碳质原料的加氢甲烷化制造技术

技术编号:9672902 阅读:128 留言:0更新日期:2014-02-14 21:35
本发明专利技术涉及将碳质原料加氢甲烷化为贫酸性气体的富甲烷合成气的方法,所述方法具有改善的酸性气体去除处理效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳质原料的加氢甲烷化专利
本专利技术涉及将碳质原料加氢甲烧化(hydromethanating)为贫酸性气体的富甲烧合成气的方法,所述方法具有改进的酸性气体去除处理效率。专利技术背景考虑到诸多因素,如较高的能源价格与环境问题,由较低燃料价值的碳质原料(如石油焦、残油、浙青烯、煤和生物质)生产增值产品(如管道品质的代用天然气、氢、甲醇、高级烃、氨和电力)重新受到关注。此类较低燃料价值的碳质原料可在提高的温度和压力下气化以生产合成气流,后者随后可被转化为此类增值产品。—种有利的气化方法是加氢甲烷化,其中碳质原料在流化床加氢甲烷化反应器中在催化剂源和蒸汽的存在下在适度提高的温度与压力下转化,以直接生产富甲烷合成气流(中等BTU合成气流)粗产物。这不同于常规气化方法,如基于碳源在极大提高的温度与压力下部分燃烧/氧化的那些方法(热气化,通常是非催化的),其中合成气(一氧化碳+氢)是主要产物(极少或不直接生产甲烷),该合成气随后可被进一步加工以生产甲烷(经催化甲烧化,参见下面的反应(iii))或任意数量的其它高级烃产品。加氢甲烷化方法与转化/利用所得富甲烷合成气流生产增值产品公开在例如 US3828474、US3958957、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4243639、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4604105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167691AU US2006/0265953AU US2007/000177AU US2007/083072AUUS2007/0277437A1、US2009/0048476A1, US2009/0090056A1, US2009/0090055A1,US2009/0165383A1、US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0170968A1,US2009/0165380A1, US2009/016538IAU US2009/016536IAU US2009/0165382A1,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、US2009/0324461A1、US2009/0324462A1、US2010/0071235A1、US2010/0071262A1、US2010/0120926A1, US2010/0121125A1、US2010/0168494A1、US2010/0168495A1、US2010/0179232A1、US2010/0287835A1、US2010/0287836A1、US2010/0292350A1、US2011/0031439A1、US2011/0062012A1、US2011/006272 IAl、US2011/0062722A1、US2011/0064648A1、US2011/0088896A1、US2011/0088897A1 和 GB1599932 中。还参见以下文献:Chiaramonte 等,“Upgrade Coke by Gasification,,,Hydrocarbon Processing,1982 年 9 月,第 255-257 页;和 Kalina 等,“Exxon Catalytic Coal GasificationProcess Predevelopment Program, Final Report,,,Exxon Research and EngineeringC0.,Baytown, TX, FE236924,1978 年 12 月。碳源的加氢甲烷化通常涉及四种理论上独立的反应: 蒸汽碳(steamcarbon):C + H2O — CO + H2 (I)水煤气变换(water-gasshift):C0 + H2O — H2 + CO2 (II)CO 甲烷化:C0 + 3H2 — CH4 + H2O (III)加氢气化(Hydro-gasification):2H2 + C — CH4 (IV)在加氢甲烷化反应中,前三个反应(1-1II)占优,导致下面的总反应:2C + 2H20 — CH4 + CO2 (V)总加氢甲烷化反应是基本热平衡的;但是,由于过程热损失和其它能量需求(如与原料一起进入反应器的水分蒸发所需的能量),必须加入一定的热以保持热平衡。