專利名稱：用于從合成氣制造富含甲烷的氣體的方法和裝置的制作方法
用于從合成氣制造富含甲烷的氣體的方法和裝置本發(fā)明涉及用于從合成氣制造富含甲烷的氣體的方法，其中將包含CO和H2的合成氣與從富含甲烷的產(chǎn)物氣體分支并回輸?shù)臍饬骰旌希缓笠?jīng)由甲烷化催化劑組成的催化劑床，其中在催化劑床中實施甲烷化，并且氣流通過所釋放的反應(yīng)熱而被加熱。本發(fā)明還涉及用于進行所述方法的甲烷化反應(yīng)器。作為甲烷化催化劑，使用含鎳催化劑，其含鎳活性物質(zhì)結(jié)合至例如由氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯等組成的載體材料。在催化劑床中基本上進行如下放熱甲烷化反應(yīng):
權(quán)利要求
1.用于從合成氣制造富含甲烷的氣體的方法，其中將包含CO和H2的合成氣與從富含甲烷的產(chǎn)物氣體(7)分支并回輸?shù)臍饬?8)混合，然后引經(jīng)由甲烷化催化劑組成的催化劑床(I)，其中在催化劑床(I)中進行甲烷化，并且氣流通過所釋放的反應(yīng)熱而被加熱，其特征在于，催化劑床(I)分為多個依次流過的甲烷化階段(2.1至2.4)，并且合成氣(4)相應(yīng)地分為分流(4.1至4.4)，所述分流(4.1至4.4)各自引入指定的甲烷化階段(2.1至2.4)的催化劑床，其中離開甲烷化階段并且在該階段中通過甲烷化反應(yīng)加熱的氣體(6.1至6.3)與用于后續(xù)甲烷化階段的合成氣分流(4.2至4.4)混合并在此冷卻，并且其中所得混合氣流作為進料氣體引入后續(xù)甲烷化階段的催化劑床(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將從富含甲烷的產(chǎn)物氣體(7)分支并回輸?shù)臍饬?8)至少引入第一甲烷化階段(2.1)的催化劑床。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將從富含甲烷的產(chǎn)物氣體(7)分支并回輸?shù)臍饬?8)分為分流，所述分流引入甲烷化階段(2.1至2.4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，在引入甲烷化階段(2.1至2.4)的進料氣體中調(diào)節(jié)至少300°C的混合氣體溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，引入第一甲烷化階段(2.1)的氣流⑶的量相當于作為合成氣⑷的總流的分流(4.1)引入第一甲烷化階段(2.1)的合成氣(4)的量的兩倍至四倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，將小于10%，優(yōu)選2%至5%的合成氣(4)作為進料氣體引入第一甲烷化階段(2.1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，在考慮在后續(xù)甲烷化階段中進行的甲烷化反應(yīng)的情況下互相調(diào)整在甲烷化階段(2.1至2.4)之前匯集的氣流的溫度和流量，使得離開甲烷化階段的富含甲烷的氣體具有600°C至850°C，優(yōu)選小于800°C的出口溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，第一甲烷化階段(2.1)上游連接具有CO-轉(zhuǎn)化催化劑的CO-轉(zhuǎn)化階段(3)，并且從合成氣(4)分支合成氣分流(5)，所述合成氣分流(5)引入CO-轉(zhuǎn)化階段(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將水蒸汽(9)引入CO-轉(zhuǎn)化階段(3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，將回輸氣流的分流引入CO-轉(zhuǎn)化階段⑶。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10任一項所述的方法，其特征在于，回輸至CO-轉(zhuǎn)化階段(3)和第一甲烷化階段(2.1)的氣流(8)的總量相當于作為合成氣(4)的總流的分流(5、4.1)引入CO-轉(zhuǎn)化階段(3)以及第一甲烷化階段(2.1)的合成氣(4)的量的兩倍至四倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11任一項所述的方法，其特征在于，以200°C至250°C的溫度將合成氣分流(5)引入CO-轉(zhuǎn)化階段(3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12任一項所述的方法，其特征在于，將小于10%，優(yōu)選2%至5%的合成氣(4)作為進料氣體引入轉(zhuǎn)化階段(3)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13任一項所述的方法，其特征在于，離開CO-轉(zhuǎn)化階段的氣流以及離開甲烷化階段(2.1至2.3)的氣體在進入后續(xù)甲烷化階段(2.1至2.4)之前以一定量這樣與合成氣分流(4.1至4.4)和任選的至少一部分回輸氣流(8)混合，使得得到的混合溫度大于或等于各個后續(xù)甲烷化階段(2.1至2.4)中的甲烷化的啟動溫度，其中得到的混合氣體溫度優(yōu)選大于300°C。