專利名稱：一種合成天然氣的生產(chǎn)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合成天然氣的方法和裝置，具體地涉及以煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物為原料生產(chǎn)合成天然氣的方法和裝置，屬于合成天然氣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)七十年代以來，伴隨著石油危機，煤制甲烷(合成天然氣或代用天然氣)得到較快發(fā)展。煤制甲烷的主要方法包括煤加氫氣化直接生產(chǎn)甲烷和經(jīng)合成氣間接生產(chǎn)甲燒。煤加氫氣化生產(chǎn)甲烷的主要問題有碳轉(zhuǎn)化率低、甲烷收率低、氣體組成復(fù)雜、甲烷濃度低以及得不到高質(zhì)量的合成天然氣等。相對來說，煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)甲烷的工藝具有 技術(shù)成熟度高、碳利用率高及甲烷濃度高的顯著優(yōu)勢。上世紀(jì)80年代初，德國魯奇公司結(jié)合巴斯夫公司的甲烷化催化劑完成了甲烷化工藝的開發(fā)，并成功應(yīng)用于美國大平原工廠389萬立方米/天的煤制天然氣工廠；英國煤氣公司針對BGL氣化爐的合成氣特點開發(fā)了HICOM工藝及相應(yīng)催化劑，并建立了 2832m3/d的中試裝置；丹麥托普索公司成功研制了最高能耐700°C高溫的寬溫型催化劑，并開發(fā)了 TREMP完全甲烷化工藝。在我國，以利用煤生產(chǎn)城市煤氣為目的，在上世紀(jì)已建立較成熟的煤氣部分甲烷化技術(shù)如中科院大連化學(xué)物理研究所研發(fā)了“常壓水煤氣部分甲烷化生產(chǎn)城市煤氣”技術(shù)；化工部化肥研究所開發(fā)了以常壓半水煤氣為原料氣的RHM-266型鎳系甲烷化催化劑及工藝；煤炭科學(xué)研究院開發(fā)了兩段爐水煤氣甲烷化工藝。隨著可持續(xù)發(fā)展的需要，節(jié)能降耗、提高能源利用效率成為各技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢。對甲烷化過程而言，高溫、高壓操作、寬溫型催化劑有利于設(shè)備及過程強化，進而降低能耗，并提高甲烷化反應(yīng)副產(chǎn)熱品位及回收利用率。鑒于此，寬溫型甲烷化催化劑，高溫、高壓完全甲烷化技術(shù)已成為當(dāng)前甲烷化技術(shù)的發(fā)展趨勢。目前世界上僅有美國大平原一家甲烷化商業(yè)化工廠，且為中、低溫甲烷化技術(shù)，對于甲烷化發(fā)展趨勢的高溫、高壓完全甲烷化技術(shù)，尚沒有工業(yè)化應(yīng)用的先例。國內(nèi)甲烷化技術(shù)目前僅停留于部分甲烷化，且催化劑適應(yīng)溫度范圍窄，極大限制了能量的綜合利用效率；另外常壓下進行的部分甲烷化技術(shù)不利于反應(yīng)和設(shè)備強化，缺乏反應(yīng)器設(shè)計和物質(zhì)-能量的集成優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的在于提供一種生成合成天然氣(Synthetic NaturalGas, SNG)的方法和裝置。本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種生產(chǎn)合成天然氣的方法。參照圖1、圖2、圖3和圖4，所述方法包括以下步驟a)原料氣(I)經(jīng)第一換熱設(shè)備(2)升溫至15(T350°C后按體積比1: (O. 5 5):((TO. 5) : ((Γ0. 5)分成第一股原料氣(4)、第二股原料氣(5)、第三股原料氣(6)和第四股原料氣(7)；b)將步驟a)中的第一股原料氣(4)與第一蒸汽(41)和第一循環(huán)氣(33)混合得到溫度為23(T400°C的第一混合氣(8)，將第一混合氣(8)通入第一段甲烷化反應(yīng)器(9)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為45(T750°C的第一段產(chǎn)品氣(10)，該第一段產(chǎn)品氣(10)經(jīng)第二換熱設(shè)備(11，1Γ ,11 " ,11 a )和第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 " ,13八)降溫至25(T400°C得到降溫后的第一段產(chǎn)品氣(14)；c)將步驟b)得到的降溫后第一段產(chǎn)品氣(14)與第二股原料氣(5)、第二蒸汽(42)和第二循環(huán)氣(34)混合得到溫度為23(T400°C的第二混合氣(15)，將第二混合氣(15)通入第二段甲烷化反應(yīng)器(16)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為45(T750°C的第二段產(chǎn)品氣(17)，該第二段產(chǎn)品氣(17)經(jīng)第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 " ,18八)和第五換熱設(shè)備(20，20' ,20
