《碳质原料的气化方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳质原料的气化方法.pdf（29页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104073294A43申请公布日20141001CN104073294A21申请号201410122696522申请日2009091861/098,47720080919US200980136679420090918C10J3/00200601C10K3/04200601C10L3/0820060171申请人格雷特波因特能源公司地址美国马萨诸塞州72发明人VS雷林ET罗宾逊NC纳哈斯J史密斯C米姆斯74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人刘蕾54发明名称碳质原料的气化方法57摘要本发明涉及在蒸汽和富氧气流的存在下通过碳质原料的催化气化来制备气体产物（尤其甲烷）的。
2、方法。该方法包括使用至少一个催化甲烷转化器将气体产物中的一氧化碳和氢气转化成甲烷并且没有将一氧化碳或氢气循环到催化气化器中。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书2页说明书22页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书22页附图4页10申请公布号CN104073294ACN104073294A1/2页21从碳质原料产生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的流化反应床区段中在蒸汽、氢气、一氧化碳、富氧气流和碱金属气化催化剂的存在下反应。
3、，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的二氧化碳和大部分的硫化氢，以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，如果存在步骤E的话，其中I存在。
4、步骤C和步骤E的至少一个，II该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在步骤E的话是该甲烷产物流，或该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在步骤E的话被提纯以产生该甲烷产物流，III在步骤B中产生固体焦化物产物，其定期地从催化气化器中排出，和IV第一气流中的一氧化碳在含水介质存在下进行水气转换反应，以将一部分的一氧化碳转化成二氧化碳和提高第一气流中氢气的分数。2权利要求1的方法，其特征在于步骤A、B、D和F以及当存在时的C和E是连续的。3权利要求1的方法，其特征在于该催化气化器包含流化反应床区段，并且步骤B的反应发生在该催化气化器的流化反应床区段中。4权利要求1的方法，其特征在于该气化催化剂。
5、包括碱金属气化催化剂，在引入到催化气化器中之前该碳质原料负载气化催化剂，和该碳质原料负载以一定量的碱金属气化催化剂，该量足以提供约001到约010的碱金属原子与碳原子的比率。5权利要求1的方法，其特征在于该甲烷产物流是管道质量天然气。6权利要求1的方法，其特征在于存在步骤E。7权利要求1的方法，其特征在于供应到该催化气化器中的该蒸汽通过工艺热回收的一个或多个阶段被过热到催化气化器所需的温度和压力。8权利要求1的方法，其特征在于碳燃料燃烧的过热器不存在。9权利要求1的方法，其特征在于该第一气流包括至少20MOL甲烷，其以该第一气流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数为基础。10权利要求1的方。
6、法，其特征在于该第一气流包括至少约50MOL的甲烷加上二氧化碳，其以第一气流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数为基础。11权利要求1的方法，其特征在于提供到该催化气化器的氧的量大于3体积，其以进料到该催化气化器的蒸汽的体积为基础。权利要求书CN104073294A2/2页312权利要求1的方法，其特征在于提供到该催化气化器的氧的量为从大于3体积到15体积，其以进料到该催化气化器的蒸汽的体积为基础。13权利要求1的方法，其特征在于提供到该催化气化器的氧的量为从005到10磅O2/每磅碳质原料。14权利要求1的方法，其特征在于提供到该催化气化器的氧的量为从01到10磅O2/每磅碳质原料。15。
