CN103814118A - 用于气化来自延迟焦化装置的具有微粒焦炭的重质残油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产含有氢和一氧化碳的合成气的方法，其在预定量的氧存在下，利用具有预定的灰分含量的经研磨的焦炭与精炼厂残渣烃油进料流相组合，以在管状壁膜部分氧化气化反应器的燃烧室中进行气化；焦炭和残油可以混合以形成单一进料流，或者作为单独的进料引入反应器中。任选地，将产物合成气作为进料流引入水煤气变换反应器中，以提高最终产物流中的氢含量。

Description

用于气化来自延迟焦化装置的具有微粒焦炭的重质残油的方法
相关申请
本申请要求2011年7月27日提交的美国临时专利申请61/512,083的权益，其公开内容在此引入作为参考。
发明领域
本发明涉及回收烃的方法，该方法通过在膜壁反应器中部分氧化来自精炼工艺的具有灰分产生材料的重质残油。
发明背景
气化是本领域公知的，并且它在全球得以实践，用于固体和重质液体化石燃料，包括精炼塔底产物。气化方法将碳质材料(例如煤、石油、生物燃料或者生物质)用氧在高温(即大于800℃)转化成合成气、蒸汽和电能。合成气可以在内燃机中直接燃烧，或者它可以分离或者经由合成用于产生甲醇，或者经由费-托方法转化成合成燃料。气化使用两种反应器类型：耐火反应器和膜壁反应器。后者的方法需要原料中的固体颗粒，和因此应用于固体燃料或者含固体的液体燃料。
气化使用部分氧化来将原料中所包含的任何碳转化为由一氧化碳(CO)和氢组成的合成气，其又可以用于制造从肥料到液体燃料或者石化产品的各种化学品。根据所需的最终产品，气化过程装置或者区段引入几种工艺。
对于精炼应用，主要的过程区段被称作整合气化联合循环(IGCC)，其将原料转化成氢、动力和蒸汽。图1显示了现有技术的常规IGCC的工艺流程图。IGCC是一种复杂的整合方法，其由工段组成，工段包括进料管线101和进料预处理102，具有氧进料103的空气分离装置180，产生合成气106的气化反应器104，合成气骤冷和冷却装置110，并且所产生的蒸汽112和冷却的合成气114被送到水煤气变换反应器120，酸性气除去(AGR)和硫回收装置(SRU)130，用于处理变换气体122和分离二氧化碳136与硫138，高氢合成气回收132和/或燃气(WGS)轮机进料134，和联合循环包，其包括具有空气进料142的燃气轮机140，用于产生电能144和高压排出物146，热回收蒸汽发生器(HRSG)150，其接收蒸汽116和锅炉给水152并产生蒸汽154和锅炉给水156，用于传递给冷却装置110，和用于产生电能162的汽轮机160。
空气分离装置180和大部分下游过程利用成熟的技术，其具有高的开车可靠性因素。但是，气化器104具有相对有限的寿命，其可能短到3-18个月，这取决于进料的特性和装置的设计。
三种主要类型的气化器技术是移动床、流化床和携带流***。三种类型的每种均可以使用固体燃料，但是仅携带流反应器已经证明能够处理液体燃料。在携带流反应器中，将燃料和氧和蒸汽在气化器的顶部通过同环的燃烧器注入。该气化通常在耐火材料衬里的容器中发生，该容器操作于约40-60bar的压力和1300℃-1600℃的温度。
为了生产液体燃料和石化产品，关键的参数是干燥合成气的H2/CO比。所产生的合成气中的该比例通常是0.85-1.2，取决于原料特性。因此，需要对合成气进行另外的处理以将用于费-托应用的该比例增加到高达2，或者通过CO+H2O=CO2+H2所示的水煤气变换反应将CO转化成氢。在一些情况中，部分合成气与一些废气一起在联合循环中燃烧以产生功率和蒸汽。这种方法的整体效率是44%-48%。
