專(zhuān)利名稱(chēng)：：制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及以煤或生物質(zhì)為原料制取合成天然氣(SNG)的化工領(lǐng)域，尤其涉及以煤(coal)或生物質(zhì)(biomass)為原料制取合成天然氣(substitute/syntheticnaturalgas,SNG)的等溫甲烷化工藝和裝置(IsothermalMethanationProcessandPlant，SIECC/IMP)。
背景技術(shù)：
：我國(guó)能源結(jié)構(gòu)目前的現(xiàn)狀為多煤、少氣、缺油，并且以后也很難以改觀。目前煤碳的利用以直接做燃料為主，利用效率低；并且煤在燃燒過(guò)程中，排放大量的廢氣、廢渣等有害物質(zhì)，污染空氣、水域和土地，還有碳——化工用的煤都是通過(guò)鐵路和輪船運(yùn)輸，運(yùn)輸負(fù)荷重，占據(jù)了大量的運(yùn)輸資源，因此集中建設(shè)多套大型的煤或生物質(zhì)制甲烷氣裝置(單系列400萬(wàn)方/天SNG)，將含碳原料氣化后，氣體經(jīng)調(diào)質(zhì)(調(diào)整氣體成分)，凈化(脫除甲烷化催化劑有毒雜質(zhì))，再經(jīng)過(guò)甲烷化，生產(chǎn)符合我國(guó)天然氣管道輸送標(biāo)準(zhǔn)的高熱值清潔合成天然氣SNG勢(shì)在必行。將煤或生物質(zhì)制甲垸氣后有利于解決以下問(wèn)題-1)有利于緩解鐵路公路運(yùn)輸?shù)木o張狀態(tài)；2)改善城市居民生活環(huán)境及城市附近工業(yè)區(qū)的環(huán)境保護(hù)；3)解決遠(yuǎn)離天然氣產(chǎn)地的工礦企業(yè)對(duì)于清潔燃料的要求；4)穩(wěn)定天然氣供應(yīng)。現(xiàn)階段中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999的天然氣標(biāo)準(zhǔn)如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注1本標(biāo)準(zhǔn)中氣體體積的標(biāo)準(zhǔn)參照條件是101.325KPa，20°C。2本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之前建立的天然氣輸送管道，在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣中應(yīng)無(wú)游離水。無(wú)游離水是指天然氣經(jīng)機(jī)械分離設(shè)備分不出游離水。但是目前以煤或生物質(zhì)為原料制取合成天然氣(SNG)的甲烷化裝置，國(guó)外僅有一套工業(yè)化裝置在運(yùn)行，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有示范裝置、半工業(yè)化裝置或工業(yè)化裝置運(yùn)行。而采用國(guó)外已有的工業(yè)化裝置制得的甲烷氣存在著碳含量高、氫含量高、熱值低、質(zhì)量差、熱回收效率差及流程復(fù)雜等缺點(diǎn)，不符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999的天然氣標(biāo)準(zhǔn)，因此現(xiàn)有甲烷化技術(shù)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)對(duì)煤或生物質(zhì)制取合成天然氣(SNG)大型化裝置建設(shè)的要求。有鑒于此，本發(fā)明的IMP等溫甲垸化工藝和裝置(IsothermalMethanationProcessandPlant),意在自主開(kāi)發(fā)我國(guó)的以煤或生物質(zhì)制取合成天然氣(SNG)的新型節(jié)能環(huán)保甲烷化技術(shù)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及協(xié)調(diào)利用我國(guó)各種能源和節(jié)能減排具有特殊的意義。合成氣的甲烷化涉及的反應(yīng)如下甲烷化反應(yīng)CO+3H2HCH4+H20+AHC02+4H2CH4+2H20+AH一氧化碳變換反應(yīng)-CO+H20C02+H2+AH上述反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。由上述反應(yīng)式可以看出，甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，高溫下加速反應(yīng)，低溫下有利于甲烷反應(yīng)平衡向右移動(dòng)。