制取合成天然气的绝热甲烷化工艺和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了制取合成天然气的绝热甲烷化工艺，包括甲烷化步骤、甲烷化热回收制蒸汽步骤以及冷凝液处理步骤，净化后的合成气进入甲烷化步骤进行甲烷化，其特征在于，所述甲烷化步骤采用至少以上的绝热甲烷化反应器进行甲烷化；还包括甲烷化精制步骤，该甲烷化精制步骤设置在所述甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间或者设置在甲烷化热回收制蒸汽步骤中。本发明专利技术还公开了该制取合成天然气的等温甲烷化工艺所使用的绝热甲烷化装置。本发明专利技术具有节能，环保，投资少的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以煤或生物质为原料制取合成天然气(SNG)的化工领域，尤其涉及以 煤(coal)或生物质(biomass)为原料制取合成天然气(substitute/synthetic natural gas，SNG)的绝热甲烷化工艺和装置(IsothermalMethanation Process and Plant,SIECC/ MP)。
技术介绍
我国能源结构目前的现状为多煤、少气、缺油，并且以后也很难以改观。目前煤碳 的利用以直接做燃料为主，利用效率低；并且煤在燃烧过程中，排放大量的废气、废渣等有 害物质，污染空气、水域和土地，还有碳——化工用的煤都是通过铁路和轮船运输，运输负 荷重，占据了大量的运输资源，因此集中建设多套大型的煤或生物质制甲烷气装置(单系 列400万方/天SNG)，将含碳原料气化后，气体经调质(调整气体成分)，净化(脱除甲烷 化催化剂有毒杂质)，再经过甲烷化，生产符合我国天然气管道输送标准的高热值清洁合成 天然气SNG势在必行。 将煤或生物质制甲烷气后有利于解决以下问题 1)有利于缓解铁路公路运输的紧张状态； 2)改善城市居民生活环境及城市附近工业区的环境保护； 3)解决远离天然气产地的工矿企业对于清洁燃料的要求； 4)稳定天然气供应。 现阶段中华人民共和国国家标准GB17820-1999的天然气标准如表1 : 表1<table>table see original document page 6</column></row><table> 甲烷化制合成天然气(SNG)的主要问题是控制催化剂的温升。目前的一些甲烷化工艺，主要差别就是在温度控制所采用方法的不同上。最常用的方法是气体循环法，即循环 气体稀释合成气，反应热被大量工艺气作为显热吸收。目前甲烷化工艺中还存在如下问题 1.现有的甲烷化工艺复杂，甲烷化反应器数量多，换热设备多； 2.循环量大，循环能耗高，单套大型化困难； 3.目前采用高温气体循环的甲烷化工艺，循环压縮机设计制造有难度，运行条件 苛刻，投资大；而采用冷气体循环的甲烷化工艺，高品位热量回收减少，蒸汽产量降低(饱 和或过热)，热利用效率下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种制取合成天然气的绝热甲烷化工艺，其通过对甲烷化反应器结构改进、移热方式改进、分流、冷激和其他手段对气体循环系统进行改进，采用等温甲烷化反应器结合气体循环工艺，通过分流、冷激和其他手段对气体循环系统进行改进，流程简单、阻力降低、投资低、副产高压蒸汽量大(饱和或过热)。 本专利技术所要解决的技术问题之二是提供上述工艺所使用的制取合成天然气的绝热甲烷化装置。 作为本专利技术第一方面的制取合成天然气的绝热甲烷化工艺，包括甲烷化步骤、甲 烷化热回收制蒸汽步骤以及冷凝液处理步骤，净化后的合成气进入甲烷化步骤进行甲烷 化，其特征在于，所述甲烷化步骤采用至少以上的绝热甲烷化反应器进行甲烷化；还包括甲 烷化精制步骤，该甲烷化精制步骤设置在所述甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间 或者设置在甲烷化热回收制蒸汽步骤中。 