一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法技术

本发明专利技术一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，属于合成气技术领域；所要解决的技术问题是提供一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法；解决该技术问题采用的技术方案为：一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，进入重整转化炉的气体由四股独立的流体组成；第一股流体为甲烷、二氧化碳混合并经过第一预热系统的混合原料气；第二股流体为过热蒸汽经过第一预热系统降温到280‑300℃的水蒸气；第三股流体为氧气经过第二预热系统预热到90‑110℃；第四股流体为2.4‑2.6MPa的蒸汽；四股独立的流体进入装有催化剂床的重整转化炉，甲烷和氧气发生氧化反应放出热量，供给甲烷和二氧化碳以及水蒸气发生重整反应，制备出合成气；本发明专利技术可广泛应用于合成气制备领域。

A method of methane carbon dioxide reforming to prepare synthetic gas

The invention relates to a method for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas, which belongs to the technical field of synthetic gas; the technical problem to be solved is to provide a method for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas; to solve the technical problems, the technical scheme is as follows: two a method for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas enter the reorganization consists of four shares, independent fluid gas conversion furnace; the first fluid is methane, carbon dioxide and mixed after the first preheating system for mixed gas; second fluids for superheated steam after the first preheating system is cooled to 280 DEG C 300 water vapor; third fluids as oxygen is preheated to second preheating system 90 110 C; fourth shares for 2.4 2.6MPa steam fluid; four independent fluid into the reforming with catalyst bed reformer, methane and oxygen oxidation We should release heat, supply methane and carbon dioxide and steam reforming reaction to prepare syngas. The invention can be widely applied in the field of synthetic gas preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法
本专利技术涉及一种合成气制取方法，尤其涉及一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，属于合成气制备

