[發明專利]一種采用煤氣合成天然氣的方法

有效

• 申請號: 201210051108.4
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102559312A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李大尚;朱文堅;劉金剛;梁杰華;孟令江;劉振峰;朱向陽;韓飛
• 申請（專利權）人: 中國石油和化工勘察設計協會煤化工設計技術中心;新疆慶華能源集團有限公司;大連凱特利催化工程技術有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花

技術領域

?本發明一種采用煤氣合成天然氣的方法屬于合成天然氣方法技術領域。

背景技術

天然氣是一種清潔優質的能源。隨著中國城鎮化速度加快，人民生活質量的提高，以及節能減排、生態環境面臨的壓力，天然氣供需矛盾日益突出。我國石油、天然氣資源短缺，每年從國外大量進口。我國煤炭資源豐富，主要分布在西北邊遠省份，與用煤市場逆向分布。2010年我國煤炭產量32.4億噸，預計2015年達到42億噸，這對交通運輸、生態環境、成本造成無法承受的壓力。因此對煤的就地轉化，潔凈利用是必由之路。利用煤制天然氣，工藝技術成熟，能源轉化率高，可用管道長距離輸送，環境效益、經濟效益好。

目前利用煤氣合成天然氣一般采用產物循環的方法稀釋新鮮合成氣，增加水蒸汽和甲烷含量，同時降低原料氣中CO和H₂的濃度，以達到控制反應溫度的目的。專利CN201010173181中公開了通過使用循環壓縮機將產物氣循環的方法控制反應溫度，通過產物氣循環降低原料中CO和H₂的濃度，但卻大大增加了運行能耗。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，所要解決的技術問題為提供一種采用控制進入反應器的合成氣的水含量，來達到串聯逐級反應，并將產生的熱量生產高質量蒸汽的天然氣合成方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為一種采用煤氣合成天然氣的方法，按照以下步驟進行：

第一步，增濕

將原料氣通入飽和塔，同時通入熱水，控制溫度為170-200℃，原料氣通過在塔內增濕，得到的合成氣；

所述原料氣包括H₂和CO，溫度為35-50℃，壓力為2-5MPa，總硫含量小于0.1-0.02ppm，所述H₂與CO的體積比為3.0-3.1；

第二步，多級催化反應

將所述合成氣采用多級反應進行合成天然氣，每級反應后得到相應的產品氣，控制每一級反應器入口氣體的水含量，通過水含量控制每一級產品氣的溫度為320-720℃，同時控制每一級反應器入口的氣體溫度為220℃-300℃，在每一級反應后先對產品氣冷卻排出冷凝水，然后再預熱以進入下一級反應器，最終得到合成的天然氣，所述天然氣經過干燥后達到國家天然氣標準GB17820-1999；

所述每一級反應器的內部壓力2-5MPa。

所述第二步多級催化反應中，催化反應為3級或4級。

所述一、二級反應器中使用的催化劑為650℃-700℃高溫鎳基催化劑，三、四級反應器使用230℃-480℃中溫鎳基催化劑。

所述每級產品氣通過廢熱鍋爐產生蒸汽或預熱水，充分回收廢熱。

所述第一級產品氣溫度為600℃-720℃，第二級產品氣溫度為500℃-650℃，第三級產品氣溫度為380℃-480℃，第四級產品氣溫度為320℃-400℃。

所述第一級反應器入口的合成氣的溫度為220℃-240℃，第二級反應器入口的產品氣的溫度為230℃，第三級反應器入口的產品氣的溫度為230℃，第四級反應器入口的產品氣的溫度為300℃。

所述四級催化反應合成的天然氣經過干燥后，其中CH₄的體積百分含量大于94%、CO濃度小于10ppm、CO₂濃度小于200ppm、H₂的體積百分含量小于4.5%，低熱值大于8100kcal/Nm³。

所述飽和塔由文丘里增濕器代替。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。

1、本發明采用飽和塔或文丘里增濕器，用170～240℃工藝冷凝液逆流噴灑入塔的合成氣，使合成氣中的水含量能夠控制反應器床層溫度及防止發生結碳反應，與采用循環氣控制溫度的技術相比，取消循環壓縮機，節省投資，達到節能降耗的目的，每10000立方米天然氣節電260kW?，對一個年生產規模年生產40億立方米天然氣裝置，節省投資約4000萬元，年創利約5000萬元。

2、本發明采用高溫鎳基催化劑可以在高溫下保持催化活性，將產生的反應熱生產4.5MPa、450℃的過熱蒸汽或10MPa、530℃的過熱蒸汽，提高了熱能的利用率，在工藝過程中還有大量中、低位廢熱能，可根據需要生產中、低壓飽和熱蒸汽，鍋爐給水脫氧及預熱鍋爐給水，可使熱能利用率達到98%左右。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

圖1為實施例1的工藝流程圖。