一種制備替代天然氣的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制備替代天然氣的系統(tǒng)及方法。包括：主甲烷化部分和精制甲烷化部分；所述主甲烷化部分包括并串聯(lián)的三個甲烷化反應(yīng)器，所述精制甲烷化部分包括串聯(lián)的兩個或三個甲烷化反應(yīng)器。方法包括：（1）原料氣經(jīng)升溫后分別送入第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后部分經(jīng)壓縮作為循環(huán)氣與原料氣混合后送入第一甲烷化反應(yīng)器，部分送入第四甲烷化反應(yīng)器；（2）第四甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物經(jīng)換熱后送入第五甲烷化反應(yīng)器，第五或第六甲烷化反應(yīng)器底部采出SNG產(chǎn)品氣。本發(fā)明可以加大甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)深度，得到更高甲烷含量及熱值的替代天然氣產(chǎn)品。
【專利說明】一種制備替代天然氣的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤制替代天然氣領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種制備替代天然氣的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤制替代天然氣(SNG)正成為煤化工領(lǐng)域的新熱點。在我國天然氣藏量有限、產(chǎn)能不能滿足需求的局面下，煤制SNG是對我國天然氣資源的有效補(bǔ)充手段。[0003]煤制SNG的核心工藝在于甲烷化技術(shù)。更具體地，含有氫和碳氧化物的煤氣化產(chǎn)物在金屬催化劑上發(fā)生的甲烷化反應(yīng)，從而得到含有94%以上甲烷及高位熱值大于31.4MJ/Nm3產(chǎn)品富甲烷氣的過程。甲烷化過程主要包括以下反應(yīng):
[0004](I) C0+3H2 — CH4+H20 Δ H°298=_206Kj/mol
[0005](II)C02+4H2 — CH4+2H20 Δ H°298=-165Kj/mol
[0006]甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，每I個百分點的CO轉(zhuǎn)化造成74°C的絕熱溫升；每I個百分點的CO2轉(zhuǎn)化造成60°C的絕熱溫升。甲烷化反應(yīng)也是一個體積劇烈減小的反應(yīng)，CO的甲烷化反應(yīng)，產(chǎn)物的體積只有反應(yīng)物的一半，CO2的甲烷化反應(yīng)，產(chǎn)物的體積只有反應(yīng)物的60%。因此，較低的反應(yīng)溫度和較高的反壓力有利于CO和CO2的甲烷化反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動。一般情況下，來自煤氣化單元的合成氣通過變換、酸性氣脫除單元后，合成氣中CO濃度在20%左右，CO全部反應(yīng)造成的絕熱溫升會超過1000°C，這對于甲烷化催化劑以及反應(yīng)器都是難以接受的。
[0007]為了快速移走反應(yīng)熱并保證反應(yīng)溫升不至于過大，上述反應(yīng)可在多段絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行，新鮮原料氣全部或大部分進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器，通過循環(huán)某一反應(yīng)器出口被冷卻的富甲烷氣來控制第一甲烷化反應(yīng)器的溫升，那有可能產(chǎn)生工藝凝水從而造成能量損失，減少能量回收率。隨后的反應(yīng)器通過以該反應(yīng)器上游的反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣為稀釋氣體流，再與剩余部分的新鮮原料氣混合來控制反應(yīng)放熱量。通過在反應(yīng)器出口設(shè)置余熱鍋爐發(fā)生高壓蒸汽回收熱量，降低綜合能耗。
[0008]例如，名為CRG的周知方法包含的甲烷化裝置，設(shè)置了第一、第二甲烷化反應(yīng)器，其分別注有按適當(dāng)比例分配的新鮮原料氣，和另外兩個甲烷化反應(yīng)器。第一甲烷化反應(yīng)器出口的反應(yīng)氣體通過蒸汽過熱器和高壓余熱鍋爐，再與剩余部分新鮮原料氣混合注入第二甲烷化反應(yīng)器。第二甲烷化反應(yīng)器出口的反應(yīng)氣體通過高壓余熱鍋爐，分成兩股氣流。一股氣流通向下游反應(yīng)器，另一股氣流通過氣體冷卻器，進(jìn)入分液罐，分離大量工藝凝水后通過壓縮機(jī)升壓、氣體預(yù)熱器后再循環(huán)到第一甲烷化反應(yīng)器的進(jìn)氣口。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)的一個共同特點是，循環(huán)氣從高溫降低至低溫再升至高溫，中間排出大量的工藝凝水，這意味著損失大量的能量，工藝熱量回收率低下，裝置能耗居高不下。另外一個缺陷是需要增加冷換設(shè)備數(shù)量，增加設(shè)備投資，最終降低工藝經(jīng)濟(jì)性能。另外一個共同特點是循環(huán)段內(nèi)反應(yīng)器數(shù)量只有兩個或者更少，與循環(huán)壓縮機(jī)直接相連接的第一甲烷化反應(yīng)器，其新鮮原料氣處理量為大部分或者全部，這意味著控制反應(yīng)溫升所需要的循環(huán)氣量非常大，循環(huán)氣與新鮮氣摩爾比例高達(dá)3或者更大，這樣的缺陷是甲烷化反應(yīng)器的體積隨之更大，需要更多的催化劑裝填量。