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項所述的方法，其特征在于，以小于250°C的溫度引入合成氣分流(4.1至4.4)從而冷卻離開甲烷化階段(2.1至2.4)的富含甲烷的氣體。
16.用于進行根據(jù)權(quán)利要求1至15任一項所述的方法的甲烷化反應(yīng)器，其具有 外殼(11)， 設(shè)置在外殼(11)內(nèi)的多個甲烷化階段(2.1至2.4)，所述多個甲烷化階段(2.1至2.4)各自具有由甲烷化催化劑組成的催化劑床， 用于引入合成氣(4)的多個合成氣入口， 產(chǎn)物氣體出口， 用于將產(chǎn)物氣體分流氣體回輸至第一甲烷化階段(2.1)的入口側(cè)的設(shè)備(12)， 其中在流動方向上分別在各個甲烷化階段(2.1至2.4)之前設(shè)置至少一個合成氣入口，并且其中合成氣入口通過流量分布器(13)連接，所述流量分布器(13)將合成氣(4)分為合成氣分流(4.1至4.4)并引入甲烷化階段(2.1至2.4)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的甲烷化反應(yīng)器，其特征在于，外殼(11)形成直立的且由上至下流動的裝置，并且在甲烷化階段(2.1至2.4)之間設(shè)置不含催化劑的空間，在所述不含催化劑的空間處連接合成氣入口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的甲烷化反應(yīng)器，其特征在于，不含催化劑的空間包含混合元件，例如由惰性材料組成的珠粒堆料或填料堆料，所述混合元件使得來自各個催化劑堆料的各個產(chǎn)物氣體與弓I入的氣體良好混合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18任一項所述的甲烷化反應(yīng)器，其特征在于，在用于氣體回輸?shù)脑O(shè)備(12)處連接分支管，并且在流動方向上在甲烷化階段(2.1至2.4)之前，各自至少一個分支管通入外殼11。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項所述的甲烷化反應(yīng)器，其特征在于，在流動方向上在第一甲烷化階段(2.1)之前連接CO-轉(zhuǎn)化階段(3)，所述CO-轉(zhuǎn)化階段(3)具有由CO-轉(zhuǎn)化催化劑組成的催化劑床，并且在流動方向上在CO-轉(zhuǎn)化階段(3)的催化劑床之前設(shè)置合成氣入口，通過所述合成氣入口可引入合成氣分流(5)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的甲烷化反應(yīng)器，其特征在于，在用于氣體回輸?shù)脑O(shè)備(12)處連接至少一個分支管，所述分支管在流動方向上在CO-轉(zhuǎn)化階段(3)之前通入外殼。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從合成氣制造富含甲烷的氣體的方法。前提為一種方法，其中將包含CO和H2的合成氣(4)與從富含甲烷的產(chǎn)物氣體分支并回輸?shù)臍饬?8)混合，然后引經(jīng)由甲烷化催化劑組成的催化劑床(1)，其中在催化劑床(1)中進行甲烷化，并且氣流通過所釋放的反應(yīng)熱而被加熱。根據(jù)本發(fā)明，催化劑床(1)分為多個依次流過的甲烷化階段(2.1至2.4)，并且合成氣(4)相應(yīng)地分為分流(4.1至4.4)，所述分流(4.1至4.4)各自引入指定的甲烷化階段(2.1至2.4)的催化劑床(1)。離開甲烷化階段并且在該階段中通過甲烷化反應(yīng)加熱的氣體(6.1至6.3)與用于后續(xù)甲烷化階段的合成氣分流(4.2至4.4)混合并在此冷卻。所得混合氣流作為進料氣體引入后續(xù)甲烷化階段的催化劑床。
文檔編號B01J19/24GK103228598SQ201180054653
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者J·曼澤爾, H·蒂勒爾特 申請人:蒂森克虜伯伍德有限公司