对精炼厂而言，使用重质残渣气化方法的主要益处是它提供了氢源，用于加氢处理以满足轻质产物的需要；它产生了功率和蒸汽，用于精炼厂使用或者用于输出和销售；与燃烧重质残渣的常规工艺相比，它能够利用有效的功率产生技术；并且它产生了比燃烧重质残渣用于进行处置的常规技术更低的污染物排放。此外，该方法提供了在产生重质残渣处的本地解决方案，因此避免了异位运输或者存储；它还提供了处置其他精炼废物流(包括有害的材料)的潜力；和如果当地管理***有要求，则提供了潜在的碳管理工具，即一种CO2捕集选项。
气化工艺具有很长的研究和开发历史，并且许多装置在全球运行。对于精炼应用而言，在需要氢来进行加氢处理和没有天然气可用的情况下，它具有潜在的效用，并且用于气化的进料的价格非常低。这通常是需要完全转化以满足更洁净的轻质产物(例如汽油、喷气燃料和柴油运输燃料)的需要的精炼厂中的情况。
气化器常规上使用耐火衬里来保护反应器容器，防止1400℃-1700℃的高温、腐蚀性炉渣和热循环。耐火材料经历了来自合成气和炉渣的腐蚀性组分的渗透，并因此随后的反应物经历了明显体积变化的反应导致耐火材料的强度降低。耐火衬里的置换会每年花费几百万美元和相应反应器数周的停工时间。迄今为止，解决方案是安装第二或并行气化器来提供必需的容量，但是这种重复的不期望的结果是与装置运行有关的基建投资的显著增加。
已经报道了这样的研究，其涉及到将增加气化器耐火材料的使用寿命和因此增加气化方法的经济竞争力的装置。这包括新的耐火材料和新的技术(例如膜反应器)，其预期具有比常规衬里的耐火反应器更高的可靠性和更高的可利用性。
膜壁气化器技术使用由耐火材料层保护的冷却筛以提供表面，在该表面上熔融的炉渣凝固并向下流向反应器底部的骤冷区。膜壁反应器的优点包括与其他***相比反应器尺寸降低，和不需要具有并行反应器来保持如耐火壁反应器中那样的连续运行；用于典型的耐火壁反应器的生产时间是50%，所以需要并行装置；但是，用于膜壁反应器的生产时间是90%，因此不需要第二并行反应器；并且固体和液体炉渣层的累积提供了对于水冷却壁区域的自我保护。
凝固的矿物灰分炉渣层在壁上的累积充当了另外的保护性表面和绝缘体，使得耐火材料降解和通过壁的热损失最小化或者降低。因此水冷反应器设计避免了所述的“热壁”气化器操作，其需要构建厚的多层的昂贵耐火材料，其仍将经受降解。在膜壁反应器中，炉渣层用固体沉积在相对冷的表面上来连续更新。另外的优点包括启动/停止时间短；比耐火型反应器维护成本低；和气化具有高灰分含量的原料的能力，由此在处理更宽范围的煤、石油焦、煤/石油焦共混物、生物质共进料和液体原料中提供更大的灵活性。
存在着两种主要类型的适于处理固体原料的膜反应器设计。一种这样的反应器在上流式处理中使用垂直管，其装备有用于固体燃料(例如石油焦)的几个燃烧器。第二固体原料反应器使用螺旋管和对于全部燃料使用下流式处理。对于固体燃料，已经开发了具有约500MWt的热输出的单个燃烧器用于商业应用。
在这些反应器中，控制管中加压的冷却水的流动，以冷却耐火材料和确保熔融炉渣向下流动。两种***都证实了对于固体燃料的高效用，但是对于液体燃料不是如此。
延迟焦化是一种热裂解方法，其在炼油厂用来将石油残渣(其典型地是来自原油的常压和减压蒸馏的底部产物)提质和转化成液体和气体产物流，留下作为固体浓缩的碳材料的石油焦炭。该方法中使用燃烧炉或者加热器(具有水平管)以达到485℃-505℃/905°F-941°F的热裂解温度。在炉管中驻留时间短，由此“延迟”了进料材料，直到它排出到加热器下游的大焦化罐中。
在延迟焦化方法的实践中，将烃油在炉或者其他加热装置中加热到焦化温度，并且将预热的油引入到焦化罐中以产生汽相产物，其也形成了液体烃和焦炭。焦炭可以通过水力手段或者通过机械手段从罐中除去。
