一种生产合成天然气的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生产低氢高品质合成天然气的方法及装置。本发明专利技术的方法以煤或生物质气化产物为原料生产富甲烷气体的合成天然气，得到的合成天然气所含甲烷的摩尔百分比在98％以上，氢气含量不大于0.5mol％。本发明专利技术提供的方法和装置能够有效降低合成天然气中的氢气含量，提高了合成天然气中的甲烷含量，从而进一步适应管输及下游天然气用户的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成天然气
，具体地涉及一种以煤或生物质的气化产物为原 料生产低氢高品质天然气的方法及装置。
技术介绍
煤制天然气所生产的天然气与传统的气田、油田采出的天然气在组成上存在一定 差别，其中一个显著的特点是氢气含量高。我国天然气标准化技术委员会2014年正式发布 了《进入天然气长输管网的气体质量要求（征求意见稿）》，征求意见稿中规定，一类天然气 中氢气的含量要求不大于〇. 5mol %，二类天然气中氢气的含量要求不大于2mol %。 甲烷化技术是煤制天然气领域的核心技术，天然气的产品质量直接受甲烷化技 术影响。而在现有工艺中，CO2转化率受限，不能完全反应，目前国内外甲烷化专利技术的 产品性能保证值中氢气含量一般为不大于3mol%，但无法保证天然气中的氢气含量低于 2mol%，均不满足《进入天然气长输管网的气体质量要求（征求意见稿）》中关于一类天然 气、二类天然气的指标要求。随着《进入天然气长输管网的气体质量要求》正式实施，对煤 制天然气产生较大影响，因此开发一种生产低氢合成天然气的甲烷化技术对煤制天然气产 业的发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生产低氢高品质合成天然气（Synthetic Natural Gas，SNG)的方法及装置。本专利技术的目的是通过提供以下技术方案来实现的。 本专利技术提供了一种生产合成天然气的方法，包括： a)将包含按摩尔百分比计的一氧化碳5~25 %、二氧化碳0~20%、氢气20~ 80%、甲烷0~20%的原料气1经第一换热器2升温至150~400°C后按1 : 0.5~5 : 0~ 〇. 5的体积比分成第一股原料气4、第二股原料气5和第三股原料气6 ; b)将步骤a)得到的第一股原料气4与第一蒸汽40和第一股循环气26混合，得到 温度为250~400°C的第一混合气7 ;将第一混合气7通入第一段甲烷化反应器8中进行反 应，得到温度为450~750°C的第一段产品气9 ;该第一段产品气9经第二换热器10, KV换 热后，得到换热后的产品气11 ;该换热后的产品气11经第三换热器12, C降温至250~ 400°C，得到降温后的第一段产品气13 ; c)将步骤b)得到的降温后的第一段产品气13与步骤a)得到的第二股原料气5、 第二蒸汽41、第二股循环气27混合，得到温度为250~40(TC的第二混合气14 ;将第二混 合气14通入第二段甲烷化反应器15中进行反应，得到温度为450~700°C的第二段产品气 16 ;该第二段产品气16经第四换热器17,17'降温至200~400°C，得到降温后的第二段产 品气18 ; d)将步骤c)得到的降温后的第二段产品气18按0. 3~5 : 1的体积比分成循环 气19和第二股第二段产品气20 ;所述循环气19经第五换热器21降温至100~350°C，经 气液分离后送入循环压缩机23增压，得到增压后的循环气24 ;增压后的循环气24经第五 换热器21升温到200~350°C，然后将其按0. 5~I : O~0. 5的体积比分成第一股循环 气26和第二股循环气27 ; e)将步骤d)得到的第二股第二段产品气20与步骤a)得到的第三股原料气6、第 三蒸汽42混合，得到温度为200~300°C的第三混合气29 ;将第三混合气29通入第三段甲 烷化反应器30中进行反应，得到温度为200~300°C的第三段产品气31 ;该第三段产品气 31经第一换热器2降温至20~90°C，然后经气液分离器33进行气液分离脱水，得到降温 脱水后的第三段产品气34; f)将步骤Θ)得到的降温脱水后的第三段产品气34经第六换热器35升温至200~ 300°C，然后通入第四段甲烷化反应器37中进行反应，得到温度为200~320°C的第四段产 品气38 ; g)将步骤f)得到的第四段产品气38经第六换热器35降温并进行气液分离，得到 温度为20~80°C的最终产品气39， 其中，所述第一段甲烷化反应器8、第二段甲烷化反应器15和第四段甲烷化反应 器37为绝热固定床甲烷化反应器，第三段甲烷化反应器30为等温绝热固定床甲烷化反应 器。 优选地，在本专利技术生产合成天然气的方法的步骤a)中，将所述原料气1按 1 : 0.5~2 : 0~0.3的体积比分成第一股原料气4、第二股原料气5和第三股原料气6。 更优选地，在本专利技术生产合成天然气的方法的步骤d)中，将所述第二段产品气18 按0. 3~3 : 1的体积比分成循环气19和第二股第二段产品气20。 再优选地，在本专利技术生产合成天然气的方法的步骤d)中，将所述增压后的循环气 24按0.7~I : 0~0.3的体积比分成第一股循环气26和第二股循环气27。 