[0010]再例如，專利號為:CN101560423A，其名稱“一種制備代用天然氣的方法及設(shè)備”的專利中，所述的“在至少第一反應(yīng)器的入口加入蒸汽，也優(yōu)選在甲烷化裝置的第二反應(yīng)器的進(jìn)口加入，由于該發(fā)明，再循環(huán)回路的壓縮機(jī)比現(xiàn)有技術(shù)要求的壓縮機(jī)小的多；新鮮原料氣平行通入反應(yīng)器”，從本質(zhì)上講這是以犧牲發(fā)生蒸汽量，通過配入大量蒸汽來達(dá)到減小壓縮機(jī)功率的目的，比較高壓過熱蒸汽和壓縮機(jī)電功率的能耗折算值可以看出，配入蒸汽的方法既不經(jīng)濟(jì)，而且造成反應(yīng)平衡向反應(yīng)物方向移動，還會加大甲烷化裝置的綜合能耗。新鮮原料氣平行通入反應(yīng)器難以保證SNG的熱值要求及CH4濃度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決現(xiàn)有技術(shù)中煤氣化合成氣制取替代天然氣工藝中能量損失大、壓縮機(jī)功率高及甲烷化反應(yīng)器尺寸大限制單系列裝置規(guī)模的諸多問題，本發(fā)明提供了一種制備替代天然氣的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明可以加大甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)深度，得到更高甲烷含量及熱值的替代天然氣產(chǎn)品。另外，系統(tǒng)中未混入任何除新鮮原料和本過程自產(chǎn)的產(chǎn)品富甲烷氣以外的任何物流，簡化了工藝流程和外系統(tǒng)的配置。
[0012]本發(fā)明的目的之一是提供一種制備替代天然氣的系統(tǒng)。
[0013]包括:主甲烷化部分和精制甲烷化部分；所述主甲烷化部分包括并串聯(lián)的三個甲烷化反應(yīng)器，所述精制甲烷化部分包括串聯(lián)的兩個或三個甲烷化反應(yīng)器；
[0014]主甲烷化部分:原料氣管線分成三部分，分別連接第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器入口，第一甲烷化反應(yīng)器出口連接第一高溫高壓余熱鍋爐后與第二甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并連接第二甲烷化反應(yīng)器入口 ；第二甲烷化反應(yīng)器出口連接第二高溫高壓余熱鍋爐后與第三甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器入口 ；第三甲烷化反應(yīng)器出口依次連接過熱器、第三高溫高壓余熱鍋爐、第二原料換熱器、五反入口換熱器后分成兩部分，一部分連接精制甲烷化部分的第四甲烷化反應(yīng)器頂部，一部分連接壓縮機(jī)后與第一甲烷化反應(yīng)器頂部的原料入口管線合并；
[0015]精制甲烷化部分:第四甲烷化反應(yīng)器出口連接鍋爐給水換熱器、第一除鹽水換熱器、中間分液罐、五反入口換熱器后連接第五甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口，第五甲烷化反應(yīng)器出口采出SNG產(chǎn)品氣，或者連接第六甲烷化反應(yīng)器入口，第六甲烷化反應(yīng)器出口采出SNG產(chǎn)品氣。
[0016]本發(fā)明的目的之二是提供一種制備替代天然氣的方法。
[0017]包括:
[0018](I)原料氣經(jīng)升溫后分別送入第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，第一甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后與原料氣混合后進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng)器頂部；第二甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后與原料氣混合后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器頂部；第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后部分經(jīng)壓縮作為循環(huán)氣與原料氣混合后送入第一甲烷化反應(yīng)器，部分送入第四甲烷化反應(yīng)器；
