【技术实现步骤摘要】
合成气制备天然气的方法及其装置
[0001]本专利技术涉及制备天然气
，具体涉及一种合成气制备天然气的方法、一种合成气制备天然气的装置。
技术介绍
[0002]目前合成气制代用天然气的工艺主要是高温甲烷化法。高温甲烷化技术为CO和CO2在高温甲烷化催化剂存在下与氢气发生反应生成甲烷和水，放出大量反应热。甲烷合成过程中发生的反应主要包括：
[0003]CO+3H2→
CH4+H2O+206.2kJ/mol(1)；
[0004]CO2+4H2→
CH4+2H2O+165kJ/mol(2)；
[0005]CO+H2O
→
H2+CO2+41kJ/mol(3)。
[0006]高温甲烷化技术发展可以追溯到20世纪70年代，由于石油危机使得当时的美国、英国等开始了替代能源的应用研究，包括煤制高热值城市煤气和替代天然气的技术研发。
[0007]目前高温甲烷化技术流程存在以下缺陷：
[0008]1)反应器、过热器和蒸汽发生器的设置。即，现有高温甲烷化工艺流程中蒸汽发生器和过热器的配置有两种方式，一种为1#甲烷化反应器后先配置蒸汽发生器产汽，后配置过热器过热，可产中压蒸汽；前者由于将过热器置后，蒸汽的压力等级和产量会受影响；另一种为1#甲烷化反应器后先配置过热器，后配置蒸汽发生器产汽，可产高压蒸汽；后者由于将过热器前置，由于1#反应器出口温度一般在620
‑
670℃，如副产高压或超高压蒸汽，温度≥500℃，蒸汽发生器和过热器的设计和...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种合成气制备天然气的方法，其特征在于，所述方法包括：多级甲烷化步骤和甲烷化热回收制蒸汽步骤；其中，所述多级甲烷化步骤依次采用一级绝热甲烷化反应、二级绝热甲烷化反应和复合甲烷化反应，得到天然气(p1)；所述甲烷化热回收制蒸汽步骤利用所述多级甲烷化步骤产生的反应热，得到9
‑
12.5MPa的超高压过热蒸汽(s1)和3
‑
5MPa的中压过热蒸汽(s2)；其中，所述复合甲烷化反应依次包括：绝热甲烷化阶段和等温甲烷化阶段。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：(1)将合成气(01)经预处理后，得到的预处理后合成气(04)分两股，第一股预处理后合成气(04
‑
i)和循环气(05)混合后并进行所述一级绝热甲烷化反应，得到第一高温气体(06)；(2)将所述第一高温气体(06)和第一超高压锅炉水(07
‑
i)进行换热，得到由所述第一高温气体(06)转变成的第一低温气体(09)，以及由所述第一超高压锅炉水(07
‑
i)转变成的第一超高压饱和蒸汽(08
‑
i)；所述第一低温气体(09)和预热高压锅炉水(010)进行换热，得到由所述第一低温气体(09)转变成的第二低温气体(011)和由所述预热高压高炉水(010)转变成的超高压锅炉水(07)；(3)将所述第二低温气体(011)和第二股预处理后合成气(04
‑
ii)混合并进行所述二级绝热甲烷化反应，得到的第二高温气体(012)和超高压饱和蒸汽(08)进行超高压蒸汽过热，得到由所述第二高温气体(012)转变成的第三低温气体(013)和由所述超高压饱和蒸汽(08)转变成的所述超高压过热蒸汽(s1)；将所述第三低温气体(013)和中压饱和蒸汽(014)进行换热，得到由所述第三低温气体(013)转变成的第四低温气体(015)和由所述中压饱和蒸汽(014)转变成的所述中压过热蒸汽(s2)；(4)将所述第四低温气体(015)和第二超高压锅炉水(07
‑
ii)进行换热，得到由所述第四低温气体(015)转变成的第五低温气体(016)和由所述第二超高压锅炉水(07
‑
ii)转变成的第二超高压饱和蒸汽(08
‑
ii)；将所述第五低温气体(016)和压缩后循环气(017)进行换热，得到由所述第五低温气体(016)转变成的第六低温气体(018)和由所述压缩后气体(017)转变成的所述循环气(05)；(5)将所述第六低温气体(018)分成两股，一股工艺气(018
‑
i)分别与高压锅炉水(019)、第一脱盐水(020
‑
i)进行换热，得到由所述一股工艺气(018
‑
i)转变成的气液混合物(021)，由所述高压锅炉水(019)转变成的所述预热高压锅炉水(010)，以及由所述第一脱盐水(020
‑
i)转变成的第一预热脱盐水(022
‑
i)；其中，所述气液混合物(021)依次经第一气液分离、压缩，得到所述压缩后循环气(017)；另一股工艺气(018
‑