7、权利要求1的方法，其特征在于提供到该催化气化器的氧的量为从01到075磅O2/每磅碳质原料。16权利要求1的方法，其特征在于从该催化气化器中排出的固体焦化物产物通入到催化剂回收设备中。17权利要求1的方法，其特征在于步骤B的温度为至少450。18权利要求17的方法，其特征在于步骤B的温度为从450到800。19权利要求1的方法，其特征在于步骤B的压力为至少50PSIG。20权利要求19的方法，其特征在于步骤B的压力为至少200PSIG。21权利要求120中任一项的方法，其特征在于该方法是一次通过方法，其中来自该第一气流的一氧化碳和氢气不循环到该催化气化器。权利要求书CN104073294A1/。
8、22页4碳质原料的气化方法0001分案说明0002本申请是申请日为2009年9月18日、申请号为2009801366794、发明名称为“碳质原料的气化方法”的专利申请的分案申请。发明领域0003本发明涉及在蒸汽的存在下通过碳质原料的催化气化来制备气体产物、并且尤其甲烷的方法，其中一氧化碳或氢气没有再循环到该催化气化器中。背景技术0004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（VALUEADDEDGASES）的方法例如已公开在US3828474，US399860。
9、7，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，U。
10、S2009/0090055A1，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，US2009/02175。
11、88A1，US2009/0217589A1，US2009/0217575A1，US2009/0217587A1和GB1599932。0005一般，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。0006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。
12、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。0007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。说明书CN104073294A2/22页5发明内容0008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。
13、步骤0009A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；0010B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；0011C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；0012D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（SUBSTANTIALPORTION）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。
14、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；0013E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0014F回收该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在的话，0015其中I存在步骤C和步骤E的至少一个，和II该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在的话是该甲烷产物流，或该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在的话经过提纯以产生该甲烷产物流。0016在第二方面，本发明提供从碳质原料生产多种气体产物和回收甲烷产物流的连续方法，该方法包括以下步骤001。
