PROCESSES FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCKThe present invention relates to processes for preparing gaseous products, and in particular methane, via the hydromethanation of a carbonaceous feedstock in the presence of steam, syngas, a hydromethanation catalyst and an oxygen-rich gas stream.A process for generating a plurality of gaseous products from a carbonaceous feedstock, and generating a methane product stream, the process comprising the steps of:(a) supplying a carbonaceous feedstock, an oxygen-rich gas stream, a hydromethanation catalyst and a steam stream to a hydromethanation reactor, the carbonaceous feedstock comprising a carbon content and a moisture content;(b) reacting a portion of the carbon content from the carbonaceous feedstock in the hydromethanation reactor in the presence of oxygen to produce carbon monoxide, hydrogen and heat energy;(c) reacting the carbonaceous feedstock in the hydromethanation reactor in the presence of carbon monoxide, hydrogen, steam and hydromethanation catalyst, to produce a methane- enriched raw product stream comprising methane, carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide and heat energy;(d) withdrawing the methane-enriched product stream from the hydromethanation reactor;(e) introducing the methane-enriched raw product stream into a heat exchanger to recover heat energy and generate a cooled methane-enriched raw product stream;(f) using the heat energy recovered in step (e) to (1) superheat the steam stream prior to introduction into the hydromethanation reactor, and (2) generate a first process steam stream;(g) in the event that the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the cooled methane- enriched raw product stream is less than about 3:1, optionally sour shifting a portion of the carbon monoxide in the cooled methane-enriched raw product stream to generate heat energy and a hydrogen-enriched treated product stream having a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide of at least about 3:1;(h) optionally recovering heat energy from step (g), if present, wherein at least a portion of the recovered heat energy is utilized to generate a second process steam stream;(i) optionally reacting a portion of the hydrogen and at least a portion of the carbon monoxide in the cooled methane-enriched raw product stream (or the hydrogen-enriched treated product stream if present) in a catalytic methanator in the presence of a sulfur-tolerant methanation catalyst to produce a methane-enriched treated product stream;(j) optionally recovering heat energy from step (i), if present, wherein a least a portion of the recovered heat energy is utilized to generate a third process steam stream;(Ic) removing a substantial portion of the carbon dioxide and a substantial portion of the hydrogen sulfide from the cooled methane-enriched raw product stream (or the hydrogen- enriched treated product stream, if present, or the methane-enriched treated product stream, if present) to produce a sweetened gas stream comprising a substantial portion of the hydrogen, carbon monoxide and methane from the cooled methane-enriched raw product stream (or the hydrogen-enriched treated product stream, if present, or the methane-enriched treated product stream, if present);(1) optionally separating a portion of hydrogen from the sweetened gas stream to produce a hydrogen-depleted sweetened gas stream comprising methane, hydrogen and carbon monoxide;(m) reacting carbon monoxide and hydrogen present in the sweetened gas stream (or hydrogen-depleted sweetened gas stream, if present) in a catalytic methanator in the presence of a methanation catalyst to produce heat energy and a methane-enriched sweetened gas stream;(n) recovering heat energy from step (m), wherein at least a portion of the recovered heat energy is utilized to generate a fourth process steam stream; and(o) recovering at least a portion of the methane-enriched sweetened gas stream as the methane product stream,wherein:the oxygen-rich gas stream optionally comprises steam;the reaction in step (c) has a steam demand, a syngas demand and a heat demand, the steam demand is substantially satisfied by the steam stream, steam generated from the moisture content of the carbonaceous feedstock and, if present, steam in the oxygen-rich gas stream,the steam stream is substantially made up from at least a portion of one or more of the first process steam stream, the fourth process steam stream, the second process steam stream (when present), and the third process steam stream (when present),the reaction in step (b) is sufficient to meet the syngas demand of the reaction in step (c), andthe steam stream comprises heat energy and the reaction in step (b) produces heat energy that, in combination, is sufficient to substantially meet the heat deman of the reaction in step (c).