由于甲垸化是一個(gè)氫和碳氧化物氣體(稱(chēng)為合成氣)反應(yīng)的催化反應(yīng)過(guò)程，從煤或生物質(zhì)制得的氣體調(diào)質(zhì)凈化后成為制取SNG的合成氣，含有很高含量的碳氧化物和氫氣，該氣體在催化劑上反應(yīng)生成甲烷，釋放出大量的熱量，一次通過(guò)的絕熱溫升可以達(dá)到40060(TC，非常容易造成催化劑的失活和反應(yīng)器損壞。甲垸化制合成天然氣(SNG)的主要問(wèn)題是控制催化劑的溫升。目前的一些甲垸化工藝，主要差別就是在溫度控制所采用方法的不同上。最常用的方法是氣體循環(huán)法，即循環(huán)氣體稀釋合成氣，反應(yīng)熱被大量工藝氣作為顯熱吸收。目前甲垸化工藝中還存在如下問(wèn)題-1.現(xiàn)有的甲烷化工藝復(fù)雜，甲垸化反應(yīng)器數(shù)量多，換熱設(shè)備多；2.循環(huán)量大，循環(huán)能耗高，單套大型化困難；3.目前采用高溫氣體循環(huán)的甲烷化工藝，循環(huán)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造有難度，運(yùn)行條件苛刻，投資大；而采用冷氣體循環(huán)的甲垸化工藝，高品位熱量回收減少，蒸汽產(chǎn)量降低(飽和或過(guò)熱)，熱利用效率下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其通過(guò)對(duì)甲烷化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)、移熱方式改進(jìn)、分流、冷激和其他手段對(duì)氣體循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，采用等溫甲烷化反應(yīng)器結(jié)合氣體循環(huán)工藝，7通過(guò)分流、冷激和其他手段對(duì)氣體循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，流程簡(jiǎn)單、阻力降低、投資低、副產(chǎn)高壓蒸汽量大(飽和或過(guò)熱)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供上述工藝所使用的制取合成天然氣的等溫甲烷化裝置。作為本發(fā)明第一方面的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，包括甲垸化步驟、甲烷化熱回收制蒸汽步驟以及冷凝液處理步驟，凈化后的合成氣進(jìn)入甲垸化步驟進(jìn)行甲烷化，其特征在于，所述甲烷化步驟采用至少二級(jí)以上甲烷化，其中第一級(jí)甲垸化采用絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化，后面各級(jí)甲烷化采用等溫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化。本發(fā)明的優(yōu)選甲烷化步驟為二級(jí)甲烷化。本發(fā)明工藝的具體步驟是凈化后的合成氣經(jīng)過(guò)保護(hù)床GB，精脫硫至甲烷化催化劑可以允許的總硫含量并將合成氣預(yù)熱到甲烷化催化劑的活性起始溫度200-30(TC，得到新鮮的合成氣進(jìn)入甲烷化步驟，新鮮的合成氣的壓力為2.5-6.0MPa，進(jìn)入甲垸化步驟的新鮮合成氣分為兩路，一路占新鮮合成氣體積的20-40W。的第一部分新鮮合成氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)入第一絕熱甲垸化反應(yīng)器進(jìn)行第一級(jí)甲烷化生成溫度為400-65(TC的第一高溫氣體，第一高溫氣體經(jīng)過(guò)第一熱回收系統(tǒng)回收反應(yīng)熱得到第一甲垸化氣體，第一甲烷化氣體的溫度等于甲垸化催化劑的活性起始溫度；另一路占新鮮合成氣體積的60-80V%的第二部分新鮮合成氣與第一甲垸化氣體混合后進(jìn)入等溫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行第二級(jí)甲垸化生成溫度為250-35(TC第二高溫氣體，第二高溫氣體經(jīng)過(guò)第二熱回收系統(tǒng)回收反應(yīng)熱后得到溫度為100-30(TC產(chǎn)品氣體，產(chǎn)品氣體一部分作為循環(huán)氣經(jīng)過(guò)增壓至新鮮合成氣壓力送至第一絕熱甲垸化反應(yīng)器，其余部分送至甲烷化熱回收制蒸汽步驟。