15、7A将碳质原料、富氧的气流、碱金属气化催化剂、和蒸汽供应连续地供应到催化气化器中；0018B让该碳质原料在该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连续地进行反应，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；0019C任选地让在该第一气流中存在的至少一部分的一氧化碳的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；0020D从该第一气流或甲烷富集的第一气流，如果存在的话中连续地除去大部分的二氧化碳和大部分的硫化氢，以生产包含大部分的来自于该第一气流或甲烷富集的。
16、第一气流，如果存在的话中的甲烷的第二气流；0021E任选地，如果该第二气流包括氢气和大于约100PPM的一氧化碳，则让在该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0022F连续地回收该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在的话，0023其中I存在步骤C和步骤E的至少一个，和II该第二气流或该甲烷富集的第二气流，如果存在的话是该甲烷产物流，或该第二气流或该甲烷富集的第二气说明书CN104073294A3/22页6流，如果存在的话被提纯以产生该甲烷产物流。0024根据本发明发方法例如可用于从各种碳质原料生产甲烷。优选的方法是生产“。
17、管道质量天然气”的产物流的一种方法，下面进一步叙述。附图说明0025图1是气化过程的实施方案的图解，该实施方案包括注入氧气的催化气化器和用于将过热蒸汽供应到该催化气化器中的蒸汽源和在酸性气体除去过程的下游的甲烷转化器。0026图2是气化过程的实施方案的图解，该实施方案包括注入氧气的催化气化器和用于将过热蒸汽供应到该催化气化器中的蒸汽源和在酸性气体除去操作的上游的耐硫甲烷转化器。任选的整理（TRIM）甲烷转化器是在酸性气体除去过程的下游。该方法可以任选地采用来自该催化气化器中的至少一部分的焦化物（CHAR）作为在耐硫甲烷转化器中的耐硫的甲烷化催化剂。0027图3是气化过程的另一个实施方案的图解，。
18、该实施方案包括图1的方法和与其相结合的制备催化原料以及从由催化气化器生产的该焦化物中回收和再循环催化剂的方法。0028图4是气化过程的另一个实施方案的图解，该实施方案包括图2的方法和与其相结合的制备催化原料、从一部分的由催化气化器生产的焦化物中回收和再循环催化剂并且采用来自该催化气化器的剩余部分的焦化物作为在耐硫甲烷转化器中的耐硫催化剂的方法。具体实施方式0029本公开物涉及将碳质原料转化成至少包括甲烷的多种气体产物的方法，该方法包括以下步骤将碳质原料、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，以在碱金属催化剂和富氧的气流存在下将碳质原料转化成多种的气体产物。尤其，本发明提供改进的。
19、“一次通过（ONCETHROUGH）”气化方法，其中在这里使用的“一次通过”是指对于一氧化碳或氢气循环到该催化气化器中有利地无要求。该方法的一氧化碳和氢气要求能够基本上就地通过该碳质原料在催化气化器中在富氧的气流存在下的部分燃烧来满足。0030此外，从该方法中省去了碳燃料燃烧过热器（CARBONFUELREDSUPERHEATER），因为供应到该催化气化器中的蒸汽可以通过一个或多个的工艺热PROCESSHEAT回收阶段和/或通过经由以上所述的就地部分燃烧反应供应的附加工艺热被过热到所需的温度和压力。0031本发明能够与在共同拥有的专利申请US2007/0000177A1，US2007/0083。
20、072A1，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，US2009/0217582A1，US200。