在延迟焦化方法的大部分构造中，到焦化装置的新鲜含烃进料首先引入到焦化装置产物分馏塔或者分馏器中，通常用于热交换的目的，在这里它与重质焦化装置油产物(其作为底部产物再循环到焦化装置加热器)合并。已知降低再循环到延迟焦化炉的分馏器底部产物的再循环比例使得延迟焦化器的烃液体产率增加和焦炭产率的降低。因此，再循环比例对于焦炭产率的作用是这样，即随着再循环减少，再循环的分馏点提高。
USP4,492,625中公开了一种延迟焦化方法，其中在炉加热步骤之前将沸点为925°F/450℃的烃原料分离，并且将一部分送到延迟焦化装置炉和将第二部分直接引入到焦化装置产物分馏器。将来自该分馏器的至少一部分底部残渣或者底部产物再循环到炉，在这里它与新鲜烃原料合并，并且将该合并原料加热到预定的焦化温度和送到延迟焦化装置。
’625专利中所述的方法中所使用的进料流的沸点表明，该烃进料流已经事先提质，例如通过在延迟焦化装置中加热之前进行减压蒸馏，并且在到分馏器的焦化装置产物进料之上引入到分馏器中。对于在这种模式中与产物分馏器的运行有关的基建投资或运行成本不存在显著影响。而是，它与全部原油常压蒸馏，随后减压蒸馏，随后焦化残渣或底部产物的常规步骤相当。
USP4,066,532中描述了一种用于延迟焦化的方法，其中将新鲜原料作为与来自焦化装置产物分馏器或者分馏塔的底部产物和一部分重质粗柴油侧线馏分的混合物引入到预热的炉中。据称重质粗柴油的再循环将使该侧线馏分的芳香性增加，该侧线馏分的一部分可以有利地用于生产炭黑。该新鲜原料被描述为包括煤焦油和倾析的裂化油(具有规定的硫、灰分和沥青质含量)。在预热炉中将混合原料的温度升高到450℃-510℃/842°F-950°F。
USP4,394,250中描述了一种催化增强的延迟焦化方法，其中将约0.1%-3%的催化剂和氢加入到原料中，然后将它与一部分分馏器底部产物一起引入炉中。该原料选自重质低级油例如重质新鲜原油、常压重油、拔顶原油和来自精炼过程的残渣。
本发明的一个目标是提供一种能够通过气化重质精炼厂残油来生产合成气产物的方法，该合成气产物可以作为进料流用于同一精炼厂的其他过程中，其中从同一精炼厂中的来源来提供足够量的固体灰分形成材料，该方法可靠、能量有效和环境上可接受。
发明内容
本发明包括一种在膜壁反应器中气化来自各种精炼厂操作的残油底部产物的方法，其已经混合有细磨的可流动的石油焦炭颗粒，该颗粒源自含有高灰分含量或者固体添加剂的原料的延迟焦化操作。液体油和固体焦炭颗粒的混合物可以作为用于气化的合并原料，或者作为用于气化的单独的原料组分，而引入到膜壁反应器中。该经研磨的焦炭颗粒也可以在预定量的氧或者含氧气体(例如空气)、燃料气载气(例如甲烷)、惰性气体(例如氮气、氩气或者二氧化碳)或者其组合的存在下，以自由流动的流化进料流形式引入到管状壁膜部分氧化气化反应器的燃烧室中。
1.延迟焦化方法
在从焦化装置罐中除去固体焦炭之后，对它处理以将它减小成处于所需粒度范围内的微粒形式。当经研磨的焦炭单独或者与残油、与载气、或者气体、或者其他液体一起引入到反应器中时，该经研磨的焦炭可以包括非常细的颗粒，即“灰尘”。在某些实施方案中，该经研磨的焦炭通过了35目的泰勒筛(Tyler screen)。在其他实施方案中，该经研磨的焦炭通过了70目的泰勒筛。
焦炭的灰分含量应当是至少2重量%。对于相对高的灰分含量的要求允许将较低级的焦炭用于本发明的方法中。
颗粒尺寸的测定至少部分地基于膜反应器的设计和操作模式。例如，适用于本发明的冷壁膜反应器适于接收通过喷嘴或者喷射装置的含有固体材料的加压原料。通过部分氧化原料所产生的气体、引入到反应器燃烧室中的燃料和有限的氧接触该水冷的管状侧壁，并且蒸发的炉渣冷凝并形成层，其部分地凝固在施涂到管上的相对薄的耐火涂层上；剩余的熔融炉渣在重力作用下向下流动到该壁的下端，在这里它聚集和最终从反应器中除去。
