DE112006002722T5

DE112006002722T5 - Katalytische Dampfvergasung von Petrolkoks zu Methan

Info

Publication number: DE112006002722T5
Application number: DE112006002722T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Charles Nahas
Original assignee: GREAT POINT ENERGY; Great Point Energy CAMBRIDGE
Current assignee: Great Point Energyinc Cambridge Mass Us
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-08-07
Also published as: CN101356254A; AU2006304019A1; EA200801062A1; WO2007047210A1; CA2624626C; US20070083072A1; CA2624626A1; US8114176B2; EA012999B1

Abstract

Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend:
Vereinigen von Petrolkoks und eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, in einem wässrigen Medium, so dass eine Beschickungsaufschlämmung gebildet wird,
Einführen der Beschickungsaufschlämmung und von überhitztem Dampf in einen Aufschlämmungstrockner zur Erzeugung von Nettodampf und im Wesentlichen trockenen Feststoffteilchen aus Petrolkoks, die mit Katalysator imprägniert sind,
Umsetzen der trockenen Feststoffteilchen mit dem Nettodampf in einem Vergasungsreaktor zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst,
Gewinnen von Methan aus dem Rohproduktgas, und
Steuern der Konzentration des Katalysators in dem wässrigen Medium auf der Basis der Aschemenge in dem Petrolkoks.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in eine Energiequelle, die für eine sofortige Anwendung oder zum Transport geeignet ist. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in verbrennbare Gase, wie z. B. Methan.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan mit Pipelinequalität, wobei Prozessströme zu und von dem Reaktor in vorteilhafter Weise zur Maximierung der Ausbeute bezüglich der Petrolkoksbeschickung ohne übermäßige Erzeugung von Abfallströmen und übermäßigem Katalysatorverlust verwendet werden.
Hintergrund
Es ist seit langem besorgniserregend, dass bekannte Erdölreserven schnell verbraucht werden und die Erkundung neuer Reserven immer schwieriger wird, was zukünftig zu einer starken Verminderung der Verfügbarkeit von Rohöl führen wird. Leider wird erwartet, dass diese Verminderung mit dem weltweit sehr stark ansteigenden Bedarf für Energie zusammenfällt. Folglich gibt es einen Bedarf zur Entwicklung zusätzlicher Energiequellen, insbesondere in Formen, die mit gegenwärtigen Technologien, die auf Kraft- bzw. Brennstoffen auf Erdölbasis beruhen, kompatibel sind. Ein Vorschlag bestand darin, Kohle in Formen umzuwandeln, die leichter in Pipelines transportiert werden können, gegebenenfalls sogar in vorhandenen Pipelines. Folglich wurde vorgeschlagen, Kohle mit Wasser oder Öl aufzuschlämmen, so dass sie durch eine Pipeline transportiert werden kann. Beim Versuch, Kohle auf diese Weise zu transportieren, treten jedoch zahlreiche Schwierigkeiten auf. Beispielsweise hat es sich als schwierig erwiesen, die Kohle als einheitliches Gemisch ohne übermäßiges Absetzen in einer Suspension zu halten. Darüber hinaus wäre es selbst dann, wenn solche Schwierigkeiten überwunden werden könnten, in hohem Maß erwünscht, zusätzliche Energiequellen zu entwickeln, die durch Tanklastzüge oder eine Pipeline einfach transportiert werden können. Es wäre auch in hohem Maß erwünscht, die Effizienz von gegenwärtigen Rohölverfahren zu verbessern, so dass von einem gegebenen Fass Rohöl ein höherer Energiewert sichergestellt werden kann.
In einer Erdölraffinerie wird Rohöl in ein Produktspektrum umgewandelt, das Benzin, Heizöl und petrochemische Ausgangsmaterialien umfasst. Der erste Schritt besteht darin, das Rohöl bei Atmosphärendruck zu destillieren, um leichte Fraktionen abzutrennen und zu entfernen. Die nicht-verdampfte Fraktion wird einer Vakuumdestillation unterzogen. Bei diesen Destillationsverfahren wird versucht, aus dem ursprünglichen Rohöl eine maximale Ausbeute an flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffprodukten zu erhalten. Weitere Flüssigkeit und weiterer Dampf können aus der schweren Fraktion, die nach der Vakuumdestillation zurückbleibt, dadurch erhalten werden, dass ein solches Material üblicherweise in Reaktoren, die als Verkokungsreaktoren bezeichnet werden, einer thermischen Zersetzung unterworfen wird, wobei die schwerste Fraktion des ursprünglichen Rohöls in ein festes Produkt umgewandelt wird, das herkömmlich als Petrolkoks bezeichnet wird.
Petrolkoks ist kein sehr wertvolles Raffinerieprodukt. Es gibt nur wenige Anwendungen dafür, wie z. B. die Herstellung von Elektroden. Da es ein Feststoff ist, kann es darüber hinaus nur schwierig aus der Raffinerie abtransportiert werden. Darüber hinaus enthält Petrolkoks anders als andere feste Materialien auf Kohlenstoffbasis nur sehr wenig flüchtiges Material, wodurch er nur schwierig verbrannt werden kann. Als solches ist Petrolkoks kein guter Brennstoff zur Verbrennung bei laufenden Raffinerieverfahren, die Wärme erfordern.
Demgemäß wäre ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks mit geringem Wert in eine besser verwendbare Energiequelle stark bevorzugt. Es wäre noch mehr bevorzugt, Petrolkoks in eine Energiequelle umzuwandeln, die in einer bestehenden Infrastruktur, wie z. B. Pipelines, frei transportierbar wäre. Darüber hinaus wird dieser Bedarf zur Umwandlung von Petrolkoks in eine besser geeignete und zweckmäßigere Energiequelle noch dringender, da die Industrie immer schwerere Rohöle raffiniert.
