一种合成天然气的设备制造技术

本申请提供一种合成天然气的设备，涉及甲烷化技术领域。一种合成天然气的设备包括第一反应器、第一冷却器、换热器、第一分离器和第二反应器。第一反应器具有第一进料口和第一出料口。第一冷却器设置于第一出料口。换热器具有第二进料口、第三进料口、第二出料口和第三出料口，第二进料口连接于第一出料口。第一分离器具有第四进料口和第四出料口，第四进料口连接于第二出料口，第四出料口连接于第三进料口。第二反应器具有第五进料口，第五进料口连接于第三出料口。本申请直接将原料气依次经过中温反应器和低温反应器，中温反应器能够消耗掉原料气中大部分碳氧化合物，低温反应器用于消耗残余的碳氧化合物，得到的产品气中碳氧化合物含量较低。合物含量较低。合物含量较低。

【技术实现步骤摘要】
一种合成天然气的设备


[0001]本申请涉及甲烷化
，具体而言，涉及一种合成天然气的设备。

技术介绍

[0002]焦炉煤气(Coke Oven Gas，简称COG)，是指煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉煤气中含有氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、二氧化碳以及微量的焦油、苯、萘、氨、氰化氢、有机硫等。焦炉煤气经净化除去焦油、苯、萘、氨、氰化氢、有机硫等杂质，再通过甲烷化反应将其中的一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲烷，得到主要成分为甲烷和氢气的产品气。
[0003]甲烷化反应是强放热反应，在合成气净化的甲烷合成反应中每1％的CO甲烷合成的绝热温升高达73℃，每1％的CO2甲烷合成的绝热温升约60℃。高浓度碳氧化物在绝热反应器中反应产生的绝热温升大，若不采取有效措施，将会导致设备超温和催化剂烧结失活。
[0004]目前甲烷化反应器按照热量控制方式可分为绝热甲烷化反应器和等温甲烷化反应器。绝热甲烷化反应器首先在绝热反应器中进行甲烷化反应，之后将产物通入冷却器降温，降温后的产物再进入下一级绝热反应器继续反应，由此往复。由于甲烷化反应放热量大，可能导致催化剂失活。等温甲烷化反应器中甲烷化反应放热过程和热量移除过程同时进行，无需预先对原料气稀释，原料气一次性处理量大。但是，等温反应器结构复杂，造价高。
[0005]绝热甲烷化反应工艺以其操作简便、造价低的优势而被广泛采用。其一般流程是将绝热甲烷化反应器串联或并联，通过产品气循环的方式稀释原料气中碳氧化物浓度来控制反应器温度。绝热甲烷化反应基本都会依次设置高温、中温和低温三级绝热反应器。这里所说的高温反应器是指其出口温度500～700℃，中温反应器为400～500℃，低温反应器为200～300℃。高温反应器不仅需要特制的耐高温催化剂，而且催化剂在高温反应器中的使用寿面也较短，极易失活。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种合成天然气的设备，其能够使原料气经两次甲烷化反应得到产品气。
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种合成天然气的设备，其包括第一反应器、第一冷却器、换热器、第一分离器和第二反应器。
[0008]第一反应器具有第一进料口和第一出料口。
[0009]第一冷却器设置于第一出料口。
[0010]换热器具有第二进料口、第三进料口、第二出料口和第三出料口，第二进料口连接于第一出料口以使经第一冷却器冷却的至少部分流体流向换热器。
[0011]第一分离器具有第四进料口和第四出料口，第四进料口连接于第二出料口，第四出料口连接于第三进料口。
[0012]第二反应器具有第五进料口，第五进料口连接于第三出料口。
[0013]在上述实现过程中，180～300℃的原料气经第一反应器反应后得到400～600℃的第一反应气，将400～600℃的第一反应气经第一冷却器冷却后得到180～300℃的第一反应气，通过换热器后分离出水，再被换热器加热至170～290℃进入到第二反应器中进行反应得到250～400℃的第二反应气。
[0014]本申请直接将原料气依次经过中温反应器和低温反应器，中温反应器能够消耗掉原料气中大部分碳氧化合物，低温反应器用于消耗残余的碳氧化合物。得到的产品气中碳氧化合物含量较低，产品气经过简单的甲烷和氢气分离即可使用。本申请通过中温反应器和低温反应器的阶梯式搭配，能够提高设备的利用率。
[0015]并且，由于本申请的天然气合成设备并不涉及高温反应器，反应器中的催化剂能够保持良好的活性重复使用，天然气合成设备也不会有较大的损耗，能够延长其使用寿命。