20八)降溫至25(T400°C得到降溫后的第二段產(chǎn)品氣(21)；d)將步驟c)得到的降溫后第二段產(chǎn)品氣(21)與第三股原料氣(6)、第三蒸汽(43)混合得到溫度為23(T400°C的第三混合氣(22)，將第三混合氣(22)通入第三段甲烷化反應(yīng)器(23)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為35(T550°C的第三段產(chǎn)品氣(24)，該第三段產(chǎn)品氣(24)經(jīng)第一換熱設(shè)備(2)降溫至20(T40(TC的降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25)；e)將步驟d)得到的降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25)按體積比(O. 3飛)I分成循環(huán)氣(26)和第二股第三段產(chǎn)品氣(27)，所述循環(huán)氣(26)經(jīng)第六換熱設(shè)備(28)降溫后得到10(T25(TC的降溫后的循環(huán)氣(29)，將降溫后的循環(huán)氣(29)送入循環(huán)壓縮機(30)增壓得到增壓后的循環(huán)氣(31)，增壓后的循環(huán)氣(31)經(jīng)第六換熱設(shè)備(28)升溫，得到溫度為20(T32(TC的增壓后的循環(huán)氣(32)，將增壓后的循環(huán)氣(32)按照體積比(O. 5^1) (0^0. 5)分成第一循環(huán)氣(33)和第二循環(huán)氣(34)；f)將步驟e)得到的第二股第三段產(chǎn)品氣(27)與所述第四股原料氣(7)、第四蒸汽(44)混合得到溫度為6(T20(TC的第四混合氣(35)，所述第四混合氣(35)經(jīng)第七換熱設(shè)備(36)升溫至20(T35(TC，得到升溫后的第四混合氣(37)，將其通入第四段甲烷化反應(yīng)器 (38)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為25(T400°C的第四段產(chǎn)品氣(39)；g)將步驟f)得到的第四段產(chǎn)品氣(39)經(jīng)第七換熱設(shè)備(36)降溫并進行氣液分離后得到溫度為2(T80°C的產(chǎn)品氣(40)。優(yōu)選地，所述原料氣(I)的摩爾百分比組成如下一氧化碳5 50%，二氧化碳0 30%，氫氣20 80%，甲烷0 20%。優(yōu)選地，在所述步驟a)中，將所述原料氣(I)分成的第一股原料氣(4)、第二股原料氣(5)、第三股原料氣(6)和第四股原料氣(7)的體積比可以為1: (O. 5^2) : ((Γ0. 3):(0 0· 3)。優(yōu)選地，在所述步驟c)中，將所述降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25)分成的循環(huán)氣(26)和第二股第三段產(chǎn)品氣(27)的體積比可以為(O. 3^3) :1。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案中，所述方法還包括通過以下方式利用甲烷化反應(yīng)放熱使來自界區(qū)的鍋爐給水(45，45' ,45 "，45~)進入汽包(46，46' ,46 "，46~)，使來自汽包(46，46' ,46 "，46~)的第一鍋爐給水(47，47' ,47 "，47~)進入第二換熱設(shè)備(11，11' ,11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)產(chǎn)生TlOMPa的第一飽和蒸汽(48,48/ ,48 "，48~)，使來自汽包(46，46' ,46 "，46~)的第二鍋爐給水(49，49' ,49 "，49~)進入第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)產(chǎn)生3 IOMPa的第二飽和蒸汽(50，50' ,50 "，50~ )，使來自汽包(46，46' ,46 "，46~)的第三鍋爐給水(51，5廣，51"，51~)進入第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)產(chǎn)生TlOMPa 的第三飽和蒸汽(52，52' ,52 "，52~)，來自汽包(46，46'，46 "，46~)的第四飽和蒸汽(53，53' ,53 "，53~)經(jīng)第二換熱設(shè)備(11，11' ,11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20,20/ ,20 "，20~)，得到溫度為 30(T550°C的過熱蒸汽(54，5f ,54 "，54~)。