(57)【要約】  代替天然ガスを製造するためのプロセスであって、このプロセスは、供給ガスを第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉に提供するステップ、その供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、少なくとも部分的に反応させた流れを前記第１バルクメタン化炉から取り出し、それがさらなるメタン化に供される前記第２および／または後続バルクメタン化炉に供給するステップ、前記最終バルクメタン化炉からの生成物流れを、それがさらなるメタン化に供されるトリムメタン化炉に送るステップ、リサイクル流を前記第１、第２または後続のバルクメタン化炉の下流で取り出し、任意の順序で、コンプレッサーを通過させ、冷却し、次いでさらなるメタン化のためにトリムおよび／またはリサイクルメタン化炉に供給し、その後、前記第１および／または第２および／または後続メタン化炉にリサイクルされるステップを含む。
2013531719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ガスを第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉に供給するステップ、
その供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出し、それがさらなるメタン化に供される第２および／または後続のバルクメタン化炉に供給するステップ、
最終バルクメタン化炉からの生成物流を、それがさらなるメタン化に供されるトリムメタン化炉の炉列に送るステップ、
第１、第２または後続のバルクメタン化炉の下流でリサイクル流を取り出し、任意の順序でコンプレッサーを通過させ、冷却し、次いでさらなるメタン化のためにトリムおよび／またはリサイクルメタン化炉に送り、その後、第１および／または第２および／または後続のメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む、代替天然ガスを製造するためのプロセス。
【請求項２】
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
その供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出して、それがさらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
第２バルクメタン化炉からガス流を取り出してこの流れを冷却するステップ、
前記冷却されたガス流を分割して、一部をさらなるメタン化が起きるトリムメタン化炉の炉列に供給し、一部をリサイクル流に供給するステップ、
前記リサイクル流をコンプレッサーに送るステップ、
コンプレッサーからの前記圧縮された流れを、第１および第２バルクメタン化炉より低い温度で操作されるリサイクルメタン化炉に送り、前記圧縮された流れをさらなるメタン化に供するステップ、および、
リサイクルメタン化炉からの前記流れを、第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
第２リサイクル流が、トリムメタン化炉または第１トリムメタン化炉または後続のメタン化炉から出る流れから取り出される、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
リサイクルメタン化炉が、第１バルクメタン化炉、および／または第２バルクメタン化炉を収容する容器内の領域として設置される、請求項２または３に記載のプロセス。
【請求項５】
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化から取り出して、それがさらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
ガス流を第２バルクメタン化炉から取り出してこの流れを冷却するステップ、
前記冷却されたガス流を、さらなるメタン化が起きるトリムメタン化炉に供給するステップであって、前記トリムメタン化炉はバルクメタン化炉より低い出口温度で操作されるステップ、
トリムメタン化炉からの生成物流を分割し、その一部を後続のトリムメタン化炉の炉列に送り、一部をリサイクル流に送るステップ、
前記リサイクル流をコンプレッサーに送るステップ、および、
前記流れを、第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
第２リサイクル流が、第２バルクメタン化炉とトリムメタン化炉との間で取り出される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
リサイクルメタン化炉が、コンプレッサーと、第１および／または第２バルクメタン化炉へのリサイクル流の導入、との間のリサイクル流中に組み込まれる、請求項５または６に記載のプロセス。
【請求項８】
リサイクルメタン化炉が、第１バルクメタン化炉、および／または第２バルクメタン化炉を収容する容器内の領域として設置される、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出して、それがさらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
ガス流を第２バルクメタン化炉から取り出して前記流れを冷却するステップ、
冷却されたガス流れの少なくとも一部をコンプレッサーに送るステップ、
前記圧縮された流れを、さらなるメタン化が起きるトリムメタン化炉に供給するステップ、
リサイクルメタン化炉からの生成物流を分割し、その一部を、それがさらなるメタン化に供されるトリムメタン化炉の炉列に送るステップ、および、
前記生成物流の残りを、第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
リサイクル流から水が除去される、請求項１から９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
第１バルクメタン化炉から第２および／または後続のバルクメタン化炉への供給物が、バルクメタン化が起こる触媒床の上方、かつ、新たな供給物が容器に添加される位置より上方、に設置された触媒床を通過する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉への新たな供給物が、メタン化反応に関して化学量論的な組成または非化学量論的な組成である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成ガス、オイルまたは石炭のような炭素質燃料の部分的酸化によって製造されるような合成ガスから、代替天然ガス（ＳＮＧ）として使用するのに適した燃料ガスを製造するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＮＧを製造する様々なプロセスが知られている。そのようなプロセスの１つが米国特許第４０１６１８９号明細書に開示されている。ここでは、供給ガスは単一の高温のバルクメタン化炉（ｂｕｌｋ  ｍｅｔｈａｎａｔｏｒ）において処理され、その後、単一の低温のトリムメタン化炉（ｔｒｉｍ  ｍｅｔｈａｎａｔｏｒ）において処理される。このプロセスでは、新たな供給物はすべて、酸化炭素の大部分がメタン化されてメタンになるバルクメタン化炉に供給される。その反応は著しく発熱反応であるので、バルクメタン化炉の全域での温度上昇を許容可能なレベルに制限する熱容量（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍａｓｓ）が必要とされる。この熱容量は、バルクメタン化炉の下流でトリムメタン化炉より前で取り出されるリサイクルガスの形で供給される。リサイクル流はバルクメタン化炉の上流に供給される前に圧縮される。