[0019]( 2)第四甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物經(jīng)換熱后送入第五甲烷化反應(yīng)器，第五甲烷化反應(yīng)器底部采出SNG產(chǎn)品前或者經(jīng)換熱后 送入第六甲烷化反應(yīng)器，第六甲烷化反應(yīng)器底部采出SNG產(chǎn)品氣。[0020]步驟(1)中原料氣經(jīng)升溫至250°C -350°C ；
[0021]第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后溫度不低于200°C，部分經(jīng)壓縮作為循環(huán)氣與原料氣混合后送入第一甲烷化反應(yīng)器，部分送入第四甲烷化反應(yīng)器；
[0022]進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器的原料氣的流量為總原料氣摩爾流量的2%_35% ；
[0023]進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng)器的原料氣的流量為進(jìn)入第二和第三甲烷化反應(yīng)器的摩爾流量的10%-60%。
[0024]所述循環(huán)氣與第一甲烷化反應(yīng)器的原料氣的摩爾流量比為1-3。
[0025]所述循環(huán)氣的溫度為200°C -300°C。
[0026]第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器出口溫度為620 0C -700。。。
[0027]第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物摩爾流量的20%_70%進(jìn)入第四甲烷化反應(yīng)器。
[0028]以上所述原料主要組成范圍如下:
[0029]氫氣:60%_90%、一氧化碳:5%_30%、二氧化碳:0%_10%。
[0030]以上所述的所有的甲烷化反應(yīng)器的壓力均為20bar_65bar。
[0031]本發(fā)明是通過以下 技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0032]新鮮原料氣分成流量不等的三部分送到并串聯(lián)設(shè)置的三臺絕熱甲烷化反應(yīng)器中，部分新鮮原料氣在進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器之前與循環(huán)氣混合，更具體地，與來自第三甲烷化反應(yīng)器出口的部分產(chǎn)品氣混合，第三甲烷化反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣通過過熱器、高壓余熱鍋爐及冷卻換熱器后，溫度在不低于200°C分成兩股，一股冷卻產(chǎn)品氣進(jìn)入下游串聯(lián)的第四、第五或/和第六甲烷化反應(yīng)器，另一股作為循環(huán)氣直接通過循環(huán)壓縮機(jī)與部分新鮮原料氣混合，第二、第三甲烷化反應(yīng)器分別接收各自上游反應(yīng)器的產(chǎn)品氣作為稀釋氣，與適當(dāng)比例的新鮮原料氣混合后進(jìn)入第二、第三甲烷化反應(yīng)器，第三甲烷化反應(yīng)器的出口產(chǎn)品富甲烷氣的另一部分進(jìn)入精制部分，依次經(jīng)第四甲烷化反應(yīng)器，換熱器后進(jìn)入中間分液罐分出冷凝液。其后的富甲烷氣在經(jīng)換熱、甲烷化反應(yīng)精制和最終冷卻后，得到產(chǎn)品替代天然氣。
[0033]具體來講:
[0034]新鮮原料氣經(jīng)預(yù)熱后按照一定比例分成三部分送到并串聯(lián)的三臺絕熱甲烷化反應(yīng)器，通過減少進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器的新鮮原料氣量，減少循環(huán)氣量，降低循環(huán)壓縮機(jī)功率。在優(yōu)選的方案中，進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器的新鮮原料氣占總原料氣流量的10%-30%，剩余新鮮原料氣中的10%-60%與第一甲烷化反應(yīng)器出口并經(jīng)高壓余熱鍋爐冷卻的富甲烷氣混合后進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng)器，其余新鮮原料氣與第二甲烷化反應(yīng)器出口富甲烷氣混合進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器。第一、二甲烷化反應(yīng)器后分別設(shè)置高壓余熱鍋爐回收反應(yīng)熱，第三甲烷化反應(yīng)器后設(shè)置過熱器、高壓余熱鍋爐回收熱量。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用作主甲烷化反應(yīng)部分、并串聯(lián)設(shè)置的三臺甲烷化反應(yīng)器的產(chǎn)品富甲烷氣除部分用于循環(huán)外，其余部分進(jìn)入精制部分，在串聯(lián)的兩或三臺甲烷化反應(yīng)器中通過深度甲烷化反應(yīng)得到甲烷含量在94%v以上的替代天然氣產(chǎn)品。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，氣體循環(huán)是按下述步驟進(jìn)行的:第三甲烷化反應(yīng)器出口產(chǎn)品富甲烷氣經(jīng)過過熱器、第三高壓余熱鍋爐、第二原料預(yù)熱器、五反入口換熱器后，溫度保持在200°C以上，在此溫度下不會產(chǎn)生工藝凝液。產(chǎn)品富甲烷氣分為兩股，循環(huán)氣直接送入循環(huán)壓縮機(jī)，壓縮后與新鮮原料氣混合進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器。優(yōu)選后，循環(huán)氣占產(chǎn)品氣的摩爾分率為20%-70%。