上述利用甲烷化反應(yīng)放熱的方式的一種實施方案如圖1所示，當(dāng)?shù)谒娘柡驼羝?br> (53)進入第三換熱設(shè)備(13)時，第一鍋爐給水(47)進入第二換熱設(shè)備(11)，第二鍋爐給水 (49)進入第四換熱設(shè)備(18)，第三鍋爐給水(51)進入(20)。在如圖2所示的另一種實施方案中，當(dāng)?shù)谒娘柡驼羝?53')進入第二換熱設(shè)備(11')時，第一鍋爐給水(47')進入第三換熱設(shè)備(13')，第二鍋爐給水(49')進入第四換熱設(shè)備(18')，第三鍋爐給水(51')進入第三換熱設(shè)備(20')。在如圖3所示的又一種實施方案中，當(dāng)?shù)谒娘柡驼羝?53 ")進入第四換熱設(shè)備(18 ")時，第一鍋爐給水(47 ")進入第二換熱設(shè)備(11 ")，第二鍋爐給水(49 ")進入第三換熱設(shè)備(13 ")，第三鍋爐給水(51〃)進入第五換熱設(shè)備(20 ")。在如圖4所示的再一種實施方案中，當(dāng)?shù)谒娘柡驼羝?53~)進入第五換熱設(shè)備(20~)時，第一鍋爐給水(47~)進入第二換熱設(shè)備(1Γ)，第二鍋爐給水(49~)進入第三換熱設(shè)備(13~)，第三鍋爐給水(5 Γ )進入第四換熱設(shè)備(18 ~)。根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)合成天然氣的方法，該方法以煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物為原料，生產(chǎn)合成天然氣，所得的合成天然氣產(chǎn)物中含有甲烷的摩爾百分比為94%以上。另一方面，本發(fā)明還提供了用于本發(fā)明提供的上述方法的裝置，該裝置包括甲烷化反應(yīng)器，包括用于進行甲烷化反應(yīng)的第一段甲烷化反應(yīng)器(9)、第二段甲烷化反應(yīng)器(16)、第三段甲烷化反應(yīng)器(23)和第四段甲烷化反應(yīng)器(38);換熱設(shè)備，包括用于加熱和/或冷卻氣體的第一換熱設(shè)備(2)、第二換熱設(shè)備(11，1Γ ,11 "，11~)、第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~ )、第四換熱設(shè)備(18，18 ' ,18 "，18~)、第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)、第六換熱設(shè)備(28)和第七換熱設(shè)備(36);循環(huán)壓縮機，包括用于將循環(huán)氣增壓的循環(huán)壓縮機(30 )。本發(fā)明提供的生產(chǎn)合成天然氣的設(shè)備用于實施本發(fā)明提供的生產(chǎn)合成天然氣的方法。在本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選實施方案中，所述第一段甲烷化反應(yīng)器(9)、第二段甲烷化反應(yīng)器(16)、第三段甲烷化反應(yīng)器(23)和第四段甲烷化反應(yīng)器(36)均為絕熱固定床甲烷化反應(yīng)器。優(yōu)選地，所述裝置還包括汽包(46，46' ,46 "，46~ )，用于為換熱設(shè)備提供鍋爐給水并接受換熱設(shè)備產(chǎn)生的飽和蒸汽，同時將飽和蒸汽輸送至換熱設(shè)備。具體地，所述汽包(46，46' ,46 "，46~)用于為第二換熱設(shè)備(11，1Γ ,11 "，1Γ)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)提供第一鍋爐給水(47，47' ,47 "，47~)并接受第二換熱設(shè)備(11，11'，11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)產(chǎn)生的第一飽和蒸汽(48，48' ,48 "，48~)，為第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)提供第二鍋爐給水(49，49' ,49 "，49~)并接受第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18,18' ,18 "，18~)產(chǎn)生的第二飽和蒸汽(50,50' ,50 "，50~)，為第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)提供第三鍋爐給水(51，51'，51"，5Γ)并接受第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)產(chǎn)生的第三飽和蒸汽(52，52' ,52 "，52~)，同時將第四飽和蒸汽(53，53' ,53 "，53~)輸送至第二換熱設(shè)備,11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)進行升溫。