【０００３】
米国特許第４０１６１８９号明細書に記載されているトリムメタン化の単一の工程は、メタン含量が６０％の低カロリーガスを製造するのには適切である。これは、最近のＳＮＧ製品規格で要求されるメタンレベルより低い。
【０００４】
一般に、バルクメタン化炉は、一酸化炭素リッチな供給物、すなわち、プラントへの新たな供給物の一部またはすべてを受入れるものであることは注目すべきである。トリムメタン化炉は、いかなる新たな一酸化炭素供給物も受入れず、多くの場合、バルクメタン化炉より低い温度でトリムメタン化を実施するものである。本発明の目的のためには、リサイクルメタン化炉は、リサイクルループ内に含まれ、新たな一酸化炭素リッチな供給物を受入れないものである。
【０００５】
代替のプロセスが米国特許第４２０５９６１号明細書に提案されている。このプロセスは、プラントの運転コストを下げることによって、プラントを最適化することを目指している。これは、バルクメタン化炉の数を増加することによって達成される。具体的には、バルクメタン化の仕事率は２つの反応器に分配される。新たな供給物は第１および第２バルクメタン化炉の両方に供給される。第１バルクメタン化炉から取り出された流れは分割され、一部はコンプレッサーを介して第１バルクメタン化炉にリサイクルされ、残りは第２バルクメタン化炉に送られる。第２バルクメタン化炉から取り出された流れはトリムメタン化炉に送られる。
【０００６】
２つのバルクメタン化炉の間で仕事率を分割することは、実質的に、第１バルクメタン化炉で果たされる仕事率がバルク全体の仕事率より少ないことを意味する。リサイクルは第１バルクメタン化炉に対してだけであるので、リサイクル流量は、この反応床での温度上昇を制御するためのみに十分であることが必要とされる。仕事率が低いことは、リサイクルガスによって除去されなければならない反応熱が小さく、結果としてリサイクル流量が小さくなることを意味する。第１バルクメタン化炉から第２バルクメタン化炉に送られるガスは、バルク反応の第２工程を急冷する熱容量として作用する。米国特許第４２０５９６１号明細書に記載されているフローシートでは、新たな供給物の約７０％が第１バルクメタン化炉に送られ、残りは第２バルクメタン化炉に送られる。第２バルクメタン化炉は、同じリサイクルループ圧力降下を維持しながら、リサイクル流量を約３０％低下させる効果を有する。このことは、リサイクルコンプレッサーの所要電力を減少させる利点を有するが、第２バルクメタン化炉反応器を犠牲にしている。米国特許第４２０５９６１号明細書に記載されているプロセスによって製造された製品ガスは、最近のＳＮＧ規格の要件を満たしていない。
【０００７】
様々な代替のプロセスが米国特許第４１３３８２５号明細書に開示されている。シフト反応領域がメタン化ユニットの上流に備えられている他のプロセスとは異なって、ここに記載されたプロセスは、メタン化ユニット内およびメタン化触媒上で、原料ガスをシフト化およびメタン化する概念を導入した。これは、生成物中に二酸化炭素が過剰となる結果となり、従って、メタン化ユニットの下流に二酸化炭素の除去ユニットを備える必要がある。メタン化ユニット内でシフト反応を実施することは、大量の水蒸気を必要とする。従って、バルクメタン化の前に供給流を水蒸気で飽和し同時に加熱するために、メタン化領域の上流に飽和器を備えることが提案されている。これは、シフト反応に必要な水蒸気をメタン化触媒上に提供するばかりではなく、触媒上での炭素形成を防ぐ。
【０００８】
１つの構成では、２つのバルクメタン化炉が使用されて、供給物の一部が第１バルクメタン化炉に送られ、その残りが第２バルクメタン化炉に送られる。第１バルクメタン化炉から取り出された流れ全てが第２バルクメタン化炉に送られ、リサイクルは第２バルクメタン化炉の後に取り出される。リサイクル流は、コンプレッサーを通過した後に第１バルクメタン化炉に送られる。第２バルクメタン化炉から取り出された流れの一部はリサイクルに使用されず、トリムメタン化炉に送られる。代替のプロセスでは、２つより多いバルクメタン化炉が記載され、原料供給物は存在するすべてのバルクメタン化炉に分配される。次いで、リサイクルは最後のバルクメタン化炉の後から取り出される。
【０００９】
メタン化ユニット内でシフト反応を実施することにより、別のシフト反応領域は必要でなくなる。しかしながら、メタン化ユニットの流量はかなり大きく、いかなる反応も経ずに供給物から生成物へと通過する大量の二酸化炭素が存在するので、必要な触媒量は増加し、またコンプレッサーを除いたすべての装置のサイズも大きくなる。これは、二酸化炭素がバルクシステムから熱を除去するための大きな熱容量をもたらし、従って大きなリサイクルが必要ないためである。
【００１０】
また、さらなる代替のプロセスが米国特許第４２９８６９４号明細書に記載されている。このプロセスでは、コンプレッサーのリサイクル電力を下げることによってＳＮＧプラントの運転コストを減少させるために、二元触媒が使用される。これは、バルクメタン化炉への入口温度を下げることによって、従って同じバルクメタン化炉の出口温度を下げることによって達成され、反応床全体大きな温度上昇が許容される。これは、より多くの反応熱が反応床温度を上昇させるために使用されうることを意味する。これにより結果として、反応により放出された熱を吸収するために必要なガスの熱容量が小さくなり、従ってリサイクル流量が小さくなる。
【００１１】
米国特許第４２９８６９４号明細書において使用されるニッケル系のメタン化触媒は、約３２０℃より低い温度では安定して機能しない。従って、メタン化炉への入口温度を下げるために、銅、亜鉛およびクロムの少なくとも２つを含むシフト化触媒がメタン化触媒より上に配置される。これは、低温で供給物のガスを部分的にシフト反応させる。発熱性のシフト反応は、メタン化触媒への供給物を予熱し、高温メタン化触媒によって行われるシフト化の量を下げるのに利用される。反応器の全仕事率はシフト化触媒の有無に関係なくほぼ同じである。しかしながら、その触媒が存在することにより反応器内の温度を下げることができる。
【００１２】
すなわち、メタン化触媒の頂部にシフト化触媒を担持することは、組み合わせられた触媒床全体で許容される温度上昇が大きいので、リサイクル流量を低下させ、最終的にはリサイクルコンプレッサーの所要電力を低下させる絶大な効果をもたらす。
