[發明專利]一種制合成天然氣的甲烷化方法和裝置

有效

• 申請號: 201410045950.6
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN104804787B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 樓韌;樓壽林
• 申請（專利權）人: 杭州林達化工技術工程有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種制合成天然氣的甲烷化方法，經凈化脫去催化劑毒物的原料氣進一段甲烷化反應器進行大部分H₂和CO甲烷化反應，反應氣再進二段甲烷化反應器完成其余氧化碳和氫氣的甲烷化反應，達到甲烷化后干氣中CH₄＞93％、熱值33MJ／M³。本發明還公開了用于實現上述方法的裝置。本發明是一種高效節能、緊湊的大型甲烷化制天然氣工藝技術和裝置，特別適用于眾多合成氨廠煤氣化和煤氣凈化為低壓裝置、而合成氨為中高壓裝置的情況，可利用我國中小型氨廠高壓壓縮機和高壓合成裝置設備改造成合成人工天然氣裝置，節約大量投資，具有非常重要的作用。

技術領域

本發明涉及化學工程技術領域，尤其涉及一種制合成天然氣的甲烷化方法及裝置。

背景技術

目前國外煤制天然氣工藝，先由煤氣化制合成氣再經CO變換掙化，制得的合成氣，再將原料合成氣甲烷化制成天然氣，其中關鍵技術甲烷化均采用高溫絕熱甲烷化，例如Topsφe公司的TREMP^TM工藝(朱瑞春等，“煤制天然氣工藝技術研究”，《潔凈煤技術》 2011年第17卷第6期，P81-85)圖4，采用五臺高溫絕熱反應器串聯反應，其他如Lurgi和 DAVY甲烷化技術亦與此類似。故而工藝流程長、設備多、投資大、能耗高。

目前用含H₂、CO、CO₂甲烷化制人工天然氣的甲烷化，因用原料氣不同，雖然壓力也高低不同(例如焦爐制天然氣在1MPa上下，煤制合成氣甲烷如大唐引進DAVY甲烷化為3MPa上下)，但甲烷化過程基本都是前后一個壓力等級，原料氣壓力較低，而不加壓進行甲烷化，低壓甲烷化反應易控制，且減少壓縮機電耗，但低壓則設備龐大，例如引進的年產40億方的天然氣裝置分三期，第一期年產13多億方就設A、B二套裝置，形成40億方能力甲烷化設備多達100多臺，而產品天然氣用管網送氣則為縮小輸氣管徑，我國國內設計多為10MPa，也有12MPa，即甲烷化后的產品天然氣需再壓縮到10MPa、40℃下脫水再經水分離后還需經進一步用三甘醇脫水干燥，以保證氣體露點在-3℃，而制成壓縮天然氣則壓力更高達20MPa。由于甲烷化反應是縮體積反應，由下列反應式：

CO+3H₂=CH₄+H₂O

CO₂+4H₂=CH₄+2H₂O

可見產物中CH₄平衡含量壓力P提高，大大提高反應產物中甲烷化的平衡含量，高壓又提高甲烷化的反應速度，故使甲烷化反應空速提高，壓力下空速 V_p=V_sPⁿ，式中V為常壓下空速，式中壓力P的n為0.4上下。

發明內容

為克服上述現有技術中的缺點，本申請提供了一種高效節能、緊湊的大型甲烷化制天然氣工藝技術和裝置，特別針對眾多合成氨廠煤氣化和煤氣凈化為低壓裝置、而合成氨為中高壓裝置的情況，其中很多設置還有中低壓聯產甲醇裝置，可充分利用原有設備降低投資，具有非常重要的作用。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種制合成天然氣的甲烷化方法，經凈化脫去催化劑毒物的原料氣先在煤氣化和凈化壓力等級下進一段甲烷化反應器進行大部分H₂和CO甲烷化反應，對CO0.5％的反應氣再進二段甲烷化反應器完成其余氧化碳和氫氣的甲烷化反應，達到甲烷化后干氣中CH₄93％、熱值 33MJ／M³；所述的一段甲烷化反應器為水冷或導熱油換熱副產蒸汽甲烷化反應器，所述的二段甲烷化反應器為換熱甲烷化反應器或絕熱甲烷化反應器

所述的水冷或導熱油副產蒸汽甲烷化反應器是繞管式水冷或導熱油換熱副產蒸汽甲烷化反應器。