優(yōu)選地，所述換熱設(shè)備選自廢鍋和蒸汽過熱器。優(yōu)選地，所述裝置還包括脫硫反應(yīng)器，用于對原料氣進行深度脫硫。優(yōu)選地，所述裝置還包括脫氧反應(yīng)器，用于對原料氣進行深度脫氧。優(yōu)選地，所述裝置還包括氣液分離器，用于分離工藝氣中的冷凝水。
本發(fā)明提供了一種以煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物為原料生產(chǎn)含甲烷94mol%以上的合成天然氣的連續(xù)工藝流程及裝置。本發(fā)明提供的工藝流程如下原料氣經(jīng)預(yù)熱后分成四股，其中第一股原料氣與蒸汽、第一股循環(huán)氣混合后進入第一段甲烷化反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)；第一段產(chǎn)品氣、第二股原料氣、蒸汽、第二股循環(huán)氣混合進入第二段甲烷化反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)；第二段產(chǎn)品氣、第三股原料氣、蒸汽混合進入第三段甲烷化反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)；第三段產(chǎn)品氣分成兩股，循環(huán)氣和第二股第三段產(chǎn)品氣，循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)壓縮機升壓后分成兩股，第一股循環(huán)氣和第二股循環(huán)氣；第二股第三段產(chǎn)品氣、第四股原料氣、蒸汽混合進入第四段甲烷化反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)，第四段產(chǎn)品氣經(jīng)氣液分離后得到產(chǎn)品氣。本發(fā)明工藝中含有獨立蒸汽體系，將蒸汽分別與原料氣混合進入相應(yīng)的甲烷化反應(yīng)器，可以較好地控制反應(yīng)器出口溫度，該蒸汽的流量可調(diào)變，一方面與原料氣混合，降低原料氣中CO含量，控制反應(yīng)溫度，另一方面可優(yōu)化工藝，降低循環(huán)氣量，降低系統(tǒng)能耗，提高能量利用效率，還可在原料氣大幅波動的條件下，控制反應(yīng)溫度，保護催化劑。蒸汽至少一部分來源于換熱設(shè)備副產(chǎn)的蒸汽。本發(fā)明工藝中含有利用甲烷化反應(yīng)熱的蒸汽生產(chǎn)體系，可根據(jù)實際需要生產(chǎn)不同等級的飽和蒸汽和過熱蒸汽。鍋爐給水進入汽包，汽包通過降液管為換熱設(shè)備輸送鍋爐給水并通過升氣管收集換熱設(shè)備產(chǎn)生的飽和蒸汽，并將飽和蒸汽輸送至換熱設(shè)備升溫得到過熱蒸汽。本發(fā)明的產(chǎn)品氣中若仍含有少量的一氧化碳和二氧化碳，可以將氣體進一步反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了將煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物經(jīng)凈化后的合成氣完全甲烷化來生產(chǎn)合成天然氣，具有工藝流程合理，具備可操作性；能量利用率高，節(jié)約能源，環(huán)境友好等優(yōu)點。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方案，其中圖1為本發(fā)明生產(chǎn)合成天然氣方法的一種實施方案的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明生產(chǎn)合成天然氣方法的另一種實施方案的工藝流程圖；圖3為本發(fā)明生產(chǎn)合成天然氣方法的再一種實施方案的工藝流程圖；圖4為本發(fā)明生產(chǎn)合成天然氣方法的又一種實施方案的工藝流程圖5為與本發(fā)明提供的生產(chǎn)合成天然氣方法進行對比的傳統(tǒng)中低溫甲烷化工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細(xì)描述，給出的實施例僅為了闡明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。