Ein Vorschlag zur Behandlung von festen kohlenstoffhaltigen Materialien, wie z. B. Kohle oder Petrolkoks, besteht darin, die Feststoffe in einen gasförmigen Strom, wie z. B. Methan, umzuwandeln. In den 1970 ern wurde in dem US-Patent 4,094,650 (Koh et al.) ein Verfahren zur Umwandlung von Kohle in Methan vorgeschlagen. Die Patentinhaber schlagen darin vor, dass das Verfahren auf andere kohlenstoffhaltige Quellen, wie z. B. Petrolkoks, angewandt werden könnte. Es wurden jedoch keine Details bezüglich der Anwendung des Verfahrens auf Petrolkoks angegeben. Für den Fachmann ist es klar, dass es signifikante Schwierigkeiten beim Umwandeln eines Verfahrens, bei dem Kohle als Beschickungsquelle verwendet wird, in ein Verfahren, bei dem Petrolkoks eingesetzt wird, gibt. Beispielsweise besteht der erste Schritt bei der Nutzung entweder von Kohle oder von Koks darin, die Beschickung in Teilchen mit einer geeigneten Größe zu zerkleinern. Dieses Verfahren erzeugt zwangsläufig große Mengen an Feinstoffen, bei denen es sich um feste Teilchen handelt, die kleiner als 325 mesh, bezogen auf die US-Standard-Siebskala, sind. Wie es vorstehend angegeben worden ist, können Kohlefeinstoffe als eine Brennstoffquelle in herkömmlichen Brennern verwendet werden, so dass Kohlefeinstoffe keine übermäßige Belastung in Raffinerieverfahren darstellen. Petrolkoksfeinstoffe enthalten jedoch so wenig flüchtiges Material, dass sie nicht zur Verbrennung in typischen Brennern geeignet sind.
Dem Fachmann ist auch klar, dass Herstellungsabläufe zur Nutzung von Kohle als eine Beschickung bezüglich Petrolkoks als Beschickung anstatt Kohle aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzungen dieser Materialien stark unterschiedlich sein müssen. Beispielsweise enthält Kohle eine große Menge an mineralischen Materialien, die anders behandelt werden müssen als relativ reine kohlenstoffhaltige Materialien.
Diesbezüglich kann festgestellt werden, dass bei dem Koh-Verfahren der Kohlebeschickung 10 bis 20% einer Alkalimetallverbindung zugesetzt werden und ein kompliziertes Katalysatorrückgewinnungssystem zum Trennen der mineralischen Materialien und zum Rezyklieren des Katalysators, der als Teil des Feststoffaustrags ausgetragen wurde, nutzt. Nahezu ein Drittel des ausgetragenen Katalysators ist unwiederbringlich an die mineralischen Materialien gebunden und ist verloren. Große Mengen an saurem Wasser, die im Verlauf des Verfahrens erzeugt werden, werden ohne weitere Nutzung in dem Verfahrensablauf einer Behandlungsanlage für saures Wasser zugeführt.
Das US-Patent Nr. 4,284,416 (Nahas) beschreibt ein Verfahren zum Umwandeln von Kohle in Methan, bei dem eine Aufschlämmung von Kohleteilchen und eines wässrigen Alkalimetallkatalysators in einem Fließbett unter Verwendung von überhitztem Dampf getrocknet wird, um den größten Teil des Aufschlämmungswassers in Dampf umzuwandeln, und bei dem der Nettodampf von dem Aufschlämmungstrockner bei der Vergasung verwendet wird. Dieses Verfahren nutzt das saure Wasser, das von nicht-umgesetztem Dampf in dem Beschickungsaufschlämmungswasser kondensiert ist. Es ist jedoch ein Katalysatorrückgewinnungsverfahren erforderlich, um den Katalysator von dem Feststoffaustrag auszulaugen und zu dem Beschickungsmischtank zurückzuführen. Das saure Wasser wird nicht dazu verwendet, den Katalysator zurück zu der Beschickung zu transportieren. Es wäre erforderlich, dass das Beschickungsaufschlämmungswasser ausreichend gelöste Alkalimetallverbindung enthält, um 10 bis 20% der Alkalimetallverbindung auf der Kohle abzuscheiden, wie es von Koh et al. gelehrt wird. Es findet sich darin auch keine Offenbarung bezüglich einer Berücksichtigung der Feinstoffe, die während des anfänglichen Zerkleinerns der Feststoffbeschickung erzeugt werden.
Das US-Patent Nr. 6,955,695 (Nahas) beschreibt ein verbessertes katalytisches Vergasungsreaktorsystem zur Vergasung von Erdölrückständen zu Methan. Ein Erdölrückstand wird als jedwedes Ausgangsmaterial definiert, das mehr als 50% Rückstände enthält, die nicht unterhalb einer Atmosphärendruck-Äquivalenttemperatur von 1050°F verdampfen. Das Reaktorsystem nutzt ein oberes/unteres-Zweistufenverfahren, bei dem Feststoffe von einem unteren Fließbett eines festen teilchenförmigen Katalysators mit frischer Beschickung vereinigt und zu der oberen Stufe transportiert werden. Teilchen innerhalb der oberen Stufe, die Kohlenstoff und einen Alkalimetallkatalysator enthalten, zirkulieren zu der unteren Stufe, während überhitzter Dampf und rezyklierter Wasserstoff und rezykliertes Kohlenmonoxid unterhalb der unteren Stufe eingespeist werden. Beide Stufen werden im fluidisierten Zustand gehalten. Diese Offenbarung beschreibt die Umwandlung von Erdölrückständen in Petrolkoks innerhalb des Vergasungsreaktors und es gibt keine Offenbarung eines Verfahrens, das festen Petrolkoks als Beschickung zur Erzeugung eines Methanstroms mit hoher Qualität nutzen kann. Die Beschreibung offenbart einen bevorzugten Bereich einer Feststoffzusammensetzung für die Vergasungsreaktorfeststoffe im stationären Zustand, jedoch nicht das Steuern der Katalysatorkonzentration in einer wässrigen Aufschlämmung einer Petrolkoksbeschickung als Mittel zum Aufrechterhalten der Zusammensetzung von Vergasungsreaktorfeststoffen innerhalb des bevorzugten Bereichs. Dem Fachmann sind die beträchtlichen Unterschiede und Schwierigkeiten klar, die vorliegen, wenn im Gegensatz zu einem flüssigen Erdölrückstand eine Feststoffbeschickung verwendet wird. Diese Offenbarung nennt auch keine Nutzung von saurem Wasser zum Aufschlämmen einer festen kohlenstoffhaltigen Beschickung und dies ist auch verständlich, da diese Anmeldung keine Feststoffbeschickung und die damit einhergehenden Probleme betrifft.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in einen hochwertigen Energiestrom bereitzustellen.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in eine Form bereitzustellen, die für einen Transport innerhalb eines gegenwärtig vorliegenden Netzwerks geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Umwandeln von Petrolkoks in einen hochwertigen Methanstrom, der für einen Transport in einem Pipelinenetzwerk oder in Tanklastzügen geeignet ist, so dass er an Ausgabestationen und dergleichen leicht verteilt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines effizienten katalytischen Vergasungsverfahrens zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, ohne dass ein kompliziertes System zur Katalysatorrückgewinnung erforderlich ist. Das hier beschriebene Verfahren/System stellt eine integrierte Produktreinigung und Katalysatorrezyklierung bereit und nutzt die Verwendung von verbrauchten Feststoffen zum Verdrängen von Ammoniak aus saurem Wasser, wodurch die erforderliche Abwasserbehandlung minimiert wird. Das effiziente Verfahren ermöglicht eine nahezu 100%ige Kohlenstoffumwandlung zur Erzeugung von Methan in Pipelinequalität.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zusammenfassung und Beschreibung der Erfindung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan bereit, wobei Petrolkoks und ein Katalysator mit einer Dampfvergasungsaktivität in eine Aufschlämmungstrocknungs- und Dampferzeugungszone zur Bildung einer Beschickungsaufschlämmung eingeführt werden. Die Beschickungsaufschlämmung wird in einen Aufschlämmungstrockner eingeführt, worin sie mit einem Strom von überhitztem Dampf gemischt wird, um zusätzlichen Dampf aus dem Aufschlämmungswasser und ein im Wesentlichen trockenes Feststoffgemisch aus Petrolkoks, der mit Katalysator imprägniert ist, zu erzeugen. Das getrocknete Feststoffgemisch und der erzeugte Nettodampf werden in eine Vergasungszone eingeführt, wo das getrocknete Feststoffgemisch mit Strömen von Dampf, H₂ und CO bei einer erhöhten Temperatur und erhöhtem Druck gemischt wird, so dass ein Rohproduktstrom erzeugt wird, der CH₄, H₂S, CO₂, CO, H₂ und H₂O umfasst. In einer anderen Ausführungsform werden der Petrolkoks und der Katalysator direkt in die Vergasungszone eingeführt.