【００１３】
このプロセスは運転の初期で様々な利点を提供するが、メタン化触媒は通常、約５００℃から約８００℃の高い温度で機能し、一方、シフト化触媒は約２５０℃から約３５０℃の低い温度で機能する。従って、高い温度、例えば、メタン化触媒が機能する平衡温度では、シフト化触媒は不活性化される可能性がある。シフト化触媒が不活性化されると、入口温度を上げるか、またはシフト化触媒を交換する必要がある。シフト化触媒が不活性であるがために入口温度を上げるとシフト化触媒を包含する利点が打ち消され、不活性化された場合、触媒の交換には費用の掛かるプラント停止およびシフト化触媒交換のコストが必要になる。
【００１４】
さらに他のプロセスが米国特許出願第２００９／０２４７６５３号明細書で議論されている。これは、メタン化にとって低い温度、およびより少ない水分含量が有利であることを提案している。提案された構成は、２つのバルクメタン化炉を備え、流れ中の水の一部を凝縮させるために第２バルクメタン化炉の出口でガス流の温度を低下させることである。次いで、ある程度乾燥されたガス流は、圧縮されて第１バルクメタン化炉の入口に戻されてリサイクルされるリサイクル流と、トリムメタン化炉領域への流れとに分割される。
【００１５】
このプロセスの利点は、要求される製品規格を達成するために必要なトリムメタン化炉の数を減少することであると示唆されている。なぜなら、トリムメタン化炉の数の減少は必然的にプラント資本コストを低下させるためである。また、水分含量が少ないゆえに、リサイクルコンプレッサー入口温度を低くできること、およびリサイクル率を小さくできることに起因して、電力要求量もわずかに削減される。
【００１６】
しかしながら、バルクメタン化領域内で触媒上に炭素が蓄積しないようにするために、バルクメタン化炉から出る流れには必要最小限の水が含まれる。リサイクルコンプレッサーの中の温度を下げると、リサイクル流中に含まれる水分量が減少し、すなわち、バルクメタン化炉から出るガスの組成は炭素を形成する範囲内のものとなる。
【００１７】
触媒上の炭素蓄積を防ぐために、バルクメタン化炉の上流のリサイクル流に水蒸気が添加される。必要な多量の水蒸気を添加するとプラントからの水蒸気の排出に影響し、それはプラントの経済性に相当の影響を及ぼす。加えて、水へと凝縮させるためにバルクメタン化炉ユニットから出て行く流れの温度を下げ、次いで、ただ流れを再加熱して水を添加することは熱的に非効率である。
【００１８】
さらに他の提案が米国特許出願第２００９／０２６４５４２号明細書に示されている。記載されたプロセスの目的は、リサイクルコンプレッサーに必要な電力を減らし、よりコスト効率が高いプロセスを提供することである。これは、酸化炭素リッチな供給物を一連のバルクメタン化炉に分配し、第１バルクメタン化炉から出る生成物ガスを、第１バルクメタン化炉の入口に戻すリサイクルによって達成される。バルクメタン化炉の数を増加して必要なリサイクル率を下げ、１つのメタン化炉の周りのみでリサイクルを維持することにより圧力差を小さくする。組み合わせられた効果はリサイクルコンプレッサーの電力を低下させることである。コンプレッサーの電力は低下するが、難溶性物で被覆された高価なメタン化反応器、および関連する熱交換器が多く要求されるので、プラント資本コストが犠牲になる。
【００１９】
従って、１９７０年代から基礎技術が実質的に変化していないことが理解される。この技術は十分理解され、近年見られる主たる改良提案は、資本コストおよび運転コストの両方の観点からプロセスの経済性を改良することに重点が置かれている。資本コストの削減は、所望の製品を製造するのに必要なメタン化炉の数および触媒量を低下することによって達成される。運転コストの削減は、リサイクルコンプレッサーの電力要求量を下げ、熱回収を高めることによって達成される。熱回収の改良により、プラントからの排出水蒸気が増加され、従って、プラントの経済性が向上する。
【００２０】
いくつかの提案はプラントの運転コストを上手く低下させるが、これは実質的にその資本コストの増加を犠牲にしている。他の提案は資本コストを低下させているが、運転コストの増加を犠牲にしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、必要な触媒量および反応器の数を著しく増加させずに、特に、リサイクルコンプレッサーのサイズおよび電力の観点から運転コストがより小さく、一方好ましくは資本コストも小さいプロセスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉への供給物を、トリムおよび／またはリサイクルメタン化炉において反応に供されたリサイクルガスで冷却することにより、改良されたプロセスを提供できることがここに見出された。
【００２３】
すなわち、本発明によって、代替天然ガスを製造するためのプロセスが提供され、そのプロセスは、
第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉に供給ガスを提供するステップ、
その供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出し、さらなるメタン化に供される第２および／または後続のバルクメタン化炉に供給するステップ、
最終バルクメタン化炉からの生成物流を、さらなるメタン化に供されるトリムメタン化炉の炉列（ｔｒａｉｎ）に送るステップ、
第１、第２または後続のバルクメタン化炉の下流のリサイクル流を取り出し、任意の順序で、コンプレッサーを通過させ、冷却し、次いで、さらなるメタン化のためにトリムおよび／またはリサイクルメタン化炉に供給し、その後、第１および／または第２および／または後続のメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態のフロー図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態のフロー図である。
【図３】図３は、リサイクルメタン化炉が第１バルクメタンと同じ容器内に組み込まれている態様の概略図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
一般にリサイクルは、第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉へ、それらの供給ラインへ導入することによって添加される。しかしながら、別の供給ラインによってバルクメタン化炉に直接添加されてもよい。
【００２６】
本発明の第１の実施形態では、プロセスは、
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に提供するステップ、
その供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化から取り出し、さらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
