粗煤气直接甲烷化的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了粗煤气直接甲烷化的方法和系统，其中，粗煤气直接甲烷化的方法包括：将粗煤气进行预热处理；将经过预热处理的粗煤气交替进行甲烷化反应和变换反应，以便得到粗制甲烷；以及将粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。根据本发明专利技术实施例的粗煤气直接甲烷化的方法较传统的工艺流程可以显著节省设备配置，缩短制备流程，节省能耗，显著降低成本。

【技术实现步骤摘要】
粗煤气直接甲烷化的方法和系统
本专利技术涉及甲烷化领域，尤其涉及粗煤气直接甲烷化的方法和系统。
技术介绍
传统的粗煤气制SNG工艺流程，将除尘后的粗煤气经过变换后，降低温度至常温， 经过净化工艺处理后再升高温度，再进行甲烷化反应，然后再进行降温后送到下游工序；由 于净化工艺位于变换和甲烷化之间，导致变换气必须降温和净化气必须升温，由此需要配 套换热器、分离器等十余台高压设备以及相应的管道、仪控等，造成流程复杂、投资较高且 能耗较大。 因此上述用于制备甲烷的工艺仍存在进一步改进的需求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的 一个目的在于提出一种更加合理、低投资、低消耗的粗煤气直接甲烷化的方法和系统。 为此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种粗煤气直接甲烷化的方法。根据 本专利技术实施例的粗煤气直接甲烷化的方法包括： 将所述粗煤气进行预热处理； 将经过所述预热处理的粗煤气交替进行甲烷化反应和变换反应，以便得到粗制甲 烷；以及 将所述粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。 由此，采用本专利技术上述实施例的粗煤气直接甲烷化的方法，粗煤气无需变换、降 温、脱硫、脱碳后再进入甲烷化工序，而是直接进行甲烷化反应和变换反应，制备得到甲烷。 由此较传统的工艺流程可以显著节省设备配置，缩短制备流程，节省能耗，显著降低成本。 在本专利技术的一些是实施例中，所述交替进行甲烷化反应和变换反应按照下列步骤 进行： 将所述粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体； 将所述预甲烷化混合气体进行变换反应，以便得到变换反应混合气体； 将所述变换反应混合气体进行甲烷化反应，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽。 由此，本专利技术的专利技术人巧妙地利用预甲烷化反应为下一步的变换反应提供反应所 需的水蒸气，并且进一步地，利用变换反应为下一步地甲烷化反应提供合适的碳氢比，进而 显者提1?甲烧化反应效率，提1?制备甲烧的广率。 在本专利技术的一些是实施例中，所述粗煤气为气化炉内产生的经过除尘处理的工业 气体，所述粗煤气中包含一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷和水蒸汽。本专利技术的粗煤气直接甲 烷化的方法对原料气粗煤气并没有特别要求。因此，本专利技术上述实施例的粗煤气直接甲烷 化的方法具有更广的适用性。 在本专利技术的一些是实施例中，所述粗煤气的温度为20?280摄氏度。可以用于本 专利技术的粗煤气直接甲烷化的方法的原料气粗煤气的温度并不受特别限制，由此可以显著节 省能耗。 在本专利技术的一些是实施例中，所述甲烷化反应为多级化甲烷化反应。由此可以进 一步提1?甲烧化反应的效率和广率。 在本专利技术的一些是实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的方法进一步包括： 利用所述预甲烷化混合气体与所述粗煤气进行换热，以便预热所述粗煤气； 利用所述变换反应混合气体和粗制甲烷分别与补充水进行换热，以便产出饱和蒸 汽。由此可以进一步提高热能利用率。 根据本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种粗煤气直接甲烷化的系统，包括： 粗煤气预热器，所述粗煤气预热器适于所述粗煤气的预热处理； 预甲烷化反应器，所述预甲烷化反应器与所述粗煤气预热器相连且适于经过所述 预热处理的粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体； 氢碳调节器，所述氢碳调节器与所述预甲烷化反应器相连且适于所述预甲烷化混 合气体进行变换反应，以便得到变换反应混合气体； 甲烷化反应器，所述甲烷反应器与所述氢碳调节器相连且适于所述变换反应混合 气体进行多级甲烷化反应，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽； 脱硫脱碳器，所述脱硫脱碳器与所述甲烷化反应器相连且适于所述粗制甲烷进行 脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。 由此，本专利技术上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统结构简单，流程短，投资少。 并且采用上述粗煤气直接甲烷化的系统可以有效地制备得到甲烷，同时显著地降低了成 本。 在本专利技术的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括： 第一废锅，所述第一废锅与所述氢碳调节器相连且适于对所述变换反应混合气体 进行降温处理，以便得到第一饱和蒸汽； 第二废锅，所述第二废锅与所述甲烷化反应器相连且适于对粗制甲烷进行第一降 温处理，以便得到第二饱和蒸汽； 第三废锅，所述第三废锅与所述第二废锅相连且适于对经过所述第一降温处理的 粗制甲烷进行第二降温处理，以便得到低压蒸汽。由此可以充分利用变换反应和甲烷化反 应放出的热量额外产出饱和蒸汽和低压蒸汽，提高了系统的热能利用率，平衡系统能耗。 