Ein Austrag von Feststoffen wird aus der Vergasungszone in einer Menge entnommen, die ausreichend ist, um eine Beschickung von festen anorganischen Verbindungen im stationären Zustand innerhalb der Vergasungszone aufrechtzuerhalten. Der nicht-umgesetzte Dampf und mitgerissene Feststoffe werden aus dem Rohproduktstrom entfernt, wobei saures Wasser und ein gekühlter Rohproduktstrom erzeugt werden. Der Feststoffaustrag, der Katalysator und andere Feststoffe umfasst, wird mit dem sauren Wasser vereinigt, um den Katalysator zu lösen und eine verdünnte wässrige Katalysatorlösung zu bilden und Ammoniak aus dem sauren Wasser freizusetzen. Feststoffe werden von der verdünnten wässrigen Katalysatorlösung abgetrennt. Die verdünnte wässrige Katalysatorlösung wird mit gekühltem Rohproduktgas abgestreift und zu der Beschickungsaufschlämmung zurückgeführt.
Aus dem Rohproduktgas wird Methan gewonnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm der Zonen, die in den Verfahren der Erfindung genutzt werden können, wobei die Zone 100 das in der 2 gezeigte Aufschlämmungssystem darstellt, die Zone 200 das in der 3 gezeigte Vergasungssystem darstellt, die Zone 300 die in der 4 gezeigte Behandlung verbrauchter Feststoffe darstellt und die Zone 400 eine herkömmliche Gasverarbeitung darstellt, die ansonsten nicht weiter gezeigt ist.
2 ist ein Fließdiagramm einer Aufschlämmungstrocknungs- und Dampferzeugungszone.
3 ist ein Fließdiagramm einer Vergasungszone.
4 ist ein Fließdiagramm einer Zone zur Behandlung verbrauchter Feststoffe.
Detaillierte Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
In dem folgenden Verfahrensfließschema stellt die vorliegende Erfindung ein integriertes Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan bereit. Das Verfahren nutzt Feinstoffe, die während eines Pulverisierungsverfahrens erzeugt worden sind, ohne übermäßigen Abfall effizient. Ferner wird saures Wasser, das während des Verfahrens erzeugt wird, genutzt, um den Katalysator für eine zusätzliche Effizienz einzufangen und zu rezyklieren. Gemäß der 1 kann das Verfahren folglich Zonen für eine Beschickungsaufschlämmungstrocknung und eine Dampferzeugung, Vergasung, Behandlung verbrauchter Feststoffe und Produktabtrennung umfassen.
Petrolkoks weist typischerweise eine Zusammensetzung von etwa 88,6% Kohlenstoff, 2,8% Wasserstoff, 7,3% Schwefel, 1,1% Stickstoff und 0,2% Asche (Massenprozent, Trockenbasis) auf. Petrolkoks wird typischerweise aus einem Verkokungsreaktor durch einen Hochdruckwasserstrom entfernt. Die Koksbeschickung kann bis zu 10 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten. Petrolkoks wird bis zu einer Teilchengröße von weniger als 30 mesh und mehr bevorzugt zu einer Teilchengröße von 30 bis 100 mesh, bezogen auf die US-Standard-Siebskala, zerkleinert. Unter Bezugnahme auf die Aufschlämmungstrocknungs- und Dampferzeugungszone 100, die in der 2 gezeigt ist, werden die Koksteilchen von einem Lagerungs- oder Herstellungsbereich zu einem Beschickungstrichter und dann durch die Leitung 10 zu einem Aufschlämmungsmischtank 12 transportiert. Das Feststoffbeschickungsmaterial kann dann mit jedwedem von verschiedenen Verfahren transportiert werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist die pneumatische Überführung der Feststoffe zu dem Beschickungstrichter und zu dem Aufschlämmungsmischtank durch ein inertes Trägergas.
Feste Feinstoffe, die während der Pulverisier- oder Zerkleinerungs- und Transportvorgänge erzeugt worden sind, werden aus dem pneumatischen Überführungsmedium durch Waschen mit Aufschlämmungswasser mittels einer herkömmlichen Anlage zurückgewonnen. Durch Waschen der Feinstoffe mit Beschickungsaufschlämmungswasser und Führen des Gemischs in die Beschickungsaufschlämmungstrocknungszone können die Feinstoffe zu Teilchen agglomeriert werden, die groß genug sind, um in der Vergasungszone vergast zu werden. Dies ermöglicht eine höhere Gesamtausbeute von festem Kohlenstoff zu Vergasungsprodukten als bei anderen Vergasungsverfahren.
