[发明专利]碳质原料的加氢甲烷化工艺

权利要求书

1.由非气态碳质材料生成富甲烷粗产物气流的工艺，所述工艺包括步骤：

(a)向加氢甲烷化反应器供给：

       (1)源自非气态碳质材料的碳质原料，

       (2)加氢甲烷化催化剂，

       (3)过热蒸汽流，和

       (4)富氧气流，

其中所述加氢甲烷化反应器包含具有位于下部上方的上部的流化床，且其中将所述过热蒸汽流和所述富氧气流引入所述流化床的下部；

(b)使一部分碳质原料在加氢甲烷化反应器中在加氢甲烷化催化剂、一氧化碳、氢气和蒸汽存在下在目标操作温度下反应产生富甲烷粗气体和固体副产物炭，其中所述富甲烷粗气体包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、蒸汽、热能和夹带的细粒；以及

(c)使一部分碳质原料与氧气反应产生一氧化碳、氢气和热能；

其中：

       (i)步骤(b)的反应在流化床的上部占主导；

       (ii)步骤(c)的反应在流化床的下部占主导；并且

       (iii)将所述碳质原料供给到加氢甲烷化反应器的流化床的下部。

2.权利要求1的工艺，特征在于所述碳质原料在进料位置供给到加氢甲烷化反应，炭副产物通过步骤(b)和(c)的反应生成，并且炭副产物在高于碳质原料进料位点的取出位点上连续或者定期地从加氢甲烷化反应器中取出。

3.权利要求2的工艺，特征在于所述炭副产物定期或者连续地从所述流化床的上部取出。

4.权利要求1-3任一项的工艺，特征在于供给到加氢甲烷化反应器的碳质原料包含从大于10wt%到大约25wt%的水分含量(以碳质原料的总重量计)，程度使得所述碳质原料可基本上自由流动。

5.权利要求1-4任一项的工艺，其中步骤(b)的反应具有合成气需求和热需求，且通过步骤(c)的反应来基本上满足所述合成气需求，以及所述热需求和合成气需求；并且步骤(b)的反应具有蒸汽需求，且通过供入流化床下部的过热蒸汽流、富氧气流和细粒流中的蒸汽、以及由碳质原料生成的蒸汽来基本上满足所述蒸汽需求。

6.权利要求1-5任一项的工艺，特征在于所述过热蒸汽流、富氧气流、碳质原料和加氢甲烷化催化剂以低于步骤(b)反应的目标操作温度的温度引入加氢甲烷化反应器中。

7.权利要求1-6任一项的工艺，特征在于所述目标操作温度是至少大约1000℉(大约538℃)至大约1500℉(大约816℃)。

8.权利要求1-7任一项的工艺，特征在于所述富甲烷粗产物流包含至少大约15mol%的甲烷(以富甲烷粗产物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数计)和至少50mol%的甲烷加二氧化碳(以富甲烷粗产物流中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳和氢气的摩尔数计)。

9.权利要求1-8任一项的工艺，特征在于将所述富甲烷粗产物流引入第一热交换器单元来回收热能和产生经冷却的富甲烷粗产物流；以及将第一热交换器单元中回收的热能用于生成第一工艺蒸汽流和使该第一工艺蒸汽流过热以用作引入加氢甲烷化反应器中的过热蒸汽流的全部或一部分；使所述经冷却的富甲烷粗产物流中的至少一部分一氧化碳经蒸汽变换生成热能和富氢粗产物流；从蒸汽变换中回收热能并利用至少一部分回收热能来预热用于生成工艺蒸汽的锅炉给水；将所述富氢粗产物流充分脱水以产生脱水的富氢粗产物流；从所述脱水的富氢粗产物流中除去绝大部分的二氧化碳和绝大部分的硫化氢以产生脱硫气流，该脱硫气流包含来自所述脱水的富氢粗产物流的氢气、一氧化碳(如果存在于脱水的富氢粗产物流中的话)和甲烷的绝大部分；所述脱硫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反应产生热能和富甲烷的脱硫气流；以及回收来自催化甲烷化的热能并利用至少一部分回收热能生成第二工艺蒸汽流和使其过热。

10.权利要求9的工艺，特征在于所述过热蒸汽流主要包含来自所述第一工艺蒸汽流和所述第二工艺蒸汽流的蒸汽。