伴有镍回收的碳质原料加氢甲烷化制造技术

本发明专利技术涉及对含镍(和任选含钒)的碳质原料进行加氢甲烷化，同时将至少一部分最初存在于碳质原料中的镍(和任选钒)进行回收的过程。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】伴有镍回收的碳质原料加氢甲烷化本案是申请号为201280010203.8，申请日为2012-02-22，题目为“伴有镍回收的碳质原料加氢甲烷化”的申请的分案。
本专利技术涉及用于对含镍(和任选含钒)碳质原料进行加氢甲烷化，同时将最初存在于碳质原料中的镍(和任选钒)中的至少一部分回收的过程。
技术介绍
鉴于诸多因素，例如较高的能源价格和对环境的关心，从较低燃料价值的碳质原料，如石油焦、煤和生物质中生产增值产物(如管道质量代用天然气、氢气、甲醇、高级烃、氨和电能)正重新受到关注。这种较低燃料值的碳质原料可以在升高的温度和压力下进行气化产生合成气流，该气流随后可以被转换成增值产物。—个非常有利的气化过程就是加氢甲烷化，其中碳质原料在催化剂源和蒸汽存在下、于升高的温度和压力下直接转化生成富含甲烷的合成气流(中热值的合成气流)原料产品。这不同于传常规的气化过程(如基于碳源在较高温度和压力下部分燃烧/氧化的气化过程)，其中合成气(一氧化碳+氢气)是主要产物(直接地产生很少的甲烷或者不产生甲烷)，然后可以对其进行进一步处理，由此产生甲烷(利用催化甲烷化反应，参见反应(III))或者许多其他更高级的烃产物。例如在US3828474，US3998607，US4057512，US4092125，US4094650，US4204843，US4468231， US4500323, US4541841， US4551155， US4558027, US4604105, US4617027，US4609456, US5017282, US5055181, US6187465， US6790430, US6894183， US6955695，US2003/0167691A1, US2006/0265953A1, US2007/0000177A1, US2007/0083072A1,US2007/0277437A1, US2009/0048476A1, US2009/0090056A1, US2009/0090055A1,US2009/0165383A1, US2009/0166588A1, US2009/0165379A1, US2009/0170968A1,US2009/0165380A1, US2009/016538IAl, US2009/016536IAl, US2009/0165382A1,US2009/0169449A1, US2009/0169448A1, US2009/0165376A1, US2009/0165384A1,US2009/0217582A1, US2009/0220406A1, US2009/0217590A1, US2009/0217586A1,US2009/0217588A1, US2009/0218424A1, US2009/0217589A1, US2009/0217575A1,US2009/0229182A1, US2009/0217587A1, US2009/0246120A1, US2009/0259080A1,US2009/0260287A1, US2009/0324458A1, US2009/0324459A1, US2009/0324460A1,US2009/0324461A1, US2009/0324462A1, US2010/0071235A1，US2010/0071262A1，US2010/0121125A1，US2010/0120926A1, US2010/0179232A1，US2010/0168495A1,US2010/0168494A1, US2010/0292350A1, US2010/0287836A1, US2010/0287835A1,US2011/0031439A1和GB1599932中公开了加氢甲烷化的过程以及转换/利用生成的富含甲烧的合成气流生产增值产物。也可参见Chiaramonte等人，“Upgrade Coke byGasificat1n (通过气化升级焦炭)”，Hydrocarbon Processing (径处理)，1982 年 9月，第 255-257 页；和 Kalina 等人，“Exxon Catalytic Coal Gasificat1n ProcessPredevelopment Program, Fianl Report (埃克森催化煤气化工艺前期开发计划，最终报告)”，Exxon Research and Engineering C0.