Die mittels der Leitung 10 transportierten Koksteilchen und jedwede zurückgewonnene Feinstoffe werden in den Aufschlämmungsmischtank 12 eingespeist, wo sie mit einem Katalysator imprägniert werden, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist. Ein geeigneter Katalysator kann Alkalimetalle, Alkalimetallverbindungen oder Gemische davon umfassen. Geeignete Alkalimetallverbindungen umfassen Alkalimetallcarbonate, -hydrogencarbonate, -formiate, -oxalate, -amide, -hydroxide, -acetate, -sulfide oder entsprechende Verbindungen. Der Katalysator umfasst vorzugsweise eines oder mehrere von Na₂CO₃, K₂CO₃, Rb₂CO₃, Li₂CO₃, Cs₂CO₃, NaOH, KOH, RbOH oder CsOH, und umfasst mehr bevorzugt Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxid. Der Tank 12 wird bei Temperaturen im Bereich von 100°F bis 180°F und Atmosphärendruck betrieben. Der Katalysator kann aus mehreren Quellen in den Tank 12 eingeführt werden. Vorzugsweise wird das Produktkondensat gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung von dem Abscheider 101 in der Behandlungszone für verbrauchte Feststoffe 300, das eine verdünnte wässrige Katalysatorlösung umfasst, mittels der Leitung 95 bei einer Temperatur von etwa 150°F in den Aufschlämmungsmischtank 12 eingeführt. Auf diese Weise wird das Produktkondensat, das beträchtliche Mengen an Säuren enthält (häufig als saures Wasser bezeichnet), in dem Verfahren genutzt, wodurch das Erfordernis für teure Abfallbehandlungsvorgänge vermieden oder minimiert wird.
Der Katalysator kann auch durch die Leitung 24, die eine wässrige Aufschlämmung transportiert, die im Wesentlichen die gesamten Feststoffe umfasst, die in dem Dampf mitgerissen worden sind, der den Aufschlämmungstrockner 20 verlässt, in den Tank 12 eingeführt werden. Schließlich kann durch die Leitung 11 gegebenenfalls zusätzlicher Katalysator zugesetzt werden, um die Katalysatorkonzentration innerhalb des Aufschlämmungsmischtanks 12 auf das gewünschte Niveau zu erhöhen. In einem Betrieb im stationären Zustand liegt die gewünschte Katalysatorkonzentration zwischen 0,5 und 1,5 Massenprozent. Bei der Bestimmung der Menge des hier verwendeten Katalysators basieren die Mengen und Verhältnisse auf der Menge an Alkali in dem Katalysator und der Menge an Asche in dem Petrolkoks.
Der Feststoffgehalt in dem Beschickungsaufschlämmungstank 12 liegt zwischen 25 und 35 Gew.-% und beträgt vorzugsweise etwa 33 Gew.-%. Die Konzentration von Kaliumcarbonat in dem Aufschlämmungsmischtank 12 ist vorzugsweise derart, dass nach dem Trocknen in dem Aufschlämmungstrockner 20 die Menge des auf und innerhalb der Feststoffteilchen abgeschiedenen Kaliums zwischen 3- und 10-mal höher ist als der Aschegehalt des Koks, vorzugsweise etwa 5-mal höher ist als der Aschegehalt des Koks, bezogen auf die Masse. Es ist bevorzugt, ein Masseverhältnis von Kalium zu Asche in der Koksbeschickung von etwa 5:1 zu erreichen. Bei der angegebenen Kokszusammensetzung beträgt die Kaliumcarbonatkonzentration in dem Aufschlämmungswasser etwa 0,9% K₂CO₃, wodurch Feuchtigkeit in dem Koks, so wie er erhalten worden ist, zulässig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird normalerweise im stationären Zustand durchgeführt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass für das anfängliche Anlaufen des Verfahrens andere Anforderungen vorliegen. Beispielsweise ist bei dem anfänglichen Anlaufen eine höhere Kaliumbeladung auf den Koksteilchen bevorzugt und für einen Koksaschegehalt von etwa 0,2% kann der Kaliumgehalt in dem Aufschlämmungswasser auf etwa 20 Gew.-% erhöht werden, was durch Einstellen der Kaliumcarbonatkonzentration in dem Aufschlämmungswasser auf etwa 10% K₂CO₃ erreicht wird.
Zusätzliches Wasser, das gegebenenfalls zum Verdünnen der Feststoffkonzentration erforderlich ist, kann dem Aufschlämmungsmischtank 12 direkt zugesetzt werden oder es kann in einer Kombination mit jedwedem Strom, der in den Tank 12 eintritt, zugesetzt werden.
Die wässrige Beschickungsaufschlämmung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen, die in dem Aufschlämmungstank 12 gebildet worden ist, wird durch die Leitung 13 abgezogen und zur Aufschlämmungspumpe 14 oder zu einer entsprechenden Vorrichtung geleitet, die den Druck ausreichend erhöht, um es den Feststoffen zu ermöglichen, durch die Aufschlämmungstrocknungs- und Dampferzeugungszone 100 und durch die Vergasungszone 200 zu gelangen. Dieser Druck beträgt normalerweise etwa 520 psig. Die Hochdruckaufschlämmung wird dann durch den Wärmetauscher 16 oder eine entsprechende Vorrichtung geleitet, wenn die Aufschlämmungstemperatur etwa auf den Siedepunkt des wässrigen Teils der Aufschlämmung normalerweise auf etwa 480°F erhöht wird. Die vorgewärmte und mit Druck beaufschlagte Beschickungsaufschlämmung, die von dem Wärmetauscher 16 abgezogen worden ist, wird durch die Leitung 17 in den Fließbettaufschlämmungstrockner 20 oder eine entsprechende Vorrichtung geleitet.
Der Aufschlämmungstrockner 20 enthält ein Fließbett aus kohlenstoffhaltigen Feststoffen, das sich innerhalb des Behälters über einem internen Gitter oder einer ähnlichen Verteilungsvorrichtung nach oben erstreckt. Das Bett wird mit überhitztem Dampf, der in den Boden des Trockners durch die Bodeneinlassleitung 34 eingeführt wird, in einem Fließzustand bzw. fluidisierten Zustand gehalten. Der Druck in dem Fließbettaufschlämmungstrockner 20 wird normalerweise in einem Bereich zwischen dem Druck, der in dem Vergasungsreaktor 55 aufrechterhalten wird, und etwa 200 psi über dem Vergasungsreaktordruck gehalten. Die Temperatur des Dampfes, der aus dem Trockner 20 austritt, wird normalerweise zwischen der Sättigungstemperatur des Dampfes bei dem Betriebsdruck in dem Trockner und etwa 200°F über der Sättigungstemperatur bei dem Betriebsdruck des Trockners liegen. Für eine Einheit, die eine Beschickungsrate von 2500 Tonnen Koks pro Tag und eine Feststoffverweilzeit in dem Fließbetttrockner von etwa 20 min aufweist, kann der Bettbetriebsinhalt etwa 30 Tonnen, d. h. etwa 2000 Fuß³ bei einer Dichte von 35 Pfund/Fuß³, betragen. Es ist normalerweise bevorzugt, eine Oberflächengeschwindigkeit von etwa 2 Fuß/Sekunde zu erreichen. Bei solchen Bedingungen kann der Bettdurchmesser des Aufschlämmungstrockners etwa 14,2 Fuß und die Betttiefe etwa 12,6 Fuß betragen.