在本专利技术的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括： 蒸汽过热器，所述蒸汽过热器与所述第一废锅和所述第二废锅相连且适于将所述 第一饱和蒸汽和第二饱和蒸汽转变为过热蒸汽。 在本专利技术的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括： 第一冷却器，所述第一冷却器与所述第三废锅相连且适于对经过所述第二降温处 理的粗制甲烷进行冷却处理； 第一气液分离器，所述第一气液分离器与所述第一冷凝器和脱硫脱碳器相连且适 于对经过所述冷却处理的粗制甲烷进行气液分离，以便得到干燥粗制甲烷。 在本专利技术的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括： 末级预热器，所述末级预热器与所述脱硫脱碳器相连且适于对经过脱硫脱碳处理 的粗制甲烷进行预热； 末级甲烷反应器，所述末级甲烷反应器与所述末级预热器相连且适于经过所述脱 硫脱碳处理的粗制甲烷进行末级甲烷化反应，以便得到精制甲烷。由此可以进一步提高甲 烷产率。 在本专利技术的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括： 第二冷却器，所述第二冷却器与所述末级甲烷反应器相连且适于对精制甲烷进行 第二冷却处理； 第二气液分离器，所述第二气液分离器与所述第二冷凝器相连且适于对经过所述 第二冷却处理的精制甲烷进行气液分离，以便得到干燥精制甲烷。 【附图说明】 图1是根据本专利技术一个实施例的煤气直接甲烷化的方法的流程图。 图2是根据本专利技术一个实施例的煤气直接甲烷化的结构示意图。 【具体实施方式】 下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。 此外，术语第一、第二仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有第一、第二的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，多个的含义是两个或两个以 上，除非另有明确具体的限定。 在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语安装、相连、连接、固定等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连 接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情 况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，包括：将所述粗煤气进行预热处理；将经过所述预热处理的粗煤气交替进行甲烷化反应和变换反应，以便得到粗制甲烷；以及将所述粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。

【技术特征摘要】
1. 一种粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，包括： 将所述粗煤气进行预热处理； 将经过所述预热处理的粗煤气交替进行甲烷化反应和变换反应，以便得到粗制甲烷； 以及 将所述粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。2. 根据权利要求1所述的粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，所述交替进行甲烷 化反应和变换反应按照下列步骤进行： 将所述粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体； 将所述预甲烷化混合气体进行变换反应，以便得到变换反应混合气体； 将所述变换反应混合气体进行甲烷化反应，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽。3. 根据权利要求1所述的粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，所述粗煤气为气化 炉内产生的经过除尘处理的工业气体，所述粗煤气中包含一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷 和水蒸汽，所述粗煤气的温度为20?280摄氏度。4. 根据权利要求1所述的粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，所述甲烷化反应为 多级化甲烷化反应。5. 根据权利要求2所述的粗煤气直接甲烷化的方法，其特征在于，进一步包括： 利用所述预甲烷化混合气体与所述粗煤气进行换热，以便预热所述粗煤气； 利用所述变换反应混合气体和粗制甲烷分别与补充水进行换热，以便产出饱和蒸汽。6. -种粗煤气直接甲烷化的系统，其特征在于，包括： 粗煤气预热器，所述粗煤气预热器适于所述粗煤气的预热处理； 预甲烷化反应器，所述预甲烷化反应器与所述粗煤气预热器相连且适于经过所述预热 处理的粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体； 氢碳调节器，所述氢碳调节器与所述预甲烷化反应器相连且适于所述预甲烷化混合气 体进行变换反应，以便得到变换反应混合气体； 甲烷化反应器，所述甲烷反应器与所述氢碳调节器相连且适于所述变换反应混合气体 进行多级甲烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，周怀祖，张滋生，崔海俊，孙永才，李锟，杨守青，吴龙，周琦，刘红艳，李冬阳，
申请(专利权)人：上海鑫兴化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31