[发明专利]碳质原料的气化装置

说明书

分案说明

本申请是申请日为2009年9月18日、申请号为200980136679.4、发明名称为“碳质原料的气化方法”的专利申请的分案申请。

背景技术

鉴于诸多因素如更高的能源价格和环境保护要求，从较低燃料值碳质原料如石油焦炭和煤炭生产燃料值增加的气体产物的方法受到不断关注。此类原料的催化气化以生产甲烷和其它燃料值增加的气体（value-added gases）的方法例如已公开在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，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，US2009/0217584A1，US2009/0217585A1，US2009/0217590A1，US2009/0217586A1，US2009/0217588A1，US2009/0217589A1，US2009/0217575A1，US2009/0217587A1和GB1599932。

一般，碳质材料如煤炭或石油焦炭能够在碱金属催化剂源和蒸汽的存在下，在升高的温度和压力下，通过该材料的气化被转化成多种的气体，该气体包括燃料值增加的气体如甲烷。细的未反应的碳质材料从通过该催化气化器生产的粗气体中除去，该气体在多个过程中被冷却和洗涤以除去不希望有的污染物和其它副产物，其包括一氧化碳，氢气，二氧化碳和硫化氢。

为了维持反应的净热尽可能接近于中性(仅仅稍微地放热或吸热；即，该反应在热中性条件下进行)，再循环一氧化碳和氢气气流常常被加入到催化气化器中。参见，例如，US4094650，US6955595和US2007/083072A1。该气体再循环环路（loops）一般需要至少附加的加热元件和加压元件以便调节该再循环气流到适合于引入该催化气化器中的温度和压力。此外，此产生甲烷的方法能够需要从该再循环气体中分离甲烷（例如通过低温蒸馏）。在这种情况下，生产甲烷的工程复杂性和总成本会大大地提高。

因此，仍然需要改进的气化方法，其中气体再循环环路被最小化和/或省去，以降低生产甲烷的复杂性和成本。

发明内容

在一个方面，本发明提供了从碳质原料生产多种气体产物和回收甲烷产物流的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将碳质原料、富氧的气流、碱金属气化催化剂、和蒸汽供应到催化气化器中；

(b)让该碳质原料在催化气化器中在蒸汽、富氧的气流和碱金属气化催化剂的存在下和在合适的温度和压力下反应，以形成包括多种气体产物的第一气流，该多种气体产物包括甲烷、二氧化碳、氢气、一氧化碳和硫化氢；

(c)任选地让在第一气流中存在的至少一部分的一氧化碳和至少一部分的氢气在催化甲烷转化器中在耐硫的甲烷化催化剂存在下进行反应，以生产甲烷-富集的第一气流；

(d)从该第一气流(或甲烷-富集的第一气流，如果存在的话)中除去大部分（substantial portion）的二氧化碳和大部分的硫化氢，以便生产包含大部分的来自于第一气流(或甲烷-富集的第一气流，如果存在的话)的甲烷的第二气流；

(e)任选地，如果该第二气流包括氢气和大于约100ppm的一氧化碳，则让在第二气流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进行反应，以生产甲烷-富集的第二气流；和

(f)回收该第二气流(或该甲烷-富集的第二气流，如果存在的话)，