[發明專利]一種漿態床與固定床結合的甲烷化方法

在審

• 申請號: 201410478809.5
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104212507A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 宋鵬飛;姚輝超;侯建國;王秀林;高振;穆祥宇;張瑜
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

技術領域

本發明涉及一種漿態床與固定床結合的甲烷化方法，屬于甲烷化領域。

背景技術

我國化石能源以煤炭為主要資源，煤炭貯量極為豐富，目前已探明的保有貯量高達1.28萬億噸以上。石油、天然氣資源則相對貧乏，國內油氣產量遠不能滿足國民經濟高速發展的需要，必須依靠大量進口來支撐我國經濟的發展。我國進口原油已由2000年的0.7億噸增長到2011年的2.5億噸，2012年對境外石油進口依存度達到55.2％。2009年我國天然氣產量為830×108Nm³，與2008年相比增長7.7％。表觀消費量為874.5×108Nm³，同比增長11.5％。與國內產量相比，國內天然氣供需缺口達40多億立方米。2010年我國天然氣同比增長12.1％，達到944.8×108Nm³。到2020年天然氣需求量將超過2000×108Nm³左右，而產量僅有1000×108Nm³，另外的50％將依賴進口或者其他替代能源。逐年遞增的油氣需求，必將成為制約我國經濟發展的瓶頸。因此，充分利用我國豐富的煤炭資源優勢，大力發展煤化工高新技術產業，生產煤制天然氣，對于優化我國能源結構，保證我國能源安全，保證國民經濟的可持續發展，迫在眉睫，勢在必行。可以預見未來無論是國內還是國外對天然氣的需求都存在很大缺口，因此利用煤炭資源生產合成天然氣將是一種現實的天然氣補充來源。

現有的煤制天然氣和焦爐氣制天然氣甲烷化技術普遍使用絕熱多段固定床工藝，采用多個氣體循環機和熱交換器的復雜裝置來控制溫度，循環氣高達5倍之多，不僅增加了設備投資還大幅度增加了循環氣電耗。目前漿態床反應器主要用于費托合成和甲醇合成方面，氣體均布、反應器設計等方面已經很成熟。

韓怡卓等[韓怡卓；譚猗生；解紅娟；馬勝利；潘俊軒，一種合成氣合成甲烷的工藝，中國專利201210182264.4在漿態床甲烷化反應器后串聯了固定床甲烷化反應器，旨在使漿態床出口未轉化的H₂、CO、水汽變換反應生成的CO₂再次生成甲烷。張慶庚等[張慶庚；崔曉曦；范偉；閆少偉；孟凡會；李忠，一直漿態床甲烷化合成天然氣的工藝及裝置，中國專利201210382675.8使用漿態床進行合成氣的甲烷化反應，無固定床甲烷化反應器。

發明內容

本發明的目的是提供一種漿態床與固定床結合的甲烷化方法，本發明采用漿態床甲烷化反應器與固定床甲烷化反應器并聯同時進料，并把漿態床甲烷化反應器出口氣與一部分原料氣混合后共同進入固定床甲烷化反應器。

本發明所提供的漿態床與固定床結合的甲烷化方法，包括如下步驟：

(1)將甲烷化原料氣分成兩股原料氣，一股原料氣與水蒸氣混合后的混合氣進入漿態床甲烷化系統中，在所述漿態床甲烷化系統底部設置的氣體均布器的作用下，所述混合氣進入懸浮有漿態床甲烷化催化劑的漿液中，在所述漿態床甲烷化催化劑的作用下進行甲烷化反應；

所述甲烷化原料氣為煤制天然氣和/或焦爐氣制天然氣；

(2)所述漿態床甲烷化系統的出口氣經換熱后經氣液分離器分離冷凝水，然后與另一股原料氣混合后進入固定床甲烷化反應系統中，在固定床甲烷化催化劑的作用下進行甲烷化反應，即實現對甲烷化原料氣的甲烷化。

上述的甲烷化方法中，所述甲烷化原料氣中，氫碳比f為2～3.5之間的數，其中f＝(n_H2-n_CO2)/(n_CO+n_CO2)，如3.005，式中n表示摩爾數。

上述的甲烷化方法中，所述漿態床甲烷化系統包括一個或多個并聯的漿態床甲烷化反應器；

所述固定床甲烷化系統包括一個或多個串聯或并聯的固定床甲烷化反應器。

上述的甲烷化方法中，所述甲烷化原料氣中，進入所述漿態床甲烷化系統中的原料氣的體積百分含量為70％～95％，如85％。

上述的甲烷化方法中，所述原料氣與所述水蒸氣的混合氣中，所述水蒸氣可為所述原料氣的摩爾量的10％～60％，如16％。

上述的甲烷化方法中，步驟(1)中，所述混合氣的氣體空速為5000-25000ml﹒g^-1﹒h^-1，如18000ml﹒g^-1﹒h^-1；

所述甲烷化反應的溫度可為250～350℃，壓力可為1.5～5MPa，如在300℃以及2.5MPa的條件下進行甲烷化反應；