在上述方法中，保護(hù)床GB為常溫保護(hù)床或高溫保護(hù)床。在上述方法中，通過(guò)控制循環(huán)氣的氣量來(lái)控制絕熱甲垸化反應(yīng)器的出口溫度，使其低于甲烷化催化劑的允許操作溫度650-700°C，其中循環(huán)氣的氣量與進(jìn)入甲烷化熱回收制蒸汽步驟的產(chǎn)品氣體的氣量比值為0.5-1.5。在上述方法中，等溫甲烷化反應(yīng)器的熱點(diǎn)溫度通過(guò)控制進(jìn)入等溫甲烷化反應(yīng)器的新鮮合成氣的流量和汽包壓力來(lái)進(jìn)行，其中熱點(diǎn)溫度為550-700°C，汽包壓力為4.0-9.0MPa。在上述方法中，等溫甲垸化反應(yīng)器冷側(cè)采用鍋爐和給水泵強(qiáng)制循環(huán)冷卻方式移除熱量，并同時(shí)副產(chǎn)4.0-9.0MPa的中壓飽和蒸汽。在上述方法中，第一絕熱甲垸化反應(yīng)器可以副產(chǎn)4.0-9.0MPa中壓過(guò)熱蒸汽。在上述方法中，所述新鮮合成氣中H2/C03.3~3.4V%,C021.5V%，CH4l6.3V%，C2H4(或C2H6和C3H8)0.2~0.6V%，N2/Ar0.20.6V0/o在上述方法中，循環(huán)氣采用循環(huán)壓縮機(jī)或增壓噴射泵進(jìn)行增壓。在上述方法中，整個(gè)甲烷化步驟的阻力降小于5bar。在上述方法中，還包括一設(shè)置在甲垸化步驟與甲垸化熱回收制蒸汽步驟之間的甲垸化精制步驟，由甲垸化步驟過(guò)來(lái)的產(chǎn)品氣體首先進(jìn)入第二絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲垸化精制，精制后的產(chǎn)品氣體送入甲垸化熱回收制蒸汽步驟。作為本發(fā)明第二方面的制取合成天然氣的等溫甲烷化裝置，包括保護(hù)床GB、甲垸化裝置、甲垸化熱回收制蒸汽裝置以及冷凝液處理裝置，其特征在于，所述甲烷化裝置包括一臺(tái)第一絕熱甲烷化反應(yīng)器、一臺(tái)等溫甲烷化反應(yīng)器、第一熱回收裝置、第二熱回收裝置、增壓循環(huán)裝置；所述保護(hù)床的出口分成兩路管路，其中第一路管路接第一絕熱甲烷化反應(yīng)器的入口，第二管路與第一熱回收裝置的出口并接后接等溫甲烷化反應(yīng)器的入口，絕熱甲烷化反應(yīng)器的出口接第一熱回收裝置的入口，等溫甲烷化反應(yīng)器的出口接第二熱回收裝置的入口，第二熱回收裝置的出口分成兩路，一路接甲垸化熱回收制蒸汽裝置，另一路通過(guò)增壓循環(huán)裝置接第一絕熱甲垸化反應(yīng)器的入口。在本發(fā)明的制取合成天然氣的等溫甲垸化裝置中，所述等溫甲烷化反應(yīng)器的冷側(cè)接一鍋爐，所述鍋爐通過(guò)給水泵與等溫甲烷化反應(yīng)器之間強(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)副產(chǎn)4.0-9.0MPa的中壓飽和蒸汽。在保護(hù)床的出口的第一路管路和第二路管路上設(shè)置有聯(lián)動(dòng)的第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥，通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥即可調(diào)節(jié)第一路管路和第二路管路中新鮮合成氣的流量比。所述增壓循環(huán)裝置為循環(huán)壓縮機(jī)或增壓噴射泵。本發(fā)明的制取合成天然氣的等溫甲烷化裝置中，還包括一甲烷化精制裝置，該甲垸化精制裝置設(shè)置在所述甲烷化裝置與甲垸化熱回收制蒸汽裝置之間。該甲垸化精制裝置包括第二絕熱甲垸化反應(yīng)器，第二絕熱甲烷化反應(yīng)器的入口接第二熱回收裝置的一路出口，出口接甲烷化熱回收制蒸汽裝置。本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)甲烷化反應(yīng)影響最大，雖然反應(yīng)溫度高，副產(chǎn)蒸汽壓力等級(jí)高，熱量利用效率高。但是如果循環(huán)氣溫度高，對(duì)循環(huán)壓縮機(jī)的運(yùn)行條件要求苛刻，功耗大；而且反應(yīng)溫度高，整個(gè)甲烷化裝置需要特殊設(shè)計(jì)，對(duì)催化劑耐熱要求高，對(duì)蒸汽含量也有要求。而且在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低循環(huán)氣量并提高進(jìn)入甲烷化裝置CO含量，可以提高反應(yīng)溫度。