[发明专利]具有改进的碳利用和发电的碳质原料的加氢甲烷化

权利要求书

1.用于从非气态碳质材料和加氢甲烷化催化剂生成：(1)清除细粒的富含甲烷的粗产品气流，(2)氧化反应器产品气，和(3)氧化反应器灰分产品流的方法，所述方法包括以下步骤：

a)从所述非气态碳质材料制备碳质原料；

b)将所述碳质原料、加氢甲烷化催化剂、蒸汽和氧引入加氢甲烷化反应器中，所述加氢甲烷化反应器包括流化床、在所述流化床上方的分离区和在所述流化床下方的气体混合区；

c)将所述碳质原料在所述加氢甲烷化反应器中，在一氧化碳、氢、蒸汽和加氢甲烷化催化剂存在下，在从约400°F(约205℃)直到约1500°F(约8l6℃)的操作温度和至少约250psig(约1825kPa)的操作压力下反应，以产生富含甲烷的粗产品气、热能和副产品焦炭；

d)将富含甲烷的粗产品气的流从所述加氢甲烷化反应器中抽取出来作为富含甲烷的粗产品气流，其中所述富含甲烷的粗产品气流包含甲烷、一氧化碳、氢、二氧化碳、硫化氢、蒸汽和夹带的固体；

e)从所述富含甲烷的粗产品气流去除绝大部分所述夹带的固体以生成固体贫化的、富含甲烷的粗产品气流和回收的主固体流；

f)从所述固体贫化的、富含甲烷的粗产品气流去除绝大部分的任何细粒以生成所述清除细粒的、富含甲烷的粗产品气流和回收的二次细粒流；

g)将副产品焦炭的流从所述加氢甲烷化反应器中抽取出来作为加氢甲烷化反应器焦炭产品流，其中所述加氢甲烷化反应器焦炭产品流包含碳含量和夹带的加氢甲烷化催化剂；

h)通过以下步骤从所述加氢甲烷化反应器焦炭产品流提取一部分夹带的催化剂:

(i)将加氢甲烷化反应器焦炭产品流的全部或一部分进给到催化剂回收单元；

(ii)将催化剂贫化的焦炭的流从所述催化剂回收单元中抽取出来作为洗涤的焦炭产品流，所述洗涤的焦炭产品流包含碳含量；和

(iii)将解放的加氢甲烷化催化剂从所述催化剂回收单元抽取出来作为回收的加氢甲烷化催化剂流；

i)将(1)所述洗涤的焦炭产品流的全部或一部分和(2)含氧气流进给到氧化反应器；

j)将所述洗涤的焦炭产品流的所述碳含量的至少一部分与所述含氧气流在所述氧化反应器中反应以产生(1)氧化反应器灰分产品流和(2)包含蒸汽和二氧化碳的氧化反应器产品气；和

k)将所述氧化反应器产品气从所述氧化反应器抽取出来。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

(A)在高于791kPa(100psig)的压力下操作所述氧化反应器；

(B)

(i)当氧化反应器产品气进一步包含一氧化碳和氢时，将所述氧化反应器产品气的全部或一部分进给到气体涡轮机联合循环系统中以生成电力和蒸汽；或

(ii)当在氧化反应器产品气中不存在一氧化碳和氢时，将所述氧化反应器产品气中的全部或一部分进给到气体膨胀器和热回收蒸汽发生器中以生成电力和蒸汽；和

(C)冷却或淬灭所述氧化反应器灰分产品流。

3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

(A)在低于400kPa(44psig)的压力下操作所述氧化反应器；

(B)

(i)当所述氧化反应器产品气进一步包含一氧化碳和氢时，将所述氧化反应器产品气的全部或一部分进给到配备有辅助燃烧器的热回收蒸汽发生器以生成蒸汽；或

(ii)当在所述氧化反应器产品气中不存在一氧化碳和氢时，将所述氧化反应器产品气中的全部或一部分进给到热回收蒸汽发生器中以生成蒸汽；和

(C)冷却或淬灭所述氧化反应器灰分产品流。

4.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：(D)将步骤(B)中生成的所述蒸汽的全部或一部分在蒸汽涡轮发电机中转化为电力，和(E)输出任何未使用的蒸汽。

5.如权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：(D)将步骤(B)中生成的所述蒸汽的全部或一部分在蒸汽涡轮发电机中转化为电力，和(E)输出任何未使用的蒸汽。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述加氢甲烷化反应器中的所述操作压力在从至少约250psig(约1825kPa)直到约1200psig(约8375kPa)的范围内。