2.经研磨的焦炭颗粒和油的混合进料流
在本发明的另一种优选的实施方案中，将经研磨的焦炭颗粒与来自本地或者相关精炼厂过程的残油一起引入到膜反应器中。令人期望的是将焦炭颗粒与油混合，以使得它们作为均匀稠度和含量的原料引入。该原料共混物应当具有至少2W%的固体组成。这种操作模式确保了组分更均匀的燃烧或部分氧化并且形成灰分，其通过与水冷反应器壁接触形成固体和液体炉渣。由灰分接触相对较冷的壁所形成的液体炉渣作为液体炉渣膜向下经过固体炉渣层，并且与气化气体一起离开气化空间。炉渣在反应器壁和冷却通道之间提供了热绝缘。
为了获得经研磨的焦炭颗粒和残油的紧密和均匀的混合物，将两种组分引入到混合容器中。该容器可以装备有循环装置，例如叶轮。该循环装置也可以包括泵以将液体从容器底部移动到顶部。合适的混合和循环装置是本领域公知的。
在搅拌的容器中可以保持颗粒在油中的均匀混合物，并且根据需要通过将该流体混合物泵压到所需的压力以引入加压膜反应器中而取出。为了保持原料、燃料和氧正确的化学计量比，定期分析该经研磨的焦炭和油组合物，和通过适当的和公知的自动化计量***、泵和压力调节装置来控制各自的流速，其全部处于本领域的技术范围内。
优化相关反应器的性能和使用寿命所需的灰分的量可以使用ASTM方法D-482在实验上确定，或者在反应器操作过程中由有经验的操作者来确定。
在本发明的另一种实施方案中，该经研磨的焦炭颗粒与水混合以形成均匀的可泵送浆料，其在压力下引入到膜壁反应器中。当需要燃烧改性剂来正确地平衡反应物以获得所需品质的合成气时，使用这种实施方案。
该固体微粒焦炭也可以在空气流或者另一含氧工艺气体中流化，以支持部分氧化所需的燃烧。在某些实施方案中，使用惰性气体(例如氮气、氩气或者二氧化碳)来流化固体微粒焦炭。在另一实施方案中，将用于流化的二氧化碳从水煤气变换反应区再循环。该固体微粒材料可以保持在进料存储器(例如加压料斗)，并且例如通过螺旋输送机计量加入到加压气流去膜反应器途中从中穿过的管道中。在一种替代实施方案中，该经研磨的焦炭颗粒可以用获自另一种精炼装置操作的可利用的燃料气来流化。
可以使用材料处理领域公知的用于生产焦炭颗粒的湿的或者干的流化物流的其他设备和***。例如，可以将该焦炭固体进料到高温处理容器中，而没有通过将固体以受控速率从进料容器送到与该进料容器相连的第一管道而由固体引发的桥连和堵塞所引起的中断。然后将该固体送过第一管道进入与该第一管道和处理容器相连的第二管道，并且第二管道包含刮刀用于刮擦管道内壁。通过将足够量的气体送入进料容器，以使得当刮刀接触第二管道内壁以防止任何桥连或堵塞时，固体以致密相气动流动送过第二管道进入处理容器，从而使进料容器中的压力保持在高于处理容器中的压力的水平。刮刀可以包括在第二管道内旋转的金属螺旋线。参见例如USP4,668,130，其公开内容在此引入作为参考。
3.除硫
来自延迟焦化方法的焦炭可以包含反应产物和硫中毒的催化剂材料(其保留在焦炭中)形式的硫。如果不适用于某些方法，则含有硫和其他形式杂质(其会导致产物不太合乎需要)的焦炭是用于本发明方法的适当的候选物质，特别是如果它的灰分含量足以满足气化反应器的要求时更是如此。
在焦炭颗粒在膜反应器中部分氧化的过程中，形成了气态硫化合物。它们可以包括硫化氢、硫化羰和其他。含氮烃也将反应以形成氨。含硫化合物是不期望的杂质，并且优选使用已知的常规方法和设备从合成气中除去。
4.提高合成气氢含量