實施例1本實施例為本發(fā)明提供的合成天然氣的生產(chǎn)方法的一種優(yōu)選實施方式，本實施例的工藝流程圖如圖1所示。a)煤或生物質(zhì)經(jīng)過氣化單元、變換單元和凈化單元得到滿足要求的原料氣。原料 氣I經(jīng)過第一換熱設(shè)備2升溫至24(T260°C后得到升溫后的原料氣3。升溫后的原料氣3被分為四股物流，即第一股原料氣4、第二股原料氣5、第三股原料氣6和第四股原料氣7。b)將第一股原料氣4與第一蒸汽41和第一循環(huán)氣33混合，得到溫度為26(T280°C的第一混合氣8，將其通入第一段甲烷化反應(yīng)器9中進行甲烷化反應(yīng)，得到溫度為65(T670°C的第一段產(chǎn)品氣10。第一段產(chǎn)品氣10經(jīng)過第二換熱設(shè)備11和第三換熱設(shè)備13降溫至29(T310°C，得到降溫后的第一段產(chǎn)品氣14。c)將降溫后的第一段產(chǎn)品氣14與第二股原料氣5、第二蒸汽42、第二循環(huán)氣34混合得到27(T290°C的第二混合氣15，將其通入第二段甲烷化反應(yīng)器16中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為63(T650°C的第二段產(chǎn)品氣17，該第二段產(chǎn)品氣17經(jīng)第四換熱設(shè)備18和第五換熱設(shè)備20降溫至29(T310°C，得到降溫后的第二段產(chǎn)品氣21 ；d)將降溫后的第二段產(chǎn)品氣21與第三股原料氣6、第三蒸汽43混合得到溫度為29(T310°C的第三混合氣22，將第三混合氣22通入第三段甲烷化反應(yīng)器23中進行反應(yīng)，得到溫度為46(T480°C的第三段產(chǎn)品氣24，該第三段產(chǎn)品氣24經(jīng)第一換熱設(shè)備2降溫至28(T300°C，得到降溫后的第三段產(chǎn)品氣25 ；e)將降溫后的第三段產(chǎn)品氣25分為循環(huán)氣26和第二股第三段產(chǎn)品氣27，循環(huán)氣26經(jīng)第六換熱設(shè)備28降溫至17(T190°C后得到降溫后的循環(huán)氣29，將降溫后的循環(huán)氣29送入循環(huán)壓縮機30進行增壓，循環(huán)壓縮機功率為1099kW，增壓后的循環(huán)氣31經(jīng)第六換熱設(shè)備28升溫，得到25(T270°C的增壓后的循環(huán)氣32，將其分成第一循環(huán)氣33和第二循環(huán)氣34；f)將第二股第三段產(chǎn)品氣27與第四股原料氣7、第四蒸汽44混合得到溫度為7(T90°C的第四混合氣35，第四混合氣35經(jīng)第七換熱設(shè)備36升溫至25(T270°C，得到升溫后的第四混合氣37，將其通入第四段甲烷化反應(yīng)器38中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為35(T370°C的第四段產(chǎn)品氣39;g)將第四段產(chǎn)品氣39經(jīng)第七換熱設(shè)備36降溫并進行氣液分離后得到溫度為2(T80°C的產(chǎn)品氣40。其中，甲烷化反應(yīng)放熱的利用工藝包括來自界區(qū)的鍋爐給水45進入汽包46，使來自汽包46的第一鍋爐給水47進入第二換熱設(shè)備11產(chǎn)生3 IOMPa的第一飽和蒸汽48，來自汽包46的第二鍋爐給水49進入第四換熱設(shè)備18產(chǎn)生3 IOMPa的第二飽和蒸汽50，來自汽包46的第三鍋爐給水51進入第五換熱設(shè)備20產(chǎn)生3 IOMPa的第三飽和蒸汽52，來自汽包46的第四飽和蒸汽53經(jīng)第三換熱設(shè)備13升溫，得到溫度為44(T460°C的過熱蒸汽54。其中，第一股原料氣4、第二股原料氣5、第三股原料氣6和第四股原料氣7的體積比為1:1:0:0，循環(huán)氣26和第二股第三段產(chǎn)品氣27的體積比為O. 54:1，第一循環(huán)氣33和第二循環(huán)氣34的體積比為1:0. 05。以下通過表I中的各物流的氣體組成參數(shù)，直觀地描述了圖1所示的工藝流程中各個工段甲烷化反應(yīng)的實際發(fā)生情況。表I
