进行含碳原料的加氢甲烷化的方法

摘要

本发明涉及通过在水蒸汽、一氧化碳、氢气和加氢甲烷化催化剂存在下对含碳原料进行加氢甲烷化来制备气体产物，特别是甲烷的方法。

主权项

一种从含碳原料产生多种气体产物并且产生甲烷产物流的方法，该方法包括下列步骤：(a)将含碳原料、加氢甲烷化催化剂、水蒸汽流、第一气体原料流、以及任选地，第一富氧气流提供给加氢甲烷化反应器；(b)在一氧化碳、氢气、水蒸汽和加氢甲烷化催化剂存在下，使所述含碳原料在所述加氢甲烷化反应器中发生反应，以产生包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳和热能的富含甲烷的初始产物流；(c)从所述加氢甲烷化反应器中抽出所述富含甲烷的产物流；(d)将所述富含甲烷的初始产物流导入换热器，以回收热能并产生经冷却的富含甲烷的初始产物流；(e)利用步骤(d)中回收的热能来(1)在将所述水蒸汽流导入所述加氢甲烷化反应器之前使其过热，和(2)产生第一工艺水蒸汽流；(f)在所述经冷却的富含甲烷的初始产物流中的氢气与一氧化碳的摩尔比小于约3∶1的情况下，任选地对所述经冷却的富含甲烷的初始产物流中的一部分一氧化碳进行酸转化，以产生热能以及氢气与一氧化碳的摩尔比为至少约3∶1的富含氢气的经处理的产物流；(g)任选地回收由步骤(f)所产生的热能，如果有的话，其中至少一部分回收的热能被用于产生第二工艺水蒸汽流；(h)任选地，在催化甲烷化反应器中使所述经冷却的富含甲烷的初始产物流(或者富含氢气的经处理的产物流，如果有的话)中的一部分氢气与至少一部分一氧化碳在耐硫甲烷化催化剂存在下发生反应，以产生富含甲烷的经处理的产物流；(i)任选地回收由步骤(h)所产生的热能，如果有的话，其中利用至少一部分回收的热能来产生第三工艺水蒸汽流；(j)将从所述经冷却的富含甲烷的初始产物流(或者所述富含氢气的经处理的产物流，如果有的话，或者所述富含甲烷的经处理的产物流，如果有的话)中去除大部分二氧化碳和大部分硫化氢，由此从所述经冷却的富含甲烷的初始产物流(或者所述富含氢气的经处理的产物流，如果有的话，或者所述富含甲烷的经处理的产物流，如果有的话)产生包含大部分的氢气、一氧化碳和甲烷的脱硫气流；(k)将所述脱硫气流分离成循环气流和脱硫产物气流；(l)将所述循环气流和第二富氧气流提供给部分氧化反应器；(m)在所述部分氧化反应器中使所述循环气流与氧气反应以产生热能和所述第一气体原料流，其中所述第一气流包含一氧化碳、氢气和水蒸汽；(n)任选地，从所述脱硫产物气流中分离出一部分氢气，以产生包含甲烷、氢气和一氧化碳的氢气减少的脱硫产物气流；(o)在催化甲烷化反应器中，使存在于所述脱硫产物气流(或者氢气减少的脱硫产物气流，如果有的话)中的一氧化碳与氢气在甲烷化催化剂下发生反应，以产生热能和富含甲烷的脱硫产物气流；(p)回收由步骤(o)所产生的热能，其中利用至少一部分回收的热能来产生第四工艺水蒸汽流；以及(q)回收至少一部分的所述富含甲烷的脱硫产物气流，作为所述甲烷产物流，其中：步骤(b)中的反应有水蒸汽需求量、合成气需求量和热需求量，所述含碳原料包含水分，所述第一富氧气流，如果有的话，任选包含水蒸汽，所述水蒸汽需求量基本上由所述蒸汽流、所述原料气流中含有的水蒸汽、所述含碳原料中的水分、以及如果有的话，所述第一富氧气流中的水蒸汽来满足，所述水蒸汽流基本上是由所述第一工艺水蒸汽流、所述第四工艺水蒸汽流、所述第二工艺水蒸汽流(如果有的话)和所述第三工艺水蒸汽流(如果有的话)中的一种或多种的至少一部分所组成，所述第一气体原料流中的一氧化碳和氢气的量足以满足步骤(b)中的反应的合成气需求量，并且所述水蒸汽流和所述原料气流包含热能，所述热能结合起来足以基本上满足步骤(b)中的反应的热需求量。