在本发明的另一实施方案中，该合成气产物流作为进料流引入用于水煤气变换(WGS)反应，以提高所回收的氢的体积。在水煤气变换反应中，一氧化碳与蒸汽在高温和任选在一种或多种催化剂存在下进行反应，以在放热反应中产生二氧化碳和氢。可以分离一氧化碳和氢以提供相对高纯度的含有95-99.5V%的氢的产物流。
包括水煤气变换反应器以用于处理获自在管状壁膜反应器中的经研磨的焦炭颗粒的部分氧化气化的合成气，提供了用于获得高纯度氢的能量有效的和经济的方法的优势，该氢源自相对低级的液体烃残油进料流和具有高灰分含量的低价值焦炭在延迟焦化装置中的处理。
附图说明
将在下面和参考附图来进一步详细描述本发明，其中相同和相似的元素用相同的数字表示，其中：
图1是现有技术的整合的联合有气化的循环方法的示意图；
图2是本发明的用于气化微粒焦炭和液体烃的整合方法的示意图；
图3是适用于本发明方法的实践中的胺处理装置的示意图；和
图4是本发明用于气化的另一种实施方案的示意图，其使用了经研磨的焦炭作为到反应器的单独的流化进料流。
具体实施方式
将参考图2的图示来进一步描述本发明的方法，其中在焦炭制备设备202中处理原料焦炭200以提供微粒焦炭进料210，将其引入混合区230中。液体残油烃进料220从来源送过调节控制阀222并引入混合区230。经研磨的焦炭颗粒和液体烃232的均匀混合物从混合区排出，并且和受控量的氧240和蒸汽250一起引入气化区260。部分氧化反应在气化区260中进行，其中所产生的灰分组分接触膜壁反应器的水冷侧以在表面形成固体和液体炉渣，其最后在气化区260的底部回收，并且经由控制阀装置264在266取出。在气化区所产生的原料合成气262可以经由三路控制阀268取出，用于其他下游方法中。
在本发明的一种优选的实施方案中，一些或全部的合成气269经由三路控制阀268送到水煤气变换(“WGS”)反应区280。在WGS反应区上游，蒸汽270与合成气混合，并且将混合物272引入WGS反应区280。该合成气的一氧化碳组分与蒸汽中的水分子反应以在WGS反应器中产生氢和二氧化碳。所变换的合成气产物(其现在具有明显更高浓度的氢)作为产物282回收。因此根据本发明的方法，有价值的最终产物(例如合成气和/或氢)可以获自低级焦炭和残油。
WGS反应器可以在150℃-400℃的温度操作，但是优选200℃-350℃和最优选300℃-350℃。压力可以是1-60bar。水与一氧化碳的摩尔比是5:1，和优选3:1。
本发明的方法可以通过胺吸收塔来进一步增强，其从合成气中除去酸气。这种方法和装置通常用于加氢处理中。要注意的是，硫化羰(COS)通过常规的胺处理方法不易于除去。所以为了使合成气中这种污染物最小化，COS可以通过胺装置上游的水解来转化成H2S。气化区中也可能形成氨、氮和少量的氰化氢。氨和氰化氢可以例如通过水洗涤步骤来除去。
现在参见图3，图示了一种胺处理装置，其适用于本发明中以除去合成气产物中的硫和其他污染物。该方法也称作胺脱硫法，并且产物作为脱硫气。所除去的污染物包括硫化氢(H2S)、硫化羰(COS)和硫醇(RSH)，其中R是烃组分。这些污染物典型地存在于在粗柴油加氢脱硫(HDS)装置中所产生的酸气流。来自原油蒸馏装置的气体和液化石油气(LPG)也可能含有这些污染物。酸性污染物的量取决于处理中的原油的类型。硫化氢是腐蚀性的，高毒性的和易燃的。胺溶液在30-45℃的温度具有与硫化氢的强亲合性。胺不吸收烃气体。图3所示的装置中所用的胺可以是单乙醇胺(MEA)，优选形式为18%-20%水溶液。该装置被分成六个主要区域，如下所述。
酸气吸收器工段
在酸气吸收器工段310中，将酸性合成气300通过与贫胺溶液348逆流接触来处理，贫胺溶液348吸收了酸气流中的大部分硫化氢。产生脱硫合成气312并送往下游过程，并且将饱和的胺322排出用于处理。