本专利技术所述的甲烷化步骤具体是净化后的合成气经过保护床GB，精脱硫至甲 烷化催化剂可以允许的总硫含量并将合成气预热到甲烷化催化剂的活性起始温度200 30(TC，新鲜的合成气进入甲烷化步骤，进入甲烷化步骤的新鲜合成气分为两路，一路占新 鲜合成气体积的40-70VX的第一部分新鲜合成气与循环气混合后进入第一绝热甲烷化反 应器进行第一级甲烷化生成温度为400-65(TC的第一高温气体，第一高温气体经过第一热 回收系统回收反应热得到第一 甲烷化气体，第一 甲烷化气体的温度等于甲烷化催化剂的活 性起始温度200-300°C ;另一路占新鲜合成气体积的30-60VX的第二部分新鲜合成气与第 一甲烷化气体混合后进入第二绝热甲烷化反应器进行第二级甲烷化生成温度为400-650°C 第二高温气体，第二高温气体经过第二热回收系统回收反应热后得到温度为100-30(TC产 品气体，产品气体一部分作为循环气经过增压至新鲜合成气气压力送至第一绝热甲烷化反 应器，其余部分送至甲烷化热回收制蒸汽步骤。 在上述方法中，保护床GB为常温保护床或高温保护床。 在上述方法中，通过控制循环气的气量来控制第一绝热甲烷化反应器的出口温 度，使其低于甲烷化催化剂的允许操作温度650-700°C ，其中循环气的气量与进入甲烷化热 回收制蒸汽步骤的产品气体的气量比值为2. 0-5. 0。 在上述方法中，第二绝热甲烷化反应器的热点温度通过控制进入第二绝热甲烷化 反应器的新鲜合成气的流量来进行。 在上述方法中，第一绝热甲烷化反应器和第二绝热甲烷化反应器可以副产 4. 0-9. 0MPa中压过热蒸汽。 在上述方法中，所述新鲜合成气中H2/CO 3. 3 3. 4V%， C021. 5V%， CH416. 3V%，C2H4 (或C2H6和C3H8) 0. 2 0. 6V% ， N2/Ar0. 2 0. 6V% 。 在上述方法中，循环气采用循环压縮机或增压喷射泵进行增压。 在上述方法中，整个甲烷化步骤的阻力降小于5bar。 在上述方法中，设置在所述甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间的甲烷化 精制步骤采用一个等温甲烷化反应器和一个第三热回收系统来实现，其余部分的产品气体 先进入等温甲烷化反应器进行精制，精制后的产品气体再通过第三热回收系统回收热量， 调节温度后送入甲烷化热回收制蒸汽步骤。 在上述方法中，设置在所述甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间的甲烷化 精制步骤采用第三绝热甲烷化反应器、第四绝热甲烷化反应器以及第三热回收系统、第四 热回收系统来实现，其余部分的产品气体先进入第三绝热甲烷化反应器进行精制，精制后 的产品气体再通过第三热回收系统回收热量，调节温度后再送入第四绝热甲烷化反应器进 行进一步精制，进一步精制后的产品气体再通过第四热回收系统回收热量，调节温度后送 入甲烷化热回收制蒸汽步骤。 在上述方法中，设置在甲烷化热回收制蒸汽步骤中的甲烷化精制步骤采用设置于 甲烷化热回收制蒸汽步骤中的第一步循环压縮后的第三绝热甲烷化反应器、第三热回收系 统来实现，经过第一步气液分离、第一步循环压縮后的产品气体通过与第三绝热甲烷化反 应器出来的产品气体热交换后进入第三绝热甲烷化反应器进行进一步精制，进一步精制后 的产品气体通过与经过第一步气液分离、第一步循环压縮后的产品气体热交换后进入第三 热回收系统回收热量，调节温度后进入第二步气液分离进行气液分离，经过第二步气液分 离后的气体送入干燥器进行干燥。 作为本专利技术第二方面的制取合成天然气的绝热甲烷化装置，包括保护床GB、甲烷 化装置、甲烷化热回收制蒸汽装置以及冷凝液处理装置，其特征在于，还包括一甲烷化精制 装置，所述甲烷化精制装置设置在甲烷化装置与甲烷化热回收制蒸汽装置之间或设置在甲 烷化热回收制蒸汽装置中。 本专利技术的甲烷化装置包括第一绝热甲烷化反应器、第二绝热甲烷化反应器、第一 热回收装置、第二热回收装置、增压循环装置；所述保护床的出口分成两路管路，其中第一 路管路接第一绝热甲烷化反应器的入口 ，第二管路与第一热回收装置的出口并接本文档来自技高网...

【技术保护点】
制取合成天然气的绝热甲烷化工艺，包括甲烷化步骤、甲烷化热回收制蒸汽步骤以及冷凝液处理步骤，净化后的合成气进入甲烷化步骤进行甲烷化，其特征在于，所述甲烷化步骤采用至少以上的绝热甲烷化反应器进行甲烷化；还包括甲烷化精制步骤，该甲烷化精制步骤设置在所述甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间或者设置在甲烷化热回收制蒸汽步骤中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨震东，陆欢庆，刘敬荣，金力强，
申请(专利权)人：上海国际化建工程咨询公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]