但是研究發(fā)現(xiàn)催化劑含鎳量越高，使用溫度越低，對(duì)毒物越敏感，因此甲垸化反應(yīng)溫度也不宜過(guò)低。本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)高鎳含量甲垸化催化劑在溫度太低時(shí)，容易羰基化和低溫失活，而在溫度太高時(shí)，容易燒結(jié)失活和析碳反應(yīng)。另外，本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，壓力對(duì)甲垸化反應(yīng)也是一個(gè)重要的指標(biāo)，高壓有利于甲垸生成，但其作用沒(méi)有降低溫度有利甲垸生成顯著，同時(shí)發(fā)現(xiàn)甲烷化壓力受氣化壓力和前端工段阻力降限制，而且系統(tǒng)壓力對(duì)設(shè)備尺寸、單系列最大能力有影響，另外降低壓力可以稍微降低放熱強(qiáng)度。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)提高壓力對(duì)裝置大型化和節(jié)約投資有利，但對(duì)節(jié)約壓縮總功耗(氧壓機(jī)功耗和合成氣壓縮機(jī)的總功耗與甲烷氣壓縮機(jī)功耗比較)不利，而且如果壓力越高，加上co含量越高越容易發(fā)生金屬粉化腐蝕，co分壓越高，在特定溫度條件下也容易發(fā)生羰基化反應(yīng)，因此從裝置大型化和節(jié)約壓縮總功耗綜合考慮，氣化壓力不宜過(guò)低，也不宜過(guò)高。4.0MPa6.5MPa含碳原料氣化壓力是適合的。本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)新鮮合成氣中甲垸的含量與生成的水量有一定的關(guān)系，合成氣中甲垸含量低，CO含量就會(huì)相對(duì)地高，甲烷化放熱量大，生成水量大，但是生成水量對(duì)合成天然氣SNG產(chǎn)品質(zhì)量影響不大，而且甲烷含量高，有利于降低反應(yīng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。基于以上研究，本發(fā)明在循環(huán)壓縮設(shè)備設(shè)計(jì)制造和操作允許的前提下，盡可能提高循環(huán)氣的溫度，以提高熱量回收效率，降低長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。本發(fā)明采用等溫甲垸化，避免了造成甲烷氣(SNG)壓縮機(jī)投資和功耗大幅增加，同時(shí)可以副產(chǎn)飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)熱后作為動(dòng)力蒸汽使用，可以有效降低循環(huán)量，簡(jiǎn)化流程，提高熱回收效率。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)-1、對(duì)合成氣H2/CO在2.0-6.0(通常H2/CO約3.3)范圍內(nèi)適應(yīng)能力強(qiáng)。2、對(duì)合成氣中C02含量適應(yīng)能力強(qiáng)，因此可以降低凈化投資和運(yùn)行費(fèi)用。3、SNG產(chǎn)品中乙垸和丙院含量都在0幾十ppm，無(wú)烯烴類(lèi)有機(jī)物。4、可以確保合成氣不析碳。5、可以確保甲烷化設(shè)備不發(fā)生金屬粉化腐蝕；同時(shí)避免蒸汽過(guò)熱時(shí)的金屬粉化腐蝕問(wèn)題。6、可以確保羰基化反應(yīng)不發(fā)生，保護(hù)甲烷化催化劑。7、采用本發(fā)明提出的甲烷化工藝，可以達(dá)到國(guó)家天然氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合甲垸化精制，可以達(dá)到更好的合成天然氣質(zhì)量。8、采用本發(fā)明的甲垸化工藝和裝置，甲烷化回路中絕熱催化劑保證壽命2年以上，期望壽命3年以上；等溫甲烷化催化劑保證壽命3年以上，期望壽命4年以上。9、采用本發(fā)明的工藝和裝置，可以實(shí)現(xiàn)單系列日產(chǎn)400萬(wàn)方合成天然氣SNG的能力。10、采用本發(fā)明的工藝和裝置，可以實(shí)現(xiàn)采用最少的甲烷化級(jí)數(shù)(例如二級(jí)甲烷化)和最簡(jiǎn)單的甲烷化反應(yīng)器。產(chǎn)品甲垸氣經(jīng)過(guò)干燥滿(mǎn)足國(guó)家天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999—類(lèi)天然氣，直接壓縮進(jìn)天然氣管網(wǎng)。