[发明专利]碳质原料的加氢甲烷化工艺

权利要求书

1.由非气态碳质材料生成富甲烷粗产物气流的工艺，所述工艺包括步骤：

(a) 向加氢甲烷化反应器供应：

       (1) 源自非气态碳质材料的碳质原料，

       (2) 加氢甲烷化催化剂，

       (3) 过热蒸汽流，和

       (4) 包含蒸汽的富氧气流，

其中所述加氢甲烷化反应器包括具有位于下部上方的上部的流化床，且其中将所述过热蒸汽流和所述富氧气流引入所述流化床的下部；

(b) 使一部分碳质原料在加氢甲烷化反应器中在加氢甲烷化催化剂、一氧化碳、氢气和蒸汽存在下在目标操作温度下反应产生富甲烷粗气体和固体副产物炭，其中所述富甲烷粗气体包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、蒸汽、热能和夹带的细粒；

(c) 使一部分碳质原料与氧气反应产生一氧化碳、氢气和热能；以及

(d) 从所述加氢甲烷化反应器取出富甲烷粗气体作为富甲烷粗产物气流，

其中：

       (i) 步骤(b)的反应在流化床的上部占主导；

       (ii) 步骤(c)的反应在流化床的下部占主导；

       (iii) 步骤(b)的反应具有合成气需求、热需求和蒸汽需求；

       (iv) 步骤(c)的反应基本满足所述合成气需求和所述热需求；

       (v) 过热蒸汽流和富氧气流中的蒸汽以及由碳质原料生成的蒸汽基本满足所述蒸汽需求；且

       (vi) 过热蒸汽流、富氧气流、碳质原料和加氢甲烷化催化剂在低于步骤(b)反应的目标操作温度的温度下引入所述加氢甲烷化反应器。

2.权利要求1的工艺，其特征在于步骤(c)的反应满足了所述合成气需求和所述热需求。

3.权利要求1或权利要求2的工艺，其特征在于过热蒸汽流和富氧气流中的蒸汽以及由碳质原料生成的蒸汽满足了所述蒸汽需求。

4.权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于目标操作温度为至少大约1000℉（大约538℃）至大约1500℉（大约816℃）。

5.权利要求1-4任一项的工艺，其特征在于过热蒸汽流在大约500℉（大约260℃）至大约950℉（大约510℃）的温度下送入加氢甲烷化反应器。

6.权利要求1-5任一项的工艺，其特征在于将过热蒸汽流和富氧流合并送入加氢甲烷化反应器的流化床的下段，且所述合并料流的温度为大约500℉（大约260℃）至大约900℉（大约482℃）。

7.权利要求1-6任一项的工艺，其特征在于所述富甲烷粗产物流包含至少大约15摩尔%的甲烷（以富甲烷粗产物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数计）；或所述富甲烷粗产物流包含至少50摩尔%的甲烷加二氧化碳（以富甲烷粗产物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数计）；或两者同时满足。

8.权利要求1-7任一项的工艺，其特征在于将富甲烷粗产物流引入第一热交换器单元以回收热能和生成经冷却的富甲烷粗产物流；使该经冷却的富甲烷粗产物流中的至少一部分一氧化碳经蒸汽变换以生成热能和富氢粗产物流；将该富氢粗产物流基本脱水以生成脱水的富氢粗产物流；和从该脱水的富氢粗产物流中除去绝大部分二氧化碳和绝大部分硫化氢以产生脱硫气流，其包含来自所述脱水的富氢粗产物流的氢气、一氧化碳（如果该脱水的富氢粗产物流中存在的话）和甲烷的绝大部分。

9.权利要求8的工艺，其特征在于将第一热交换器单元中回收的热能用于生成第一工艺蒸汽流并使该第一工艺蒸汽流过热以用作引入加氢甲烷化反应器中的过热蒸汽流的全部或一部分；以及从蒸汽变换中回收热能并利用至少一部分回收热能来预热用于生成工艺蒸汽的锅炉给水。

10.权利要求8或权利要求9的工艺，其中所述脱硫气流（或氢贫化的脱硫气流，如果存在的话）中存在的一氧化碳和氢气在催化甲烷转化器中在甲烷化催化剂存在下反应产生热能和富甲烷的脱硫气流；以及回收来自催化甲烷化的热能并利用至少一部分回收热能生成第二工艺蒸汽流和使其过热。