jìn)料至原料制備單元(100)且和非氣態(tài)碳質(zhì)材料(10) —起共處理，(ii)和碳質(zhì)原料結(jié)合以進(jìn)料至催化劑應(yīng)用單元(350)，
(iii)和催化后的碳質(zhì)原料(31+32)結(jié)合，或(iv)可以利用上述的一些組合。
[0091]加氫甲烷化催化劑通常會(huì)包括來自再循環(huán)催化劑流(57)的再循環(huán)催化劑和來自補(bǔ)充催化劑流(56)的補(bǔ)充催化劑。下面提供進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0092]將經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)以及蒸氣流(12)和富氧氣體流(14)和任選的過熱合成原料流(16)進(jìn)料至加氫甲烷化反應(yīng)器(200)。
[0093]正如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的，蒸氣流(12)衍生自由過程熱量回收(回收來自熱粗產(chǎn)品氣體的熱量)所產(chǎn)生的干飽和蒸氣流(40)，并在引入加氫甲烷化反應(yīng)器(200)時(shí)或之前通過壓力降低將蒸汽流(12)轉(zhuǎn)化為過熱蒸氣。
[0094]蒸氣流(12)、富氧氣體流(14)和任選的過熱合成氣原料流(16)可以是單一原料流(或與原位產(chǎn)生熱能和蒸氣結(jié)合的多原料流)，其包含蒸氣和熱能，以及任選地，氫氣和一氧化碳，正如至少基本滿足或至少滿足在加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中發(fā)生的加氫甲烷化反應(yīng)的合成氣、蒸氣和熱量需求。
[0095]在加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中，(i) 一部分碳質(zhì)原料和氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生熱能，以及常見的一氧化碳、氫氣和二氧化碳( 燃燒/氧化反應(yīng))；(ii)在加氫甲烷化催化劑存在下，一部分碳質(zhì)原料、蒸氣、氫氣和一氧化碳發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生富甲燒的粗產(chǎn)物氣體(加氫甲燒化反應(yīng))。所產(chǎn)生的富甲烷粗產(chǎn)物氣體作為富甲烷粗產(chǎn)物氣體流(50)從加氫甲烷化反應(yīng)器
(200)排出。所排出的富甲烷粗產(chǎn)物氣體流(50)通常包括至少甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、硫化氫、蒸氣、夾帶的固體粉末和熱能。
[0096]加氫甲烷化反應(yīng)器(200)包含帶有上部分(202b)和下部分(202a)的流化床(202)。不受限于任何特定的理論，加氫甲烷化反應(yīng)在上部分(202b)占優(yōu)勢，而和來自富氧氣體流(14)的氧氣發(fā)生的氧化反應(yīng)在下部分(202a)占優(yōu)勢。相信在這兩部分之間沒有具體限定的邊界，而是存在過渡，因?yàn)檠鯕庠谙虏糠?202a)消耗(并且產(chǎn)生熱能和合成氣)。也相信在存在于加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的條件下，氧氣消耗是快速地；因此，流化床(202)的主要部分是上部分(202b)。
[0097]可以單獨(dú)地進(jìn)料蒸氣流(12)和富氧氣流(14)至加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中，但通常在進(jìn)料入流化床(202)的下部分(202a)之前將兩者混合。在一個(gè)實(shí)施方式中，正如在前面并入的US2012/0046510A1中所公開的，不存在任選的過熱合成氣原料流(16)，而是在加氫甲烷化反應(yīng)的目標(biāo)操作溫度以下的溫度下將經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)、蒸氣流(12)和富氧氣流(14)全部加料至加氫甲烷化反應(yīng)器(200)。
[0098]至少一部分的處于流化床(202)的下部分(202a)的碳質(zhì)原料和來自富氧氣流
(14)的氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生熱能，還有氫氣和一氧化碳(合成氣)。在一個(gè)實(shí)施方式中，這種反應(yīng)足量地發(fā)生以滿足加氫甲烷化反應(yīng)的熱量和合成氣的需求(在過程的穩(wěn)態(tài)操作中，不利用單獨(dú)的過熱合成氣原料流(16))。這包括以下物質(zhì)的反應(yīng):來自未反應(yīng)的(新的)原料、部分反應(yīng)過的原料(例如焦炭和再循環(huán)粉末)的固體碳以及可由下部分(202a)處的原料和再循環(huán)粉末產(chǎn)生或隨其 攜帶的氣體(一氧化碳、氫氣、甲烷和高級(jí)烴)。通常地，取決于燃燒/氧化的程度，通常可能產(chǎn)生一些水(蒸氣)以及其它例如二氧化碳的副產(chǎn)物。