11、采用氣體循環(huán)控制甲垸化反應(yīng)器的溫升，避免催化劑在高溫下失活；回收高品位熱能好，副產(chǎn)更多的高壓飽和或過(guò)熱蒸汽。因此本發(fā)明是節(jié)能工藝。12、本發(fā)明的甲烷化工藝和裝置正常生產(chǎn)無(wú)廢液廢固廢氣外排，工藝?yán)淠航?jīng)簡(jiǎn)單處理后可作為鍋爐給水或冷卻水補(bǔ)水回用；采用本發(fā)明將煤制得潔凈的甲烷氣(合成天然氣SNG)，可以減少煤碳直接燃燒排放的污染物，改善環(huán)境。因此本發(fā)明是環(huán)保工藝。13、采用已經(jīng)工業(yè)化的甲垸化SNG催化劑。14、采用保護(hù)床進(jìn)一步脫除凈化氣中影響甲烷化催化劑活性的毒物，延長(zhǎng)甲垸化催化劑的使用壽命。15、甲烷化回路部分的循環(huán)氣采用噴射器進(jìn)行增壓循環(huán)，降低循環(huán)壓縮的設(shè)備投資。16、副產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽就近給循環(huán)壓縮機(jī)透平使用，避免長(zhǎng)距離輸送的投資和損耗。17、本發(fā)明的甲垸化工藝和裝置適合多種含碳原料氣化工藝生產(chǎn)的合成氣的甲烷化。本發(fā)明可以以煤或生物質(zhì)等含碳物質(zhì)為原料，適用于粉煤加壓氣化(如SHELL氣化、GSP氣化、E-GAS氣化等)、水煤漿加壓氣化(如GE氣化、多元料漿氣化、對(duì)置式燒嘴氣化等)或固定床加壓氣化(如LURGI干底床氣化FBDBG、BGL氣化等)或流化床氣化(例如U-GAS氣化、灰熔聚氣化等)或其他氣化工藝，煤制合成油弛放氣、甲醇合成弛放氣等氣體的后續(xù)配套甲烷化工藝。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的工藝裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的工藝裝置的示意圖。具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)特征與產(chǎn)生的技術(shù)效果易于清楚理解，下面結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1參看圖1，制取合成天然氣的等溫甲烷化裝置，包括保護(hù)床GB、甲烷化裝置IOO、甲烷化熱回收制蒸汽裝置以及冷凝液處理裝置200。其甲烷化裝置包括一臺(tái)第一絕熱甲烷化反應(yīng)器M1、一臺(tái)等溫甲烷化反應(yīng)器M2、第一熱回收系統(tǒng)WH1、第二熱回收系統(tǒng)WH2、循環(huán)壓縮機(jī)C1或增壓噴射泵E1;甲烷化熱回收制蒸汽裝置包括第三熱回收系統(tǒng)WH3、氣液分離罐l、循環(huán)壓縮機(jī)C2、冷凝器CW、氣液分離罐2、干燥器3，循環(huán)壓縮機(jī)C3。粗煤氣經(jīng)變換調(diào)節(jié)(H2-C02)/(CO+C02)略大于3，經(jīng)過(guò)凈化后的合成氣MUG進(jìn)入制取合成天然氣的等溫甲烷化裝置的常溫或高溫保護(hù)床GB。凈化后的合成氣MUG先在常溫或高溫保護(hù)床GB中精脫硫至甲烷化催化劑可以允許的總硫含量得到新鮮的合成氣，并將合成氣預(yù)熱到甲烷化催化劑的活性起始溫度200-300°C，新鮮的合成氣的壓力為2.5-6.OMPa。經(jīng)過(guò)保護(hù)床GB除去前工段帶入的甲垸化催化劑的毒物，如硫化物、氯化物、砷化物等，以延長(zhǎng)甲烷化催化劑的使用壽命。由保護(hù)床GB的出口出來(lái)的新鮮的合成氣分成兩路，一路占新鮮合成氣體積的20-40W。的第一部分新鮮合成氣10與循環(huán)氣20混合后進(jìn)入第一絕熱甲烷化反應(yīng)器M1進(jìn)行第一級(jí)甲垸化，生成溫度為400-65(TC的第一高溫氣體30，第一高溫氣體30經(jīng)過(guò)第一熱回收系統(tǒng)WH1回收反應(yīng)熱，調(diào)整溫度，出口得到第一甲垸化氣體50，第一甲烷化氣體50的溫度等于甲垸化催化劑的活性起始溫度；另一路占新鮮合成氣體積的60-80V。/。的第一部分新鮮合成氣40與第一甲烷化氣體50混合后進(jìn)入等溫甲烷化反應(yīng)器M2進(jìn)行第二級(jí)甲烷化，生成溫度為250-35(TC第二高溫氣體60,第二高溫氣體60經(jīng)過(guò)第二熱回收系統(tǒng)回收反應(yīng)熱后得到溫度為100-30(TC產(chǎn)品氣體，一部分產(chǎn)品氣體70作為循環(huán)氣經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)Cl或增壓噴射泵El增壓至新鮮合成氣壓力，循環(huán)進(jìn)入第一絕熱甲烷化反應(yīng)器Ml,其余部分的產(chǎn)品氣體80送至甲烷化熱回收制蒸汽裝置中的第三熱回收系統(tǒng)WH3。