[发明专利]从气体物流中分离甲烷的方法

说明书

发明领域

本发明涉及将碳质原料催化转化成包含在气体物流中的多种气体产物以及从该气体物流中分离甲烷的方法。特别地，本发明涉及将碳质原料催化转化成包含在气体物流中的多种气体产物以及将甲烷与一氧化碳和氢以如下方式分离的方法：所述方式使得氢和一氧化碳可再循环用于该催化气化法。

发明背景

考虑到许多因素，如更高的能源价格和环境考虑，由较低燃料价值的碳质原料，如生物质、煤和石油焦生产增值气体产物受到新的关注。例如在US3828474、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961A1、US2006/0265953A1、US2007/000177A1、US2007/083072A1、US2007/0277437A1和GB1599932中公开了此类材料的催化气化以制造甲烷和其它增值气体。

较低燃料价值的碳质原料在上述参考资料中所述的条件下的反应通常产生粗产物气体和炭。该粗产物气体典型包含一定量的粒子，将其从该气体物流中除去以产生气体流出物。这种气体流出物典型含有气体的混合物，包括但不限于，甲烷、二氧化碳、氢、一氧化碳、硫化氢、氨、未反应的水蒸气、夹带的细粒和其它污染物，如COS。通过本领域已知的方法，可以处理该气体流出物以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、夹带的细粒、COS和其它污染物，从而产生包含甲烷、一氧化碳和氢的净化的气体物流。可任选在氢分离前的某时刻除去或转化一氧化碳以产生包含甲烷和氢的净化的气体物流。

对于一些用途，回收富含甲烷的气体物流可能是合意的。在一些情况下，回收几乎完全包含甲烷的气体物流可能更加合意。在这样的情况下，该净化的气体物流必须经过额外加工以除去几乎所有氢，和如果存在的话，一氧化碳。另一方面，氢和氢与一氧化碳的混合物(“合成气”)可用作能源或原材料源。

在一些情况下，如在本发明的情况下，可能合意的是，收集氢和任选一氧化碳并使它们作为后继催化气化过程的原材料或能源再循环。因此，仍然需要能够有效回收甲烷以及能够回收一氧化碳和氢的分离气体物流的方法。

附图说明

图1描绘了阐述碳质原料气化的连续法的方框图，其中该方法包括甲烷与氢和任选一氧化碳分离以及氢和一氧化碳再循环用于该催化气化法。

发明内容

在第一方面中，本发明提供将碳质原料转化成包含在气体物流中的多种气体产物以及从该气体物流中分离氢和甲烷的方法，该方法包括下列步骤：(a)向气化反应器供应碳质原料；(b)在该气化反应器中在水蒸气和气化催化剂存在下、在合适的温度和压力下使该碳质原料反应形成包含甲烷、氢、一氧化碳、二氧化碳和一种或多种另外的气态副产物的第一气体物流；(c)从所述第一气体物流中除去极大部分的二氧化碳和极大部分的所述一种或多种另外的气态副产物以产生包含甲烷、氢和任选一氧化碳的第二气体物流；(d)从所述第二气体物流中至少部分分离氢以形成富氢气体物流和贫氢气体物流，其中该贫氢气体物流包含甲烷、任选一氧化碳和最多大约4摩尔％氢；其中，如果该贫氢气体物流的热值小于950btu/scf(折干计算)和如果该贫氢气体物流包含1000ppm或更多的一氧化碳：(1)从该贫氢气体物流中至少部分分离一氧化碳以形成(i)富一氧化碳气体物流和(ii)热值为至少950btu/scf(折干计算)的富甲烷气体物流；或(2)将该贫氢气体物流中的一氧化碳至少部分甲烷化以形成富甲烷气体物流。