[發明專利]一種生產合成天然氣的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210380047.6
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102876411A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李安學;李春啟;左玉幫;余銘程;丁萬友;劉俊峰;劉永健;孔凡貴;劉學武;劉佳男;謝倫宏;汪明荃;蘇平
• 申請（專利權）人: 大唐國際化工技術研究院有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

技術領域

本發明涉及一種生產合成天然氣的方法及裝置，具體地涉及以煤或生物質氣化產物為原料生產合成天然氣的方法及裝置，屬于合成天然氣技術領域。

背景技術

上世紀七十年代以來，伴隨著石油危機，煤制甲烷（合成天然氣或代用天然氣）得到較快發展。煤制甲烷的主要方法包括煤加氫氣化直接生產甲烷和經合成氣間接生產甲烷。

煤加氫氣化生產甲烷的主要問題有：碳轉化率低、甲烷收率低、氣體組成復雜、甲烷濃度低以及得不到高質量的合成天然氣等。相對來說，煤經合成氣生產甲烷的工藝具有技術成熟度高、碳利用率高及甲烷濃度高的顯著優勢。上世紀80年代初，德國魯奇公司結合巴斯夫公司的甲烷化催化劑完成了甲烷化工藝的開發，并成功應用于美國大平原工廠389萬立方米/天的煤制天然氣工廠；英國煤氣公司針對BGL氣化爐的合成氣特點開發了HICOM工藝及相應催化劑，并建立了2832m³/d的中試裝置；丹麥托普索公司成功研制了最高能耐700℃高溫的寬溫型催化劑，并開發了TREMP完全甲烷化工藝。

在我國，以利用煤生產城市煤氣為目的，在上世紀已建立較成熟的煤氣部分甲烷化技術：如中科院大連化學物理研究所研發了“常壓水煤氣部分甲烷化生產城市煤氣”技術；化工部化肥研究所開發了以常壓半水煤氣為原料氣的RHM-266型鎳系甲烷化催化劑及工藝；煤炭科學研究院開發了兩段爐水煤氣甲烷化工藝。

隨著可持續發展的需要，節能降耗、提高能源利用效率成為各技術發展的方向和趨勢。對甲烷化過程而言，高溫、高壓操作、寬溫型催化劑有利于設備及過程強化，進而降低能耗，并提高甲烷化反應副產熱品位及回收利用率。鑒于此，寬溫型甲烷化催化劑，高溫、高壓完全甲烷化技術已成為當前甲烷化技術的發展趨勢。目前世界上僅有美國大平原一家甲烷化商業化工廠，且為中、低溫甲烷化技術，對于甲烷化發展趨勢的高溫、高壓完全甲烷化技術，尚沒有工業化應用的先例。國內甲烷化技術目前僅停留于部分甲烷化，且催化劑適應溫度范圍窄，極大限制了能量的綜合利用效率；另外常壓下進行的部分甲烷化技術不利于反應和設備強化，缺乏反應器設計和物質-能量的集成優化。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種生成合成天然氣（Synthetic?Natural?Gas，SNG）的方法及裝置。

本發明是采用以下技術方案來實現的。

本發明提供一種生產合成天然氣的方法。參照圖1和圖2，所述方法包括以下的步驟：

a）原料氣（1）經第一換熱設備（2）升溫至150~400℃后按體積比1:（0.5~5）:（0~0.5）:（0~0.5）分成第一股原料氣（4）、第二股原料氣（5）、第三股原料氣（6）和第四股原料氣（7）；

b）將步驟a）中的第一股原料氣（4）與第一蒸汽（39）和第一股循環氣（27）混合得到溫度為250~400℃的第一混合氣（8），將第一混合氣（8）通入第一段甲烷化反應器（9）中發生反應，得到溫度為450~750℃的第一段產品氣（10），該第一段產品氣（10）經第二換熱設備（11，11′）和第三換熱設備（13，13′）降溫至250~400℃得到降溫后的第一段產品氣（14）；

c）將步驟b）得到的降溫后的第一段產品氣（14）與所述第二股原料氣（5）、第二蒸汽（40）、第二股循環氣（28）混合得到溫度為250~400℃的第二混合氣（15），將第二混合氣（15）通入第二段甲烷化反應器（16）中發生反應，得到溫度為450~700℃的第二段產品氣（17），該第二段產品氣（17）經第四換熱設備（18，18′）降溫至200~400℃得到的降溫后的第二段產品氣（19）；

d）將步驟c）得到的降溫后的第二段產品氣（19）按體積比（0.3~5）:1分成循環氣（20）和第二股第二段產品氣（21），所述循環氣（20）經第五換熱設備（22）降溫至100~350℃后送入循環壓縮機（24）增壓得到增壓后的循環氣（25），增壓后的循環氣（25）經第五換熱設備（22）升溫到200~350℃，然后將其按體積比（0.5~1）:（0~0.5）分成所述第一股循環氣（27）和第二股循環氣（28）；

e）將步驟d）得到的第二股第二段產品氣（21）與所述第三股原料氣（6）、第三蒸汽（41）混合得到溫度為200~400℃的第三混合氣（29），將第三混合氣（29）通入第三段甲烷化反應器（30）中發生反應，得到溫度為300~550℃的第三段產品氣（31），該第三段產品氣（31）經第一換熱設備（2）降溫至60~350℃得到的降溫后的第三段產品氣（32）；