在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术生产合成天然气的方法还包括以下步 骤： 使来自界区的锅炉给水43,43'进入汽包44,4V，经过在汽包44,4V中进行气 液分离后，得到第一锅炉给水45,45 ^、第二锅炉给水47,47 ^和第第三饱和蒸汽49 ; 然后使来自汽包44,4f的第一锅炉给水45,45<进入第二换热器10, KV或第 三换热器12,12'，以产生3~IOMPa的第一饱和蒸汽46,46'; 使来自汽包44,4V的第二锅炉给水47,47'进入第四换热器17,17'，以产生 3~IOMPa的第二饱和蒸汽48,4屮；以及 使来自汽包44,4(的第三饱和蒸汽49,4￥经第三换热器12，^或第二换热 器10,10'升温，得到温度为300~550°C的过热蒸汽50,50'。 进一步优选地，在本专利技术生产合成天然气的方法中，当第一锅炉给水45,45'进入 第二换热器10, KV时，第三饱和蒸汽49,4Y经第三换热器12, C升温；当第一锅炉给 水45,45'进入第三换热器12, C时，第三饱和蒸汽49,4Y经第二换热器10, KV升温。 用于本专利技术方法中的原料气可以由煤或生物质按照本领域已知的方法制得。例如 煤或生物质经过气化单元、变换单元和净化单元可以制得该原料气。 本专利技术的方法以煤或生物质的气化产物为原料来生产合成天然气，所得到的合成 天然气为低氢高品质天然气，其所含的甲烷的摩尔百分比在98%以上，氢气的摩尔百分比 不大于0. 5%。 另一方面，本专利技术还提供了一种生产合成天然气的装置，该装置包括： 用于进行甲烷化反应的甲烷化反应器，所述甲烷化反应器包括第一段甲烷化反应 器8、第二段甲烷化反应器15、第三段甲烷化反应器30以及第四段甲烷化反应器37 ;其中， 所述第一段甲烷化反应器8、第二段甲烷化反应器15和第四段甲烷化反应器37均为绝热固 定床甲烷化反应器，第三段甲烷化反应器30为等温绝热固定床反应器； 用于加热和/或冷却气体的换热器，所述换热器包括第一换热器2、第二换热器 10, KV、第三换热器12, C、第四换热器17,17'、第五换热器21以及第六换热器35; 用于将循环气增压的循环压缩机23 ; 其中，第一段甲烷化反应器8接受来自经第一换热器2加热的第一股原料气4、第 一蒸汽40和循环气26,并将反应得到的第一段产品气13送至第二换热器10,10'; 第二段甲烷化反应器15接受来自第一段甲烷化反应器8、经第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产合成天然气的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包括按摩尔百分比计的一氧化碳5～25％、二氧化碳0～20％、氢气20～80％、甲烷0～20％的原料气(1)经第一换热器(2)升温至150～400℃，然后将升温后的原料气(1)按1∶0.5～5∶0～0.5的体积比分成第一股原料气(4)、第二股原料气(5)和第三股原料气(6)；b)将步骤a)得到的第一股原料气(4)与第一蒸汽(40)和第一股循环气(26)混合，得到温度为250～400℃的第一混合气(7)；将第一混合气(7)通入第一段甲烷化反应器(8)中进行反应，得到温度为450～750℃的第一段产品气(9)；该第一段产品气(9)经第二换热器(10，10′)和第三换热器(12，12′)降温至250～400℃，得到降温后的第一段产品气(13)；c)将步骤b)得到的降温后的第一段产品气(13)与步骤a)得到的第二股原料气(5)、第二蒸汽(41)、第二股循环气(27)混合，得到温度为250～400℃的第二混合气(14)；将第二混合气(14)通入第二段甲烷化反应器(15)中进行反应，得到温度为450～700℃的第二段产品气(16)；该第二段产品气(16)经第四换热器(17，17′)降温至200～400℃，得到降温后的第二段产品气(18)；d)将步骤c)得到的降温后的第二段产品气(18)按0.3～5∶1的体积比分成循环气(19)和第二股第二段产品气(20)；所述循环气(19)经第五换热器(21)降温至100～350℃，经气液分离后送入循环压缩机(23)中增压，得到增压后的循环气(24)；增压后的循环气(24)经第五换热器(21)升温到200～350℃，然后将其按0.5～1∶0～0.5的体积比分成第一股循环气(26)和第二股循环气(27)；e)将步骤d)得到的第二股第二段产品气(20)与步骤a)得到的第三股原料气(6)、第三蒸汽(42)混合，得到温度为200～300℃的第三混合气(29)；将第三混合气(29)通入第三段甲烷化反应器(30)中进行反应，得到温度为200～300℃的第三段产品气(31)；该第三段产品气(31)经第一换热器(2)降温至20～90℃，然后经气液分离器(33)脱水，得到降温脱水后的第三段产品气(34)；f)将步骤e)得到的降温脱水后的第三段产品气(34)经第六换热器(35)升温至200～300℃，然后通入第四段甲烷化反应器(37)中进行反应，得到温度为200～320℃的第四段产品气(38)；g)将步骤f)得到的第四段产品气(38)经第六换热器(35)降温并进行气液分离，得到温度为20～80℃的产品气(39)；其中，所述第一段甲烷化反应器(8)、第二段甲烷化反应器(15)和第四段甲烷化反应器(37)为绝热固定床甲烷化反应器，第三段甲烷化反应器(30)为等温绝热固定床甲烷化反应器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李春启，寇志胜，刘学武，梅长松，汤俊丽，左玉帮，
申请(专利权)人：大唐国际化工技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11