[发明专利]使用微通道工艺技术将碳质材料转化为甲烷、甲醇和/或二甲醚的方法

权利要求书

1.一种将碳质材料转化为含有甲烷、甲醇和/或二甲醚的目标产物的方法，所述方法包括：

(A)在至少约700℃的温度下气化在气化炉中的所述碳质材料以形成合成气；

(B)(I)在第一反应温度下使所述合成气流过微通道反应器中的第一反应区域与第一催化剂接触以形成中间产物组合物，所述中间产物组合物包含合成气和所述目标产物，所述合成气在所述第一反应区域中的接近平衡的转化率为至少约5％，并且在所述第一反应区域与热交换器之间交换热量；以及

(B)(II)在另一个反应温度下使来自前述步骤的所述中间产物组合物流过所述微通道反应器中的另一个反应区域与另一种催化剂接触以形成所述目标产物，所述合成气在所述另一个反应区域中的接近平衡的转化率为至少约5％；并且在所述另一个反应区域与所述热交换器之间交换热量；

其中流出所述气化炉的所述合成气包含水和颗粒状固体中的一种或多种，在步骤(B)(I)之前从合成气除去所述水和颗粒状固体中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)和(B)(II)的过程中在所述微通道反应器内将蒸汽用作热交换流体，并且在步骤(A)的过程中在气化剂的存在下气化所述碳质材料，将来自步骤(B)(I)和(B)(II)的蒸汽用作步骤(A)的过程中的气化剂。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(A)之前在氮气分离器中使氮气与空气分离以提供富氧空气或纯化的氧气，并且在步骤(A)的过程中在所述富氧空气或纯化的氧气的存在下气化所述碳质材料。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(A)之前使所述碳质材料热解，生成热解油，所述热解油在步骤(A)的过程中被气化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)之前从所述合成气中分离出液态烃，并在被热解之前与碳质材料混合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述合成气进一步含有杂质，并且在步骤(B)(I)之前从所述合成气中分离所述杂质，在所述合成气中所述杂质的水平降低至以体积计上至5％的水平。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)之前使用含有离子液体的微通道分离器使所述杂质、水和颗粒状固体中的一种或多种与所述合成气分离。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)之前使用变温吸附或变压吸附微通道分离器使所述杂质、水和颗粒状固体中的一种或多种与所述合成气分离。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)之前使用含有纳米纤维或纳米复合膜的微通道分离器使所述杂质、水和颗粒状固体中的一种或多种与所述合成气分离。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述碳质材料包括煤、油、生物质、固体废弃物或上述两种或更多种物质的混合物。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述碳质材料包括生活固体废弃物、有害废弃物、垃圾衍生燃料、轮胎、垃圾、污水污泥、动物排泄物、石油焦炭、垃圾、废物、农业废弃物、玉米秸秆、柳枝稷、木屑、木材、草屑、建筑垃圾材料、塑料材料、轧棉废弃物、堆填区沼气、沼气、天然气或上述两种或更多种物质的混合物。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(A)中制得的合成气包括H₂与CO，并且在步骤(B)(I)之前将额外量的H₂添加至所述合成气。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(B)(I)之后但在步骤(B)(II)之前在另外的反应温度下使在步骤(B)(I)中形成的所述中间产物组合物流过所述微通道反应器中另外的反应区域与另外的催化剂接触以形成另一种中间产物组合物，所述另一种中间产物组合物包括合成气和所述目标产物，所述合成气在所述另外的反应区域中的接近平衡的转化率为至少约5％；并且在所述另外的反应区域与所述热交换器之间交换热量。