[0099]如上所指出的，在加氫甲烷化反應(yīng)器(200)(主要在流化床(202)的上部分(202b))中，在加氫甲烷化催化劑存在下，碳質(zhì)原料、蒸氣、氫氣和一氧化碳反應(yīng)以產(chǎn)生富甲烷的粗產(chǎn)物，其最終作為富甲烷粗產(chǎn)物流(50)從加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中排出。
[0100]正如下面進(jìn)一步具體描述的,流化床(202)中碳質(zhì)原料的反應(yīng)也生成包含未反應(yīng)的碳和來自碳質(zhì)原料(包含夾雜的加氫甲烷化催化劑)的非碳成分的副產(chǎn)物焦炭。為了阻止在加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中殘留的積聚，副產(chǎn)物焦炭的固體凈化通過焦炭收回線路
(58)定期性排出(周期性地或連續(xù)性地)。
[0101]所排出的副產(chǎn)物焦炭能夠在催化劑回收單元(300)中處理以回收夾帶的催化劑和任選地，其它例如釩和鎳的增值副產(chǎn)物(取決于非氣態(tài)碳質(zhì)材料(10)的成分)，從而產(chǎn)生貧化焦炭(depleted char) (59)。任選地,正如第13/450，995號(hào)美國專利申請所公開的(下面將并入)，貧化焦炭(59)可以在碳回收單元(325)中被處理以產(chǎn)生再循環(huán)的富碳和無機(jī)的脫灰(ash-depleted)焦炭流(65)和脫碳的無機(jī)富灰流(66)。在一個(gè)下面將討論的任選的實(shí)施方式中，全部或部分所回收的粉末流(362)可以和所收回的副產(chǎn)物焦炭在催化劑回收單元(300)中共處理。
[0102]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，如前面并入的US2012/0102836A1中所公開的，進(jìn)料碳質(zhì)原料(32)(或經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32))至流化床(202)的下部分(202a)。因?yàn)閷⒔?jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)引入至流化床的(202)的下部分(202a)，焦炭收回線路(58)將位于這樣的位點(diǎn)，使得副產(chǎn)物焦炭在經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)的進(jìn)料位置以上的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)處從流化床(202)中排出，通常從流化床(202)的上部分(202b)排出。
[0103]在該實(shí)施方式中，由于經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)進(jìn)入加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的較低進(jìn)料位點(diǎn)和副產(chǎn)物焦炭離開加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的較高排出位點(diǎn)，加氫甲烷化反應(yīng)器(200)將是如下所述的向上流動(dòng)的構(gòu)造。
[0104]加氫甲烷化反應(yīng)器(200)通常還包括流化床(202)下面的區(qū)域(206)，其具有通常由柵板(208)或類似的間隔物分隔開的兩個(gè)部分。過大而不能在流化床部分(202)流態(tài)化的顆粒，例如大顆粒的副產(chǎn)物焦炭和不可流態(tài)化的聚集物通常在流化床(202)的下部分(202a)以及區(qū)域(206)處收集。該顆粒通常包含碳成分(以及灰和催化劑成分)，并可以通過焦炭收回線路(58)和(58a)從加氫甲烷化反應(yīng)器(200)中周期性地除去以用于如下所述的催化劑回收和進(jìn)一步的處理。
[0105]通常，從加氫甲烷化反應(yīng)器(200)收回之前，富甲烷粗產(chǎn)物流過處于流化床部分
(202)上面的最初脫離區(qū)域(204)。該脫離區(qū)域(204)可以任選地，包含例如一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部旋風(fēng)分離器(cyclone)和/或其他夾帶顆粒分離機(jī)械結(jié)構(gòu)。所“收回”(參見下面的討論)的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(50)通常包含至少甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、硫化氫、蒸氣、熱能和夾帶粉末。
