[发明专利]碳质原料的加氢甲烷化与钒回收

说明书

 

发明领域

本发明涉及使含钒碳质原料加氢甲烷化(hydromethanate)同时回收原来存在于所述碳质原料中的钒内容物的至少一部分的方法。

发明背景

考虑到诸如较高的能量价格及环境问题等许多因素，自诸如石油焦炭、煤及生物质等较低燃料值的碳质原料产生增值产品(例如符合管道外输标准的(pipeline-quality)替代天然气、氢气、甲醇、高级烃、氨及电力)正重新受到关注。

此类较低燃料值的碳质原料可在提高的温度及压力下气化以产生合成气体流，所述合成气体流随后可转化成此类增值产品。

一种有利的气化方法是加氢甲烷化，其中碳质原料在催化剂源及蒸汽存在下在适度提高的温度及压力下转化而直接产生富甲烷合成气体流(中等BTU合成气体流)粗制产物。其与常规气化方法不同，常规气化方法例如基于在极大提高的温度及压力下实施的碳源的部分燃烧/氧化的方法，其中合成气(一氧化碳+氢气)是主要产物(很少或没有甲烷直接产生)，所述合成气随后可进一步经处理而产生甲烷(经由催化甲烷化，参见下文反应(III))或任何数量的其它高级烃产物。

加氢甲烷化方法及转化/使用所得富甲烷合成气体流以产生增值产物揭示于(例如) US3828474、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961A1、US2006/0265953A1、US2007/0000177A1、US2007/0083072A1、US2007/0277437A1、US2009/0048476A1、US2009/0090056A1、US2009/0090055A1、US2009/0165383A1、US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0170968A1、US2009/0165380A1、US2009/0165381A1、US2009/0165361A1、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、US2010/0121125A1、US2010/0120926A1、US2010/0179232A1、US2010/0168495A1、US2010/0168494A1、US2010/0292350A1、US2010/0287836A1、US2010/0287835A1及GB1599932中。

碳源的加氢甲烷化通常涉及四个理论上单独的反应：

蒸汽碳：C + H₂O → CO + H₂                 (I)

水煤气转换：CO + H₂O → H₂ + CO₂            (II)

CO甲烷化：CO+3H₂→ CH₄ + H₂O        (III)

加氢气化：2H₂ + C → CH₄                        (IV)

在加氢甲烷化反应中，前三个反应(I-III)主要导致以下总反应：