21、9/0220406A1，US2009/0217590A1，US2009/0217586A1，US2009/0217588A1，US2009/0218424A1，US2009/0217589A1，US2009/0217575A1和US2009/0217587A1中公开的主题相结合来实施。说明书CN104073294A4/22页70032此外，本发明能够与公开在共同拥有的美国专利申请序列号NO12/395,330和12/395,433（它们中的每一个是在2009年2月27日申请的）；12/415,042和12/415,050（它们中的每一个是在2009年3月31日申请的）；和12/492,467，。
22、12/492,477，12/492,484，12/492,489和12/492,497（它们中的每一个是在2009年6月26日申请的）中的主题相结合来实施。0033进一步，本发明能够通过使用在下面的共同拥有的US临时专利申请中描述的开发技术来实施，这些申请中的每一个是与其在同一天申请的，这些申请的全部内容就像在这里完全地阐述一样序列号NO_/_，代理案卷号FN0039USNP1，标题CHARMETHANATIONCATALYSTANDITSUSEINGASICATIONPROCESSES。0034如果没有另外指定，在这里提及的全部出版物，专利申请，专利和其它参考文献，对于全部的目的以它们的全部。
23、内容被明确地引入这里供参考，就象充分阐述一样。0035除非另外有规定，否则这里所使用的全部技术和科学术语具有本公开物所属于的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同意义。在冲突的情况下，本说明书，包括定义，将起控制作用。0036除特意指出的外，商标以大写体列出。0037虽然与这里描述的那些类似或等同的方法和材料能够用于本公开物的实施或试验中，但是这里描述合适的方法和材料。0038除非另有说明，否则全部百分数，份，比率等是按重量计。0039在量、浓度、或其它值或参数是作为范围，或上下限值的列表给出时，这被理解为具体地公开了从任何的范围上下限值当中的任何一对所形成的全部范围，不考虑这些范围是否单独地。
24、公开。当数值的范围在这里列举时，除非另有说明，否则希望包括它的端点，以及在该范围内的全部整数和分数。当定义一个范围时，不希望本公开物的范围限于所列举的具体值。0040当该术语“约”用于描述一个范围的值或端值时，该公开物应该理解为包括所指的特定值或端点。0041在这里使用的，术语“包括COMPRISES”，“包括COMPRISING”，“包括INCLUDES”，“包括包括”，“具有HAS”，“具有HAVING”或它们的任何其它变型，用于覆盖非排他的内含物。例如，包括成列要素的工艺，方法，制品，或装置不一定限于仅仅这些要素，而能够包括没有特意为此类工艺、方法、制品或装置所列举或固有的其它要素。此外。
25、，除非特意有相反说明，否则“OR”指包含或不指排除。例如，条件或通过下列的任何一种来满足A是真实的或存在和B是假的或不存在，A是假的或不存在和B是真实的或存在，以及A和B两者都是真实的或存在。0042用于描述这里的各种要素和组分的“A”和“AN”的使用仅仅是为了方便起见并且给出了本公开物的一般含义。这一表述应该读起来包括一种或至少一种以及单数还包括复数，除非很明显它有另外含义。0043在这里使用的该术语“大部分”，除非在这里另外限定，否则是指大于约90的所提及材料，优选大于95的该涉及材料，和更优选大于97的该涉及材料。当涉及分子如甲烷，二氧化碳，一氧化碳和硫化氢时该是按摩尔基础，和另外是按重。
26、量基础如夹带的碳质细粒（NES）。说明书CN104073294A5/22页80044在这里使用的术语“碳质材料”能够是例如在这里定义的生物质和非生物质材料。0045在这里使用的该术语“生物质”是指从新近例如，在过去100年内生物机体衍生的碳质材料，其中包括植物型生物质和动物型生物质。为了清楚起见，生物质不包括化石型碳质材料如煤炭。例如，参见前面引入的US2009/0217575A1和US2009/0217587A1。0046在这里使用的该术语“植物型生物质”是指从绿色植物、农作物、藻类和树衍生的材料，如，但不限于，甜高粱，甘蔗渣，甘蔗，竹，混种白杨，杂混种柳树，合欢（ALBIZIA）树，桉树，。