ii)进行所述复合甲烷化反应，得到的第三高温气体和中压锅炉水(023)进行换热，得到由所述第三高温气体转变成的次高温气体(024)和由所述中压锅炉水(023)转变成的所述中压饱和蒸汽(014)；其中，所述次高温气体(024)预热所述合成气(01)，得到的第七低温气体(025)经第二气液分离后，得到的气体与第二脱盐水(020
‑
ii)进行换热，得到第二预热脱盐水(022
‑
ii)和第八低温气体(026)，并将所述第八低温气体(026)依次进行水冷、第三气液分离，得到所述天然气(p1)；其中，所述超高压锅炉水(07)包括所述第一超高压锅炉水(07
‑
i)和第二超高压锅炉水(07
‑
ii)；所述超高压饱和蒸汽(08)包括所述第一超高压饱和蒸汽(08
‑
i)和第二超高压饱
和蒸汽(08
‑
ii)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一级绝热甲烷化反应、二级绝热甲烷化反应和绝热甲烷化阶段各自独立地在第一甲烷化催化剂存在下进行；所述等温甲烷化阶段在第二甲烷化催化剂存在下进行；优选地，所述第一甲烷化催化剂和第二甲烷化催化剂各自独立地包括：氧化铝载体和负载在所述氧化铝载体上的镍和稀土元素；进一步优选地，基于所述第一甲烷化催化剂的总重量，镍的含量为15
‑
22wt％，稀土元素的含量为1
‑
5wt％；基于所述第二甲烷化催化剂的总质量，镍的含量为20
‑
25wt％，稀土元素的含量为1
‑
5wt％；优选地，所述第一甲烷化催化剂的物性参数满足：入口温度为250
‑
350℃；反应温度为250
‑
700℃；空速为6000
‑
11000h
‑1；反应压力为2
‑
5MPa；所述第二甲烷化催化剂的物性参数满足：入口温度为250
‑
300℃；反应温度为300
‑
400℃；空速为5000
‑
10000h
‑1；反应压力为2
‑
5MPa。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，步骤(1)中，所述一级绝热甲烷化反应的条件包括：压力为2
‑
5.5MPa；温度为590
‑
690℃；体积空速为5000
‑
8000h
‑1；和/或，所述合成气(01)的压力为2.2
‑
5.5MPa；温度为20
‑
60℃；和/或，所述合成气(01)中，CO含量为15
‑
25体积％，CO2含量为0.5
‑
2体积％，H2含量为65
‑
80体积％；和/或，所述预处理后合成气(04)的温度为180
‑
220℃，硫含量为2
‑
30ppb，压力为2.2
‑
5.5MPa；和/或，所述第一股预处理后合成气(04
‑
i)和第二股预处理后合成气(04
‑
ii)的体积流量比为0.7
‑
1.2：1；和/或，所述第一股预处理后合成气(04
‑
i)和循环气(05)的体积流量比为0.4
‑
0.8：1；和/或，所述循环气(05)的压力为2
‑
5.5MPa；温度为270
‑
350℃；和/或，所述第一高温气体(06)的压力为2
‑
5.5MPa；温度为590
‑
690℃；和/或，所述预处理的过程包括：将所述合成气(01)经第四气液分离后，与所述次高温气体(024)进行换热，得到的换热后合成气(02)与精脱硫用水(03)混合并进行脱硫，得到所述预处理后合成气(04)；优选地，所述换热后合成气(02)的温度为200
‑
240℃；优选地，所述精脱硫用水(03)的温度为240
‑
280℃；优选地，所述换热后合成气(02)与精脱硫用水(03)的体积流量比为3000
‑
3500：1。5.根据权利要求2
‑
4中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述第一高温气体(06)和第一超高压锅炉水(07
‑
i)的体积流量比为120
‑
140：1；和/或，所述超高压饱和蒸汽(08)的温度为320
‑
326℃；压力为9
‑
12.5MPa；和/或，所述第一超高压饱和蒸汽(08
‑
i)和第二超高压饱和蒸汽(08
‑
ii)的体积比为2.1
‑
2.5：1；和/或，所述超高压锅炉水(07)的温度为240
‑
280℃；和/或，所述第一超高压锅炉水(07
‑
i)和第二超高压锅炉水(07
‑
ii)的体积流量比为2.1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：亢万忠，刘芹，冯亮杰，李忠燕，陈国平，孙志刚，
申请(专利权)人：中石化宁波技术研究院有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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