该反应也是基本合成气(氢和一氧化碳)平衡的(生产并消耗合成气);因此,当一氧化碳和氢与产品气体一起被提取出来时,需要按需向反应中添加一氧化碳和氢以避免缺乏。为保持反应的净热尽可能接近中性(仅轻微放热或吸热),并保持合成气平衡,通常将蒸汽、一氧化碳与氢的过热气流进料到加氢甲烷化反应器中。通常,一氧化碳和氢流是从产品气体中分离的循环流,和/或通过重整/部分氧化一部分产品甲烷来提供。参见例如先前并入的 US4094650、US6955595、US2007/083072A1、US2010/0120926A1、US2010/0287836AUUS2011/0031439AUUS2011/0062722A1 和 US2011/0064648A1。在加氢甲烷化方法的一种变体中,所需的一氧化碳、氢和热能还可通过将氧进料到该加氢甲烷化反应器中来至少部分原位生成。参见例如先前并入的US2010/0076235A1、US2010/0287835A1、US2011/006272IAl、US2012/0046510A1、US2012/0060417A1、US2012/0102836A1 和 US2012/0102837A1。结果是还含有大量的氢、一氧化碳和二氧化碳的“直接”富甲烷粗产物气流,其可例如直接用作中等BTU能源,或可被加工以获得多种价值更高的产品流,如管道品质的代用天然气、高纯氢、甲醇、氨、高级烃、二氧化碳(用于强化采油和工业用途)与电能。除二氧化碳之外,富甲烷粗产品流还含有硫化氢,其通常与二氧化碳一起通过酸性气体去除系统除去以提供脱硫的富甲烷气流用于例如进一步加工成管道品质的天然气流。酸性气体去除方法通常是相关领域那些普通技术人员公知的,并且通常包括使气流与溶剂接触以产生载有CO2和/或H2S的吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由非气态碳质材料生成脱硫气流的方法,所述方法包括以下步骤:(a)由所述非气态碳质材料制备碳质原料;(b)将所述碳质原料与加氢甲烷化催化剂引入到加氢甲烷化反应器中;(c)使所述碳质原料在所述加氢甲烷化反应器中在第一压力条件下在一氧化碳、氢、蒸汽和加氢甲烷化催化剂存在下反应以制备富甲烷粗产品气体与固体副产物焦炭;(d)从所述加氢甲烷化反应器中提取所述富甲烷粗产品气体的富甲烷粗产品气流,其中所述富甲烷粗产品气流包含甲烷、一氧化碳、氢、二氧化碳、硫化氢、蒸汽和热能;(e)将所述富甲烷粗产品流引入第一热交换器单元以回收热能并产生冷却的富甲烷粗产品流;(f)任选地,将所述冷却的富甲烷粗产品流中的至少一部分一氧化碳进行蒸汽变换以产生富氢粗产品流;(g)将所述冷却的富甲烷粗产品流脱水,或如果存在将所述富氢粗产品流脱水以产生基本脱水的粗产品流;(h)将所述脱水的粗产品流压缩至第二压力条件以产生压缩的脱水粗产品流,其中所述第二压力条件高于所述第一压力条件;和(i)从所述压缩的脱水粗产品流中除去大部分二氧化碳和大部分硫化氢以制备脱硫气流,其中所述脱硫气流包含来自所述脱水的粗产品流的大部分氢、一氧化碳(如果在所述脱水的粗产品流中存在的话)和甲烷。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.03 US 61/492,9191.一种由非气态碳质材料生成脱硫气流的方法,所述方法包括以下步骤: (a)由所述非气态碳质材料制备碳质原料; (b)将所述碳质原料与加氢甲烷化催化剂引入到加氢甲烷化反应器中; (C)使所述碳质原料在所述加氢甲烷化反应器中在第一压力条件下在一氧化碳、氢、蒸汽和加氢甲烷化催化剂存在下反应以制备富甲烷粗产品气体与固体副产物焦炭; (d)从所述加氢甲烷化反应器中提取所述富甲烷粗产品气体的富甲烷粗产品气流,其中所述富甲烷粗产品气流包含甲烷、一氧化碳、氢、二氧化碳、硫化氢、蒸汽和热能; (e)将所述富甲烷粗产品流引入第一热交换器单元以回收热能并产生冷却的富甲烷粗广品流; (f)任选地,将所述冷却的富甲烷粗产品流中的至少一部分一氧化碳进行蒸汽变换以广生富氢!粗广品流; (g)将所述冷却的富甲烷粗产品流脱水,或如果存在将所述富氢粗产品流脱水以产生基本脱水的粗广品流; (h)将所述脱水的粗产品流压缩至第二压力条件以产生压缩的脱水粗产品流,其中所述第二压力条件高于所述第一压力条件;和 (i...

【专利技术属性】
技术研发人员:A西德施潘德
申请(专利权)人:格雷特波因特能源公司
类型:
国别省市:

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