[0037]本發(fā)明有以下優(yōu)點:
[0038]循環(huán)氣再循環(huán)過程中不產(chǎn)生任何的工藝凝水，比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)省能量，節(jié)省下來的能量可以更多的發(fā)生高等級過熱蒸汽。例如實施現(xiàn)有技術(shù)并能生產(chǎn)SNG (1.77X IO5NmVh)的方法及裝置，過熱蒸汽量為507t/h，而實施本發(fā)明方法可以發(fā)生同等級過熱蒸汽558t/h，另一方面，由于本發(fā)明所述的任一反應(yīng)器都不需要消耗外來添加蒸汽，因此綜合能耗會進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)效益更強(qiáng)。
[0039]另一個優(yōu)點是，三臺并串聯(lián)反應(yīng)器及換熱、循環(huán)氣壓縮組成的主甲烷化部分與兩臺或三臺串聯(lián)反應(yīng)器及相應(yīng)換熱、分液設(shè)備組成的精制部分相對分離，主反應(yīng)部分可以選擇較高的反應(yīng)溫度和反應(yīng)器溫升，不僅可降低第一甲烷化反應(yīng)器所需的循環(huán)氣量，進(jìn)而減少第二、第三甲烷化反應(yīng)器的實際進(jìn)料量，而且利用甲烷化反應(yīng)體積減少的特點，將小于入口混合原料氣體積的第一甲烷化反應(yīng)器出口物流與第二部分新鮮原料混合，小于第二甲烷化反應(yīng)器入口混合原料氣體積的第二甲烷化反應(yīng)器出口物流與第三部分新鮮原料混合，使得單臺反應(yīng)器的體積及催化劑的裝填量和總的反應(yīng)器體積和催化劑量都隨之減小，這樣，有利于增大單系列甲烷化裝置的規(guī)模。另一方面精制部分串聯(lián)的兩或三臺甲烷化反應(yīng)器可以選擇較低的反應(yīng)溫度和反應(yīng)溫升，可以加大甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)深度，得到更高甲烷含量及熱值的替代天然氣產(chǎn)品。
[0040]另外，本發(fā)明的工藝物流未混入任何除新鮮原料和本過程自產(chǎn)的產(chǎn)品富甲烷氣以外的任何物流，簡化了工藝流程和外系統(tǒng)的配置。
[0041]上述的所有優(yōu)點使得本發(fā)明方法及裝置，與傳統(tǒng)技術(shù)方法比較，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益，更低的綜合能耗，更小的設(shè)備尺寸。本發(fā)明尤其適用于煤氣化合成氣制取替代天然氣(SNG)0
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1本發(fā)明的制備替代天然氣的系統(tǒng)示意圖
[0043]附圖標(biāo)記說明:
[0044]101第一原料換熱器；102第二原料換熱器；103第一高溫高壓余熱鍋爐；104第二高溫高壓余熱鍋爐；105過熱器；106第三高溫高壓余熱鍋爐；107五反入口換熱器；108鍋爐給水換熱器；109第一除鹽水換熱器；110第二除鹽水換熱器；201第一甲烷化反應(yīng)器；202第二甲烷化反應(yīng)器；203第三甲烷化反應(yīng)器；204第四甲烷化反應(yīng)器；205第五甲烷化反應(yīng)器；206第六甲烷化反應(yīng)器；301壓縮機(jī)；401中間分液罐；
[0045]I原料氣；17循環(huán)氣；24SNG產(chǎn)品氣
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0047]實施例:
[0048]如圖1所示，一種制備替代天然氣的系統(tǒng)，
[0049]包括:主甲烷化部分和精制甲烷化部分；所述主甲烷化部分包括并串聯(lián)的三個甲烷化反應(yīng)器，所述精制甲烷化部分包括串聯(lián)的兩個或三個甲烷化反應(yīng)器；[0050]主甲烷化部分:原料氣管線分成三部分，分別連接第一甲烷化反應(yīng)器201、第二甲烷化反應(yīng)器202和第三甲烷化反應(yīng)器203入口，第一甲烷化反應(yīng)器201出口連接第一高溫高壓余熱鍋爐103后與第二甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并連接第二甲烷化反應(yīng)器202入口 ；第二甲烷化反應(yīng)器出口連接第二高溫高壓余熱鍋爐104后與第三甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器203入口 ；第三甲烷化反應(yīng)器203出口依次連接過熱器105、第三高溫高壓余熱鍋爐106、第二原料換熱器102、五反入口換熱器107后分成兩部分，一部分連接精制甲烷化部分的第四甲烷化反應(yīng)器204頂部，一部分連接壓縮機(jī)301后與第一甲烷化反應(yīng)器201頂部的原料入口管線合并；