LPG吸收器工段
在LPG吸收器工段320中，将酸性LPG302通过与贫胺溶液347逆流接触来处理，贫胺溶液347吸收了LPG流中的大部分硫化氢，并且作为饱和的胺流314排出。
LPG洗涤器工段
在LPG洗涤器330中，将经预处理的LPG流324中剩余的硫化氢和硫醇通过苛性钠除去。硫化氢和硫醇由用过的苛性钠334保留。脱硫LPG332可以送到氢设备333、LPG球罐335和/或原油蒸馏装置中的汽化器337。
汽提器工段
在汽提器工段340中，富或饱和的胺314、322、334再生为贫胺347、348溶液发生在汽提塔，使用再沸器360中产生的蒸气362进行，向再沸器360中供给蒸汽364和沸腾进料水366。
回收器工段
回收器350从进料344作为蒸气回收MEA352。该聚合产物(其在再生过程中聚集)使该胺溶液退化。这些产物沉积在回收器350的底部，并且蒸发的MEA352返回到汽提塔340中。
胺稀释/存储工段
在新鲜胺混合/存储工段390中，提供了设施用来混合、存储和回收胺溶液和用来再填装酸气吸收器310。
将结合图4的示意性流程图和下面的实施例来进一步描述本发明，所述实施例使用模拟模型，基于最佳匹配气化器数据的化学计量反应速率而开发。该模拟器利用了来自于原料的元素分析的数据(例如碳、氢、硫、氮和灰分)来预测气化器产率。小部分存在的硫被转化成硫化羰；存在的氮被转化成氮气N2(约90%)和氨NH3(约10%)；并且还形成痕量的氰化氢。
实施例
整合的延迟焦化和气化方法的方法和***的过程构造显示在图4中。将获自***重质原油的减压渣油流401与2W%的美国活性白土(attapulgus clay)混合，并且在整合的延迟焦化和气化装置中处理。减压渣油的元素组成表示在表1中。
表1原料的性能
性能 值
API比重，° 4.6
SG 1.04
碳含量，W% 83.89
氢，W% 10.25
硫，W% 5.33
氮，W% 0.43
氧，W% 0.10
CCR，W% 24.6
C5-沥青质，W% 23.5
镍，ppmw 44
钒，ppmw 162
该延迟焦化装置或者焦化器410在496℃和大气压操作。表2显示了延迟焦化器产物产率。
表2延迟焦化器产物产率
产率，W%
焦炭 43.4
气体 11.5
H2S 2.0
C1-C4 9.5
H2S 0.1
CO2 0.0
石脑油(36–180) 19.0
LCGO(180–350) 14.0
HCGO(350–540) 12.1
总计 100.0
在原料预处理容器420中用二氧化碳流405流化焦炭颗粒流403。将混合原料流407、蒸汽409和氧411引入到在1045℃操作的气化区460中。水与碳的重量比是0.6:1。氧与减压渣油的重量比是1:1。部分氧化原料混合物407以产生由氢和一氧化碳组成的原料合成气413，和上面关于图2所述的炉渣材料。将原料合成气413和蒸汽415送到水煤气变换反应区480以提高产物流417中的氢产率。水煤气变换反应区480在318℃和1bar操作。蒸汽与一氧化碳的摩尔比是3:1。产物产率汇总在表3中。
表3产物产率
流# 407 409 411 413 415 417
反应器 气化器 气化器 气化器 气化器 WGS WGS
入 入 入 出 入 出
Kg Kg Kg Kg Kg Kg
减压渣油 1000.0
减压渣油(HC) 942.6
氧 1000.0
CH4 6.3 6.3
H2 116.8 232.6
CO 1680.0 69.4
CO2 359.5 2890.3
H2O 493.5 159.4 1470.5 594.6
H2S 50.0 50.0
COS 9.8 9.8
N2 7.6 7.6
NH3 0.4 0.4
