碳質(zhì)原料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)原料至熱的富甲烷合成氣的方法，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，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)料至加氫甲烷化反應(yīng)器用于滿足加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣需求。
【專利說明】碳質(zhì)原料加氫甲烷化
【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)至熱富甲燒合成氣(hot methan-enriched synthesis gas)的方法，其中來自熱富甲燒合成氣的熱能被用于產(chǎn)生干飽和蒸氣流(dry saturated steam 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)料至加氫甲烷化反應(yīng)器從而滿足加氫甲烷化反應(yīng)的蒸氣需求。
[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)?、浙青、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(shì)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、
【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)冷卻的富甲烷粗產(chǎn)物氣流，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，其中該加氫甲烷化反應(yīng)器在第一壓力條件下操作； (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(cāng)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:(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；以及 (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； 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)通過富氧氣流引入加氫甲烷化反應(yīng)器的氧氣是足量的，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，其特征在于該方法包括以下額外的步驟: (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)物流中除去大部分的二氧化碳和大部分的硫化氫以制造脫硫氣流，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；以及 (k)回收一部分來自步驟(j)的熱能以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的甲烷粗產(chǎn)物流。
3.權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于通過產(chǎn)生過熱蒸氣在步驟(k)中回收熱能。
4.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于蒸氣需求至少由蒸氣流來滿足。
5.權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于蒸氣流只包含來自干飽和蒸氣流的蒸氣。
6.權(quán)利要求1~5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。
7.權(quán)利要求1~5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。
8.權(quán)利要求1~7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。
9.權(quán)利要求8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。
10.權(quán)利要求8或9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)】C10L3/08GK103890148SQ201280051047
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:格雷特波因特能源公司