[實用新型]制取合成天然氣的絕熱甲烷化裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920078233.8
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN201525833U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 楊震東;陸歡慶;劉敬榮;金力強
• 申請（專利權）人: 上海國際化建工程咨詢公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本實用新型涉及以煤或生物質為原料制取合成天然氣(SNG)的化工領域，尤其涉及以煤(coal)或生物質(biomass)為原料制取合成天然氣(substitute/synthetic?natural?gas，SNG)的絕熱甲烷化裝置(IsothermalMethanation?Process?and?Plant，SIECC/IMP)。

背景技術

我國能源結構目前的現(xiàn)狀為多煤、少氣、缺油，并且以后也很難以改觀。目前煤碳的利用以直接做燃料為主，利用效率低；并且煤在燃燒過程中，排放大量的廢氣、廢渣等有害物質，污染空氣、水域和土地，還有碳——化工用的煤都是通過鐵路和輪船運輸，運輸負荷重，占據(jù)了大量的運輸資源，因此集中建設多套大型的煤或生物質制甲烷氣裝置(單系列400萬方/天SNG)，將含碳原料氣化后，氣體經調質(調整氣體成分)，凈化(脫除甲烷化催化劑有毒雜質)，再經過甲烷化，生產符合我國天然氣管道輸送標準的高熱值清潔合成天然氣SNG勢在必行。

將煤或生物質制甲烷氣后有利于解決以下問題：

1)有利于緩解鐵路公路運輸?shù)木o張狀態(tài)；

2)改善城市居民生活環(huán)境及城市附近工業(yè)區(qū)的環(huán)境保護；

3)解決遠離天然氣產地的工礦企業(yè)對于清潔燃料的要求；

4)穩(wěn)定天然氣供應。

現(xiàn)階段中華人民共和國國家標準GB17820-1999的天然氣標準如表1：

表1

但是目前以煤或生物質為原料制取合成天然氣(SNG)的甲烷化裝置，國外僅有一套工業(yè)化裝置在運行，國內還沒有示范裝置、半工業(yè)化裝置或工業(yè)化裝置運行。而采用國外已有的工業(yè)化裝置制得的甲烷氣存在著碳含量高、氫含量高、熱值低、質量差、熱回收效率差及流程復雜等缺點，不符合中華人民共和國國家標準GB17820-1999的天然氣標準，因此現(xiàn)有甲烷化技術不能滿足國內對煤或生物質制取合成天然氣(SNG)大型化裝置建設的要求。有鑒于此，本實用新型的IMP等溫甲烷化工藝和裝置(Isothermal?MethanationProcess?and?Plant)，意在自主開發(fā)我國的以煤或生物質制取合成天然氣(SNG)的新型節(jié)能環(huán)保甲烷化技術，對我國經濟發(fā)展及協(xié)調利用我國各種能源和節(jié)能減排具有特殊的意義。

合成氣的甲烷化涉及的反應如下：

甲烷化反應：

CO+3H₂←→CH₄+H₂O+ΔH

CO₂+4H₂←→CH₄+2H₂O+ΔH

一氧化碳變換反應：

CO+H₂O←→CO₂+H₂+ΔH

上述反應同時進行。由上述反應式可以看出，甲烷化反應是強放熱反應，高溫下加速反應，低溫下有利于甲烷反應平衡向右移動。

由于甲烷化是一個氫和碳氧化物氣體(稱為合成氣)反應的催化反應過程，從煤或生物質制得的氣體調質凈化后成為制取SNG的合成氣，含有很高含量的碳氧化物和氫氣，該氣體在催化劑上反應生成甲烷，釋放出大量的熱量，一次通過的絕熱溫升可以達到400～600℃，非常容易造成催化劑的失活和反應器損壞。

甲烷化制合成天然氣(SNG)的主要問題是控制催化劑的溫升。目前的一些甲烷化工藝，主要差別就是在溫度控制所采用方法的不同上。最常用的方法是氣體循環(huán)法，即循環(huán)氣體稀釋合成氣，反應熱被大量工藝氣作為顯熱吸收。

目前甲烷化工藝中還存在如下問題：

1.現(xiàn)有的甲烷化工藝復雜，甲烷化反應器數(shù)量多，換熱設備多；

2.循環(huán)量大，循環(huán)能耗高，單套大型化困難；

3.目前采用高溫氣體循環(huán)的甲烷化工藝，循環(huán)壓縮機設計制造有難度，運行條件苛刻，投資大；而采用冷氣體循環(huán)的甲烷化工藝，高品位熱量回收減少，蒸汽產量降低(飽和或過熱)，熱利用效率下降。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種制取合成天然氣的絕熱甲烷化裝置，其通過對甲烷化反應器結構改進、移熱方式改進、分流、冷激和其他手段對氣體循環(huán)系統(tǒng)進行改進，采用等溫甲烷化反應器結合氣體循環(huán)工藝，通過分流、冷激和其他手段對氣體循環(huán)系統(tǒng)進行改進，流程簡單、阻力降低、投資低、副產高壓蒸汽量大(飽和或過熱)。

本實用新型所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：