一种生产合成天然气的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生产合成天然气的方法及装置。本发明专利技术是以煤或生物质气化产物为原料生产含甲烷摩尔百分比为94%以上的富甲烷气体的连续工艺流程。本发明专利技术提供的生产工艺不仅能够较好地控制甲烷化反应器的操作温度，避免因原料波动较大或事故引起的催化剂飞温烧结等问题，并且提供了甲烷化反应放热利用体系，提高了能量综合利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产合成天然气的方法及装置，具体地涉及以煤或生物质气化产物为原料生产合成天然气的方法及装置，属于合成天然气

技术介绍
上世纪七十年代以来，伴随着石油危机，煤制甲烷(合成天然气或代用天然气)得到较快发展。煤制甲烷的主要方法包括煤加氢气化直接生产甲烷和经合成气间接生产甲烧。煤加氢气化生产甲烷的主要问题有碳转化率低、甲烷收率低、气体组成复杂、甲烷浓度低以及得不到高质量的合成天然气等。相对来说，煤经合成气生产甲烷的工艺具有技术成熟度高、碳利用率高及甲烷浓度高的显著优势。上世纪80年代初，德国鲁奇公司结合巴斯夫公司的甲烷化催化剂完成了甲烷化工艺的开发，并成功应用于美国大平原工厂389万立方米/天的煤制天然气工厂；英国煤气公司针对BGL气化炉的合成气特点开发了HICOM工艺及相应催化剂，并建立了 2832m3/d的中试装置；丹麦托普索公司成功研制了最高能耐700°C高温的宽温型催化剂，并开发了 TREMP完全甲烷化工艺。在我国，以利用煤生产城市煤气为目的，在上世纪已建立较成熟的煤气部分甲烷化技术如中科院大连化学物理研究所研发了“常压水煤气部分甲烷化生产城市煤气”技术；化工部化肥研究所开发了以常压半水煤气为原料气的RHM-266型镍系甲烷化催化剂及工艺；煤炭科学研究院开发了两段炉水煤气甲烷化工艺。随着可持续发展的需要，节能降耗、提高能源利用效率成为各技术发展的方向和趋势。对甲烷化过程而言，高温、高压操作、宽温型催化剂有利于设备及过程强化，进而降低能耗，并提高甲烷化反应副产热品位及回收利用率。鉴于此，宽温型甲烷化催化剂，高温、高压完全甲烷化技术已成为当前甲烷化技术的发展趋势。目前世界上仅有美国大平原一家甲烷化商业化工厂，且为中、低温甲烷化技术，对于甲烷化发展趋势的高温、高压完全甲烷化技术，尚没有工业化应用的先例。国内甲烷化技术目前仅停留于部分甲烷化，且催化剂适应温度范围窄，极大限制了能量的综合利用效率；另外常压下进行的部分甲烷化技术不利于反应和设备强化，缺乏反应器设计和物质-能量的集成优化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种生成合成天然气(Synthetic Natural Gas,SNG )的方法及装置。本专利技术是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提供一种生产合成天然气的方法。参照图I和图2，所述方法包括以下的步骤a)原料气(I)经第一换热设备(2)升温至15(T350°C后按体积比I: (O. 5 5):((TO. 5) : ((Γ0. 5)分成第一股原料气(4)、第二股原料气(5)、第三股原料气(6)和第四股原料气(7)；b)将步骤a)中的第一股原料气(4)与第一蒸汽(37)和增压后的循环气(19)混合得到温度为25(T400°C的第一混合气(8)，将第一混合气(8)通入第一段甲烷化反应器(9)中发生反应，得到温度为45(T750°C的第一段产品气(10)，该第一段产品气(10)经第二换热设备(11，11')降温至25(T400°C得到降温后的第一段产品气(12);c)将步骤b)得到的降温后的第一段产品气(12)按体积比(0.3飞)I分成循环气(13)和第二股第一段产品气(14)，所述循环气(13)经第三换热设备(15)降温，得到温度为10(T350°C的循环气16，循环气16经循环压缩机(17)增压得到增压后的循环气(18)，增压后的循环气(18)经第三换热设备(15)升温，得到温度为25(T350°C的所述增压后的循环气(19)；d)将步骤c)得到的降温后的第二股第一段产品气(14)与所述第二股原料气(5)、 第二蒸汽(38)混合得到温度为25(T40(TC的第二混合气(20)，将第二混合气(20)通入第二段甲烷化反应器(21)中发生反应，得到温度为45(T700°C的第二段产品气(22)，该第二段产品气(22)经第四换热设备(23，23')降温，得到温度35(T550°C的降温后的第二段产品气(24，24')，降温后的第二段产品气(24，24')经第五换热设备(25，25 ')降温至20(T40(TC得到降温后的第二段产品气(26)；e)将步骤d)得到的降温后的第二段产品气(26)与所述第三股原料气(6)、第三蒸汽(39 )混合得到温度为20(Γ400 V的第三混合气(27 )，将第三混合气(27 )通入第三段甲烷化反应器(28)中发生反应，得到温度为30(T550°C的第三段产品气(29)，该第三段产品气(29)经所述第一换热设备(2)降温至6(T350°C得到的降温后的第三段产品气(30)；f)将步骤e)得到的降温后的第三段产品气(30)与所述第四股原料气(7)、第四蒸汽(40)混合得到温度为6(T20(TC的第四混合气(31)，所述第四混合气(31)经第六换热设备(32)升温得到温度为20(T35(TC的升温后的第四混合气33，升温后的第四混合气33通入第四段甲烷化反应器(34)中发生反应，得到温度为25(T450°C的第四段产品气(35)；g)将步骤f)得到的第四段产品气(35)经第六换热设备(32)降温并进行气液分离后得到温度为2(T80°C的产品气(36)。