ガス流を第２バルクメタン化炉から取り出して前記流れを冷却するステップ、
前記冷却されたガス流を分割して、一部をさらなるメタン化が起きるトリムメタン化炉の炉列に、一部をリサイクル流に供給するステップ、
前記リサイクル流をコンプレッサーに送るステップ、
コンプレッサーからの前記圧縮された流れを、第１および第２バルクメタン化炉より低い出口温度で操作されるリサイクルメタン化炉に送り、かつ前記圧縮された流れをさらなるメタン化に供するステップ、および、
リサイクルメタン化炉からの前記流れを、第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む。
【００２７】
この第１実施形態のプロセスは、リサイクルコンプレッサーの電力要求量を下げる。いかなる理論にも縛られることを望まないが、リサイクルコンプレッサーの電力を制御する２つの主要な因子がある。リサイクル流量およびリサイクルコンプレッサー全体を通しての圧力差である。この第１実施形態のプロセスは、リサイクル流をさらにメタン化し、流れ中のメタン含量を増加させ、かつ流れ中の一酸化炭素含量を減少させることによりリサイクル流量を小さくする。リサイクルメタン化炉で実施されたメタン化の量は、バルクメタン化炉の仕事率から除かれてよい。
【００２８】
トリムメタン化炉の炉列は、１つ以上のトリムメタン化炉を備えていてよい。２つ以上のトリムメタン化炉が存在する場合、それらは一般に直列で配置される。２つ以上のトリムメタン化炉が使用される場合、それらは同じ温度で操作されてもよく、または第２および任意の後続のトリムメタン化炉（単数または複数）での温度が、第１トリムメタン化炉より低くてもよい。複数のトリムメタン化炉がある場合、先行するメタン化炉に比べて各後続のトリムメタン化炉では低い温度であってよい。
【００２９】
この実施形態の一態様では、第２リサイクル流は、トリムメタン化炉、または第１トリムメタン化炉、または後続のメタン化炉から出る流れから取り出されてよく、トリムリサイクル流は、第２および／または後続のバルクメタン化炉からのリサイクル流と混合され、その後、コンプレッサーに供給されてよい。代替の態様では、リサイクル流は、トリムメタン化炉の炉列中の他のトリムメタン化炉から取り出されてよく、または第１以外のトリムメタン化炉から取り出されてよい。
【００３０】
第１バルクメタン化炉と、第２および／または後続のバルクメタン化炉に供給される供給ガスの割合は同じであっても、または異なっていてもよい。２つのバルクメタン化炉を備える一態様では、新たな供給ガスの約４０％は第１バルクメタン化炉に供給され、残りは第２バルクメタン化炉に供給される。しかしながら、メタン化炉の間での供給物の分配は、バルクメタン化炉の数、操作条件および供給物組成によって決まることが理解されるであろう。
【００３１】
第１および第２バルクメタン化炉は、任意の適した反応条件で操作される。適した反応温度は、約２５０℃から約７００℃を含む温度が挙げられる。
【００３２】
第１トリムメタン化炉は、バルクメタン化炉より低い温度で操作されてよい。
【００３３】
リサイクルメタン化炉は、バルクメタン化炉より低い温度で操作されてよい。適した反応温度としては、約２２０℃から約５５０℃を含む温度が挙げられる。
【００３４】
一般に、リサイクルおよびトリムメタン化炉の出口温度は、供給物をリサイクルまたはトリムメタン化炉に供給する上流のメタン化炉の出口温度より低い。
【００３５】
リサイクルメタン化炉は、バルクメタン化炉より低い出口温度で操作されるので、これにより、リサイクル流中に残存する一酸化炭素および水素の大部分がメタンに転化される。リサイクルメタン化炉によって実施される反応の仕事量により、バルクメタン化領域からの仕事率が減らされる。バルクメタン化の仕事率が小さくなると、結果として必要なリサイクル流量が小さくなる。
【００３６】
リサイクルメタン化炉は別のメタン化炉として説明してきたが、リサイクルメタン化炉は、リサイクルがそこに添加される場合は、第１バルクメタン化炉、および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉を収容する容器の中の一段階として設置されてよい。この態様では、供給物は、リサイクルメタン化が起きている反応器の部分とバルクメタン化炉との間に添加されることになる。プロセスは、触媒が不活性化されたとき供給物入口の位置が変わるように構成されてよい。一態様では、流れの方向は、リサイクルメタン化炉であった触媒床がバルクメタン化炉になるように、バルクメタン化炉であった触媒床がリサイクルメタン化炉になるように反転されてよい。
【００３７】
リサイクルメタン化炉をリサイクルループ内に置くことにより、リサイクルコンプレッサー電力消費を、先行技術のプロセス、例えば、２つのバルクメタン化工程が採用され、リサイクルが第２工程の出口から取り出され、第１工程の上流に戻される米国特許第４１３８２５号明細書に記載されるようなプロセスよりも４から５％低下させることができる。
【００３８】
先行技術のプロセスでは、容器輸送の制約により、２つの平行のバルクメタン化炉のセット２組が使用されうる。本発明の方法では、プラントが必要とするメタン化炉の数を減らし、ループ内の装置のサイズを小さくすることができ、その結果、全体の資本コストを低下させることができる。バルクメタン化炉のサイズおよび／またはループの配管は、複合設備全体に必要な炉列の数を決める因子（単数または複数）となることが多い。リサイクルメタン化炉を備えることにより、ループ処理量が低下し、それに応じてバルクメタン化炉およびループ配管のサイズも低減される。リサイクルメタン化炉は、複合設備全体に必要な炉列の数を減らす可能性を有し、さらに全体の資本コストをさらに顕著に減少させることになる。
【００３９】
リサイクルメタン化炉、付随する熱交換器および配管の付加によって、リサイクルループの圧力降下が大きくなることが認められている。しかしながら、圧力比の増加はごくわずかであり、リサイクル流量の削減と比べた場合、結果的にリサイクルコンプレッサー電力の低減をもたらす。
【００４０】
第２の実施形態では、プロセスは、
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
供給ガスを適した触媒の存在下でメタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出し、流れがさらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
第２バルクメタン化炉からガス流を取り出して前記流れを冷却するステップ、
前記冷却されたガス流をさらなるメタン化が起きるトリムメタン化炉に供給するステップであって、前記トリムメタン化炉をバルクメタン化炉より低い出口温度で操作する、ステップ、
トリムメタン化炉からの生成物流を分割し、その一部を後続のトリムメタン化炉の炉列に、一部をリサイクル流に送るステップ、
前記リサイクル流をコンプレッサーに送るステップ、および、
