一种有效回收低品位余热的甲烷化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，包括精脱硫反应器、多级甲烷化反应器组、蒸发过热组件、余热回收器、预热器、分离罐组件、循环凝液泵、冷却器、流量调节阀和控温元件。本实用新型专利技术通过在末级甲烷化反应器的出口管路上设置蒸发过热组件，利用末级甲烷化反应器出口的低品位余热使注水后的原料气变为过热原料气，通过这一方式，一方面提高了甲烷化反应末级低品位余热的回收利用率，另一方面通过注水量的多少，可有效控制甲烷化反应放热，使甲烷化反应易于控制。

A methanation plant for effectively recovering low grade residual heat

The utility model relates to a methanation device for effectively recovering low grade residual heat, including a fine desulphurization reactor, a multistage methanization reactor, an evaporating superheat component, a waste heat recovery device, a preheater, a separation tank assembly, a circulating condensate pump, a cooler, a flow regulating valve and a temperature control element. By setting an evaporation superheating component on the outlet pipeline of the last stage methanization reactor and using the low grade residual heat at the exit of the last stage methanization reactor, the raw material gas after water injection becomes superheated raw gas. By this way, the recovery and utilization of low grade residual heat at the last stage of Methanation reaction is improved, and the other is the other. By controlling the amount of water injection, the methanation reaction can be effectively controlled and the methanation reaction can be controlled easily.