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)合成天然氣的方法，所述方法包括以下步驟 a)原料氣(I)經(jīng)第一換熱設(shè)備(2)升溫至15(T350°C后按體積比1:(0. 5 5): (0 0. 5):((T0. 5)分成第一股原料氣(4)、第二股原料氣(5)、第三股原料氣(6)和第四股原料氣(7); b)將步驟a)中的第一股原料氣(4)與第一蒸汽(41)和第一循環(huán)氣(33)混合得到溫度為23(T400°C的第一混合氣(8)，將第一混合氣(8)通入第一段甲烷化反應(yīng)器(9)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為45(T750°C的第一段產(chǎn)品氣(10)，該第一段產(chǎn)品氣(10)經(jīng)第二換熱設(shè)備 ,11 " ,11 a )和第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 " ,13 a )降溫至25(T400°C得到降溫后的第一段產(chǎn)品氣(14)； c)將步驟b)得到的降溫后第一段產(chǎn)品氣(14)與第二股原料氣(5)、第二蒸汽(42)和第二循環(huán)氣(34)混合得到溫度為23(T400°C的第二混合氣(15)，將第二混合氣(15)通入第二段甲烷化反應(yīng)器(16)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為45(T750°C的第二段產(chǎn)品氣(17)，該第二段產(chǎn)品氣(17)經(jīng)第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 " ,18 a )和第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 " ,20八)降溫至25(T400°C得到降溫后的第二段產(chǎn)品氣(21)； d)將步驟c)得到的降溫后第二段產(chǎn)品氣(21)與第三股原料氣(6)、第三蒸汽(43)混合得到溫度為23(T400 V的第三混合氣(22 )，將第三混合氣(22 )通入第三段甲烷化反應(yīng)器(23)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為35(T550°C的第三段產(chǎn)品氣(24)，該第三段產(chǎn)品氣(24)經(jīng)第一換熱設(shè)備(2)降溫至20(T40(TC的降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25)； e)將步驟d)得到的降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25)按體積比(0.3 5):1分成循環(huán)氣(26)和第二股第三段產(chǎn)品氣(27 )，所述循環(huán)氣(26 )經(jīng)第六換熱設(shè)備(28 )降溫后得到10(T250 V的降溫后的循環(huán)氣(29)，將降溫后的循環(huán)氣(29)送入循環(huán)壓縮機(30)增壓得到增壓后的循環(huán)氣(31)，增壓后的循環(huán)氣(31)經(jīng)第六換熱設(shè)備(28)升溫，得到溫度為20(T320°C的增壓后的循環(huán)氣(32)，將增壓后的循環(huán)氣(32)按照體積比(0. 5 1): ((T0. 5)分成第一循環(huán)氣(33)和第二循環(huán)氣(34)； f)將步驟e)得到的第二股第三段產(chǎn)品氣(27)與所述第四股原料氣(7)、第四蒸汽(44)混合得到溫度為6(T20(TC的第四混合氣(35)，所述第四混合氣(35)經(jīng)第七換熱設(shè)備(36)升溫至20(T35(TC，得到升溫后的第四混合氣(37)，將其通入第四段甲烷化反應(yīng)器(38)中發(fā)生反應(yīng)，得到溫度為25(T400°C的第四段產(chǎn)品氣(39)； g)將步驟f)得到的第四段產(chǎn)品氣(39)經(jīng)第七換熱設(shè)備(36)降溫并進行氣液分離后得到溫度為2(T80°C的產(chǎn)品氣(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述原料氣的摩爾百分比組成如下一氧化碳5 50%，二氧化碳0 30%，氫氣20 80%，甲烷0 20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，在所述步驟a)中，將所述原料氣(I)分成的第一股原料氣(4)、第二股原料氣(5)、第三股原料氣(6)和第四股原料氣(7)的體積比可以為1:(0. 5 2) : (0 0. 3) : (0 0. 3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，在所述步驟c)中，將所述降溫后的第三段產(chǎn)品氣(25 )分成的循環(huán)氣(26 )和第二股第三段產(chǎn)品氣(27 )的體積比可以為(0. 