技术介绍
甲烷是一种广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑井气之中的气体，被看作为一种潜在的能源。另一方面，能源与环境一直是人类得以生存繁衍的焦点问题，伴随着石油资源的不间断利用，环境污染问题也日益严重，尤其是二氧化碳排放日益增加，由此所引起的一系列的环境问题。因此，将甲烷与二氧化碳重整结合制备合成气的反应受到了广泛的研究。甲烷与二氧化碳重整反应过程中会伴随着甲烷热解导致积碳而引起堵塞问题，而且合成气一氧化碳在温度较高时会发生歧化反应，这些都会使得重整反应的转化效率大大降低。关于甲烷二氧化碳重整方法已有一些专利文献报道，如名称为“甲烷干重整研究进展”（http://www.doc88.com/p-6307328713058.html）报道了甲烷干重整的现状、催化剂以及反应机理；名称为“纳米复合物催化剂及其制备方法和应用”的中国专利技术专利申请（申请号：201410443980.2）披露了通过优化催化剂的活性组分，增强活性组分和载体的相互作用，并对催化剂载体进行适当的钝化修饰，提高了催化剂在高温、高压下的活性、稳定性、抗烧结和抗积碳能力；名称为“利用零碳或负碳排放系统制备合成气的方法方法”的中国专利技术专利申请（申请号：201310683298.6）公开了甲烷与水蒸气重整后再与氧气和二氧化碳混合进行重整反应的过程；名称为“用于制合成气或者制氢的催化剂及其制法和应用”的中国专利技术专利（申请号201410326396.9）公开了一种包含活性组分和助剂的催化剂。这些专利文献在避免积碳和CO歧化反应主要采用催化剂实现，而通过降温的方法来避免积碳和CO歧化反应问题还没有报道。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，提供了一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法。本专利技术提供的甲烷二氧化碳重整制备合成气方法能够实现能源的充分利用，有效提高反应物的重整效率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，进入重整转化炉的气体由四股独立的流体组成；第一股流体为甲烷、二氧化碳混合并经过第一预热系统的混合原料气；第二股流体为过热蒸汽经过第一预热系统降温到280-300℃的水蒸气；第三股流体为氧气经过第二预热系统预热到90-110℃；第四股流体为2.4-2.6MPa的蒸汽；四股独立的流体进入装有催化剂床的重整转化炉，甲烷和氧气发生氧化反应放出热量，供给甲烷和二氧化碳以及水蒸气发生重整反应，制备出合成气。所述甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法还包括将合成气骤冷的步骤。所述重整转化炉内甲烷与二氧化碳的体积比为2-3：1，氧气与甲烷的体积比为0.2-0.5：1，水蒸气与甲烷的体积比为0.5-1：1。所述甲烷以甲烷转化装置的合成尾气为甲烷原料气，所述合成尾气中甲烷体积分数为43％，所述甲烷原料气的压力和温度分别为2-2.5MPa和200-230℃。所述二氧化碳以尿素合成装置的二氧化碳压缩机五段出口气为二氧化碳原料气，所述二氧化碳原料气的压力为2-2.5MPa。所述甲烷和二氧化碳混合后的温度为160-200℃。所述重整转化炉的压力为4.5-5.5MPa；催化剂床的工作温度为700-1250℃；反应空速为1000-50000h-1。所述第一预热系统包括一级预热器、二级预热器和预热炉，第二预热系统包括氧气加热器。重整转化炉中，催化剂为Ni催化剂。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。1、利用甲烷通过重整转化制备合成气过程可实现二氧化碳和甲烷两种温室气体的同时高效利用，具有一定的环保效益；该过程还将煤化工大量存在的二氧化碳和甲烷转化成为具有高附加值的化学品，具有巨大的经济效益。2、通过加入氧气或水蒸气的方法，可以得到氢气与一氧化碳摩尔比可调的合成气，能够实现能源化学品的碳资源循环利用。3、在合成气制备中增加了骤冷设备，将重整转化炉中出口合成气中的一氧化碳骤冷，能够缩短一氧化碳在后续反应中发生歧化反应的时间，提高了干重整的转化效率，增加了反应的稳定性。4、将制备的合成气用于原料气的预热以及后续过程中氧气的间接预热，实现了能源的充分利用，有效降低生产的成本。5、过热蒸汽先切入第一预热系统中交换能量温度降低后再通入重整转化炉，不仅实现的能量的充分利用，更能够避开甲烷发生裂解反应的温度敏感区域，有效减少反应的积碳，减低堵塞现象。6、通过锅炉给水对氧气预热，能够有效避免低温氧气进入重整转化炉后带给重整转化炉炉的热损失，提高二氧化碳和甲烷的转化效率。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1整个重整反应装置主要包括：混合器、一级预热器、二级预热器、预热炉、重整转化炉、废热锅炉、锅炉给水预热器、最终冷却器、气液分离器、氧气加热器。进入重整转化炉上部烧嘴的气体由4股独立的流体组成。流股1：流股1为二氧化碳和甲烷混合后的原料气。甲烷原料气为甲烷转化装置的合成尾气，甲烷的体积分数为43％。调节甲烷原料气的压力为2.2MPa，温度为215℃。二氧化碳原料气为尿素合成装置的二氧化碳压缩机五段出口气。调节二氧化碳原料气的压力为2.2MPa。调整甲烷与二氧化碳的流量至甲烷与二氧化碳的体积比为2:1。将甲烷原料气和二氧化碳原料气经过混合器混合，混合后温度约为175℃。将混合后的原料气经过一级预热器预热，出口温度366℃，再经过二级预热器预热至455℃，然后送入预热炉，出口温度达到650℃以上，预热炉采用粗煤气作为热源，燃料气来自外管网。经过预热炉的原料气为流股1，流股1进入重整转化炉上部。流股2：流股2为预热氧气。从空气中分离得到的高纯度氧气，经过氧气加热器时用锅炉给水进行预热，预热后温度为100℃。调整氧气的流量至氧气与甲烷的体积比为0.2:1。流股3：流股3为过热蒸汽通过一级预热器、二级预热器、预热炉降温至300℃后得到的水蒸气。调整水蒸气的流量至水蒸气与甲烷的体积比为0.5:1。流股4：流股4为锅炉给水气化得到的2.4-2.6MPa的蒸汽。锅炉给水给氧气预热后进入废热锅炉，过热蒸汽和合成气与废热锅炉换热的过程中将锅炉给水气化得到少量2.4-2.6MPa的中压蒸汽。流股4用于保护重整转化炉上部烧嘴。甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法步骤如下：流股1、流股2、流股3在重整转化炉上部混合。甲烷和氧气在转化炉上部立即发生氧化反应放出热量，并很快进入催化剂床。在Ni催化剂的催化作用下，甲烷与二氧化碳和水蒸气发生重整反应。重整转化炉的压力为4.5MPa，催化剂床的工作温度为700℃，反应空速为1000h-1。甲烷和氧气、水蒸气、二氧化碳三种反应最终按水煤气变换反应达到平衡，生成合成气，合成气从重整转化炉底部引出，温度920℃～930℃，压力约2.1MPa，其中甲烷体积分数约1%。合成气首先与废热锅炉发生热交换，产生少量2.4-2.6MPa的中压蒸汽，合成气降温至约475℃。降温后的合成气再依次经过二级预热器、一级预热器加热原料气，温度降为252℃。合成气再通过锅炉给水预热器加热与氧气换热后的锅炉给水，进一步回收热量。因本中试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，其特征在于，进入重整转化炉的气体由四股独立的流体组成；第一股流体为甲烷、二氧化碳混合并经过第一预热系统的混合原料气；第二股流体为过热蒸汽经过第一预热系统降温到280‑300℃的水蒸气；第三股流体为氧气经过第二预热系统预热到90‑110℃；第四股流体为2.4‑2.6MPa的蒸汽；四股独立的流体进入装有催化剂床的重整转化炉，甲烷和氧气发生氧化反应放出热量，供给甲烷和二氧化碳以及水蒸气发生重整反应，制备出合成气。

【技术特征摘要】
1.一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，其特征在于，进入重整转化炉的气体由四股独立的流体组成；第一股流体为甲烷、二氧化碳混合并经过第一预热系统的混合原料气；第二股流体为过热蒸汽经过第一预热系统降温到280-300℃的水蒸气；第三股流体为氧气经过第二预热系统预热到90-110℃；第四股流体为2.4-2.6MPa的蒸汽；四股独立的流体进入装有催化剂床的重整转化炉，甲烷和氧气发生氧化反应放出热量，供给甲烷和二氧化碳以及水蒸气发生重整反应，制备出合成气。2.根据权利要求1所述的一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，其特征在于，所述甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法还包括将合成气骤冷的步骤。3.根据权利要求1所述的一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的方法，其特征在于，所述重整转化炉内甲烷与二氧化碳的体积比为2-3：1，氧气与甲烷的体积比为0.2-0.5:1，水蒸气与甲烷的体积比为0.5-1:1。4.根据权利要求1所述的一种甲烷二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗进波，崔艳斌，崔丽梅，张晨，令狐志强，韩世良，
申请(专利权)人：山西潞安煤基合成油有限公司，山西潞安矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西,14