[0016]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备包括循环压缩机，循环压缩机具有第六进料口和第六出料口，第六进料口连接于第一出料口，第六出料口连接于第一进料口以使经第一冷却器冷却的部分流体经过循环压缩机流向第一进料口。
[0017]在上述实现过程中，循环压缩机用于将部分经第一冷却器冷却后的180～300℃的第一反应气与原料气混合重新进入到第一反应器中反应。
[0018]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备包括第二冷却器，第二冷却器设置于第二出料口。
[0019]在上述实现过程中，第二冷却器用于将经过第一次经过换热器的第一反应气冷却至20～60℃，能够分离出较多的水。
[0020]在一种可能的实施方案中，第二反应器具有第五出料口，合成天然气的设备包括第三冷却器，第三冷却器设置于第五出料口。
[0021]在上述实现过程中，第三冷却器用于将250～400℃的第二反应气冷却至20～60℃。
[0022]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备包括第二分离器，第二分离器具有第七进料口，第七进料口连接于第五出料口以使经第三冷却器冷却的流体流向第二分离器。
[0023]在上述实现过程中，第二分离器用于分离出第二反应气中的水分。
[0024]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备还包括集气装置，第二分离器具有第七出料口，集气装置连接于第七出料口。
[0025]在上述实现过程中，集气装置用于收集制得的产品气。
[0026]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备还包括至少一个反应器，至少一个反应器依次连接于第七出料口。
[0027]在一种可能的实施方案中，合成天然气的设备还包括供气装置，供气装置连接于第一进料口。
[0028]在上述实现过程中，供气装置用于提供预热的原料气。
[0029]在一种可能的实施方案中，换热器具有第一流道和第二流道，第一流道的两端为第二进料口和第二出料口，第二流道的两端为第三进料口和第三出料口，第一流道和流道共用侧壁并通过侧壁实现换热。
[0030]在一种可能的实施方案中，第一反应器的反应温度为400～500℃，第二反应器的反应温度为200～300℃。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]图1为本申请实施例的一种合成天然气的设备；
[0033]图2为本申请实施例的另一种合成天然气的设备。
[0034]图标：10-设备；100-第一反应器；200-第一冷却器；300-换热器；400-第一分离器；500-第二反应器；600-循环压缩机；700-第二冷却器；800-第二分离器；900-供气装置；1000-集气装置。
具体实施方式
[0035]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成天然气的设备，其特征在于，所述合成天然气的设备包括：第一反应器，所述第一反应器具有第一进料口和第一出料口；第一冷却器，所述第一冷却器设置于所述第一出料口；换热器，所述换热器具有第二进料口、第三进料口、第二出料口和第三出料口，所述第二进料口连接于所述第一出料口以使经所述第一冷却器冷却的至少部分流体流向所述换热器；第一分离器，所述第一分离器具有第四进料口和第四出料口，所述第四进料口连接于所述第二出料口，所述第四出料口连接于所述第三进料口；第二反应器，所述第二反应器具有第五进料口，所述第五进料口连接于所述第三出料口。2.根据权利要求1所述的合成天然气的设备，其特征在于，所述合成天然气的设备包括循环压缩机，所述循环压缩机具有第六进料口和第六出料口，所述第六进料口连接于所述第一出料口，所述第六出料口连接于所述第一进料口以使经所述第一冷却器冷却的部分流体经过所述循环压缩机流向所述第一进料口。3.根据权利要求1所述的合成天然气的设备，其特征在于，所述合成天然气的设备包括第二冷却器，所述第二冷却器设置于所述第二出料口。4.根据权利要求1所述的合成天然气的设备，其特征在于，所述第二反应器具有第五出料口，所述合成天然气的设备包括第三冷却器，所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惊涛，曾明国，陈小林，
申请(专利权)人：成都赛普瑞兴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：