前記流れを第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む。
【００４１】
これは上記第１実施形態の変形である。ここでも同様に、プロセスはリサイクルコンプレッサーの電力要求量を低減させるのに役立つ。この態様では、リサイクル流量は、リサイクルをトリムメタン化炉の上流よりはむしろ下流で取り出すことによって小さくなる。トリムメタン化炉から出る流れはさらにメタン化されるため、流れ中のメタン含量が増加し流れ中の一酸化炭素含量が減少している。
【００４２】
トリムメタン化炉は直列の１つ以上のトリムメタン化炉であってよい。２つ以上のトリムメタン化炉が存在する場合、リサイクル流は任意のトリムメタン化炉の後で取り出すことができる。後続のトリムメタン化炉の炉列は１つ以上のトリムメタン化炉を備えていてよい。これらは一般に直列に配置されることになる。後続のトリムメタン化炉（単数または複数）中の温度は、第１トリムメタン化炉（単数または複数）中の温度より低くてよい。複数のトリムメタン化炉が存在する場合、各メタン化炉は先行するメタン化炉より低い温度で操作されてよい。
【００４３】
この第２の実施形態では、バルクメタン化全体の仕事率は、その一部がリサイクル流を取り出すトリムメタン化炉で実施されるので低下する。従って、リサイクル流量が米国特許第４１３３８２５号明細書に記載されているような従来のプロセスのそれより小さい必要がある。また、このプロセスでは、必要とされるリサイクルループに付加される装置はより少なく、結果として、同じ流量において上記の第１の実施形態と比較したとき、コンプレッサー全体での圧力差は小さくなる。
【００４４】
本発明のこの実施形態の別の利点は、メタン化がコンプレッサーの上流で実施されるので、その結果、ガスのモル数、従ってコンプレッサーを通過する容積流量が著しく小さくなることである。従って、コンプレッサーのサイズを決めるその電力および吸引容積は、従来のプロセスおよび上記好ましい実施形態において必要なものよりも減少する。触媒量は一般に、先行技術システムに比較して変化しない。資本コストを増加させることなく、運転コストが削減される。
【００４５】
第１トリムメタン化炉の下流からリサイクル流を取り出すことで、リサイクルコンプレッサーの電力消費は、先行技術プロセス、例えば、２つのバルクメタン化工程で操作し、リサイクルを第２工程の出口から取り出して第１工程の上流に戻す米国特許第４１３３８２５号明細書に記載のプロセスより２１から２２％低下する。これは、コンプレッサーの吸引の容積流量を顕著に小さくすることによって達成される。バルクメタン化炉の仕事率を減らすことにより、先行技術プロセスに比べて必要なメタン化炉の数を減らすことができる。
【００４６】
この実施形態の一態様では、第２リサイクル流は、第２バルクメタン化炉およびトリムメタン化炉の間で取り出されてよい。
【００４７】
任意に、リサイクルメタン化炉は、コンプレッサーと、リサイクル流を導入する第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉との間の、リサイクル流中に組み込まれてよい。本発明の第１の実施形態に関して上で議論したように、リサイクルメタン化炉は、第１バルクメタン化炉と同じ容器内の領域として、またはリサイクル流を導入することができる任意のバルクメタン化炉の領域として設置されてよい。
【００４８】
リサイクル流をコンプレッサーに送る前にそれをトリムメタン化炉でメタン化することにより、バルクメタン化炉のために必要なヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）を実現するためにコンプレッサーが圧縮しなければならないモル数は実質的に低下し、従って、電力消費が低下する。
【００４９】
リサイクルループ中にリサイクルメタン化炉が存在する場合、２つ以上のリサイクルメタン化炉が存在してよい。
【００５０】
第３の実施形態では、プロセスは、
供給ガスを第１および第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
供給ガスを適した触媒の存在下、メタン化に供するステップ、
少なくとも部分的に反応した流れを第１バルクメタン化炉から取り出し、さらなるメタン化に供される第２バルクメタン化炉に供給するステップ、
ガス流れを第２バルクメタン化炉から取り出して前記流れを冷却するステップ、
冷却された流れの少なくとも一部をコンプレッサーに送るステップ、
前記圧縮された流れを、さらなるメタン化が起きるリサイクルメタン化炉に供給するステップ、
リサイクルメタン化炉からの生成物流を分割して、その一部を、さらなるメタン化に供されるトリムメタン化炉の炉列に送るステップ、および、
前記生成物流の残りを、第１および／または第２バルクメタン化炉にリサイクルするステップ
を含む。
【００５１】
この態様は、上記の第１の実施形態の変形である。この態様ではリサイクルコンプレッサーの電力要求量は減少しないが、フローシート全体の装置数を減らすことができ、従って、全体の資本コストを低下させる。この実施形態では、第１実施形態に関して上で議論したように、リサイクルメタン化炉から出る流れは圧縮されているだけでなく、さらなるメタン化に供されている。
【００５２】
この第３の実施形態は、メタン化ユニット全体の圧力降下を効果的に低下させるために使用されてよく、このとき、高価な装置、例えば、メタン化されたガスを圧縮するために必要であったはずの追加のコンプレッサーまたは追加のメタン化工程を付加しない。また、この実施形態の構成は、トリムメタン化領域に対する操作圧力が高いという利点を利用し、同じ温度条件でメタンをより多く生成する方へ平衡を移動させる。
【００５３】
上記プロセスでは、第１バルクメタン化炉、第２バルクメタン化炉に供給される供給ガスの割合は、同じであってもまたは異なっていてもよい。２つのバルクメタン化炉を備える一態様では、新たな供給ガスの約４０％は第１バルクメタン化炉に供給され、残りは第２バルクメタン化炉に送られる。しかしながら、複数のメタン化炉の間での供給物の分配は、バルクメタン化炉の数、操作条件および供給物の組成によって決まることになる。
【００５４】
上記の第１または第２実施形態に関して記載された特徴は、必要に応じてこの実施形態と組み合わせられてよい。
【００５５】
上記のプロセスは２つのバルクメタン化炉が存在することに関して議論してきたが、一方、ある特定の状況では、３つ以上のバルクメタン化炉の使用が適切な場合があることは理解されるであろう。この態様では、リサイクルは一般に、最後のバルクメタン化炉の下流で取り出され、反応器およびコンプレッサーを任意の順序で通過したリサイクル流は、必要に応じて１つ以上のバルクメタン化炉にリサイクルされることになる。
【００５６】
バルクメタン化炉への供給物は化学量論的な組成であってよく、または非化学量論的な組成であってもよい。
【００５７】
本発明の任意の実施形態において、水はリサイクル流から除去されてよい。水が除去される場合、一般に、水はリサイクル流がコンプレッサーに送られる前に除去されることになる。一般に、水の除去は、特定の供給物組成および操作条件のみで必要となる。