部分的產(chǎn)品氣80經(jīng)過(guò)第三熱回收系統(tǒng)WH3回收熱量，調(diào)整溫度后，進(jìn)入第一氣液分離器1進(jìn)行氣液分離，分離的氣體80a經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)C2壓縮，冷凝器CW熱交換后，進(jìn)入第二氣液分離器2進(jìn)行氣液分離，分離后的氣體80c通過(guò)干燥裝置3干燥后，再用循環(huán)壓縮機(jī)C3壓縮后送入SNG管網(wǎng)。第一氣液分離器1和第二氣液分離器2分離的工藝?yán)淠?0b、80d合并后送入冷凝液處理裝置200，經(jīng)過(guò)氣提和熱力除氧處理后，作為鍋爐給水。由保護(hù)床GB的出口出來(lái)的新鮮的合成氣中H2/C03.3~3.4V%，C021.5V%，CH46.3V%，C2H4(或C2H6和C3H8)0.2~0.6V%，N2/Ar0.20.6V%。經(jīng)過(guò)保護(hù)床GB的出口出來(lái)的新鮮合成氣通過(guò)聯(lián)動(dòng)的第一調(diào)節(jié)閥4和第二調(diào)節(jié)閥5即可調(diào)節(jié)第一部分新鮮合成氣10和第二部分新鮮合成氣40之間的流量比。循環(huán)氣70可以通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)C1或增壓噴射泵E1來(lái)調(diào)節(jié)氣量，使循環(huán)氣70的氣量與進(jìn)入甲垸化熱回收制蒸汽裝置的產(chǎn)品氣體80的氣量比值為1.0。通過(guò)新鮮合成氣的分配比例和循環(huán)氣流量來(lái)控制甲垸化裝置中第一絕熱甲垸化反應(yīng)器M1的絕熱溫升低于催化劑最高允許使用溫度，例如65(TC以下，而等溫甲垸化反應(yīng)器的熱點(diǎn)溫度通過(guò)控制進(jìn)入等溫甲垸化反應(yīng)器的新鮮合成14氣的流量和汽包壓力來(lái)進(jìn)行，其中熱點(diǎn)溫度為550-700°C，汽包壓力為4.0-9.0MPa。本實(shí)施例的等溫甲烷化反應(yīng)器M2冷側(cè)采用鍋爐BFW和給水泵強(qiáng)制循環(huán)冷卻方式移除熱量。鍋爐BFW采用9(TC預(yù)熱脫鹽水來(lái)產(chǎn)生壓力為4.8MPa、溫度為263"C的中壓飽和蒸汽，9(TC預(yù)熱脫鹽水的流量302000kg/h，中壓飽和蒸汽的產(chǎn)量378000kg/h。本實(shí)施例的第一絕熱甲烷化反應(yīng)器Ml可以通入9(TC預(yù)熱脫鹽水來(lái)產(chǎn)生壓力為4.8MPa、溫度為45(TC的中壓過(guò)熱蒸汽，9(TC預(yù)熱脫鹽水的流量340000kg/h，中壓過(guò)熱蒸汽的產(chǎn)量307000kg/h。該實(shí)施例采用的新鮮合成氣中H2/CO3.3~3.4V%，C021.5V%，CH416.3V%，C2H4(或C2H6和C3H8)0.2~0.6V%，N2/Ar0.2~0.6V%。得到的合成天然氣SNG中CH4體積含量大于95%(或大于97.0%)，112小于3.0%(或小于1.0%),0)2小于1%，CO幾乎為0。循環(huán)壓縮機(jī)C2前的整個(gè)甲烷化步驟的阻力降小于5bar。作為對(duì)比相同規(guī)模其他工藝只能副產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽273000kg/h(4.8MPa，450。C);整個(gè)甲烷化工段阻力降大于9bar。因此采用本實(shí)施例的制取合成天然氣的等溫甲垸化裝置可以多副產(chǎn)過(guò)熱蒸汽，年效益(307-273)t/hX80元/tX800011/年=2176萬(wàn)人民幣/年，經(jīng)濟(jì)效益可觀。甲烷化工段阻力降低對(duì)降低甲垸氣壓縮機(jī)投資和功耗有利。節(jié)約功耗年效益1400KwhX0.5元/KwhX800011/年=560萬(wàn)人民幣/年，經(jīng)濟(jì)效益可觀。實(shí)施例2本實(shí)施例基本上與實(shí)施例1相同，區(qū)別是還包括一甲烷化精制裝置，該甲垸化精制裝置設(shè)置在甲垸化裝置100與甲垸化熱回收制蒸汽裝置之間。具體是增設(shè)一第二絕熱甲烷化反應(yīng)器M3，其余部分的產(chǎn)品氣體80先送至第二絕熱甲烷化反應(yīng)器M3進(jìn)行精制，精制后的產(chǎn)品氣體送入第三熱回收系統(tǒng)WH3回收熱量，使產(chǎn)品氣體的溫度降低。