优选地，所述原料气(I)的摩尔百分比组成如下一氧化碳5 50%，二氧化碳0 30%，氢气20 80%，甲烷0 20%。优选地，在所述步骤a)中，将所述原料气(I)分成的第一股原料气(4)、第二股原料气(5)、第三股原料气(6)和第四股原料气(7)的体积比可以为I: (O. 5 2) : ((Γ0. 3):(0 0· 3)。优选地，在所述步骤c)中，将所述降温后的第一段产品气(12)分成的循环气(13)和第二股第一段产品气(14)的体积比可以为(O. 3^3) :1。在本专利技术的一种优选的实施方案中，所述方法还包括通过以下方式利用甲烷化反应放热使来自界区的锅炉给水(41，4Γ )进入汽包(42，42')，使来自汽包(42，42')的第一锅炉给水(43，43')进入所述第二换热设备(11，11')产生:TlOMPa的第一饱和蒸汽(44,44/ )，使来自汽包(42，42')的第二锅炉给水(45，45')进入所述第四换热设备(23，23')或所述第五换热设备(25，25')产生:TlOMPa的第二饱和蒸汽(46，46')，来自汽包(42，42')的第三饱和蒸汽(47，47')经所述第五换热设备(25，25')或所述第四换热设备(23,23')升温，得到温度为30(T550°C的过热蒸汽(48，48')。在上述利用甲烷化反应放热的方式中，当第二锅炉给水(45，45')进入第四换热设备(23，23')时，第三饱和蒸汽(47，47')经第五换热设备(25，25')升温；当第二锅炉给水(45，45')进入第五换热设备(25，25')时，第三饱和蒸汽(47，49')经第四换热设备(23,23/ )升温。根据本专利技术提供的生产合成天然气的方法，该方法以煤或生物质气化产物为原料，生产合成天然气，所得的合成天然气产物中含有甲烷的摩尔百分比为94%以上。另一方面，本专利技术还提供了用于本专利技术提供的上述方法的装置，该装置包括甲烷化反应器，包括用于进行甲烷化反应的第一段甲烷化反应器(9)、第二段甲烷化反应器(21)、第三段甲烷化反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产合成天然气的方法，所述方法包括以下步骤：a）原料气（1）经第一换热设备（2）升温至150~350℃后按体积比1:（0.5~5）:（0~0.5）:（0~0.5）分成第一股原料气（4）、第二股原料气（5）、第三股原料气（6）和第四股原料气（7）；b）将步骤a）中的第一股原料气（4）与第一蒸汽（37）和增压后的循环气（19）混合得到温度为250~400℃的第一混合气（8），将第一混合气（8）通入第一段甲烷化反应器（9）中发生反应，得到温度为450~750℃的第一段产品气（10），该第一段产品气（10）经第二换热设备（11，11′）降温至250~400℃得到降温后的第一段产品气（12）；c）将步骤b）得到的降温后的第一段产品气（12）按体积比（0.3~5）:1分成循环气（13）和第二股第一段产品气（14），所述循环气（13）经第三换热设备（15）降温，得到温度为100~350℃的循环气（16），循环气（16）经循环压缩机（17）增压得到增压后的循环气（18），增压后的循环气（18）经第三换热设备（15）升温，得到温度为250~350℃的所述增压后的循环气（19）；d）将步骤c）得到第二股第一段产品气（14）与所述第二股原料气（5）、第二蒸汽（38）混合得到温度为250~400℃的第二混合气（20），将第二混合气（20）通入第二段甲烷化反应器（21）中发生反应，得到温度为450~700℃的第二段产品气（22），该第二段产品气（22）经第四换热设备（23，23′）降温，得到温度350~550℃的降温后的第二段产品气（24，24′），降温后的第二段产品气（24，24′）经第五换热设备（25，25′）降温至200~400℃得到降温后的第二段产品气（26）；e）将步骤d）得到的降温后的第二段产品气（26）与所述第三股原料气（6）、第三蒸汽（39）混合得到温度为200~400℃的第三混合气（27），将第三混合气（27）通入第三段甲烷化反应器（28）中发生反应，得到温度为300~550℃的第三段产品气（29），该第三段产品气（29）经所述第一换热设备（2）降温至60~350℃得到的降温后的第三段产品气（30）；f）将步骤e）得到的降温后的第三段产品气（30）与所述第四股原料气（7）、第四蒸汽（40）混合得到温度为60~200℃的第四混合气（31）， 所述第四混合气（31）经第六换热设备（32）升温，得到温度为200~350℃的升温后的第四混合气（33），升温后的第四混合气（33）通入第四段甲烷化反应器（34）中发生反应，得到温度为250~450℃的第四段产品气（35）；g）将步骤f）得到的第四段产品气（35）经第六换热设备（32）降温并进行气液分离后得到温度为20~80℃的产品气（36）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李安学，李春启，左玉帮，刘永健，丁万友，余铭程，刘学武，梅长松，孔凡贵，刘佳男，
申请(专利权)人：大唐国际化工技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：