【００５８】
本発明のいずれか好ましい実施形態の一態様において、第１バルクメタン化炉から第２バルクメタン化炉への供給物は、バルクメタン化が起きる触媒床の上方、かつ、供給物が容器に添加される位置より上方、に設置された触媒床を通過してよい。次いで、第１バルクメタン化炉から送られる流れは、トリムメタン化に供され、その後、新たな供給物と混合されてバルクメタン化に供される。
【００５９】
シフト反応は一般に、供給物がバルクメタン化炉に供給される前に実施されるが、代替の態様では、シフト反応はバルクメタン化炉内で実施されてもよい。
【００６０】
本発明の両方の好ましい実施形態は、リサイクルコンプレッサーの電力を下げることによってプラント全体の運転コストを低下させる。
【００６１】
本発明のプロセスを用いて、より多くの触媒をバルクメタン化炉からトリムメタン化炉に移動することが可能であるが、このことは、ここでは、触媒の被毒が少なく、温度が低いことにより焼結のリスクが低下しているため、触媒寿命が概して長く、有利である。
【００６２】
本発明の実施形態のどれが採用されても、触媒上に炭素が蓄積しないようにするために、バルクメタン化工程の上流で少量の水蒸気をリサイクル流に添加することが望ましい場合もある。しかしながら、たとえ存在しても、その流量はバルクメタン化炉での全水蒸気生成量と比較して小さく、典型的には、生成される全水蒸気の５％未満である。
【００６３】
一態様では、水蒸気は、バルクメタン化炉の上流に配置された供給物飽和器を介してシステムの流れに導入されてよい。従って、水蒸気の直接添加を行わずに水蒸気を添加することができる。
【００６４】
本発明の第１および／または第２および／または後続のバルクメタン化炉への新たな供給物は、メタン化反応に関して化学量論的な組成、または非化学量論的な組成であってよい。
【００６５】
本発明を、一例として、添付する図面を参照して以下に説明する。
【００６６】
図面は模式図であり、商業プラントにおいては、他の機器、例えば、還流ドラム、ポンプ、真空ポンプ、コンプレッサー、ガスリサイクルコンプレッサー、温度センサー、圧力センサー、圧力リリーフバルブ、制御バルブ、フローコントローラ、レベルコントローラ、保持タンク、貯蔵タンクなどが必要とされうることは当業者には理解されるであろう。そのような付属の機器を設けることは、本発明の一部ではなく、従来の化学エンジニアリングの通例に従う。
【００６７】
本発明の一実施形態を図１に示す。一酸化炭素リッチな脱硫された供給ガスが、第１バルクメタン化炉２および第２バルクメタン化炉３の２つのバルクメタン化炉からなるバルクメタン化領域に向けてライン１に供給される。すなわち、供給物は、第１バルクメタン化炉２に向けてライン１ａに供給される部分と第２バルクメタン化炉３に向けてライン１ｂを通って供給される部分に分割される。第１バルクメタン化炉２からの生成物流は、ライン４を第２バルクメタン化炉３へ送られる。それは一般に、熱交換器５で冷却された後、第２バルクメタン化炉３に添加される。
【００６８】
第２バルクメタン化炉３からの生成物流は、ライン６をそれが冷却される熱交換器７へ送られる。熱交換器からの流れの一部は、ライン８を第１トリムメタン化炉９へ送られる。熱交換器７からの流れの残りの分は、ライン１０に送られ、熱交換器１１を経由して、ライン１２をコンプレッサー１３へ送られる。リサイクル流は熱交換器１１で冷却され、その後、コンプレッサー１３で圧縮される。
【００６９】
コンプレッサーからのガスは、ライン１４に送られ、熱交換器１５を経由してリサイクルメタン化操作温度まで加熱され、さらなるメタン化反応に供されるリサイクルメタン化炉１７に向けてライン１６中を送られる。リサイクルメタン化炉からのガスは、リサイクルメタン化炉からライン１８に取り出され、熱交換器１９を通過し、ライン２０を通って第１メタン化炉２に戻される。一般に、この第１メタン化炉２へ戻る流れは供給ライン１ａを通ることになる。
【００７０】
トリムメタン化炉９からの生成物はライン２１に取り出され、熱交換器２２を通過して冷却される。次いでそれは、ライン２３中を１つ以上の後続のトリムメタン化炉２４へ送られる。生成物はライン２５に取り出され、次いで、冷却され、２６で乾燥される。ＳＮＧはその後ライン２７に取り出される。１つの具体例では、バルクメタン化炉はそこへの供給物が約３２０℃となるように操作されてよい。反応および後続の熱交換の後、第１トリムメタン化９への供給物は約２８０℃となる。また、リサイクルメタン化炉１７への供給物も約２８０℃となる。後続のトリムメタン化炉２４への供給物は一般に、約２５０℃となる。
【００７１】
図１に示すフローシートにおいて、第１トリムメタン化炉９から取り出される流れの一部は、コンプレッサー１３に、すなわち、リサイクルメタン化炉１７に供給されるリサイクル流に向けてライン２８に添加することができる。
【００７２】
供給物の組成および操作条件によって、水を除去することが必要であるか、または望ましい可能性がある。この除去はコンプレッサーの前のライン２９で適宜行うことができる。
【００７３】
流れはライン３０に添加されてもよい。これは、特定の供給物組成および操作条件のみにおいて必要となる。
【００７４】
本発明の第２の実施形態を、図２に示す。一酸化炭素リッチな脱硫された供給ガスは、第１バルクメタン化炉３２および第２バルクメタン化炉３３の２つのバルクメタン化炉からなるバルクメタン化領域に向けてライン３１に供給される。すなわち、供給物は第１バルクメタン化炉３２に向けてライン３１ａに供給される部分とライン３１ｂを通って第２バルクメタン化炉３３に供給される部分に分割される。第１バルクメタン化炉３２からの生成物流は、ライン３４中を第２バルクメタン化炉３３へ送られる。それは一般に、熱交換器３５内で冷却され、その後、第２バルクメタン化炉３３に添加されることになる。
【００７５】
第２メタン化炉３３からの生成物流は、ライン３６中を熱交換器３７へ送られ、冷却される。熱交換器３７からの流れはライン３８中を第１トリムメタン化炉３９へ送られる。トリムメタン化炉３９でのメタン化に続いて、流れはライン４０に取り出され、一部はライン４１に送られ、熱交換器４２を経由して、ライン４３中をコンプレッサー４４へ送られる。熱交換器４２ではリサイクル流は、バルクメタン化領域において必要な水蒸気と炭素の比率となるように冷却される。トリムメタン化炉３９から取り出された流れは低い温度でさらにメタン化されているので、その流れは第２バルクメタン化炉３３から出るガスより一酸化炭素および水素含量が低く、かつメタン含量が高い。
【００７６】
コンプレッサーからのガスは、ライン４５中に送られ、それが加熱される熱交換器４６を経由して、その後、ライン４７中をバルクメタン化炉３２へ送られる。一般に、この第１メタン化炉３２へ戻る流れは供給ライン３１ａを通る。
【００７７】
トリムメタン化炉３９からの流れの一部はコンプレッサー４４に送られず、ライン４８に取り出され、熱交換器４９を通過して冷却される。次いでそれは、ライン５０中を１つ以上の後続のトリムメタン化炉５１に向けて送られる。生成物はライン５２に取り出され、次いで冷却され、５３で乾燥される。次いでＳＮＧはライン５４に取り出される。