[0106]如下面更加詳細(xì)討論的，最初通常通過旋風(fēng)分離器組件(360)(例如，一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部和/或外部的旋風(fēng)分離器)處理富甲烷粗產(chǎn)物氣流(50)以除去大部分的夾帶粉末，其可以按需后接任選的額外處理組件，例如文丘里洗滌器(scrubber)。因此，不論粉末分離是否發(fā)生在加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的內(nèi)部和/或外部，所“收回”的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(50)被認(rèn)為是粉末分離前的粗產(chǎn)物。
[0107]正如圖1明確示出的，富甲烷粗產(chǎn)物流(50)從加氫甲烷化反應(yīng)器(200)流入用于夾帶顆粒分離的旋風(fēng)分離器組件(360)。盡管旋風(fēng)分離器組件(360)在圖1中出于簡化目的顯示成單一的外部旋風(fēng)分離器，但是正如上面指出的，旋風(fēng)分離器組件(360)可以是內(nèi)部的和/或外部的旋風(fēng)分離器，并還可以是多個(gè)內(nèi)部的和/或外部的旋風(fēng)分離器的系列。
[0108]在旋風(fēng)分離器組件(360)中處理富甲烷粗產(chǎn)物氣流(50)以產(chǎn)生脫粉末的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(52)和回收的粉末流(362)。
[0109]可以進(jìn)料所回收的粉末流回流至加氫甲烷化反應(yīng)器(202)，例如經(jīng)過粉末再循環(huán)線路(364)流入流化床(202)的上部分(202b)，和/或經(jīng)過粉末再循環(huán)線路(366)流入流化床(202)的下部分(202a)(正如在前面所并入的US2012/0060417A1中所公開的)。對于沒有進(jìn)料返回流化床(202)來說，回收粉末流(362)可以，例如再循環(huán)至原料制備單元
(100)和/或催化劑回收單元(300)，和/或結(jié)合經(jīng)催化的碳質(zhì)原料(31+32)。
[0110]脫粉末的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(52)通常包含至少甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、硫化氫、蒸氣、氨和熱能，以及少量的污染物(例如剩余殘留夾帶的粉末)，和可存在于碳質(zhì)原料中的其他揮發(fā)的和/或被攜帶的材料(例如汞)。實(shí)際上，通常不會(huì)(全部通常小于約50ppm)有可凝結(jié)(正常條件下)的烴存在于脫粉末的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(52)中。
[0111]然后，提供脫粉末的富甲烷粗產(chǎn)物氣流(52)至熱回收單元，例如第一熱交換單元(400)，其從脫粉末富甲烷粗產(chǎn)物流(52)中去除至少部分熱能并降低脫粉末富甲烷粗產(chǎn)物流(52)的溫度以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流(70)，其具有小于脫粉末富甲烷粗產(chǎn)物流
(52)的溫度。[0112]由第一熱交換單元(400)所回收的熱能用于從鍋爐原料水流(39a)中產(chǎn)生第一過程蒸氣流(40)，并且所得到的第一過程蒸氣流(40)是處于高于加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的操作壓力(第一壓力條件)的壓力(第二壓力條件)下的干飽和蒸氣。進(jìn)料至少部分第一過程蒸氣流(40)作為蒸氣流(12)回流至加氫甲烷化反應(yīng)器(200)。另一部分第一過程蒸氣流(40)(例如，超出加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣需求的)能夠作為蒸氣流(12a)被排出，并用于例如其他過程操作(例如催化劑應(yīng)用和回收)。
[0113]如上所指出的，進(jìn)料至加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的蒸氣流(12)是過熱蒸氣。因?yàn)榈谝贿^程蒸氣流(40)是在高于加氫甲烷化反應(yīng)器(200)的壓力下，從干飽和蒸氣向過熱蒸氣的轉(zhuǎn)化因經(jīng)過進(jìn)料點(diǎn)進(jìn)入加氫甲烷化反應(yīng)器(200)時(shí)的壓力下降而能夠發(fā)生，或者第一過程蒸氣流(40)能夠經(jīng)過膨脹器或其他類似的壓力降低裝置(405)以轉(zhuǎn)化干飽和蒸氣至過熱蒸氣，正如下面將進(jìn)一步討論的。
[0114]在一個(gè)或多個(gè)下游的加工步驟中處理經(jīng)冷卻的脫粉末富甲烷粗產(chǎn)物氣流(70)來進(jìn)一步回收熱能、去污和轉(zhuǎn)化以制造經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流、電能和任選地，一種或多種增值產(chǎn)品，例如代用天然氣(管道級(jí))、氫氣、一氧化碳、合成氣、氨、甲醇和其他合成氣衍生產(chǎn)品，正如在下面的“加氫甲烷化”部分中引用的文件中的許多所公開的并將在下面進(jìn)一步討論。
[0115]下面提供額外的細(xì)節(jié)和實(shí)施方式。
[0116]加氫甲烷化