27、苜蓿（ALFALFA），三叶草（CLOVER），油棕（OILPALM），柳枝稷，苏丹草，粟，麻风树属，和芒属例如，MISCANTHUSXGIGANTEUS。生物质进一步包括来自农业培育，加工，和/或降解的废物，如玉米棒子和外皮，玉米秸，禾杆，坚果壳，植物油，低芥酸菜籽油，菜籽油，生物柴油，树皮，木屑，锯屑，和畜栏废物。0047在这里使用的该术语“动物型生物质”是指从动物培养和/或利用产生的废物。例如，生物质包括，但不限于，来自家畜培养和加工中的废物如牲畜粪，海鸟粪，家禽粪便POULTRYLITTER，动物脂肪，和城市固体废物例如，下水道污物。0048在这里使用的该术语“非生物质”是指没有被这里。
28、所定义的该术语“生物质”所包括的那些碳质材料。例如，非生物质包括，但不限于，无烟煤，沥青煤，次沥青煤，褐煤，石油焦炭，沥青质，液体渣油LIQUIDPETROLEUMRESIDUES或它们的混合物。例如，参见前面引入的US2009/0166588A1，US2009/0165379A1，US2009/0165380A1，US2009/0165361A1，US2009/0217590A1和US2009/0217586A1。0049这里使用的术语“石油焦炭PETROLEUMCOKE”和“石油焦炭PETCOKE”包括I在石油加工中获得的高沸点烃馏分的固体热分解产物重质残渣“石油焦炭残渣RESIDPETC。
29、OKE”；和II加工焦油砂沥青质砂或油砂“TARSANDSPETCOKE”的固体热分解产物。此类碳化产物包括，例如，初级（GREEN）的，煅烧的，针状和流化床石油焦炭。0050石油焦炭残渣也能够从原油获得，例如，通过用于改质（UPGRADE）重质残留原油的焦化过程获得，该石油焦炭含有作为少量组分的灰分，典型地以焦炭的重量为基础约10WT或更低，和更典型地约05WT或更低。典型地，在该低灰分焦炭中的灰分包括金属如镍和钒。0051焦油砂矿石油焦炭能够从油砂获得，例如，通过用于改质油砂的焦化过程。焦油砂石油焦炭含有作为少量组分的灰分，典型地以焦油砂石油焦炭的总重量为基础在约2WT至约12WT之间，更。
30、典型地在约4WT至约12WT之间。典型地，在此更高灰分焦炭中的灰分包括诸如硅石和/或氧化铝之类的材料。0052石油焦炭具有固有地低水分含量，典型地，在约02WT至约2WT范围基于总石油焦炭重量；它也典型地具有极低的水浸容量（WATERSOAKINGCAPACITY）以允许用于普通的催化剂浸渍法。所得到的颗粒组合物含有，例如，较低的平均水分含量，这会提高相比于常规干燥操作的下游干燥操作的效率。0053以石油焦炭的总重量为基础，该石油焦炭能够包括至少约70WT碳，至少约80WT碳，或至少约90WT碳。典型地，以石油焦炭的重量为基础，该石油焦炭包括低于约20WT无机化合物。0054在这里使用的术语“。
31、沥青质”在室温下是芳族碳质固体，并且能够从例如原油和原油焦油砂的加工得到。说明书CN104073294A6/22页90055在这里使用的术语“煤”指泥煤，次沥青煤，沥青煤，无烟煤或它们的混合物。在某些实施方案中，该煤具有以总煤重量为基础的按重量低于约85，或低于约80，或低于约75，或低于约70，或低于约65，或低于约60，或低于约55，或低于约50WT的碳含量。在其它实施方案中，该煤具有以总煤重量为基础的按重量至多约85，或至多约80，或至多约75的碳含量。有用煤的例子包括，但不限于，ILLINOIS6，PITTSBURGH8，BEULAHND，UTAHBLINDCANYON，和POWDER。
32、RIVERBASINPRB煤。无烟煤，沥青煤，次沥青煤和褐煤可以含有约10WT，约5约7WT，约4约8WT，和约9约11WT的灰分，其分别基于煤的总重量（折干计算）。然而，任何特殊煤资源的灰分含量将取决于煤的等级和来源，这是本领域中的那些技术人员所熟知的。参见，例如，“COALDATAAREFERENCE”，ENERGYINFORMATIONADMINISTRATION,OFCEOFCOAL,NUCLEAR,ELECTRICANDALTERNATEFUELS,USDEPARTMENTOFENERGY,DOE/EIA006493,FEBRUARY1995。0056从煤生产的灰分典型地同时包括飞灰。