【００７８】
１つの具体例では、バルクメタン化炉はそこへの供給物が約３２０℃であるように操作されてよい。反応および後続の熱交換の後、第１トリムメタン化炉３９への供給物は約２８０℃となる。後続のトリムメタン化炉５１への供給物は一般に、約２５０℃となる。
【００７９】
図２に示すフローシートでは、熱交換器３７から取り出された流れの一部を取り出し、第１トリムメタン化炉３９を迂回してコンプレッサー４４へ、すなわち、バルクメタン化炉３２へと供給されるリサイクル流に向けてライン５５に添加することができる。
【００８０】
供給物組成および操作条件によって、水を除去することが必要であるか、または望ましい可能性がある。この除去はコンプレッサー４４の前のライン５６において適宜行うことができる。
【００８１】
水蒸気はライン５７に添加されてよい。これは、特定の供給物組成および操作条件においてのみ必要となる。
【００８２】
任意に、リサイクルメタン化炉５８および後続の熱交換器５９を、コンプレッサー４４の後のリサイクルループ内に設置することができる。
【００８３】
この実施形態の１つの具体例では、バルクメタン化炉はそこへの供給物が約３２０℃となるように操作されてよい。反応および後続の熱交換の後、第１トリムメタン化炉３９への供給物は約２８０℃となる。また、リサイクルメタン化炉５８が存在する場合、そこへの供給物も約２８０℃となる。後続のトリムメタン化炉５１への供給は一般に、約２５０℃となる。
【００８４】
任意に、リサイクルメタン化炉が存在する場合、それはリサイクル流が添加されうるバルクメタン化炉と同じ容器内に組み合わせられてよい。これを図３に模式的に示す。また、図３に示された構成は、第２バルクメタン化炉が、容器の上の部分に設置された、冷却ガスのメタン化のための前置反応器を備える可能性を含む。しかしながら、これらの２つの構成を単独または組み合わせて使用することができることは理解されるであろう。
【００８５】
図３に示すように、新たな供給物はライン１００に供給される。これは分割されて、ライン１０３および１０４を通ってそれぞれ容器１０１および１０２に添加される。容器１０１は２つの反応領域１０５および１０６を備え、供給物はこれらの２つの領域の間に添加される。流動は下方へ向かうので、ライン１０３に添加された供給物は、バルクメタン化するために必要な温度でメタン化触媒と接触する反応領域１０６を通過する。
【００８６】
コンプレッサー（この図には示されていない）からのリサイクルは容器１０１に向けてライン１０７に添加される。それは、リサイクルメタン化炉として作用する反応ゾーン１０５を下方に通過し、メタン化され、その後、ライン１０３に添加されたガス状供給物と混合される。
【００８７】
バルクメタン化炉からの生成物は、ライン１０８に取り出され、それが冷却される熱交換器１０９に送られ、その後、第２バルクメタン化炉に送られる。これは従来のバルクメタン化炉であってもよくまたは図３に例示される容器１０２であってもよい。この態様では、第１バルクメタン化炉からの流れは、それが触媒床１１１を通過してメタン化される容器の頂部に向けてライン１１０に添加され、その後、ライン１０４に添加された新たな供給物と混合され、その後、バルクメタン化が起きる触媒床１１２に送られる。次いで、生成物はライン１１３に取り出され、その後、本発明によって処理されるために取り出される。
【００８８】
本発明の代替の態様を図４に示す。一酸化炭素リッチな脱硫された供給物は、第１バルクメタン化炉２０２および第２バルクメタン化炉２０３の２つのバルクメタン化炉からなるバルクメタン化領域に向けてライン２０１に供給される。すなわち、供給物は、第１バルクメタン化炉２０２に向けてライン２０１ａに供給される部分とライン２０１ｂを通って第２バルクメタン化炉２０３に供給される部分に分割される。後述するように、これは直接第２メタン化炉２０３に供給されず、先ず第１メタン化炉２０１からの生成物流と混合される。
【００８９】
第１バルクメタン化炉２０２からの生成物流は、それが冷却される熱交換２０５に向けてライン２０４に送られる。次いで、これは第２メタン化炉２０３に向けてライン２０６に送られる。メタン化炉に添加される前に、流れはライン２０１ｂに添加された供給物と混合される。
【００９０】
第２メタン化炉２０３からの生成物の流れは、それが冷却される熱交換器２０８に向けてライン２０７に送られる。熱交換器からの流れは、それが圧縮されるコンプレッサー２１０に向けてライン２０９に送られる。コンプレッサーからのガスは、それがリサイクルメタン化操作温度に加熱される加熱器２１２に向けてライン２１１に送られ、その後、それがさらなるメタン化反応に供されるリサイクルメタン化炉２１４に向けてライン２１３に送られる。
【００９１】
リサイクルメタン化炉２１４からの生成物流は冷却器２１６に向けてライン２１５に取り出される。冷却された流れは、ライン２１７に取り出され、その後、ライン２１８と２１９に分割される。ライン２１８中の部分は第１メタン化炉２０２にリサイクルされる。ライン２１９中の冷却された流れの部分は第１トリムメタン化炉２２０に送られる。第１トリムメタン化炉２２０からの生成物は冷却器２２２に向けてライン２２１に送られる。次いで、冷却された流れは、第２トリムメタン化炉２２４に向けてライン２２３に送られ、その後、乾燥器２２６に向けてライン２２５に送られる。次いで、ＳＮＧはライン２２７に取り出される。
【実施例】
【００９２】
本発明を、下記の実施例を参照して以下に説明する。
【００９３】
比較例Ａ
「基本ケース」フローシートは、リサイクルループ内に２つのバルクメタン化炉、それに続く、リサイクルループ内に含まれていない２つのトリムメタン化工程を有する。フローシートは、ほぼ化学量論的な供給物を使用して９６％のメタンを含む生成物を生成するように設計されている。表１に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【００９４】
【表１】
2013531719.tif 000003
【００９５】
実施例Ａ１
リサイクルメタン化炉をリサイクルコンプレッサーの下流でループ中に付加した。また、リサイクルメタン化炉への供給物を適切な温度に加熱するための第１熱交換器、リサイクルメタン化炉生成物を冷却するための第２熱交換器の、２つの追加の熱交換器をリサイクルループに付加する。ここでも同様に、９６％のメタンを含む生成物を生成するようにフローシートを設計する。表２に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【００９６】
【表２】
2013531719.tif 000004
【００９７】
この実施例は、リサイクルメタン化炉および付随する熱交換器をリサイクルループ内に付加したにもかかわらず、このケースに対する全体のコンプレッサー電力が、基本ケースフローシートに対するそれより約５％低いことを示す。バルクメタン化炉で通常生じていると考えられるメタン化仕事率の一部がリサイクルメタン化炉に移行したので、バルクメタン化炉の出口で温度を制御するために必要なリサイクル率は著しく小さくなり、コンプレッサー電力の改善がもたらされる。
