[發明專利]含碳原料的加氫甲烷化方法

有效

• 申請號: 201410342421.2
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN104119956A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: V.G.雷林;E.T.羅賓遜;A.西爾德什潘德;N.C.納哈斯
• 申請（專利權）人: 格雷特波因特能源公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/86;C10K3/04;C10L3/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 劉蕾

1.一種用于從含碳原料產生多種氣體產物，并產生甲烷產物流的方法，所述方法包含下列步驟：

(a)向加氫甲烷化反應器供應含碳原料、富氧氣體流、加氫甲烷化催化劑和蒸汽流，所述含碳原料包含碳和水分；

(b)在氧氣存在下在加氫甲烷化反應器中使來自含碳原料的一部分碳反應以產生一氧化碳、氫氣和熱能；

(c)在一氧化碳、氫氣、蒸汽和加氫甲烷化催化劑存在下在加氫甲烷化反應器中使含碳原料反應以產生富甲烷粗制產物流，其包含甲烷、一氧化碳、氫氣、二氧化碳和熱能；

(d)從加氫甲烷化反應器中撤出富甲烷粗制產物流；

(e)將富甲烷粗制產物流引入熱交換器以回收熱能并產生冷卻的富甲烷粗制產物流；

(f)使用步驟e中回收的熱能用于(1)在引入加氫甲烷化反應器之前使蒸汽流過熱，以及(2)產生第一次工藝蒸汽流；

(g)酸變換冷卻的富甲烷粗制產物流中的一部分一氧化碳以產生熱能和富氫處理產物流，其具有氫氣與一氧化碳的摩爾比至少3:1；

(h)任選回收步驟g的熱能，其中至少一部分回收的熱能用于產生第二次工藝蒸汽流；

(i)任選在耐硫甲烷化催化劑存在下在催化甲烷轉化器中使富氫處理產物流中的一部分氫氣和至少一部分一氧化碳反應以產生富甲烷處理產物流；

(j)任選回收步驟i的熱能，如果存在，其中至少一部分回收的熱能用于產生第三次工藝蒸汽流；

(k)從富氫處理產物流中，或者如果存在步驟i時從富甲烷處理產物流中去除大部分二氧化碳和大部分硫化氫以產生脫硫氣體流，其包含來自富氫處理產物流，或者如果存在步驟i時來自富甲烷處理產物流，的大部分氫氣、一氧化碳和甲烷；

(l)任選從脫硫氣體流中分離一部分氫氣以產生貧氫脫硫氣體流，其包含甲烷、氫氣和一氧化碳；

(m)在甲烷化催化劑存在下在催化甲烷轉化器中使脫硫氣體流，或者如果存在步驟l時使貧氫脫硫氣體流中的一氧化碳和氫氣反應以產生熱能和富甲烷脫硫氣體流；

(n)回收步驟m的熱能，其中至少一部分回收的熱能用于產生第四次工藝蒸汽流；以及

(o)回收至少一部分富甲烷脫硫氣體流作為甲烷產物流，

其中:

所述富氧氣體流任選包含蒸汽；

所述加氫甲烷化反應器在溫度至少700°F(371℃)到1500°F(816℃)下操作；

步驟c中的反應具有蒸汽需求、合成氣需求和熱需求，

所述蒸汽需求基本上由蒸汽流、從含碳原料的水分產生的蒸汽、以及如果存在，富氧氣體流中的蒸汽滿足，

所述蒸汽流基本上由第一次工藝蒸汽流、第四次工藝蒸汽流、第二次工藝蒸汽流(存在步驟h時)、和第三次工藝蒸汽流(存在步驟j時)中的一項或多項的至少一部分組成，

步驟b中的反應足以滿足步驟c中的反應的合成氣需求，以及

所述蒸汽流包含熱能，且步驟b中的反應產生熱能，結合起來，足以基本滿足步驟c中的反應的熱需求。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述蒸汽需求由蒸汽流、從含碳原料的水分產生的蒸汽、以及如果存在，富氧氣體流中的蒸汽滿足。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于：所述蒸汽流包含熱能，且步驟b中的反應產生熱能，結合起來，足以滿足步驟c中的反應的熱需求。

4.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于：(i)所述富甲烷粗制產物流包含至少20mol％甲烷(基于所述富甲烷粗制產物流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氫氣的摩爾數)，或(ii)所述富甲烷粗制產物流包含至少50mol％甲烷加二氧化碳(基于所述富甲烷粗制產物流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氫氣的摩爾數)，或同時具有(i)和(ii)。

5.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟b和c產生炭副產物，其連續或定期從加氫甲烷化反應器中撤出；加氫甲烷化催化劑包含堿金屬；所述炭副產物包含來自加氫甲烷化催化劑的堿金屬；處理至少一部分所述炭副產物以回收至少一部分堿金屬；至少一部分回收的堿金屬再循環用作加氫甲烷化催化劑；含碳原料在供應到加氫甲烷化反應器之前使用加氫甲烷化催化劑浸漬；以及用于浸漬含碳原料的加氫甲烷化催化劑包含再循環的加氫甲烷化催化劑和補充的加氫甲烷化催化劑。

6.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法為連續方法，其中步驟a-g、k和m-o以連續方式進行。