碳质原料的气化方法

摘要

本发明涉及经由碳质原料在蒸汽存在下的催化气化制备气态产物，特别是甲烷的方法和连续方法。在本发明的一个方面中，该方法包括在吹氧气化器中在合适的温度和压力下用富氧气流、再循环蒸汽流和水性补充流至少部分燃烧第一碳质原料，以生成包含氢气、一氧化碳和过热蒸汽的第一气流；和在催化气化器中在气化催化剂存在下在合适的温度和压力下使第二碳质原料和第一气流反应以形成包含多种气态产物，包括甲烷、二氧化碳、氢气、一氧化碳和硫化氢的第二气流。该方法可包括使用至少一个催化甲烷化反应器将气态产物中的一氧化碳和氢气转化成甲烷，并在某些实施方案中不使一氧化碳或氢气再循环至气化器。从催化气化中回收的热能可用于生成再循环蒸汽流。

主权项

由碳质原料生成多种气态产物并回收甲烷产物流的方法，该方法包括下列步骤：(a)向吹氧气化器供应第一碳质原料、富氧气流和至少一部分再循环蒸汽流；(c)在该吹氧气化器中在第一温度和第一压力下用富氧气流至少部分燃烧第一碳质原料，其适合生成在第二温度和第二压力下的包含氢气、一氧化碳和过热蒸汽的第一气流；(e)将第二碳质原料、气化催化剂和至少一部分第一气流引入催化气化器；(f)使第二碳质原料和第一气流在该催化气化器中在气化催化剂存在下在至少450℃至800℃的第四温度和至少50psig至1000psig的第四压力下反应，产生包含多种气态产物，包括甲烷、二氧化碳、氢气、一氧化碳和硫化氢的第二气流，所述第二气流含有可供回收的热能，并且基于所述第二气流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数，所述第二气流包含至少50摩尔％的甲烷和二氧化碳；(g)从第二气流中回收一部分热能，其中利用至少一部分回收的热能生成第一蒸汽再循环流；(j)从第二气流中除去大部分二氧化碳和大部分硫化氢以产生包含来自第二气流的大部分甲烷的脱除酸气的第三气流；(k)在催化甲烷化反应器中在甲烷化催化剂存在下使所述脱除酸气的第三气流中存在的一氧化碳和氢气反应以产生热能和富甲烷的第三气流；(m)回收富甲烷的第三气流，其中：(1)存在以下步骤(b)和(d)之一或二者都存在；(b)向该吹氧气化器供应包含水和补充蒸汽之一或两者的第一水性补充流；(d)将第一气流与(I)包含水和补充蒸汽之一或两者的第二水性补充流，或(II)剩余部分的再循环蒸汽流，或(III)包含(α)水和补充蒸汽之一或两者和(β)剩余部分的再循环蒸汽流的第二水性补充流；合并，以生成在第三温度和第三压力下的包含氢气、一氧化碳和过热蒸汽的合并的第一气流，其中第三温度低于第二温度并高于第四温度；(2)步骤(b)存在且步骤(d)不存在时，步骤(f)的总蒸汽需求量由再循环蒸汽流和第一水性补充流构成，其中所述第一水性补充流供应步骤(f)的总蒸汽需求量的15％或更少；(3)步骤(d)存在且步骤(b)不存在时，步骤(e)和步骤(f)中的第一气流是合并的第一气流，且步骤(f)的总蒸汽需求量由再循环蒸汽流和第二水性补充流构成，其中所述第二水性补充流供应步骤(f)的总蒸汽需求量的15％或更少；(4)步骤(b)和步骤(d)都存在时，步骤(e)和步骤(f)中的第一气流是合并的第一气流，且步骤(f)的总蒸汽需求量由再循环蒸汽流、第一水性补充流和第二水性补充流构成，其中所述第一水性补充流和第二水性补充流供应步骤(f)的总蒸汽需求量的15％或更少；(5)所述再循环蒸汽流包含第一蒸汽再循环流；(6)第二温度高于第四温度；且(7)所述富甲烷的第三气流是甲烷产物流，或将所述富甲烷的第三气流提纯以生成甲烷产物流。