3 3 ) :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，所述方法還包括通過以下方式利用甲烷化反應(yīng)放熱使來自界區(qū)的鍋爐給水(45，45' ,45 "，45~)進入汽包(46，46' ,46 "，46~)，使來自汽包(46,46' ,46 "，46~)的第一鍋爐給水(47，47' ,47 "，47~)進入第二換熱設(shè)備(11,11' ,11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13,13' ,13 "，13~)產(chǎn)生:TlOMPa的第一飽和蒸汽(48,48' ,48 "，48~)，使來自汽包(46，46' ,46 "，46~)的第二鍋爐給水(49，49' ,49 "，49~)進入第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)產(chǎn)生3 IOMPa的第二飽和蒸汽(50，50' ,50 "，50~ )，使來自汽包(46，46' ,46 "，46~)的第三鍋爐給水(51，5廣，51"，51~)進入第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)產(chǎn)生:TlOMPa 的第三飽和蒸汽(52，52' ,52 "，52~)，來自汽包(46，46'，46 "，46~)的第四飽和蒸汽(53，53' ,53 "，53~)經(jīng)第二換熱設(shè)備(11，11' ,11 "，11~)或第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)或第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)或第五換熱設(shè)備(20,20' ,20 "，20~)，得到溫度為 300 5501的過熱蒸汽(54，54' ,54 "，54~)。
6.用于權(quán)利要求1至5中任一項所述方法的裝置，其包括 甲烷化反應(yīng)器，包括用于進行甲烷化反應(yīng)的第一段甲烷化反應(yīng)器(9)、第二段甲烷化反應(yīng)器(16)、第三段甲烷化反應(yīng)器(23)和第四段甲烷化反應(yīng)器(38); 換熱設(shè)備，包括用于加熱和/或冷卻氣體的第一換熱設(shè)備(2)、第二換熱設(shè)備(11，11' ,11 "，11~)、第三換熱設(shè)備(13，13' ,13 "，13~)、第四換熱設(shè)備(18，18' ,18 "，18~)、第五換熱設(shè)備(20，20' ,20 "，20~)、第六換熱設(shè)備(28)和第七換熱設(shè)備(36); 循環(huán)壓縮機，包括用于將循環(huán)氣增壓的循環(huán)壓縮機(30 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一段甲烷化反應(yīng)器(9)、第二段甲烷化反應(yīng)器(16)、第三段甲烷化反應(yīng)器(23)和第四段甲烷化反應(yīng)器(36)均為絕熱固定床甲烷化反應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其中，所述裝置還包括汽包(46，46',46 "，46~)，用于為換熱設(shè)備提供鍋爐給水并接受換熱設(shè)備產(chǎn)生的飽和蒸汽，同時將飽和蒸汽輸送至換熱設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的裝置，其中，所述換熱設(shè)備選自廢鍋和蒸汽過熱器。
優(yōu)選地，所述裝置還包括脫硫反應(yīng)器，用于對原料氣進行深度脫硫。
優(yōu)選地，所述裝置還包括脫氧反應(yīng)器，用于對原料氣進行深度脫氧。
優(yōu)選地，所述裝置還包括氣液分離器，用于分離工藝氣中的冷凝水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)合成天然氣的方法和裝置。本發(fā)明是以煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物為原料生產(chǎn)含甲烷摩爾百分比為94%以上的富甲烷氣體的連續(xù)工藝流程。本發(fā)明提供的生產(chǎn)工藝不僅能夠較好地控制甲烷化反應(yīng)器的操作溫度，避免因原料波動較大或事故引起的催化劑飛溫?zé)Y(jié)等問題，并且提供了甲烷化反應(yīng)放熱利用體系，提高了能量綜合利用效率。
文檔編號C10L3/08GK103013598SQ201310000949
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者李安學(xué), 李春啟, 左玉幫, 劉永健, 余銘程, 丁萬友, 劉學(xué)武, 梅長松, 孔凡貴, 劉佳男 申請人:大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司