Innerhalb des Fließbetts des Aufschlämmungstrockners 20 wird die wässrige Beschickungsaufschlämmung mit überhitztem Dampf kontaktiert, der durch die Leitung 34 in den Trockner injiziert wird. Der überhitzte Dampf wird bei etwa 1100°F in den Trockner injiziert. Die Eigenwärme in dem überhitzten Dampf kann im Wesentlichen das gesamte Wasser in der wässrigen Beschickungsaufschlämmung verdampfen, wodurch es in Dampf umgewandelt wird. Bei diesen Bedingungen kann etwa 1 Pfund Wasser in der Aufschlämmungsbeschickung unter Verwendung von etwa 2 Pfund des überhitzten Dampfes, der von der Leitung 34 in den Aufschlämmungstrockner 20 injiziert wird, zu Dampf verdampft werden. Der Trockner 20 wird normalerweise so betrieben, dass die trockenen kohlenstoffhaltigen Feststoffe zwischen etwa 0,1 und etwa 4,0 Gew.-% Wasser enthalten.
Das Gas, welches das Fließbett in dem Aufschlämmungstrockner 20 verlässt, umfasst in erster Linie Dampf. Der Aufschlämmungstrockner kann einen oder mehrere Zyklonabschei der oder dergleichen oberhalb des Fließbetts umfassen, um relativ große Teilchen aus dem Dampf zu entfernen.
Der Dampf, der an dem Oberteil des Aufschlämmungstrockners 20 durch die Leitung 21 abgezogen wird, kann durch einen Nasswäscher 22 oder eine ähnliche Vorrichtung geleitet werden, wo er mit Wäscherwasser, das durch die Leitung 27 eingeführt wird, in Kontakt gebracht wird. Ein Teil des Wäscherwassers wird gekühlt und zu dem Oberteil des Wäschers zurückgeführt, wo es den Dampf von etwa 480°F auf etwa 450°F kühlt. Es wird ausreichend Dampf kondensiert, um die gewaschenen Feinstoffe in einer Aufschlämmung durch die Leitung 24 zu dem Beschickungsaufschlämmungsmischtank 12 zu leiten.
Der gewaschene Dampf wird aus dem Nasswäscher 22 durch die Leitung 28 abgezogen und zu dem Kompressor 30 geleitet, wo dessen Druck auf etwa 560 psig erhöht wird. Der mit Druck beaufschlagte Dampf wird durch die Leitung 31 von dem Kompressor 30 abgeführt. Der Nettodampf wird bei einem Massenstrom, der mit dem Massenstrom von verdampftem Aufschlämmungswasser identisch ist, durch die Leitung 35 zur Vergasungszone 200 geleitet. Der restliche Dampf, der als Wärmeübertragungsmedium betrachtet werden kann, wird durch die Leitung 32 zu dem Überhitzer 33 oder einen ähnlichen Ofen geleitet, wo der Dampf auf eine Temperatur von etwa 1100°F überhitzt wird. Der überhitzte Dampf, der aus dem Überhitzer 33 austritt, wird durch die Leitung 34 in den Aufschlämmungstrockner 20 geleitet, wo dessen Eigenwärme dazu dient, das Wasser in der Beschickungsaufschlämmung (einschließlich das Wasser in den Koksporen) in Dampf umzuwandeln, während gleichzeitig die Beschickungsteilchen, Wasser und nicht umgewandeltes Wasser auf eine erhöhte Temperatur erwärmt werden.
Gemäß der 1 tritt der Nettodampf von der Zone 100 in die Vergasungszone 200 ein, wo er mit H₂ und CO vereinigt wird. Vorzugsweise werden der H₂ und das CO durch Rezyklieren des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids erhalten, die aus dem Rohproduktgas wiedergewonnen worden sind, das aus der nachstehend diskutierten Vergasungszone austritt. Im Allgemeinen werden diese Komponenten von den Produktgasen durch kryogene Destillationstechniken, die bekannt sind, abgetrennt. Gemäß der 3 wird das Gemisch aus Nettodampf, H₂ und CO in der Leitung 42 zu dem Wärmetauscher 43 geleitet, wo es durch einen indirekten Wärmetausch mit dem heißen Rohproduktgas aus dem Vergasungsreaktor 55, das durch die Leitung 70 bei etwa 1300°F in den Wärmetauscher eingeführt wird, auf etwa 1150°F erwärmt wird. Das erwärmte Dampfgemisch wird durch die Leitung 44 geleitet, um den Ofen 45 oder eine ähnliche Vorrichtung vorzuwärmen, wo es vor dessen Injektion in den Vergasungsreaktor 55 auf eine Überhitzerauslasstemperatur von etwa 1450°F überhitzt wird.
Der vorgewärmte Dampf wird aus dem Ofen 45 abgezogen und durch die Leitung 46 in den Vergasungsreaktor 55 geleitet. Die tatsächliche Temperatur des Überhitzerauslasses wird so gesteuert, dass der Vergasungsreaktor bei der gewünschten Temperatur gehalten wird, in diesem Beispiel bei 1300°F.
Der Trockner 20 kann so betrieben werden, dass im Wesentlichen der gesamte Dampf, der in dem Vergasungsreaktor 55 benötigt wird, durch die Leitung 35 zugeführt wird und kein zusätzlicher Dampf von irgendeiner anderen Quelle erforderlich ist. Die getrockneten kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die in dem Fließbettaufschlämmungstrockner 20 erzeugt worden sind, werden durch die Leitung 38 aus dem Trockner abgezogen und von der Zone 100 in die Vergasungszone 200 geleitet.
