一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺及设备制造技术

本发明专利技术提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺及设备，该工艺包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分部分和二级脱除CO2部分；所述一级脱除含硫组分部分设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2部分设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。本发明专利技术工艺及装置与传统技术方法相比，具有更高的经济效益，更低的综合能耗，更小的设备尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及甲烷化领域，更进一步说，涉及煤基合成气甲烷化制天然气的集成工艺及设备。
技术介绍
甲烷化反应是强放热反应，目前，现有工业化装置的甲烷化技术为了快速移走反应热并保证反应温升不至于过大，均通过循环部分产品气达到控制反应温度的目的，即新鲜原料气全部或大部分进入第一甲烷化反应器，通过循环某一反应器出口被冷却的富甲烷气来控制第一甲烷化反应器的温升。这样就会存在一些问题，例如:在循环气循环过程中会产生工艺凝水从而造成能量损失，减少能量回收率；循环压缩机的设置增加了装置的能耗、占地及操作成本；增加了原料气中无效气体量，降低了原料的一次通过率，增加了反应器、阀门、管线尺寸，从而增加了投资；温控调节措施复杂且多台反应器处于高温、高压等极端工况下操作，设备材质要求苛刻，投资巨大。因此，在现有研究的基础上，开发降低操作成本及装置能耗，简化工艺流程的甲烷化工艺是十分需要的。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺及设备。该工艺降低了操作成本及装置能耗，简化了工艺流程和外系统的配置，最终实现更好的经济效益。本专利技术提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺，该工艺包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分部分和二级脱除CO2部分；所述一级脱除含硫组分部分设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2部分设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。本专利技术还提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成设备，该设备包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分装置和二级脱除CO2装置；所述一级脱除含硫组分装置设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2装置设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。本专利技术通过利用合成气中含硫组分与CO2组分在酸性气脱除过程中分级处理的特点，通过将甲烷化与酸性气脱除装置的合理利用、有效集成，整个过程中不设置循环气压缩机，显著降低装置能耗及操作成本，工艺没有复杂控制，比现有技术流程简单。另一个优点是，通过与酸性气脱除装置的有效集成，在一级脱除含硫组分装置中仅脱除含硫组分，剩余CO2作为稀释惰性组分降低高温甲烷化反应器入口 CO的含量以控制反应出口温度，从而降低中压蒸汽配入量。上述的所有优点使得本专利技术工艺及装置与传统技术方法相比，具有更高的经济效益，更低的综合能耗，更小的设备尺寸。【附图说明】通过结合附图对本专利技术工艺流程进行更直观的描述。图1示出了本专利技术的煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺的流程图。【具体实施方式】本专利技术提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺，该工艺包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分部分和二级脱除CO2部分；所述一级脱除含硫组分部分设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2部分设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。优选地，本专利技术中集成工艺包括:原料气经过一级脱除含硫组分部分脱除含硫组分，然后，配入中压过热蒸汽在高温甲烷化反应器中进行反应，反应后气体经过余热回收系统I后进入低温甲烷化反应器I，反应后气体通过余热回收系统II及冷凝分液器I后进入低温甲烷化反应器II，低温甲烷化反应后气体进入二级脱除0)2部分脱除CO 2达到煤制替代天然气(简称SNG)产品气要求，或者脱除CO2后经过低温甲烷化反应器III，反应后达到SNG产品气要求。优选地，所述一级脱除含硫组分部分的出口气的硫含量为0.1ppm以下。优选地，所述中压蒸汽配入量为原料气量的1% -10%。优选地，二级脱除CO2部分的CO 2脱除率为90 % -99 %。优选地，所述高温甲烷化反应器的入口温度为260_320°C。优选地，所述低温甲烷化反应器为2-3台，且低温甲烷化反应器的入口温度为240-260。。。优选地，所述冷凝分液器I的分液温度在60°C _130°C之间。本专利技术还提供一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成设备，该设备包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分装置和二级脱除CO2装置；所述一级脱除含硫组分装置设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2装置设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。优选地，所述甲烷化装置包括依次设置的I台高温甲烷化反应器和2-3台低温甲烷化反应器，且所述二级脱除CO2装置紧邻设置于第二台低温甲烷化反应器之后。优选地，所述高温甲烷化反应器和第一台低温甲烷化反应器之间以及第一台低温甲烷化反应器和第二台低温甲烷化反应器之间分别设置有余热回收系统I和余热回收系统II。优选地，所述余热回收系统II和第二台低温甲烷化反应器之间设置有冷凝分液器I。图1所示为本专利技术一种优选实施方式，原料气经过一级脱除含硫组分装置仅脱除含硫组分，然后，配入中压过热蒸汽在高温甲烷化反应器中进行反应，反应后气体经过余热回收系统当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基合成气无循环甲烷化制天然气的集成工艺，其特征在于，该工艺包括甲烷化部分和两级互相独立的酸性气脱除部分；其中，所述甲烷化部分包括依次设置的高温甲烷化反应器和至少一台低温甲烷化反应器；所述两级互相独立的酸性气脱除部分包括一级脱除含硫组分部分和二级脱除CO2部分；所述一级脱除含硫组分部分设置于甲烷化部分之前，所述二级脱除CO2部分设置于甲烷化部分之中或之后，整个工艺过程取消循环压缩机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，戴文松，张建峥，张旭，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11