탄소질 공급원료의 히드로메탄화 방법본 발명은 스팀, 합성가스, 히드로메탄화 촉매 및 산소-풍부 가스 스트림의 존재 하에 탄소질 공급원료의 히드로메탄화를 통해 가스상 생성물, 및 특히 메탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.(a) 탄소 함량 및 수분 함량을 포함하는 탄소질 공급원료, 산소-풍부 가스 스트림, 히드로메탄화 촉매 및 스팀 스트림을 히드로메탄화 반응기에 공급하는 단계;(b) 히드로메탄화 반응기에서 산소의 존재 하에 탄소질 공급원료로부터의 탄소 함량의 일부를 반응시켜 일산화탄소, 수소 및 열 에너지를 생성하는 단계;(c) 히드로메탄화 반응기에서 일산화탄소, 수소, 스팀 및 히드로메탄화 촉매의 존재 하에 탄소질 공급원료를 반응시켜, 메탄, 일산화탄소, 수소, 이산화탄소 및 열 에너지를 포함하는 메탄-풍부 조 생성물 스트림을 생성하는 단계;(d) 메탄-풍부 생성물 스트림을 히드로메탄화 반응기로부터 배출시키는 단계;(e) 메탄-풍부 조 생성물 스트림을 열 교환기에 도입하여 열 에너지를 회수하고 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림을 생성하는 단계;(f) 단계 (e)에서 회수된 열 에너지를 이용하여, (1) 스팀 스트림을 과열시킨 후에 히드로메탄화 반응기에 도입하고, (2) 제1 공정 스팀 스트림을 생성하는 단계;(g) 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림 내 수소 대 일산화탄소의 몰비가 약 3:1 미만인 경우, 임의로, 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림 내 일산화탄소의 일부를 사워 시프팅하여, 열 에너지 및 약 3:1 이상의 수소 대 일산화탄소의 몰비를 갖는 수소-풍부 처리된 생성물 스트림을 생성하는 단계;(h) 임의로, 존재하는 경우, 단계 (g)로부터의 열 에너지를 회수하고, 여기서 회수된 열 에너지의 적어도 일부를 이용하여 제2 공정 스팀 스트림을 생성하는 단계;(i) 임의로, 촉매적 메탄화기에서 황-내성 메탄화 촉매의 존재 하에, 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림 (또는, 존재하는 경우, 수소-풍부 처리된 생성물 스트림) 내 수소의 일부 및 일산화탄소의 적어도 일부를 반응시켜, 메탄-풍부 처리된 생성물 스트림을 생성하는 단계;(j) 임의로, 존재하는 경우, 단계 (i)로부터의 열 에너지를 회수하고, 여기서 회수된 열 에너지의 적어도 일부를 이용하여 제3 공정 스팀 스트림을 생성하는 단계;(k) 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림 (또는, 존재하는 경우, 수소-풍부 처리된 생성물 스트림 또는, 존재하는 경우, 메탄-풍부 처리된 생성물 스트림)으로부터 이산화탄소의 상당 부분 및 황화수소의 상당 부분을 제거하여, 냉각된 메탄-풍부 조 생성물 스트림 (또는, 존재하는 경우, 수소-풍부 처리된 생성물 스트림 또는, 존재하는 경우, 메탄-풍부 처리된 생성물 스트림)으로부터 수소, 일산화탄소 및 메탄의 상당 부분을 포함하는 스위트닝된 가스 스트림을 생성하는 단계;(l) 임의로, 스위트닝된 가스 스트림으로부터 수소의 일부를 분리하여, 메탄, 수소 및 일산화탄소를 포함하는 수소-고갈 스위트닝된 가스 스트림을 생성하는 단계;(m) 촉매적 메탄화기에서 메탄화 촉매의 존재 하에, 스위트닝된 가스 스트림 (또는, 존재하는 경우, 수소-고갈 스위트닝된 가스 스트림) 내 일산화탄소 및 수소를 반응시켜, 열 에너지 및 메탄-풍부 스위트닝된 가스 스트림을 생성하는 단계;(n) 단계 (m)으로부터의 열 에너지를 회수하고, 여기서 회수된 열 에너지의 적어도 일부를 이용하여 제4 공정 스팀 스트림을 생성하는 단계; 및(o) 메탄-풍부 스위트닝된 가스 스트림의 적어도 일부를 메탄 생성물 스트림으로서 회수하는 단계를 포함하며, 여기서,산소-풍부 가스 스트림은 임의로 스팀을 포함하고,단계 (c)의 반응은 스팀 요구량, 합성가스 요구량 및 열 요구량을 가지며,스팀 요구량은 탄소질 공급원료의 수분 함량으로부터 생성된 스팀 및, 존재하는 경우, 산소-풍부 가스 스트림 내 스팀의 스팀 스트림에 의해 실질적으로 충족되고,스팀 스트림은 실질적으로 제1 공정 스팀 스트림, 제4 공정 스팀 스트림, 제2 공정 스팀 스트림 (존재하는 경우) 및 제3 공정 스팀 스트림 (존재하는 경우) 중 하나 이상의 적어도 일부로부터 제조되고,단계 (b)의 반응은 단계 (c)의 반응의 합성가스 요구량을 충족시키기에 충분하고,스팀 스트림은 열 에너지를 포함하고, 단계 (b)의 반응은, 조합하여, 단계 (c)의 반응의 열 요구량을 실질적으로 충족시키기에 충분한 열 에너지를 생성하는 것인탄소질 공급원료로부터 다수의 가스상 생성물을 생성하고 메탄 생성물 스트림을 생성하기 위한 방법.