[发明专利]由生物质制备甲烷的方法

权利要求书

1.用于由生物质制备甲烷的方法，其包括以下步骤：

a) 在含有氢分子和脱氧催化剂的加氢热解反应器容器中，在高于1000℉的加氢热解温度和100psig到600psig的加氢热解压力下使生物质加氢热解，产生单一的包含焦和气体的加氢热解产物输出物流；

b) 从所述加氢热解产物中分离出所述焦，产生脱焦后的加氢热解产物；

c) 在加氢转化反应器容器中使用加氢转化催化剂，在高于800℉的加氢转化温度和100psig到600psig的加氢转化压力下使所述脱焦后的加氢热解产物加氢转化，产生加氢转化产物；

d) 将所述加氢转化产物冷却并引入水煤气变换反应器，以产生水煤气变换产物，并从所述水煤气变换产物中分离冷凝的液态水以提供气态混合物，所述气态混合物包含CO₂、H₂和甲烷；和

e) 分离所述CO₂、H₂和甲烷，产生CO₂流、H₂流和甲烷产物流；

f) 其中将所述甲烷产物流的第一部分和所述冷凝的液态水引入蒸汽重整器中，在其中使所述甲烷产物流的所述第一部分重整，产生重整器CO₂和重整器H₂；以及

g) 其中将所述甲烷产物流的第二部分引入甲烷化容器中并将所述重整器H₂的至少一部分引入所述甲烷化容器中，与所述甲烷产物流中的任何残余的CO和/或CO₂反应并形成额外的甲烷，由此使得所述甲烷产物流的所述第二部分适合于天然气管道系统，

其中加氢热解步骤a)和加氢转化步骤c)均为放热步骤，且在步骤a)中水添加在生物质进料中或者作为单独的进料添加；

其中在炉子中燃烧从所述加氢热解产物流中分离出的焦的一部分，加热所述甲烷产物流的所述第一部分并将其与所述冷凝的液态水一起引入所述蒸汽重整器，形成所述重整器CO₂和所述重整器H₂；以及

其中在步骤b) 和c)之间，所述脱焦后的加氢热解产物与水换热产生第一蒸汽，以及在步骤d) 和e)之间，所述气态混合物与水换热产生第二蒸汽，该第一蒸汽和第二蒸汽用于驱动压缩机将H₂压缩并且再循环到加氢热解反应器容器。

2.权利要求1的方法，其中将来自工艺外部来源的额外的水引入所述蒸汽重整器中用于重整所述甲烷产物流的所述第一部分。

3.权利要求1的方法，其中将所述甲烷产物流的所述第一部分的第一部分引入燃烧器并燃烧，由此加热所述甲烷产物流的所述第一部分的第二部分，并将所述甲烷产物流的所述第一部分的所述第二部分与所述冷凝的液态水一起引入所述蒸汽重整器，形成所述重整器CO₂和所述重整器H₂。

4.权利要求1的方法，其中在蒸汽锅炉的燃烧室中燃烧从所述加氢热解产物流中分离出的所述焦的一部分以由所述冷凝的液态水产生蒸汽，该蒸汽与所述甲烷产物流的所述第一部分一起引入所述蒸汽重整器。

5.权利要求1的方法，其中将所述重整器H₂的至少一部分再循环到所述加氢热解反应器容器用于所述生物质的所述加氢热解。

6.权利要求1的方法，其中通过甲烷水合物回收工艺从所述气态混合物中分离出所述甲烷，以降低包含额外量的H₂的甲烷产物流的比例，该H₂随后立即再循环到加氢热解步骤。

7.权利要求1的方法，其中所述脱氧催化剂和所述加氢转化催化剂中的至少一个是玻璃-陶瓷材料。

8.权利要求1的方法，其中所述加氢热解在0.2到10克生物质/克催化剂/小时的重时空速下进行。

9.权利要求1的方法，其中所述加氢转化在0.2到3克生物质/克催化剂/小时的重时空速下进行。