[發明專利]合成氣的甲烷化方法和裝置

有效

• 申請號: 201080039924.2
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN102597172B
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 路易吉·布雷桑;馬里亞·蘇迪羅
• 申請（專利權）人: 福斯特惠勒意大利有限責任公司
• 主分類號: C10G2/00
• 分類號: C10G2/00;C01B3/48;C01B3/58;C07C1/02;C10L3/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;馮云

技術領域

本發明涉及合成氣的甲烷化方法及裝置。

背景技術

眾所周知，術語“合成氣”表示一種氣體混合物，其基本上由一氧化碳(CO) 和氫氣(H₂)組成，以及少量的二氧化碳(CO₂)，蒸汽(H₂O)和其他的化合 物或雜質(還取決于用于合成氣生成的來源)；一般地，通過將不同原料(如 煤、石油焦、生物質、精煉油、石油化學工業的不同種類的廢棄物、殘渣等) 經過合適的氧化氣化方法得到所述合成氣。

在合成氣的不同應用中，將其用于甲烷化方法的應用是公知的，在這一方 法中所述合成氣主要用于生產甲烷。

所述甲烷化反應是指H₂和CO以摩爾比3∶1進行反應。這種反應在催化 劑上進行，反應很快并且放熱。這就是為什么需要精確控制所述反應的放熱從 而得到整體可行和高效的方法。

甲烷化反應進行的過程是已知的，在甲烷化反應器中，以H₂∶CO摩爾比 等于3∶1的混合物為進料，并伴隨惰性物質的流(即在反應中僅少量含有的 物質)來減輕反應熱發生的熱效應。特別地，在壓縮機的幫助下，通過再循環 反應的部分最終產品(end?product)至甲烷化反應器獲得惰性物質的流。需要 使用的壓縮機(通常尺寸相當大并且能耗高)對工藝的可靠性和整體效率產生 了負面影響。

此外，在這種方法中，使用的所述合成氣必須是合成的或無論如何是經過 處理的，以使其具有需要的組成以及具體地所述H₂∶CO的摩爾比，例如，通 過部分或完全的轉移反應和CO₂的脫除得到。

發明內容

本發明的目的是提供一種合成氣的甲烷化方法和裝置，其克服了現有技術 中顯著的缺陷；特別地，本發明的目的是提供一種方法和裝置，其允許通過簡 單和完全高效的方式對甲烷化反應進行精準控制。

因此，本發明涉及一種合成氣的甲烷化方法和裝置，如在附加的權利要求 1和10中分別定義的基本術語，以及在從屬權利要求中盡可能考慮到的附加 的優選特征。

因此，本發明能控制甲烷化反應的高放熱性而不需要重復大量的再循環或 其他復雜的解決方案；事實上，對甲烷化反應的控制是通過以下方式實現的， 向相應的甲烷化反應器中引入高惰性物含量的流體，在與加入蒸汽的預轉移步 驟中完成；同樣也可以通過在可能的后續甲烷化反應器中進料新鮮的合成氣餾 分(沒有通過所述轉移反應器)實現。

附圖簡述

本發明的更多的特征和優點將通過非限制性實施例的以下公開而變得明 顯，并涉及到附圖，其為依照本發明做出的合成氣甲烷化裝置的簡圖。

在附圖中，1表示整個合成氣甲烷化裝置。

本發明的最佳實施方式

裝置1包括氣體進料管路2，轉移反應器3(在其中發生轉移反應)，第一 甲烷化反應器4和一個或多個后續的第二甲烷化反應器5(在其中分別發生甲 烷化反應)，蒸汽進料管路6，和控制系統7，其可操作地與氣體進料管路2 和蒸汽進料管路6相連。

氣體進料管路2帶有第一入口8，通過該入口將合成氣進料到裝置1中； 第一入口8可與例如任何已知類型的氣化裝置相連(為了簡化不再展示)；通 過第一入口8進料到裝置1的合成氣是普通的合成氣，因此其主要包括H₂、 CO、CO₂、H₂O，并且一般通過將碳、石油焦、生物質、石油化工業的精煉油 和殘渣，城市固體垃圾等的部分氧化過程得到；優選地(但非必要地)，所述 進料到裝置1中的合成氣已經在(已知的)合適的凈化步驟(purification?stage) 中得到預凈化處理，盡管它還沒有進行處理來調整H₂/CO的摩爾比。

無論如何都應該理解的是，所述凈化步驟也可以放在轉移反應器3的下游 (特別是放置在第一甲烷化反應器4與后者之間)，這要根據轉移反應器3中 轉移反應所使用的轉移催化劑的特點，更具體地事實上是根據所述催化劑所能 承受的所用合成氣中包含的雜質來決定。

第一入口8與氣體進料管路2的主管線9相連；轉移反應器3和甲烷化反 應器4、5沿主管線9串聯排列，甲烷化反應器4、5沿主管線9依次串聯排列 并且在轉移反應器3的下游。