【００９８】
実施例Ａ２
この実施例では、フローシートに付加する追加のメタン化炉または他の装置はないが、リサイクルを取り出す場所を、バルクメタン化炉２の出口からトリムメタン化炉１の出口に移動した。すなわち、ここではトリムメタン化炉１はリサイクルループに含まれる。追加のトリムメタン化炉（トリムメタン化炉２）をリサイクルループの外側に備えるため、全体として、比較例と同数のバルクおよびトリムメタン化炉となる。フローシートを、９６％のメタンを含む生成物を生成するように設計する。表３に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【００９９】
【表３】
2013531719.tif 000005
【０１００】
この実施例は、トリムメタン化炉１をリサイクルループ内に付加したにもかかわらず、このケースに対する全体のコンプレッサー電力が、基本ケースのフローシートに対するそれより約２０％低いことを示す。また、この実施例は実施例Ａ１に対して顕著な改良を示す。実施例Ａ１のリサイクルメタン化炉フローシートと同様に、全体のバルクメタン化仕事率は低下した（今回は、仕事率の一部をトリムメタン化炉１で実施した）。その結果バルクメタン化領域で必要なリサイクル流量は比較例Ａのフローシートよりも小さい。加えて、実施例Ａ１の設計に関する改良として、より少ない装置がループに付加された結果、リサイクルコンプレッサー全体での圧力差が小さくなる。この態様の別の主要な利点は、トリムメタン化炉１におけるメタン化をコンプレッサーの上流で実施し、それによって、ガスのモル数、従って、コンプレッサーへの容積流量が著しく小さくなる（３Ｈ２ + ＣＯ → ＣＨ４  ＋  Ｈ２Ｏ）ことである。この設計に対する電力および吸引容積（コンプレッサーサイズを決める）は比較例Ａおよび実施例Ａ１の双方よりも小さい。
【０１０１】
比較例Ｂ
この「基本ケース」フローシートは、リサイクルループ内の２つのバルクメタン化炉に続いて、リサイクルループ内に含まれない２つのトリムメタン化工程を備える。フローシートを、非化学量論的な組成の炭素リッチな供給物を用いて、下流の図面の範囲外（ＯＳＢＬ）における二酸化炭素の除去後に９７．５％のメタンを含有する生成物を生成するように設計する。表４に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【０１０２】
【表４】
2013531719.tif 000006
【０１０３】
実施例Ｂ１
リサイクルメタン化炉をループ内のリサイクルコンプレッサーの下流に付加する。また、リサイクルメタン化炉生成物を冷却するために、１つの追加の熱交換器をリサイクルループ内に付加する。しかしながら、このユニットの付加により、ループの上流の交換器を除くことが可能になり、結果的に、ループおよび生成物はより高い圧力となる。ここでも同様に、フローシートを、９７．５％のメタンを含有する生成物を生成するように設計する。表５に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクルループ流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【０１０４】
【表５】
2013531719.tif 000007
【０１０５】
この実施例は、リサイクルメタン化炉および付随する熱交換器をリサイクルループ内に付加したにもかかわらず、このケースに対する全体のコンプレッサー電力が基本ケースフローシートに対するそれより約７％低いことを示す。実施例Ａ１のように、通常はバルクメタン化炉内で生じていると考えられるメタン化仕事率の一部がリサイクルメタン化炉に移行されたので、バルクメタン化炉の出口温度を制御するために必要なリサイクル率は顕著に小さくなり、コンプレッサー電力の改善がもたらされる。
【０１０６】
実施例Ｂ２
この実施例では、追加のメタン化炉、または、フローシートに付加したもしくはフローシートから除去した他の装置はない。しかしながら、リサイクルを取り出す場所を、バルクメタン化炉２の出口からトリムメタン化炉１の出口に移動した。すなわち、ここではトリムメタン化炉１はリサイクルループに含まれるトリムメタン化炉２をリサイクルループの外側に備えるため、全体として、比較例と同数のバルクおよびトリムメタン化炉となる。フローシートを、９７．５％のメタンを含む生成物を生成するように設計する。表６に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【０１０７】
【表６】
2013531719.tif 000008
【０１０８】
この実施例は、トリムメタン化炉１をリサイクルループ内に付加したにもかかわらず、これに対する全体のコンプレッサー電力が基本ケースフローシートに対するそれより約１０％低いことを示す。また、この例は実施例Ｂ１からの改善を示す。ここでも、実施例Ａ２のリサイクルメタン化炉フローシートと同様に、全体のバルクメタン化仕事率は低下している（今回は、一部の仕事率をトリムメタン化炉１で実施した）。その結果、バルクメタン化領域が必要とするリサイクル率は、比較例Ｂのフローシートより小さい。
【０１０９】
実施例Ａ２と同様に、この態様の他の主要な利点は、トリムメタン化炉１でのメタン化をコンプレッサーの上流で実施することにより、ガスのモル数、従って、コンプレッサー中への容積流量が著しく低下する（３Ｈ２  ＋  ＣＯ  →  ＣＨ４  ＋  Ｈ２Ｏ）ことである。従って、この設計に対する電力および吸引容積（コンプレッサーサイズを決める）は比較例Ｂおよび実施例Ｂ１の双方より小さい。
【０１１０】
比較例Ｃ
このフローシートは、ほぼ化学量論的な組成の供給物を使用し、実施例Ａ１と同様に９６％のメタンを含む生成物を生成するように設計される。全リサイクル流がリサイクルメタン化炉を通るように、フローシートを変更した。表７に、フローシートの主たる操作パラメータをまとめ、このケースに対するリサイクル流量、ループ圧力降下および推定されるコンプレッサー電力の詳細を示す。
【０１１１】
【表７】
2013531719.tif 000009
【０１１２】
この例は、リサイクルメタン化炉および付随する熱交換器をリサイクルループ内に付加し、全リサイクル流がコンプレッサーに入るので、このケースに対する全体のコンプレッサー電力は、基本ケースのフローシートに対するそれよりも大きいことを示す。しかしながら、この例は、この実施形態の適用によっていかなる追加の装置も付加せずに、生成物圧力およびメタン含量が増加されることを示している。
【図１】
2013531719.tif 000010
【図２】
2013531719.tif 000011
【図３】
2013531719.tif 000012
【図４】
2013531719.tif 000013
【国際調査報告】
2013531719.tif 000014
2013531719.tif 000015