[發(fā)明專利]一種煤氣化合成氣甲烷化合成天然氣新工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110413609.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN103160349A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永剛;許德平;賀龍;袁振;公維博;趙紅濤;楊芳芳;楊雙鳳;陳思
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): C10L3/08
• 分類號(hào): C10L3/08
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤氣化合成氣甲烷化合成天然氣新工藝，是一種高CO或CO₂體積濃度的原料氣和低能耗的漿態(tài)床甲烷化新工藝。

背景技術(shù)

目前，用焦?fàn)t煤氣或煤氣化合成氣生產(chǎn)替代天然氣近來受到廣泛關(guān)注。由煤氣化合成氣或焦?fàn)t氣，將其中的H₂、CO、CO₂進(jìn)行甲烷化反應(yīng)可制取人工天然氣，反應(yīng)式如下：

CO+3H₂＝CH₄+H₂O????+206KJ/mol??(1)

CO₂+4H₂＝CH₄+2H₂O??+165KJ/mol??(2)

甲烷化反應(yīng)時(shí)在催化劑作用下的強(qiáng)放熱反應(yīng)。在通常的氣體組分中，每1％的CO甲烷化可產(chǎn)生74℃的絕熱溫升；每1％的CO₂甲烷化可產(chǎn)生60℃的絕熱升溫。故需控制合成氣甲烷化過程中甲烷化反應(yīng)器中的溫度，以防止反應(yīng)器中催化劑的過熱而引起的催化劑燒結(jié)和損壞設(shè)備。如何有效控制甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)溫度，高效回收利用強(qiáng)放熱反應(yīng)放出的大量熱能成為研發(fā)的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)大多采用多臺(tái)甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行絕熱反應(yīng)，且在甲烷化反應(yīng)過程中通常使用多個(gè)熱交換器和氣體循環(huán)機(jī)的復(fù)雜裝置來控制溫度，一般采用5倍以上的循環(huán)氣量將煤制合成氣中的CO由25％左右稀釋到2％～4％左右，這不僅增加了設(shè)備投資，還大幅度的增加了循環(huán)氣電耗。

如美國專利US4016189、US4205961和US4298694，采用絕熱反應(yīng)器和換熱反應(yīng)器，多臺(tái)串聯(lián)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，采用反應(yīng)-換熱冷卻-反應(yīng)交替進(jìn)行的方法，大大增加了設(shè)備臺(tái)數(shù)，二是采用循環(huán)氣來降低甲烷化反應(yīng)器的CO含量來控制反應(yīng)熱。

中國專利CN200910085337.6在合成氣中通入CO₂作為反應(yīng)的惰性氣體、通過向合成氣中添加蒸汽，用水作為冷卻劑或使用循環(huán)機(jī)中的一種或任意多種組合方式控制一段反應(yīng)器的反應(yīng)溫度。雖然提高了甲烷化過程中反應(yīng)熱能的回收，但大大增加了循環(huán)氣電耗。

綜上所述，目前，合成氣生產(chǎn)甲烷的工藝雖然已經(jīng)比較成熟，但由于甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)主要采用多段冷卻，通過加入惰性組分或增大循環(huán)比來稀釋原料氣中CO或CO₂含量等手段來控制反應(yīng)溫度。但他們或多或少的存在能量利用率低，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高，工藝條件苛刻等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有合成氣生產(chǎn)甲烷的工藝所存在的能量利用率低，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高，工藝條件苛刻的問題，從而提供一種能耗低，易操作，設(shè)備造價(jià)低，適用于大范圍CO或CO₂濃度范圍的合成氣的制甲烷的工藝。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種煤氣化合成氣甲烷化合成天然氣新工藝，其特殊之處在于，在以煤氣化合成氣或焦?fàn)t氣為原料氣的甲烷化反應(yīng)過程中，將甲烷化催化劑均勻的分散在惰性液態(tài)烴中。

在500ml的高壓釜中首先放入300ml的惰性液態(tài)烴，接著放入研磨至200目以下的以SiO₂或Al₂O₃為載體的Ni催化劑，使其均勻分散在所述惰性液態(tài)烴中，接著通入氮?dú)猓瑢⒏邏焊獌?nèi)沖壓升溫到300℃，2MPa后，再通入H₂/CO≥3∶1的H₂和CO混合氣體或H₂/C≥4∶1的H₂和含C混合氣(CO、CO₂)，反應(yīng)1h，得到以甲烷為主的合成氣，然后將此合成氣導(dǎo)入變壓吸附裝置，進(jìn)行變壓吸附分離，得到最終的天然氣。

上述惰性液態(tài)烴是石蠟烴和導(dǎo)熱油。

上述原料氣中CO或CO₂體積濃度在1％～30％。

上述原料氣中(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)的摩爾比為2.5～3.7。

上述原料氣中(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)的摩爾比為2.8～3.3。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能耗低，易操作，設(shè)備造價(jià)低，適用于大范圍CO或CO₂濃度范圍的合成氣的制甲烷。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步在于：