[发明专利]用于合成气制备的四列催化气化体系

摘要

本发明公开了将碳质原料转化为多种气态产物的体系。除了其它单元以外，所述体系还包括用于在碱金属催化剂存在下使碳质原料气化为至少包括甲烷的多种气态产物的四个单独的气化反应器。所述气化反应器各自可供应有来自单一或单独的催化剂装载和/或原料制备单元操作的原料。类似地，来自各气化反应器的热气流可在换热器、酸性气体去除或甲烷去除单元操作处通过它们的组合来纯化。产物纯化可包括痕量污染物去除单元、氨去除和回收单元以及酸转变单元。

主权项

由催化的碳质原料产生多种气体的气化体系，所述体系包括：(a)第一、第二、第三和第四气化反应器单元，其中各气化反应器单元独立地包括：(A1)反应室，在其中将催化的碳质原料和蒸汽转化为(i)包括甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和未反应的蒸汽的多种气态产物、(ii)未反应的碳质粉末和(iii)包括夹带的催化剂的固态炭产物；(A2)进料口，用以供应所述催化的碳质原料到所述反应室；(A3)进汽口，用以供应蒸汽到所述反应室；(A4)热气出口，用以从所述反应室中排出热第一气流，所述热第一气流包含所述多种气态产物；(A5)炭出口，用以从所述反应室中取出所述固态炭产物；和(A6)粉末去除器单元，用以除去可能夹带在所述热第一气流中的至少相当大部分的未反应的碳质粉末；(b)(1)单一催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进料口，或(2)第一和第二催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进料口；或(3)第一、第二和第三催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进料口；或(4)第一、第二、第三和第四催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进料口，其中各催化剂装载单元独立地包括：(B1)装载槽，用以接收碳质颗粒并将催化剂装载到所述颗粒上以形成所述催化的碳质原料；和(B2)干燥器，用以热处理所述催化的碳质原料以降低湿含量；(c)(1)当仅存在所述单一催化剂装载单元时，单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述单一催化剂装载单元的装载槽，或(2)当仅存在所述第一和第二催化剂装载单元时，单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述第一和第二催化剂装载单元的装载槽，或(3)当仅存在所述第一、第二和第三催化剂装载单元时，单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述第一、第二和第三催化剂装载单元的装载槽，或(4)当存在所述第一、第二、第三和第四催化剂装载单元时，单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述第一、第二、第三和第四催化剂装载单元的装载槽，其中所述单一碳质物质加工单元包括：(C1)接收器，用以接收并储存碳质物质；和(C2)研磨机，用以将所述碳质物质研磨成碳质颗粒，所述研磨机与所述接收器连通；(d)(1)单一换热器单元，用以从来自所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的热第一气流中除去热能以产生蒸汽并生成单一冷第一气流，或(2)第一和第二换热器单元，用以从来自所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的热第一气流中除去热能以产生蒸汽、第一冷第一气流和第二冷第一气流，或(3)第一、第二、第三和第四换热器单元，用以从来自所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的热第一气流中除去热能以产生蒸汽并生成第一冷第一气流、第二冷第一气流、第三冷第一气流和第四冷第一气流；(e)(1)当仅存在所述单一换热器单元时，单一酸性气体去除器单元，用以从所述单一冷第一气流中除去至少相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢，从而生成包含来自所述单一冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳的单一酸性气体贫化气流，或(2)当仅存在所述第一和第二换热器单元时，(i)单一酸性气体去除器单元，用以从所述第一和第二冷第一气流中除去至少相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢，从而生成包含来自所述第一和第二冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳的单一酸性气体贫化气流，或(ii)第一和第二酸性气体去除器单元，用以从所述第一和第二冷第一气流中除去至少相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢从而生成第一酸性气体贫化气流和第二酸性气体贫化气流，其中所述第一和第二酸性气体贫化气流共同包含来自所述第一和第二冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳，或(3)当存在所述第一、第二、第三和第四换热器单元时，(i)单一酸性气体去除器单元，用以从所述第一、第二、第三和第四冷第一气流中除去至少相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢从而生成包含来自所述第一、第二、第三和第四冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳的单一酸性气体贫化气流，或(ii)第一和第二酸性气体去除器单元，用以从所述第一、第二、第三和第四冷第一气流中除去相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢从而生成第一酸性气体贫化气流和第二酸性气体贫化气流，其中所述第一和第二酸性气体贫化气流共同包含来自所述第一、第二、第三和第四冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳，或(iii)第一、第二、第三和第四酸性气体去除器单元，用以从所述第一、第二、第三和第四冷第一气流中除去至少相当大部分的二氧化碳和至少相当大部分的硫化氢从而生成第一酸性气体贫化气流、第二酸性气体贫化气流、第三酸性气体贫化气流和第四酸性气体贫化气流，其中所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流共同包含来自所述第一、第二、第三和第四冷第一气流的至少相当大部分的甲烷、至少相当大部分的氢气和任选的至少一部分一氧化碳；(f)(1)当仅存在所述单一酸性气体贫化物流时，单一甲烷去除单元，用以从所述单一酸性气体贫化气流中分离并回收甲烷，从而生成单一甲烷贫化气流和单一甲烷产物流，所述单一甲烷产物流包含来自所述单一酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷，或(2)当仅存在所述第一和第二酸性气体贫化气流时，(i)单一甲烷去除单元，用以从所述第一和第二酸性气体贫化气流中分离并回收甲烷从而生成单一甲烷贫化气流和单一甲烷产物流，所述单一甲烷产物流包含来自所述第一和第二酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷，或(ii)第一和第二甲烷去除单元，用以从所述第一和第二酸性气体贫化气流中分离并回收甲烷从而生成第一甲烷贫化气流和第一甲烷产物流以及第二甲烷贫化气流和第二甲烷产物流，所述第一和第二甲烷产物流共同包含来自所述第一和第二酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷，或(3)当存在所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流时，(i)单一甲烷去除单元，用以从所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流中分离并回收甲烷从而生成单一甲烷贫化气流和单一甲烷产物流，所述单一甲烷产物流包含来自所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷，或(ii)第一甲烷去除单元和第二甲烷去除单元，用以从所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流中分离并回收甲烷从而生成第一甲烷贫化气流和第一甲烷产物流以及第二甲烷贫化气流和第二甲烷产物流，其中所述第一和第二甲烷产物流共同包含来自所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷，或(iii)第一、第二、第三和第四甲烷去除单元，用以从所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化物流中分离并回收甲烷从而生成第一甲烷贫化气流和第一甲烷产物流、第二甲烷贫化气流和第二甲烷产物流、第三甲烷贫化气流和第三甲烷产物流以及第四甲烷贫化气流和第四甲烷产物流，所述第一、第二、第三和第四甲烷产物流共同包含来自所述第一、第二、第三和第四酸性气体贫化气流的至少相当大部分的甲烷；和(g)(1)单一蒸汽源，用以供应蒸汽到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进汽口，或(2)第一和第二蒸汽源，用以供应蒸汽到所述第一、第二、第三和第四气化反应器单元的进汽口。