本发明专利技术涉及一种部分甲烷化水煤气变换系统和方法。该系统包括：(A)总水煤气入口(110)；(B)一氧化碳变换区段(100)，包括：(B1)一氧化碳变换反应器(101)；(B2)第一水煤气入口管道(120，140)；和(B3)变换反应气出口管道(160，180)；(C)甲烷化区段(200)，包括：(C1)甲烷化反应器(201)，(C2)第二水煤气入口管道(130，150)；和(C3)甲烷化反应气出口管道(170，190)；其中，一氧化碳变换区段(100)和甲烷化区段(200)为并联。采用该系统，能够使煤制合成天然气总体投资和运行成本降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
合成天然气(SNG)是一种清洁燃料，可以利用现有的管道和设施进行供给，可以广泛的替代天然气。代用天然气制备项目正在大面积上马，但是配套的一氧化碳变换装置还是采用合成甲醇工艺中所采用的耐硫部分变换装置。虽然该流程能够满足目前工艺的需求，但是该专利技术可以更好的适用代用天然气项目。耐硫部分变换的方法通常涉及一氧化碳和水蒸气的变换反应。通过变换反应，氢碳比被调整到2. 05-2. 15。基本上，变换反应过程包括以下反应，为等体积反应CCHH2O — C02+H2甲烷化反应过程包括以下反应，C0+3H2 — CH4+H20。现有工艺的一个共同热点就是，耐硫化变换只能够调节氢碳比，不能够兼具甲烷化功能。由于经过甲烷化反应后，气体体积减小。没有甲烷化的一氧化碳变换工艺，送出的气体体积庞大，对于后续的管道和设备的尺寸要求较大，增大了建设成本。同时对于甲烷化工段的压缩机功率消耗也是比较大，增大了运行成本。以上的缺陷将会影响甲烷化装置的成本，并因此影响了 SNG在与石化天然气的竞争力。
技术实现思路
本专利技术涉及一种部分甲烷化水煤气变换系统，包括(A)总水煤气入口 ；(D)混合反应气出口；(B) 一氧化碳变换区段，包括(Bi) 一氧化碳变换反应器；(B2)第一水煤气入口管道，将总水煤气入口与一氧化碳变换反应器流体联通；和(B3)变换反应气出口管道，将一氧化碳变换反应器与混合反应气出口流体联通；(C)甲烷化区段，包括(Cl)甲烷化反应器，(C2)第二水煤气入口管道，将总水煤气入口与甲烷化反应器流体联通；和(C3)甲烷化反应气出口管道，将甲烷化反应器与混合反应气出口流体联通；其中，一氧化碳变换区段和甲烷化区段为并联。优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为绝热反应器。优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为轴流式反应器或轴径式反应ο优选地，一氧化碳变换区段进一步包括变换路第一换热器，设置在总水煤气入口与一氧化碳变换反应器之间；和变换路第三换热器，设置在一氧化碳变换反应器与混合反应气出口之间。优选地，一氧化碳变换区段进一步包括变换路第一水分离器，设置在变换路第一换热器与一氧化碳变换反应器之间；和变换路第二水分离器，设置在变换路第三换热器与混合反应气出口之间。优选地，一氧化碳变换区段进一步包括变换路第二换热器，设置在变换路第一水分离器的下游管道与一氧化碳变换反应器的出口管道交汇处，使所述变换路第一水分离器的下游管道中的所述第一水煤气与所述一氧化碳变换反应器的出口工艺气换热。优选地，甲烷化区段进一步包括甲烷化路第一换热器，设置在总水煤气入口与甲烷化反应器之间；和甲烷化路第三换热器，设置在甲烷化反应器与混合反应气出口之间。优选地，甲烷化区段进一步包括甲烷化路第一水分离器，设置在甲烷化路第一换热器与甲烷化反应器之间；和甲烷化路第二水分离器，设置在甲烷化路第三换热器与混合反应气出口之间。甲烷化路第二换热器，设置在甲烷化路第一水分离器的下游管道与甲烷化反应器的出口管道交汇处，使在所述甲烷化路第一水分离器的下游管道中的第二水煤气与所述甲烷化反应器的出口工艺气换热。优选地，所述系统进一步包括流量调节器，设置在变换反应气出口管道上和/或甲烷化反应气出口管道上。本专利技术还涉及一种部分甲烷化水煤气变换方法，包括以下步骤将总水煤气分流为第一水煤气和第二水煤气；第一水煤气通入一氧化碳变换反应器，进行一氧化碳变换反应，得到第一工艺气；第二水煤气通入甲烷化反应器，进行甲烷化反应，得到第二工艺气；其中，一氧化碳变换反应器和甲烷化反应器为并联。