[0051]精制甲烷化部分:第四甲烷化反應(yīng)器204出口連接鍋爐給水換熱器108、第一除鹽水換熱器109、中間分液罐104、五反入口換熱器107后連接第五甲烷化反應(yīng)器205進(jìn)口，第五甲烷化反應(yīng)器205出口連接第二 除鹽水換熱器110后連接第六甲烷化反應(yīng)器206入口，第六甲烷化反應(yīng)器206出口連接第一原料換熱器101后采出SNG產(chǎn)品氣。
[0052]新鮮原料氣來自煤或其它物質(zhì)經(jīng)過氣化、變換、酸性氣脫除、深度脫硫等常規(guī)步驟。新鮮原料氣經(jīng)過第一原料預(yù)熱器、第二原料預(yù)熱器預(yù)熱至250°C -350°C后，分成三部分分別進(jìn)入三臺串并列設(shè)置的絕熱甲烷化反應(yīng)器。三個反應(yīng)器在25bar-35bar大氣壓力下及出口溫度在600-660°C操作。進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器的原料氣占總原料氣摩爾流量的30%，剩余新鮮原料氣中60% (摩爾分率)與第一甲烷化反應(yīng)器出口富甲烷氣混合后進(jìn)入到第二甲烷化反應(yīng)器，其余新鮮原料氣與第二甲烷化反應(yīng)器出口富甲烷氣混合后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器。第一、二甲烷化反應(yīng)器后分別設(shè)置高壓余熱鍋爐回收反應(yīng)熱，第三甲烷化反應(yīng)器后設(shè)置過熱器、第三高溫高壓余熱鍋爐回收熱量。
[0053]第三甲烷化反應(yīng)器出口產(chǎn)品富甲烷氣經(jīng)過過熱器、第三高溫高壓余熱鍋爐、第二原料預(yù)熱器及換熱器后，冷卻富甲烷產(chǎn)品氣溫度降低至200°C以上，此溫度下不會產(chǎn)生工藝凝水，分為兩股，循環(huán)氣直接進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)，壓縮后與原料氣混合進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器，循環(huán)氣占富甲烷產(chǎn)品氣的摩爾分率為60%。另一股冷卻富甲烷產(chǎn)品氣送入精制部分，首先進(jìn)入第四甲烷化反應(yīng)器，反應(yīng)精制富甲烷產(chǎn)品氣的溫度在400°C -500°C之間，經(jīng)過鍋爐給水換熱器、第一除鹽水換熱器一后溫度降低至120°C左右，根據(jù)甲烷化反應(yīng)生成水、且反應(yīng)生成水不利于甲烷化反應(yīng)平衡向產(chǎn)品方向移動的特點，設(shè)置中間分液罐分離出大量的凝結(jié)水，分水后的精制富甲烷氣經(jīng)過五反入口換熱器進(jìn)入第五甲烷化反應(yīng)器、第五甲烷化反應(yīng)器出口的富甲烷氣經(jīng)過第二除鹽水換熱器后進(jìn)入第六甲烷化反應(yīng)器，第六甲烷化反應(yīng)器出口富甲烷氣經(jīng)過第一原料換熱器后得到甲烷含量在94%以上的最終產(chǎn)品SNG。
[0054]其中，
[0055]新鮮原料氣溫度40°C，摩爾流量30000Kmol/h，并列設(shè)置的三個絕熱甲烷化反應(yīng)器新鮮原料氣的氣量為3000Kmol/h、16800Kmol/h和10200Kmol/h。并列設(shè)置的三個絕熱甲烷化反應(yīng)器出口溫度均在600-660°C，可以發(fā)生100bar500°C的過熱蒸汽550t/h。取第三甲烷化反應(yīng)器203出口產(chǎn)品氣經(jīng)冷卻的物流的44%作為循環(huán)氣，與物流6作為第一甲烷化反應(yīng)器的入口氣，剩余富甲烷產(chǎn)品氣經(jīng)過串聯(lián)的甲烷化反應(yīng)器后得到7918Kmol/h的SNG。
【權(quán)利要求】
1.一種制備替代天然氣的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括: 主甲烷化部分和精制甲烷化部分；所述主甲烷化部分包括并串聯(lián)的三個甲烷化反應(yīng)器，所述精制甲烷化部分包括串聯(lián)的兩個或三個甲烷化反應(yīng)器； 主甲烷化部分:原料氣管線分成三部分，分別連接第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器入口，第一甲烷化反應(yīng)器出口連接第一高溫高壓余熱鍋爐后與第二甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并連接第二甲烷化反應(yīng)器入口 ；第二甲烷化反應(yīng)器出口連接第二高溫高壓余熱鍋爐后與第三甲烷化反應(yīng)器的原料氣管線合并后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器入口 ；第三甲烷化反應(yīng)器出口依次連接過熱器、第三高溫高壓余熱鍋爐、第二原料換熱器、五反入口換熱器后分成兩部分，一部分連接精制甲烷化部分的第四甲烷化反應(yīng)器頂部，一部分連接壓縮機(jī)后與第一甲烷化反應(yīng)器頂部的原料入口管線合并； 精制甲烷化部分:第四甲烷化反應(yīng)器出口連接鍋爐給水換熱器、第一除鹽水換熱器、中間分液罐、五反入口換熱器后連接第五甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口，第五甲烷化反應(yīng)器出口采出SNG產(chǎn)品氣，或者連接第六甲烷化反應(yīng)器入口，第六甲烷化反應(yīng)器出口采出SNG產(chǎn)品氣。