，Baytown, TX, FE236924,1978 年 I2 月。碳源进行加氢甲烷化通常涉及四个理论上独立的反应:蒸汽碳:C+H20— C0+H2 (I)水煤气转化:C0+H20— H2+C02 (II)CO 甲烷化:C0+3H2—CH4+H20 (III)加氢气化:2H2+C—CH4 (IV)在加氢甲烷化反应中，前三个反应(1-1II)主导以产生下列总反应:2C+2H20 — CH4+C02 (V)。该总反应基本热平衡，但是，由于工艺热损失及其它能量要求(如随原料进入反应器的水分的蒸发所需)，必须添加一些热量以保持热平衡。该反应基本上也是合成气(氢气和一氧化碳)平衡的(产生和消耗合成气)，因此，在一氧化碳和氢气随产物气体取出时，需要按要求将一氧化碳和氢气添加到该反应中以避免短缺。为了使反应净热尽可能的接近中性(仅略微放热或吸热)并且保持合成气平衡，常常将蒸汽、一氧化碳和氢气的过热气流提供给加氢甲烷化反应器。通常情况下，该一氧化碳和氢气流是从产物气体中分离出的循环流，和/或通过重整/部分的氧化一部分产物甲烷提供，例如参见US4094650，US6955595和US2007/083072A1。所需的一氧化碳，氢气和热能也可以至少部分通过将氧气提供给加氢甲烷化反应器于原处生成，例如参见，US2010/0076235A1和 US2010/0287835A1。其结果是“直接”的富甲烷粗产物中还含有大量的氢气，一氧化碳和二氧化碳，例如，它可以作为中热值的能源被直接利用，或者可以加工产生大量较高价值的产物流，如管道质量代用天然气、高纯氢气、甲醇、氨、更高级的烃产物、二氧化碳(用于提高石油采收率和工业用途)和电能。一种固体焦炭副产物流也被生成，它含有未反应的碳，夹带的加氢甲烷化催化剂和其他碳质原料中的无机成分。在加氢甲烷化过程中，通常会从焦炭副产物中回收催化剂并且将回收的催化剂循环使用，从而提高经济和商业上的可行性。催化剂组分的性质与从加氢甲烷化反应器中获得的焦炭有关，其回收方法也有报道，如参见US2007/0277437A1，US2009/0165383A1，US2009/0165382A1，US2009/0169449A1 和 US2009/0169448A1。催化剂的循环使用也可以根据需要补充催化剂，如参见US2009/0165384A1。催化剂回收和循环使用的过程可以复杂的基于碳质原料中组分以及最终焦炭副产物的性质。例如，高灰含量的含碳原料将结合更多的催化剂，需要更密集和复杂的提取过程以释放结合的催化剂。另外，和催化剂一起从焦炭中提取出来的金属和其他组分，会在催化剂循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从非气态的含镍碳质材料中生产富甲烷粗产物气流和镍产物流的方法，该方法包括以下步骤：(a)利用含镍碳质材料和碱金属加氢甲烷化催化剂制备催化的碳质原料，其中所述碱金属加氢甲烷化催化剂包括回收的催化剂和补充的催化剂；(b)将所述催化的碳质原料和富氧流提供给加氢甲烷化反应器；(c)在加氢甲烷化反应器中，在一氧化碳、氢气、氧气和水蒸汽的存在下使所述催化的碳质原料发生反应，以产生富甲烷粗产物气体和固体副产物焦炭；(d)将所述富甲烷粗产物气体从加氢甲烷化反应器中抽出作为富甲烷粗产物气流，该富甲烷粗产物气流中包含甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、硫化氢、水蒸气和热能；(e)将所述固体副产物焦炭流从加氢甲烷化反应器中抽出，该抽出的固体副产物焦炭包含碳以及含有碱金属和镍的无机灰分；其特征在于该方法还包括以下步骤：(f)将抽出的所述固体副产物焦炭流进行处理，生成(1)含有大部分镍的贫碱金属焦炭流和(2)含有一种或多种水溶性碱金属化合物的含水富碱金属流，该含水富碱金属流含有抽出的固体副产物焦炭中的至少主要部分碱金属；(g)将含水富碱金属流中的至少一部分循环使用作为循环的催化剂；(h)将贫碱金属焦炭流进行处理，生成富镍流和贫镍焦炭流，该富镍流包含镍中的至少主要部分；(i)从步骤(h)中生成的富镍流中回收至少主要部分的镍，作为镍产物流。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AS拉帕斯，RA斯皮茨，
申请(专利权)人：格雷特波因特能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US