33、（FLYASH）和炉底灰BOTTOMASH，这是本领域中的那些技术人员所熟知的。来自沥青煤的飞灰能够包括以该飞灰的总重量为基础的约20约60WT硅石和约5约35WT氧化铝。来自次沥青煤的飞灰能够包括约40约60WT硅石和约20约30WT氧化铝，其以该飞灰的总重量为基础。来自褐煤的飞灰能够包括约15约45WT硅石和约20约25WT氧化铝，其以该飞灰的总重量为基础。参见，例如，MEYERS等人，“FLYASHAHIGHWAYCONSTRUCTIONMATERIAL”FEDERALHIGHWAYADMINISTRATION,REPORTNOFHWAIP7616,WASHINGTON,DC,1976。。
34、0057来自沥青煤的炉底灰能够包括约40约60WT硅石和约20约30WT氧化铝，其以该炉底灰的总重量为基础。来自次沥青煤的炉底灰能够包括约40约50WT硅石和约15约25WT氧化铝，其以该炉底灰的总重量为基础。来自褐煤的炉底灰能够包括约30约80WT硅石和约10约20WT氧化铝，其以该炉底灰的总重量为基础。参见，例如，MOULTON，LYLEK，“BOTTOMASHANDBOILERSLAG”，PROCEEDINGSOFTHETHIRDINTERNATIONALASHUTILIZATIONSYMPOSIUMUSBUREAUOFMINES,INFORMATIONCIRCULARNO8640,WA。
35、SHINGTON,DC,1973。0058该术语“设备（UNIT）”指设备操作。当多于一个的“设备”被描述存在时，这些设备是以并联（PARALLEL）方式操作。然而，单个“设备”可以包括多于一个的串联的设备。例如，酸性气体除去设备可以包括硫化氢除去设备，其后串联以二氧化碳除去设备。作为另一个实例，痕量污染物清除设备可以包括用于第一种痕量污染物的第一种除去设备，其后串联以用于第二种痕量污染物的第二种除去设备。作为再一个实例，甲烷压缩机设备可以包括第一种甲烷压缩机以将甲烷产品流压缩至第一种压力，其后串联以第二种甲烷压缩机以将甲烷产品流进一步压缩到第二种更高压力。0059这里的材料，方法和实施例仅仅。
36、是举例而已，除具体陈述之外，不希望是限制性的。0060气化方法0061在本发明的一个实施方案中，甲烷产品流80能够从催化的碳质原料30产生，如在图1中所示。来自蒸汽源500的蒸汽51，来自氧源900的富氧的气流91如纯化氧气，和催化的碳质原料30能够提供到催化气化器300中，以产生包括甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳和硫化氢的第一气流40。通过该方法的多个阶段中的一个阶段所说明书CN104073294A7/22页10进行的热量回收能够用于将供应给该催化气化器的蒸汽过热到所需的温度和压力，因此不需要单独的过热器。0062如以上所述，在富氧的气流存在下碳质原料的部分燃烧将产生热量以及为维持该过程的热。
37、中性（THERMALNEUTRALITY）所需要的一氧化碳和氢气，因此有利地省去了对于在该方法中循环一氧化碳和氢气环路的需要。0063富氧的气流91能够由任何合适的方式被加入到该催化气化器300中，所述合适的方式例如纯化氧气、氧气空气混合物或氧气惰性气体混合物直接注入该反应器底部中。参见，例如，US4315753和CHIARAMONTE等人，HYDROCARBONPROCESSING，1982年9月，第255257页，它以全部内容被引入这里供参考。一般，该富氧的气流能够作为与过热蒸汽的掺混物被引入到流化反应床区段中以协助碳质原料颗粒的流化和部分燃烧，以避免在该催化气化器中热点的形成，和避免该气。
38、体产物的燃烧。氧气的量以及注射速率和压力经过控制以允许在碳质原料、部分消耗的碳质原料和焦化物残留物中碳的部分燃烧。0064在一个实施方案中，提供到该催化气化器300中的分子氧的量（在富氧的气体中所含）能够是在从约1体积，或从约3体积，或大于约3体积，或从约4体积，到约15体积，或到约12体积，或到约10体积的范围内，其以蒸汽进料流的体积为基础。0065在另一个实施方案中，提供到该催化气化器300中的分子氧的量在富氧的气体中所含能够是从约005，或从约010，或从约015，到约10，或到约075，或约05，或到约03，或到约025，磅的O2/每磅的碳质原料。0066本领域中的那些技术人员已知的任。