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的制備替代天然氣的方法，其特征在于所述方法包括: (1)原料氣經(jīng)升溫后分別送入第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，第一甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物通過第一高溫高壓余熱鍋爐換熱后與原料氣混合后進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng)器頂部；第二甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物通過第二高溫高壓余熱鍋爐換熱后與原料氣混合后進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器頂部；第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物依次通過過熱器、第三高溫高壓余熱鍋爐、第二原料換熱器、五反入口換熱器換熱后部分經(jīng)壓縮作為循環(huán)氣與原料氣混合后送入第一甲烷化反應(yīng)器，部分送入第四甲烷化反應(yīng)器； (2)第四甲烷化反應(yīng)器底部`產(chǎn)物通過鍋爐給水換熱器、第一除鹽水換熱器、中間分液罐、五反入口換熱器換熱后送入第五甲烷化反應(yīng)器，第五甲烷化反應(yīng)器底部采出SNG產(chǎn)品前或者經(jīng)換熱后送入第六甲烷化反應(yīng)器，第六甲烷化反應(yīng)器底部采出SNG產(chǎn)品氣。
3.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于: 步驟(1)中原料氣經(jīng)升溫至250°C -350°C ； 第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物換熱后溫度不低于200°C，部分經(jīng)壓縮作為循環(huán)氣與原料氣混合后送入第一甲烷化反應(yīng)器，部分送入第四甲烷化反應(yīng)器。
4.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于: 進(jìn)入第一甲烷化反應(yīng)器的原料氣的流量為總原料氣摩爾流量的2%-35% ； 進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng)器的原料氣的流量為進(jìn)入第二和第三甲烷化反應(yīng)器的摩爾流量的 10%-60%。
5.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于: 所述循環(huán)氣與第一甲烷化反應(yīng)器的原料氣的摩爾流量比為1-3。
6.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于: 所述循環(huán)氣的溫度為200°C -300°C。
7.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于: 第一甲烷化反應(yīng)器、第二甲烷化反應(yīng)器和第三甲烷化反應(yīng)器出口溫度為`620 0C -700。。。
8.如權(quán)利要求2所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于:第三甲烷化反應(yīng)器底部產(chǎn)物摩爾流量的20%-70%進(jìn)入第四甲烷化反應(yīng)器。
9.如權(quán)利要求21之一所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于:所述原料主要組成范圍如下:氫氣:60%-90%、一氧化碳:5%-30%、二氧化碳:0%-10%。
10.如權(quán)利要求9所述的制備替代天然氣的方法，其特征在于:所述甲烷化反應(yīng) 器的壓力均為20bar-65bar。
【文檔編號】C10L3/08GK103666611SQ201210350983
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】吳迪, 張建崢, 戴文松, 馬婧, 王青川, 肖雪軍, 王衛(wèi)軍 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石化工程建設(shè)有限公司