In der Vergasungszone 200 kann in dem Verfahren der Erfindung jedweder von verschiedenen Vergasungsreaktoren verwendet werden. Ein solcher bevorzugter Reaktor ist ein Zweistufen-Fließbettreaktor des Typs, der in dem US-Patent Nr. 6,955,695 (Nahas) beschrieben ist. Der Vergasungsreaktor 55 muss jedoch nicht mit zwei Stufen betrieben werden und darin muss kein Fließbett eingesetzt werden. Der Druck in dem Vergasungsreaktor 55 wird normalerweise etwa 500 psig betragen. Die Vergasungsreaktortemperatur wird normalerweise zwischen etwa 1000°F und etwa 1500°F, vorzugsweise zwischen etwa 1200°F und etwa 1400°F gehalten. Das Fluidisierungsgas, das in dem Vergasungsreaktor 55 eingesetzt wird, ist normalerweise ein Teil des überhitzten Gemischs, das in die Leitung 46 eingeführt wird. Die Feststoffe in der Leitung 38 werden in das obere Fließbett 62 innerhalb des Vergasungsreaktors 55 eingeführt. Der Aufschlämmungstrockner 20 wird bei einem Druck betrieben, der normalerweise über dem Betriebsdruck des Vergasungsreaktors 55 liegt. Somit können die Feststoffe ohne weiteres Beaufschlagen mit Druck direkt in den Vergasungsreaktor 55 geleitet werden. Folglich sind komplizierte Systeme zum Beaufschlagen von trockenen Feststoffen mit Druck, wie z. B. Schleuseneinfülltrichter, nicht erforderlich. Erfindungsgemäß ist es jedoch vorgesehen, dass auch trockene Feststoffe in dem Verfahren der Erfindung eingesetzt werden können, ohne dass der Aufschlämmungstrocknungsvorgang der Zone 100 erforderlich ist. Wenn dies gewünscht ist, kann der trockene Petrolkoksbeschickungsstrom gegebenenfalls mittels geeigneter Schleuseneinfülltrichter oder ähnlicher Mechanismen direkt in den Vergasungsreaktor eingeführt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Katalysator als trockener Feststoff, der mit dem Koks gemischt oder auf dem Koks imprägniert ist, oder separat als trockener Feststoff eingeführt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Vergasungszone 200, die in der 3 gezeigt ist, reagiert das Dampfgemisch unter den Bedingungen in dem Vergasungsreaktor 55 mit dem Koks und wandelt etwa 97% des Koks in ein gasförmiges Produkt um, das in erster Linie aus Methan und Kohlendioxid zusammengesetzt ist. Wasserstoff und Kohlenmonoxid sind in dem Produktgas im Gleichgewicht enthalten, werden jedoch abgetrennt und rezykliert, so dass keine Nettoerzeugung dieser Gaskomponenten stattfindet. Schwefel in der Beschickung reagiert mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid unter Bildung von Schwefelwasserstoff und Spurenkonzentrationen von Carbonylsulfid. Stickstoff in der Beschickung reagiert quantitativ mit Wasserstoff unter Bildung von Ammoniak. Interne Zyklonabscheider 66 entfernen die größeren Feststoffe, die in dem heißen Rohprodukt mitgerissen worden sind, und führen diese zu dem Vergasungsreaktor 55 zurück.
Ein möglichst minimaler Feststoffaustrag 60 ist bevorzugt, wobei dieser jedoch ausreichend sein sollte, um die Asche oder Mineralmaterialien in der frischen Beschickung zu entfernen. In einer Einheit, die 2500 Tonnen frischen Petrolkoks pro Tag, der etwa 0,2% Asche enthält, verarbeitet, kann der Feststoffaustrag 60 zusammen mit den von der Oberseite abgeführten Feinstoffen etwa 60 Tonnen pro Tag betragen. Verfahren zum Abführen von Feststoffen aus dem Reaktor zum Entnehmen von Proben oder zum Austragen sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann ein Verfahren eingesetzt werden, das in EP 0102828 (1984) gelehrt wird.
Das heiße Rohproduktgas enthält etwa 32% nicht-umgesetzten Dampf und mitgerissene Feinstoffe, die aus den internen Zyklonen 66 entweichen. Das Vergasungsreaktorrohprodukt wird durch die Leitung 70 aus dem Vergasungsreaktor 55 bei etwa 1300°F abgezogen und in einem Wärmetauscher 43 auf etwa 815°F gekühlt. Das Rohprodukt, das den Wärmetauscher 43 in der Leitung 71 verlässt, wird in einem Abwärmekessel 72 oder einer ähnlichen Vorrichtung auf etwa 400°F weiter gekühlt. Die Temperatur des Gases, das aus dem Wärmetauscher 72 austritt, in der Leitung 73 wird so gesteuert, dass sie über dem Taupunkt liegt, um die mitgerissenen Feinstoffe trocken zu halten, bis sie die Feinstoffwäscher 74 erreichen.
Unter Bezugnahme auf die 4 strömt das Rohproduktgas in der Leitung 73 durch die Feinstoffwäscher 74, worin die mitgerissenen Feinstoffe entfernt werden und das Rohprodukt durch das Wäscherwasser weiter auf 350°F gekühlt wird. Das Wäscherwasser wird von dem unteren Abschnitt des Wäschers 74 durch die Leitung 75 zu dem Wäscherkühler 76 gepumpt und dann durch die Leitung 77 zum Oberteil des Wäschers 74 umgewälzt. Bei diesen Bedingungen kondensieren etwa 10% des nicht-umgesetzten Dampfes und bilden zusammen mit den entfernten Feinstoffen eine Aufschlämmung aus Feinstoffen und saurem Wasser, die durch die Leitung 79 zu dem Behälter für die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe 90 geleitet wird.
Das Rohprodukt wird durch die Leitung 78 geleitet und in Kesselspeisewasservorheizeinrichtungen 81 oder ähnlichen Vorrichtungen weiter auf etwa 100°F gekühlt, wodurch nahezu der gesamte restliche nicht-umgesetzte Dampf kondensiert wird. Das Rohprodukt wird durch den Abscheider für saures Wasser 80 geleitet, wo das Kondensat einen zweiten Strom von saurem Wasser bildet und durch die Leitung 85 zu dem Behälter für die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe 90 geleitet wird. Das gekühlte Rohprodukt, das nun nur etwa 0,2% nicht-umgesetzten Dampf enthält, wird durch die Leitung 84 in den Rohproduktabstreifer 101 geleitet.