[0117]催化氣化/加氫甲烷化和/或粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程和條件通常公開于，
【權(quán)利要求】
1.一種用于從非氣態(tài)碳質(zhì)材料產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流和電能的方法，該方法包括以下步驟: (a)從非氣態(tài)碳質(zhì)材料制備碳質(zhì)原料； (b)引入碳質(zhì)原料、加氫甲烷化催化劑、蒸氣流和一定量的氧氣至加氫甲烷化反應(yīng)器，其中在第一壓力條件下操作該加氫甲烷化反應(yīng)器； (C)在加氫甲燒化反應(yīng)器中，使一部分碳質(zhì)原料和氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生一氧化碳、氫氣和熱倉泛; (d)在加氫甲燒化反應(yīng)器中，在一氧化碳、氫氣、蒸氣和加氫甲燒化催化劑存在下使一部分碳質(zhì)原料反應(yīng)以制造富甲烷的粗產(chǎn)物氣；以及 (e)從加氫甲烷化反應(yīng)器中排出富甲烷粗產(chǎn)物氣的富甲烷粗產(chǎn)物氣流，其中富甲烷粗產(chǎn)物氣流包含甲烷、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、硫化氫、蒸氣和熱能； 其特征在于所述方法包括以下的額外步驟: (f)引入富甲烷粗產(chǎn)物流至第一熱交換器單元以回收熱能和制造經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流和干飽和蒸氣流，其中干飽和蒸氣流是在高于第一壓力條件的第二壓力條件下； (g)在降低的壓力條件下，提供至少一部分干飽和蒸氣流至加氫甲烷化反應(yīng)器，使得提供至加氫甲烷化反應(yīng)器的這部分干飽和蒸氣流在引入加氫甲烷化反應(yīng)器時(shí)或之前轉(zhuǎn)化為第一過熱蒸氣流，其中降低的壓力條件大于第一壓力條件但小于第二壓力條件； (h)蒸氣轉(zhuǎn)化經(jīng)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物流中的一部分一氧化碳以產(chǎn)生富氫粗產(chǎn)物流； (i)從富氫粗產(chǎn)物流中除去二氧化`碳的大部分和硫化氫的大部分以制造脫硫氣流，其中脫硫氣流包含來自富氫粗產(chǎn)物流的一氧化碳、甲烷和氫氣的大部分； U)用脫硫氣流中的氫氣甲烷化脫硫氣流中的一氧化碳的大部分以產(chǎn)生經(jīng)處理的富甲烷產(chǎn)物流和熱能； (k)回收一部分來自步驟(j)的熱能以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷產(chǎn)物流； (I)由步驟(k)中回收的至少一部分熱能來制造第二過熱蒸氣流；以及 (m)由步驟(1)中產(chǎn)生的至少一部分第二過熱蒸氣流來發(fā)電， 其中 (1)步驟(d)的反應(yīng)具有蒸氣需求和熱量需求， (2)蒸氣需求基本由蒸氣流來滿足， (3)蒸氣流基本包含來自干飽和蒸氣流的蒸氣，以及 (4)引入加氫甲烷化反應(yīng)器的氧氣含量是足夠的，使得步驟(d)反應(yīng)的熱量需求基本由步驟(c)的反應(yīng)來滿足。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于蒸氣需求至少由所述蒸氣流來滿足。
3.權(quán)利要求1~2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于蒸氣流只包含來自所述干飽和蒸氣流的蒸氣。
4.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第二壓力條件比第一壓力條件高至少約25psi (約172kPa)，或者第二壓力條件比第一壓力條件高至少約50psi (約345kPa)，或者第二壓力條件比第一壓力條件高至少約IOOpsi (約690kPa)，或者第二壓力條件比第一壓力條件高約200psi (約1379kPa)或更小。
5.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第二壓力條件比第一壓力條件高至少約5%，或者第二壓力條件比第一壓力條件高至少約10%，或者第二壓力條件比第一壓力條件高約20%或更小。
6.權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于第一壓力條件為約400psig(約2860kPa)或更大，且約1000psig(約6996kPa)或更小。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第一壓力條件為約450psig(約3204kPa)或更大，且約900psig (約6307kPa)或更小。
8.權(quán)利要求6或7所述的 方法，其特征在于第一壓力條件是約600psig(約4238kPa)或更小。
【文檔編號(hào)】C10L3/08GK103890147SQ201280051045
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月17日
【發(fā)明者】A.賽德施潘德 申請人:格雷特波因特能源公司