權(quán)利要求1.制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，包括甲烷化步驟、甲烷化熱回收制蒸汽步驟以及冷凝液處理步驟，凈化后的合成氣進(jìn)入甲烷化步驟進(jìn)行甲烷化，其特征在于，所述甲烷化步驟采用至少二級(jí)以上甲烷化，其中第一級(jí)甲烷化采用絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化，后面各級(jí)甲烷化采用等溫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化。2.如權(quán)利要求1所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述甲烷化步驟為二級(jí)甲烷化。3.如權(quán)利要求2所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述二級(jí)甲垸化具體步驟是凈化后的合成氣經(jīng)過(guò)保護(hù)床GB，精脫硫至甲烷化催化劑可以允許的總硫含量并將合成氣預(yù)熱到甲垸化催化劑的活性起始溫度200-300°C，得到新鮮的合成氣進(jìn)入甲烷化步驟，新鮮的合成氣的壓力為2.5-6.0MPa;進(jìn)入甲烷化步驟的新鮮合成氣分為兩路，一路占新鮮合成氣體積的20-40Wo的第一部分新鮮合成氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)入第一絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行第一級(jí)甲烷化生成溫度為400-65(TC的第一高溫氣體，第一高溫氣體經(jīng)過(guò)第一熱回收系統(tǒng)回收反應(yīng)熱得到第一甲垸化氣體，第一甲垸化氣體的溫度等于甲烷化催化劑的活性起始溫度；另一路占新鮮合成氣體積的60-80V%的第二部分新鮮合成氣與第一甲烷化氣體混合后進(jìn)入等溫甲垸化反應(yīng)器進(jìn)行第二級(jí)甲烷化生成溫度為250-35(TC第二高溫氣體，第二高溫氣體經(jīng)過(guò)第二熱回收系統(tǒng)回收反應(yīng)熱后得到溫度為10030(TC產(chǎn)品氣體，產(chǎn)品氣體一部分作為循環(huán)氣經(jīng)過(guò)增壓至新鮮合成氣壓力送至第一絕熱甲垸化反應(yīng)器，其余部分送至甲烷化熱回收制蒸汽步驟。4.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲垸化工藝，其特征在于，保護(hù)床GB為常溫保護(hù)床或高溫保護(hù)床。5.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，通過(guò)控制循環(huán)氣的氣量來(lái)控制絕熱甲烷化反應(yīng)器的出口溫度，使其低于甲烷化催化劑的允許操作溫度650-700°C，其中循環(huán)氣的氣量與進(jìn)入甲烷化熱回收制蒸汽步驟的產(chǎn)品氣體的氣量比值為0.5-1.5。6.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述等溫甲垸化反應(yīng)器的熱點(diǎn)溫度通過(guò)控制進(jìn)入等溫甲烷化反應(yīng)器的新鮮合成氣的流量和汽包壓力來(lái)進(jìn)行，其中熱點(diǎn)溫度為550-700°C，汽包壓力為4.0-9.0MPa。7.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述等溫甲烷化反應(yīng)器冷側(cè)采用鍋爐和給水泵強(qiáng)制循環(huán)冷卻方式移除熱量，并同時(shí)副產(chǎn)4.0-9.0MPa的中壓飽和蒸汽。8.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲垸化工藝，其特征在于，所述第一絕熱甲烷化反應(yīng)器可以副產(chǎn)4.0-9.0MPa中壓過(guò)熱蒸汽。9.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述所述新鮮合成氣中H2/CO3.3-3.4V%，C021.5V%，CH46.3V%，C2H4(或C2H6和C3H8)0.2~0.6V%，N2/Ar0.20.6V%。10.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述循環(huán)氣采用循環(huán)壓縮機(jī)或增壓噴射泵進(jìn)行增壓。