39、何蒸汽锅炉能够为该催化气化器300供应蒸汽。此类锅炉能够，例如，通过任何碳质材料如粉煤、生物质等的使用来供应能量，并且该材料包括但不限于来自原料制备操作中的废弃碳质材料例如，上述的细颗粒物（NES）。蒸汽也能够从联接于燃气涡轮的附加催化气化器供应，其中来自该反应器的废热经过热交换到水源中并且产生蒸汽。另外，按照在前面所引入的US2009/0165376A1，US2009/0217584A1和US2009/0217585A1中所述，可以为该催化气化器产生蒸汽。0067从其它方法操作中回收或产生的蒸汽也能够用作唯一的蒸汽源，或与来自蒸汽发生器中的蒸汽相结合使用以便将蒸汽供应到该催化气化器300中。。
40、例如，当淤浆化的碳质材料用流化床淤浆干燥机干燥时，如以下所讨论，通过蒸发产生的蒸汽能够被加入到该催化气化器300中。当热交换器设备如600用于蒸汽产生时，该蒸汽能够同样直接加入到该催化气化器300中。0068该催化的碳质原料30能够在富氧的气流91和蒸汽51存在下和在合适的压力和温度条件下被提供到催化气化器300中以产生包括多种气体产物的第一气流40，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。该催化的碳质原料30典型地包括一种或多种的碳质材料和一种或多种的气化催化剂，如以下所讨论。0069此类方法的催化气化器典型地在适当高的压力和温度下操作，需要该催化的碳质原料30引入到该催化。
41、气化器300的反应室中，而同时维持该原料的所需温度、压力和流速。本领域中的那些技术人员熟悉用将该催化的碳质原料供应到具有高的压力和/或高温环境的反应室中的加料入口，包括星形加料器，螺杆加料器，回转式活塞，和闭锁料斗。应该理解的是，该加料入口能够包括两个或多个压力平衡元件，闭锁料斗，它将替代使用。在一些情况下，该催化的碳质原料能够在高于催化气化器的操作压力的压力条件下制备。因说明书CN104073294A108/22页11此，该颗粒组合物能够在没有进一步加压的情况下直接通入到该催化气化器中。0070几种类型的催化气化器中的任何一种都能够使用。合适的催化气化器包括具有反应室的那些，该反应室是逆流固。
42、定床，并流固定床，流化床，或夹带流（ENTRAINEDFLOW）反应室或移动床反应室。0071在催化气化器中的气化典型地是在至少约450，或至少约600，或至少约650，到约900，或到约800，或到约750的中等温度下；和在至少约50PSIG，或至少约200PSIG，或至少约400PSIG，到约1000PSIG，或到约700PSIG，或到约600PSIG的压力下进行。0072在用于颗粒状组合物的加压和反应的催化气化器中所使用的气体能够包括，例如，蒸汽，氧气，氮气，空气，或惰性气体如氩气，这些气体能够根据本领域中的那些技术人员已知的方法被供应到该反应器中。0073在催化气化器中发生的从碳源到甲。
43、烷的催化转化典型地包括三个单独的反应0074蒸汽碳CH2OCOH2I0075水气转换COH2OH2CO2II0076CO甲烷化CO3H2CH4H2OIII0077这三个反应一起是基本上热平衡的；然而，由于工艺热损失和其它能量需要如与原料一起进入到催化气化器中的水分的蒸发所需要的能量，一些的热量必须增加到该催化气化器中以维持该热平衡。在高于催化气化器的操作温度的温度下过热蒸汽的添加能够是供应该额外热量的一个机理。另外，该催化气化反应所用的少量所需热量输入能够过，在引入到催化气化器中的富氧的气体存在下，由通过碳质原料的部分燃烧所产生的热能来提供。0078如前面所提到，这允许该方法在没有单独的过热器。
44、的情况下进行构型设计。本领域中的普通技术人员能够确定要被增加到催化气化器中以基本上维持热平衡所需要的热量。0079离开催化气化器的反应室的热废气（HOTGASEFFLUENT）能够穿过该催化气化器的细颗粒物除去设备，该设备用作分离区段，其中太重的以致无法被离开催化气化器的气体夹带的颗粒物即，细颗粒物返回到反应室例如，流化床中。该细颗粒物除去设备能够包括从热废气中除去细颗粒物和微粒的一个或多个内部和/或外部旋风分离器或类似设备。离开催化气化器的所得第二气流40一般包括CH4，CO2，H2，CO，H2S，未反应的蒸汽，夹带的细颗粒物，和任选的其它污染物如NH3，COS，HCN和/或元素汞蒸汽，这取。