总计 1000.0 493.5 1000.0 2389.7 1470.5 3861.0
已经参考它优选的实施方案和实施例来描述了本发明，通过本说明书，各种改变对本领域技术人员来说将是清楚的。根据本发明的保护范围通过所附权利要求书来确定。

Claims (19)

1.一种用于气化具有来自延迟焦化方法的焦炭的重质残渣烃油进料流的方法，其包括：
a.研磨来自延迟焦化方法的焦炭，以产生具有预定的灰分含量的含烃焦炭颗粒的自由流动物质；
b.将经研磨的焦炭颗粒引入到移动的流体进料流中，以形成加压的流化进料；
c.提供残渣烃油的进料流；
d.在预定量的氧存在下，将具有至少2重量%的合并灰分含量的流化焦炭颗粒和残渣烃油进料流注入冷壁管状壁膜部分氧化气化反应器的燃烧室中；
e.在900℃-1700℃的温度和20-100bar的压力操作气化反应器；
f.将原料进行部分氧化以产生氢、一氧化碳和炉渣材料；
g.从反应器中回收合成气形式的氢和一氧化碳；
h.将热的合成气送到水冷的热交换器以冷却合成气；和
i.从热交换器回收高压蒸汽，并将蒸汽引入涡轮机用来发电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中焦炭颗粒的灰分含量是2W%-10W%。
3.根据权利要求1所述的方法，其中焦炭颗粒在气态进料流中流化，以形成到膜反应器的进料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中气态进料流包含氧。
5.根据权利要求4所述的方法，其中气态进料流是空气。
6.根据权利要求4所述的方法，其包括控制进入反应器的焦炭颗粒和氧的量，从而为基于焦炭颗粒和残渣烃油的烃含量的部分燃烧提供化学计量平衡。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在气化器中，氧与碳的重量比是0.5:1-10:1。
8.根据权利要求8所述的方法，其中氧与碳的重量比是约1:1-2:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其中焦炭颗粒在至少一部分残油进料流中流化，以形成用于膜反应器的进料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中经研磨的焦炭颗粒通过35泰勒筛目大小的筛。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将焦炭颗粒与残油混合以形成均匀的可泵送分散体。
12.根据权利要求1所述的方法，其包括以与原料中碳的重量比为0.1:1-10:1来将蒸汽引入反应器燃烧室中。
13.根据权利要求13所述的方法，其中以与原料中碳的重量比为0.1:1-2:1引入蒸汽。
14.根据权利要求14所述的方法，其中以与原料中碳的重量比为0.4:1-0.6:1引入蒸汽。
15.根据权利要求1所述的方法，其包括将来自步骤(h)的冷却的合成气进行水煤气变换反应，回收氢和二氧化碳的混合流，和其后回收氢的产物流。
16.根据权利要求16所述的方法，其中水煤气变换反应在150℃-400℃的温度和1-60bar的压力进行。
17.根据权利要求17所述的方法，其中水煤气变换反应保持在150℃-400℃的温度和1-60bar的压力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中水与一氧化碳的摩尔比是5:1。
19.根据权利要求17所述的方法，其中水与一氧化碳的摩尔比是至少3:1。
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