优选地，将第一工艺气与第二工艺气混合，得到混合工艺气。优选地，第一水煤气占总水煤气的总体积流量的20% -80%,优选60% 80%。优选地，第一水煤气调节为以体积计水汽比为(1 2) 1，优选(1.1 1.2) 1。优选地，第二水煤气调节为以体积计水汽比为(0.4 0.6) 1，最优选0.5 1。优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为绝热反应器。优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为轴流式反应器或轴径式反应ο优选地，总水煤气来自煤气化装置。优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器运行压力为50 60巴，优选55 巴。优选地，混合工艺气通入到另一甲烷化装置。采用该系统和方法，使煤制合成天然气总体投资和运行成本降低。附图说明图1是本专利技术的一种优选实施方式的工艺图。 具体实施例方式在本专利技术中，在不矛盾或冲突的情况下，本专利技术的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本专利技术中，所有的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本专利技术公开的内容自制。在本专利技术中，为了突出本专利技术的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。在本专利技术中，术语“一氧化碳变换区段”、“一氧化碳变换工段”和“一氧化碳变换路”可以互换使用，是指进行一氧化碳变换的工段，并可以简称为“变换区段”、“变换工段” 或“变换路”。 在本专利技术中，术语“甲烷化区段”、“甲烷化工段”和“甲烷化路”可以互换使用，是指进行甲烷化的工段。而本专利技术将部分甲烷化反应提前至变换工段进行，由于甲烷化反应后气体体积明显减小，所以能够有效的减小出变化工段工艺气的体积，可以降低后续工段管道和设备的尺寸，降低建设成本。同时由于减小了进入甲烷化工段的工艺气体积，所以可以降低甲烷化工段压缩机的功率消耗。所以，也降低了生产运行成本。本专利技术要解决的根本问题是提供一种更具成本效益和竞争的方法，该方法既能够通过变换调节氢碳比，还能够通过耐硫甲烷化缩小输送气体的体积。更具体地，本专利技术旨在将甲烷化反应提前进行，减少出变换装置的变换气的体积，降低后续管道、设备的尺寸，降低总体投资。本专利技术的基本思想是将甲烷化反应前移到变换工段并且实现调节氢碳比功能。从而，通过一种部分甲烷化水煤气变换方法解决上述问题，所述方法包括下述步骤将气化装置来的水煤气分成两路分别通入到两个并列的绝热反应器中进行反应，以便于将一氧化碳变换和甲烷化分开进行，其特征在于，所述的过程既能很好的控制甲烷化和一氧化碳变换反应的进行，又能实现氢碳比的有效调节。在优选的具体实施方式中，水煤气被分为两股水煤气流，每股所述的水煤气流分别输入到变换路和甲烷化路中。更优选，每股水煤气流占可用的全部水煤气的20% -80%。典型的安排是，两个并列的反应器中，分出73%的水煤气到变换路，27%的水煤气到甲烷化路。水煤气的分配比例取决于催化剂的类型和要求的气体的质量(甲烷含量和氢碳比)。根据本专利技术的另一个方面，气体的分配是按照下述的方式进行的在一氧化碳变换气与甲烷化气汇合处加装一流量控制阀，该阀既可以安装在变换路也可以安装在甲烷化路，该阀主要目的是控制两路气体的分配。由于本专利技术，经过甲烷化后能够有效将变换气体积减小，可以减小后续工段输送管道和设备的尺寸，有效降低投资成本。另一个优点是，由于本专利技术将部分甲烷化提前至变换工段进行，可以将热量合理分配，降低甲烷化工段热回收的负荷。同时还可以提高变换工段副产蒸汽的品质和等级。应该指出，热回收不会受到本专利技术的影响，即副产蒸汽的生产跟现有技术方法相同。上述的所有优点使得煤制合成天然气(SNG)的项目总体投资和运行成本降低，与石化天然气的竞争本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，
类型：发明
国别省市：
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