45、决于用于气化的碳质材料的性质。0080任选地，残留的夹带细颗粒物可以主要通过任何合适的设备如外部旋风分离器、任选地接着通过文丘里洗涤器被除去。回收的细颗粒物能够经过处理以回收碱金属催化剂，或直接循环回到在前面所引入的US2009/0217589A1中所述的原料制备中。0081“大部分”的细颗粒物的除去是指，一定量的细颗粒物从第一气流中除去，使得下游处理没有不利地受影响；因此，至少大部分的细颗粒物将被除去。在下游处理没有显著地受到不利影响的程度上，部分少量的超细材料可保留在第一气流中。典型地，除去至少约90WT，或至少约95WT，或至少约98WT，的粒度大于约20M，或大于约10M，或大于约5M。
46、的细颗粒物。说明书CN104073294A119/22页120082第一气流40，在离开反应器300时，典型地包括至少约20MOL甲烷，其以第一气流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数为基础。另外，第一气流将典型地包括至少约50MOL的甲烷加上二氧化碳，其以第一气流中甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数为基础。0083第一气流40可以提供到热交换器600中以降低第一气流的温度并且产生了温度比第一气流40低的冷却了的第一气流50。该冷却了的第一种气体50能够提供到如以下所述的酸性气体除去AGR工序700中。0084取决于气化条件，能够产生第一气流40，它具有约450到约900更典型地约65。
47、0到约800的温度，约50PSIG到约1000PSIG更典型地约400PSIG到约600PSIG的压力，以及约05英尺/秒到约20英尺/秒更典型地约10英尺/秒到约15英尺/秒的速度。由任何一个或多个的热交换器设备600（当存在时）提取的热能能够用于例如产生过热蒸汽，该过热蒸汽能够用于催化气化器中。所获得的冷却了的第一气流50将典型地在约250到约600更典型地约300到约500的温度，约50PSIG到约1000PSIG更典型地约400PSIG到约600PSIG的压力，和约05英尺/秒到约25英尺/秒更典型地约10英尺/秒到约15英尺/秒的速度下离开该热交换器600。0085后续的酸性气体除去。
48、过程700可用于从冷却了的第一气流50中除去大部分的H2S和CO2并且产生第二气流60。酸性气体除去方法典型地包括让冷却了的第一气流50与溶剂如单乙醇胺，二乙醇胺，甲基二乙醇胺，二异丙胺，二甘醇胺，氨基酸钠盐的溶液，甲醇，热的碳酸钾等等进行接触，以产生负载CO2和/或H2S的吸收剂。一个方法能够包括具有两组（TRAINS）的UOPLLC，DESPLAINES，ILUSA或LURGIAG，FRANKFURTAMMAIN，GERMANY溶剂的使用；各组由H2S吸收剂和CO2吸收剂组成。0086所得到的第二气流60能够包括CH4，H2，和任选的CO（当酸性气体转换设备（SOURSHIFTUNIT）下。
49、文不是该方法的一部分时），和典型地，少量的CO2和H2O。从冷却了的第二气流50中除去酸性气体的一种方法已描述在先前引入的US2009/0220406A1中。0087至少大部分例如，基本上全部的该CO2和/或H2S和其它剩余痕量污染物应该经由酸性气体除去方法被除去。在酸性气体除去的上下文中的“大（部分）”除去是指足够高的百分数的组分的除去，使得能够产生所需的最终产物。实际除去量因此因组分不同而变化。对于“管道质量天然气”，仅仅痕量至多的H2S能够存在，虽然更高量的CO2是可容忍的。0088典型地，至少约85，或至少约90，或至少约92，的该CO2，和至少约95，或至少约98，或至少约995，的该H2S，应该从该冷却了的第一气流50中除去。0089在酸性气体除去步骤中所需产物甲烷的损失应该最小化，使得该第二气流60包括至少大部分和基本上全部的来自该该冷却了的第一气流50中的甲烷。典型地，该损失应该是约2MOL或更低，或约15MOL或更低，或约1MOL的更低，的来自该冷却了的第一气流50中的甲烷。0090在这里描述的气化方法采用至少一个甲烷化步骤从在第一气流THERSTGASSTREAMS例如，热的第一气流40和/或冷却了的第一气流50和第二气流60当中的一个或多个气流中存在的一氧化碳和氢气产生甲烷。。