Das saure Wasser, das von dem Abscheider für saures Wasser 80 durch die Leitung 85 abgezogen worden ist, wird mit den Feinstoffen und der Aufschlämmung von saurem Wasser, die von den Feinstoffwäschern durch die Leitung 79 abgezogen worden sind, vereinigt und mit dem Feststoffaustrag 60 in dem Behälter für die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe 90 gemischt. Das Feststoffgemisch weist eine Zusammensetzung des stationären Zustands von etwa 58% Koks, 35% Kalium und 7% anderen anorganischen Stoffen, nämlich vorwiegend Nickel und Vanadium, auf. Der größte Teil des Kaliums wird als Kaliumhydroxid mit etwas Kaliumsulfid solubilisiert. Die Alkalinität der resultierenden Aufschlämmung bei einer Temperatur von etwa 100°F treibt das Ammoniak aus dem sauren Wasserkondensat aus und das Ammoniak wird an dem Oberteil des Behälters für die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe 90 durch die Leitung 96 gewonnen.
Die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe von dem Behälter für die Aufschlämmung verbrauchter Feststoffe 90, die etwa 2,4% Feststoffe in einer wässrigen Lösung von KOH, K₂S und K₂CO₃ enthält, läuft durch die Leitung 91 zu dem Abscheider 92 ab. Für eine Einheit, die etwa 2500 Tonnen frischen Petrolkoks pro Tag, der etwa 0,2% Asche enthält, verarbeitet, können durch die Leitung 93 etwa 40 Tonnen Feststoffaustrag pro Tag im Schlamm abgezogen werden. Die wässrige Lösung, die aus dem Separator 92 durch die Leitung 94 abgezogen wird, wird mit gekühltem Rohproduktgas in dem Rohproduktabstreifer 101 in Kontakt gebracht, worin das wässrige K₂S und KOH in wässriges K₂CO₃ und gasförmiges H₂S umgewandelt werden. Die Umwandlung des wässrigen Katalysators in die Carbonatform kann durch Inkontaktbringen mit anderen, CO₂-enthaltenden Gasströmen erreicht werden. Die verdünnte wässrige Katalysatorlösung von K₂CO₃ wird dem Beschickungsaufschlämmungsmischer 12 durch die Leitung 95 wieder zugeführt. Das gekühlte Rohproduktgas wird zusammen mit H₂S, das in dem Abstreifer 101 gebildet worden ist, durch die Leitung 110 stromabwärts zu der Produktabscheidungszone 400 für eine Entfernung von Säuregas und eine Abtrennung von H₂ und CO von dem Produkt CH₄ durch herkömmliche Mittel geleitet.
Methan kann durch eine kryogene Destillation mit einer Reinheit von mehr als 99,9% und einer Eignung für einen direkten Transport in Erdgaspipelines oder zur Gewinnung als flüssiges Methan für eine Abgabe an Abgabestationen für verflüssigtes Erdgas gewonnen werden.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die hier beschriebene Erfindung ein Verfahren zum Umwandeln von geringwertigem Petrolkoks in Methan bereitstellt, das in der bestehenden Infrastruktur, wie z. B. Pipelines, frei transportiert werden kann.
Durch die Nutzung der Koksfeinstoffe, die in dem Verfahren erzeugt worden sind, und deren Umwandlung in Methan stellt das vorliegende Verfahren eine höhere Umwandlung von Kohlenstoff in Methan für einen gegebenen Kohlenstoffgehalt des festen Ausgangsmaterials bereit. Das katalytische Koksvergasungsverfahren der Erfindung stellt auch ein effizientes katalysiertes Vergasungsverfahren zur Umwandlung von Petrolkoks in Methan bereit, ohne dass ein kompliziertes System für eine Katalysatorrückgewinnung und den damit einhergehenden Verfahrensproblemen erforderlich ist. Das Verfahren/System stellt eine integrierte Produktreinigung und Katalysatorrezyklierung bereit, was die erforderliche Abfallbehandlung minimiert.
Die vorliegende Erfindung gewinnt auch das saure Wasser zurück, das aus dem Rohproduktstrom kondensiert worden ist. Eine solche Nutzung hält das saure Wasser innerhalb des Verfahrens und schließt den Bedarf für eine Abwasserbehandlung des sauren Wassers aus oder vermindert den Bedarf dafür wesentlich. Das saure Wasser wird in vorteilhafter Weise genutzt, um den Katalysator in dem Feststoffaustrag zu lösen und den Katalysator zur Beschickung zurückzuführen. Die rezyklierte Katalysatorlösung ist verdünnt, was billigere Konstruktionsmaterialien ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung kann so betrieben werden, dass im Wesentlichen der gesamte Schwefel der Beschickung in den Rohproduktgasen enthalten ist und daher in erster Linie in einer einzelnen Gasbehandlungseinheit entfernt werden kann. Im Wesentlichen das gesamte Ammoniak, das aus jedwedem Stickstoff in der Beschickung erzeugt worden ist, kann von dem Oberteil des Behälters für die Aufschlämmung der verbrauchten Feststoffe zurückgewonnen werden.
Während die Erfindung im Zusammenhang mit einem bestimmten Fließdiagramm und bestimmten Betriebsbedingungen beschrieben worden ist, können diese in verschiedener Weise Modifizierungen und Substitutionen unterzogen werden, ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollen keine anderen Beschränkungen vorliegen, als diejenigen, die durch die beigefügten Ansprüche angegeben sind.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt ein katalytisches Dampfvergasungsverfahren zum Vergasen von Petrolkoks bereit. Die Feststoffzusammensetzung innerhalb des Vergasungsreaktors der beschriebenen Erfindung wird durch Steuern der Katalysatorzusammensetzung der Beschickung aufrechterhalten. Das Verfahren nutzt saures Wasser von den Rohvergasungsproduktgasen zum Zurückgewinnen und Rezyklieren des Katalysators. Feine Teilchen, die bei der Handhabung von Koks erzeugt werden, werden in vorteilhafter Weise zur Erhöhung der Effizienz des Verfahrens genutzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4094650 [0007]
- US 4284416 [0010]
- US 6955695 [0011, 0041]
- EP 0102828 [0043]

Claims

Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend: Vereinigen von Petrolkoks und eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, in einem wässrigen Medium, so dass eine Beschickungsaufschlämmung gebildet wird, Einführen der Beschickungsaufschlämmung und von überhitztem Dampf in einen Aufschlämmungstrockner zur Erzeugung von Nettodampf und im Wesentlichen trockenen Feststoffteilchen aus Petrolkoks, die mit Katalysator imprägniert sind, Umsetzen der trockenen Feststoffteilchen mit dem Nettodampf in einem Vergasungsreaktor zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst, Gewinnen von Methan aus dem Rohproduktgas, und Steuern der Konzentration des Katalysators in dem wässrigen Medium auf der Basis der Aschemenge in dem Petrolkoks.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Katalysator, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, eines oder mehrere aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetallen und Alkalimetallverbindungen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Alkalimetallverbindungen aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetallcarbonaten, Alkalimetallhydrogencarbonaten, Alkalimetallformiaten, Alkalimetalloxalaten, Alkalimetallamiden, Alkalimetallhydroxiden, Alkalimetallacetaten und Alkalimetallsuifiden, ausgewählt sind.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Katalysator eine oder mehrere Alkalimetallverbindung(en) umfasst, die aus der Gruppe, bestehend aus Na₂CO₃, K₂CO₃, Rb₂CO₃, Li₂CO₃, Cs₂CO₃, NaOH, KOH, RbOH und CsOH, ausgewählt ist bzw. sind.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Katalysator Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Kaliumcarbonatkonzentration in dem wässrigen Medium im Bereich von etwa 0,9 bis 10 Gew.-% liegt.
Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend: Vereinigen von Petrolkoks und eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, in einem wässrigen Medium, so dass eine Beschickungsaufschlämmung gebildet wird, Einführen der Beschickungsaufschlämmung und von überhitztem Dampf in einen Aufschlämmungstrockner zur Erzeugung von Nettodampf und im Wesentlichen trockenen Feststoffteilchen aus Petrolkoks, die mit Katalysator imprägniert sind, Umsetzen der trockenen Feststoffteilchen und des Nettodampfs in einem Vergasungsreaktor zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst, Abziehen eines Feststoffaustrags aus dem Reaktor, wobei der Feststoffaustrag Koksmaterial umfasst und darin einbezogenen Katalysator aufweist, Kühlen des Rohproduktstroms zum Kondensieren von nicht-umgesetztem Dampf zur Bildung von saurem Wasser und eines Stroms von gekühltem Rohproduktgas, Gewinnen von Methan aus dem Rohproduktgas, Inkontaktbringen des Feststoffaustrags mit dem sauren Wasser zum Lösen des einbezogenen Katalysators zur Bildung einer verdünnten wässrigen Katalysatorlösung, und Zurückführen der verdünnten wässrigen Katalysatorlösung zu der Beschickungsaufschlämmung.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Feststoffaustrag von dem Vergasungsreaktor mit dem sauren Wasser in einem Aufschlämmungsbehälter in Kontakt gebracht wird und Ammoniakdampf von dem Aufschlämmungsbehälter zurückgewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die verdünnte Katalysatorlösung mit einem CO₂-enthaltenden Gas in Kontakt gebracht wird, bevor sie zu der Beschickungsaufschlämmung zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die verdünnte Katalysatorlösung mit dem gekühlten Rohproduktgas abgestreift wird, bevor sie zu der Beschickungsaufschlämmung zurückgeführt wird.
Verfahren zum Vergasen von Petrolkoks, umfassend: Zerkleinern von Petrolkoks zur Erzeugung von Petrolkoksteilchen mit einer Mesh-Größe von mehr als etwa 325 mesh, bezogen auf die US-Standard-Siebskala, und eines Stroms von Petrolkoksfeinstoffen, Vereinigen der Petrolkoksteilchen und mindestens eines Teils der Petrolkoksfeinstoffe mit einem Katalysator, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, in einem wässrigen Medium, so dass eine Beschickungsaufschlämmung gebildet wird, Einführen der Beschickungsaufschlämmung und von überhitztem Dampf in einen Aufschlämmungstrockner zur Erzeugung von Nettodampf und im Wesentlichen trockener Feststoffteilchen von Petrolkoks, die mit Katalysator imprägniert sind, Umsetzen der trockenen Feststoffteilchen und des Nettodampfs in einem Vergasungsreaktor.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Petrolkoksteilchen in einem Größenbereich von 33 bis 100 mesh vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Reaktor ein Fließbett umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Reaktor ein oberes Fließbett und ein unteres Fließbett aufweist.
Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend: Einführen von trockenem Petrolkoks, eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, und von überhitztem Dampf in einen Vergasungsreaktor, Umsetzen des Koks, des Katalysators und des Dampfs zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst, Abziehen eines Feststoffaustrags aus dem Reaktor, wobei der Feststoffaustrag Koksmaterial umfasst und darin einbezogenen Katalysator aufweist, Kühlen des Rohproduktstroms zum Kondensieren von nicht-umgesetztem Dampf zur Bildung von saurem Wasser und eines Stroms von gekühltem Rohproduktgas, Inkontaktbringen des Feststoffaustrags mit dem sauren Wasser in einem Aufschlämmungsbehälter, Gewinnen von Ammoniakdampf aus dem Aufschlämmungsbehälter und Gewinnen von Methan aus dem Rohproduktgas.
Verfahren zum Herstellen von Methan aus Petrolkoks, umfassend: Einführen von Petrolkoks, der einen Aschemassenanteil (Trockenbasis) enthält, eines Katalysators, der einen Massenanteil an Alkali enthält, und von überhitztem Dampf, in einen Vergasungsreaktor, so dass das Verhältnis von Alkali zu Asche, die in den Reaktor eingeführt werden, zwischen 3 und 10 liegt, Umsetzen des Koks, des Katalysators und des Dampfs zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst und Gewinnen von Methan aus dem Rohproduktgas.
Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend: Umsetzen von Petrolkoks mit Dampf in einem Vergasungsreaktor in der Gegenwart eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, zur Bildung eines Produktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst, und Steuern des Verhältnisses des Katalysators zu dem Petrolkoks auf der Basis der Menge der Asche in dem Petrolkoks.
Verfahren zum Umwandeln von Petrolkoks in Methan, umfassend: Vereinigen von Petrolkoks und eines Katalysators, der eine Dampfvergasungsaktivität aufweist, in einem wässrigen Medium, so dass eine Beschickungsaufschlämmung gebildet wird, Gewinnen von trockenen Feststoffen aus der Beschickungsaufschlämmung, Umsetzen der trockenen Feststoffe und von Dampf in einem Vergasungsreaktor zur Bildung eines Rohproduktgases, das nicht-umgesetzten Dampf, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst, Abziehen eines Feststoffaustrags aus dem Reaktor, wobei der Feststoffaustrag Koksmaterial umfasst und darin einbezogenen Katalysator aufweist, Kühlen des Rohproduktstroms zum Kondensieren von nicht-umgesetztem Dampf zur Bildung von saurem Wasser und eines Stroms von gekühltem Rohproduktgas, Inkontaktbringen des Feststoffaustrags mit dem sauren Wasser zum Lösen des einbezogenen Katalysators zur Bildung einer verdünnten wässrigen Katalysatorlösung und Zurückführen der verdünnten wässrigen Katalysatorlösung zu der Beschickungsaufschlämmung.