【技术实现步骤摘要】
一种有效回收低品位余热的甲烷化装置
本技术涉及合成天然气
，具体涉及一种有效回收低品位余热的甲烷化装置。
技术介绍
天然气是一种使用安全、热值高的清洁能源，广泛应用于发电、化工、城市燃气、汽车燃料等行业，是世界上主要的清洁能源之一。合成气甲烷化反应是CO与H2、CO2与H2在一定温度、压力和催化剂存在条件下发生的强放热反应。通常，每1个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升；每1个百分点的CO2甲烷化可产生60℃的绝热温升。因此，如何有效的控制甲烷化反应的放热，防止高温烧坏催化剂和损坏反应器，是甲烷化工艺的一个很关键的问题。目前，现有的甲烷化技术的控温方式主要有两种：一是采用将甲烷化部分产品气通过压缩机加压循环至主甲烷化反应器入口；二是采用外加稀释剂和冷激剂。对于采用产品气循环的控温方式，流程中需要设置循环气压缩机，一方面增加了压缩功耗，另一方面还存在操控风险大的问题。对于外加稀释剂和冷激剂，如水蒸气、CO2等组分来控温的方式，虽然流程中可以避免使用循环气压缩机，但是，大量稀释剂的加入，贯穿整个工艺流程，在末级甲烷化反应器出口，大量反应热被稀释剂带出。被带出的反应热不仅热容量大，而且温位低。受制于传热温差的限制，这些低温位余热中有很大一部分无法有效回收利用，造成甲烷化单元的余热回收率低，副产蒸汽量少。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效回收低品位余热的甲烷化装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，包括依次连接的原料合成气管线、预热器、精脱硫反应器和蒸发过热组件，在精脱硫反应器出口与蒸发过热组件冷侧入口之间管路上接入水管线，所述的蒸发过热组件的冷侧出口引出两条支路，其中一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第一级甲烷化反应器的入口，另一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第二级甲烷化反应器的入口，所述的多级甲烷化反应器组中，相邻两级甲烷化反应器依次连接并在连接管线上设置余热回收器，末级甲烷化反应器底部连接所述蒸发过热组件热侧入口，所述蒸发过热组件热侧出口连接分离罐组件。优选的，所述的水管线上设有流量调节阀，该流量调节阀由设置在第一级甲烷化反应器出口的控温元件反馈控制。优选的，所述的水管线的入口还连接外部锅炉水或脱盐水输出口。更优选的，所述的分离罐组件包括两级分离罐，其中，第一级分离罐的入口连接蒸发过热组件热侧出口，底部凝液出口通过循环凝液泵接入所述水管线，顶部气体出口通过冷却器连接第二级分离罐入口；所述第二级分离罐的顶部得到SNG粗产品气，底部出口凝液排放至界区外。优选的，所述的蒸发过热组件由板式换热器、绕管式换热器或管壳式换热器组成。更优选的，所述蒸发过热组件为包括沿原料气输送方向布置的蒸发器和过热器，或集成一体化的兼具蒸发和过热功能的蒸发过热器。优选的，所述的多级甲烷化反应器为固定床绝热甲烷化反应器，其级数不小于3。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本技术通过在末级甲烷化反应器的出口管路上设置蒸发过热组件，使原料合成气和水形成的两相混合物，进入蒸发器和过热器，与末级甲烷化反应器出口的产品气发生热量交换。通过这一方式，末级甲烷化反应器出口的大量低品位余热，被水吸收后，以蒸发潜热的形式被带回反应系统，减少了出界区的低品位余热的热损失，提高了反应余热的回收利用率，增加了副产蒸汽的产量，提高了过程的综合能效；(2)通过注水量的多少即可有效控制甲烷化反应放热，工艺流程简单，系统易于操控，并提高了操作安全性；(3)避免了在甲烷化流程中使用高温循环气压缩机，降低了设备投资和过程能耗；(4)多级甲烷化反应器组中每一级甲烷化反应器的底部出口处均连接有余热回收器，在降低气体温度的同时可以吸收大量余热，回收的余热可用于公用工程。附图说明图1为本技术的一种结构示意图；图2为本技术的另一种结构示意图；图中，1为原料合成气，2为预热器，3为预热后原料气，4为精脱硫反应器，5为脱硫气体，6a为蒸发器，6b为过热器，6为蒸发过热器，7为过热原料气，8为至第一级甲烷化反应器原料气，9为第一级甲烷化反应器，10为第一级甲烷化产品气，11，16，20为余热回收器，12为至第二级甲烷化反应器原料气，13为第二级甲烷化反应器进料气体，14为第二级甲烷化反应器，15为第二级甲烷化产品气，17为第三级甲烷化反应器进料气体，18为第三级甲烷化反应器，19为第三级甲烷化产品气，21为第四级甲烷化反应器进料气体，22为第四级甲烷化反应器，23为第四级甲烷化产品气，24为第一级分离罐，25为第一级分离罐顶部气体，26为第一级分离罐底部液体，27为第一级分离罐排放液体，28为至循环凝液泵的凝液，29为循环凝液泵，30为循环凝液，31为冷却器，32为第二级分离罐，33为SNG粗产品气，34为第二级分离罐排放液体，35为水管线，36为流量调节阀，37为控温元件，38为注水后的原料气，39为锅炉水或脱盐水。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，包括依次连接的原料合成气1管线、预热器2、精脱硫反应器4和蒸发过热组件，在精脱硫反应器4出口与蒸发过热组件冷侧入口之间管路上接入水管线35，蒸发过热组件的冷侧出口引出两条支路，其中一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第一级甲烷化反应器9的入口，另一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第二级甲烷化反应器14的入口，多级甲烷化反应器组中，相邻两级甲烷化反应器依次连接并在连接管线上设置余热回收器11、16、20，最后一级甲烷化反应器底部连接蒸发过热组件热侧入口，蒸发过热组件热侧出口连接分离罐组件。作为一种优选的实施方式，水管线35上设有流量调节阀36，该流量调节阀36由设置在第一级甲烷化反应器9出口的控温元件37反馈控制。作为一种优选的实施方式，水管线35的入口还连接外部锅炉水或脱盐水39输出口。更优选的，分离罐组件包括两级分离罐，其中，第一级分离罐24的入口连接蒸发过热组件热侧出口，底部凝液出口通过循环凝液泵29接入水管线35，顶部气体出口通过冷却器31连接第二级分离罐32入口，第二级分离罐32的顶部得到SNG粗产品气33，底部出口凝液排放至界区外。作为一种优选的实施方式，蒸发过热组件由板式换热器、绕管式换热器或管壳式换热器组成。更优选的，蒸发过热组件为包括沿原料气输送方向布置的蒸发器6a和过热器6b(如图1所示)，或集成一体化的兼具蒸发和过热功能的蒸发过热器6(如图2所示)。作为一种优选的实施方式，多级甲烷化反应器为固定床绝热甲烷化反应器，其级数不小于3。实施例1以四级甲烷化反应为例，生产规模年产10亿Nm3SNG，给出了一种有效回收低品位余热的新型甲烷化装置，示意图如图1所示，该装置的工艺流程包括以下步骤：原料合成气1的流量483470Nm3/h，温度30℃，压力3.3MPaG，组成(mol％)：H2：38.81，CO：11.84，CO2：35.26，H2O：0.13，CH4：13.78，N2：0.11，Ar：0.07，H2S：0.1ppmv，经预热器2预热后，得到预热后原料气3，随后进入精脱硫反应器4内发生脱硫化学反应，脱除H2S等含硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，其特征在于，包括依次连接的原料合成气管线、预热器、精脱硫反应器和蒸发过热组件，在精脱硫反应器出口与蒸发过热组件冷侧入口之间管路上接入水管线，所述的蒸发过热组件的冷侧出口引出两条支路，其中一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第一级甲烷化反应器的入口，另一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第二级甲烷化反应器的入口，所述的多级甲烷化反应器组中，相邻两级甲烷化反应器依次连接并在连接管线上设置余热回收器，末级甲烷化反应器底部连接所述蒸发过热组件热侧入口，所述蒸发过热组件热侧出口连接分离罐组件。

【技术特征摘要】
1.一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，其特征在于，包括依次连接的原料合成气管线、预热器、精脱硫反应器和蒸发过热组件，在精脱硫反应器出口与蒸发过热组件冷侧入口之间管路上接入水管线，所述的蒸发过热组件的冷侧出口引出两条支路，其中一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第一级甲烷化反应器的入口，另一条支路连接多级甲烷化反应器组中的第二级甲烷化反应器的入口，所述的多级甲烷化反应器组中，相邻两级甲烷化反应器依次连接并在连接管线上设置余热回收器，末级甲烷化反应器底部连接所述蒸发过热组件热侧入口，所述蒸发过热组件热侧出口连接分离罐组件。2.根据权利要求1所述的一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，其特征在于，所述的水管线上设有流量调节阀，该流量调节阀由设置在第一级甲烷化反应器出口的控温元件反馈控制。3.根据权利要求1所述的一种有效回收低品位余热的甲烷化装置，其特征在于，所述的水管线的入口还连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫兵海，宫万福，侯宁，吕建宁，圭多科洛迪，
申请(专利权)人：惠生工程中国有限公司，阿美科福斯特惠勒公司，
类型：新型
国别省市：上海,31