11.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，所述整個(gè)甲垸化步驟的阻力降小于5bar。12.如權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，其特征在于，還包括一設(shè)置在甲垸化步驟與甲垸化熱回收制蒸汽步驟之間的甲烷化精制步驟，由甲烷化步驟過(guò)來(lái)的產(chǎn)品氣體首先進(jìn)入第二絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化精制，精制后的產(chǎn)品氣體送入甲烷化熱回收制蒸汽步驟。13.—種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3所述的制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝的等溫甲垸化裝置，包括保護(hù)床GB、甲垸化裝置、甲烷化熱回收制蒸汽裝置以及冷凝液處理裝置，其特征在于，所述甲烷化裝置包括一臺(tái)第一絕熱甲烷化反應(yīng)器、一臺(tái)等溫甲烷化反應(yīng)器、第一熱回收裝置、第二熱回收裝置、增壓循環(huán)裝置；所述保護(hù)床的出口分成兩路管路，其中第一路管路接第一絕熱甲烷化反應(yīng)器的入口，第二管路與第一熱回收裝置的出口并接后接等溫甲烷化反應(yīng)器的入口，絕熱甲垸化反應(yīng)器的出口接第一熱回收裝置的入口，等溫甲烷化反應(yīng)器的出口接第二熱回收裝置的入口，第二熱回收裝置的出口分成兩路，一路接甲垸化熱回收制蒸汽裝置，另一路通過(guò)增壓循環(huán)裝置接第一絕熱甲垸化反應(yīng)器的入口。14.如權(quán)利要求14所述的等溫甲烷化裝置，其特征在于，所述等溫甲烷化反應(yīng)器的冷側(cè)接一鍋爐，所述鍋爐通過(guò)給水泵與等溫甲垸化反應(yīng)器之間強(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)副產(chǎn)4.0-9.0MPa的中壓飽和蒸汽。15.如權(quán)利要求14所述的等溫甲烷化裝置，其特征在于，在保護(hù)床的出口的第一路管路和第二路管路上設(shè)置有聯(lián)動(dòng)的第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥，通過(guò)第一調(diào)節(jié)闊和第二調(diào)節(jié)閥即可調(diào)節(jié)第一路管路和第二路管路中新鮮合成氣的流量比。16.如權(quán)利要求14所述的等溫甲烷化裝置，其特征在于，所述增壓循環(huán)裝置為循環(huán)壓縮機(jī)或增壓噴射泵。17.如權(quán)利要求14所述的等溫甲烷化裝置，其特征在于，還包括一甲垸化精制裝置，該甲垸化精制裝置設(shè)置在所述甲烷化裝置與甲烷化熱回收制蒸汽裝置之間。18.如權(quán)利要求18所述的等溫甲烷化裝置，其特征在于，所述甲烷化精制裝置包括第二絕熱甲烷化反應(yīng)器，第二絕熱甲烷化反應(yīng)器的入口接第二熱回收裝置的一路出口，出口接甲烷化熱回收制蒸汽裝置。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝，包括甲烷化步驟、甲烷化熱回收制蒸汽步驟以及冷凝液處理步驟，凈化后的合成氣進(jìn)入甲烷化步驟進(jìn)行甲烷化，其所述甲烷化步驟采用至少二級(jí)以上甲烷化，其中第一級(jí)甲烷化采用絕熱甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化，后面各級(jí)甲烷化采用等溫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化。本發(fā)明還公開(kāi)了該制取合成天然氣的等溫甲烷化工藝所使用的等溫甲烷化裝置。本發(fā)明具有節(jié)能，環(huán)保，投資少的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C10L3/08GK101649233SQ20091005476公開(kāi)日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年7月14日優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日發(fā)明者劉敬榮,楊震東,金力強(qiáng),陸歡慶申請(qǐng)人:上海國(guó)際化建工程咨詢(xún)公司