[實用新型]一種氫碳比控制系統

有效

• 申請號: 201420680091.3
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN204237760U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 汪勤亞;劉廷斌;王志遠;彭良華;蘭玉順;李會;陳兆文
• 申請（專利權）人: 北京華福工程有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 欒波

技術領域

本實用新型涉及合成天然氣領域，具體而言，涉及一種合成天然氣工藝中的一種氫碳比控制系統。

背景技術

天然氣，是一種多組分的混合氣態化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、氣田、煤層和頁巖層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。

天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、和巖石圈中各種自然過程形成的氣體(包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等)。而人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質學中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中，包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等，也有少量出于煤層。它是優質燃料和化工原料。天然氣主要用途是作燃料，可制造炭黑、化學藥品和液化石油氣，由天然氣生產的丙烷、丁烷是現代工業的重要原料。天然氣主要由氣態低分子烴和非烴氣體混合組成。

天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。天然氣在送到最終用戶之前，為助于泄漏檢測，還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。

隨著人們生活水平提高和工業日益快速增長的需求，對天然氣的需求越來越大，在較長時間內出現供不應求的局面。而甲烷化工藝合成天然氣逐漸成為這個領域發展的主流方向。

甲烷化工藝，是指合成氣中CO、CO₂以及H₂在一定的溫度、壓力及催化劑的作用下，進行化學反應生成甲烷的過程。反應中保持氫氣微過量，可使CO轉化率達100％，通過甲烷化制備的天然氣中甲烷含量高(在95％以上)。目前的甲烷化工藝大都分成兩個階段：即大量甲烷化(或配氣甲烷化)和補充甲烷化。大部分甲烷在第一階段(分成2-3級)生成，控制好反應溫度不超溫是工藝重點，目前商業化的生產工藝通過循環氣來控制反應溫度稱為大量甲烷化，還有一種方式是通過原料氣逐級配氣(控制其中一種原料的量)來控制反應溫度，稱為配氣甲烷化。第二階段補充甲烷化主要是為了實現完全甲烷化，通過逐級(分為2-3級)平衡降溫來實現。但無論是大量甲烷化還是配氣甲烷化，由于氣量較大，很難實現反應原料氣中氫碳的精確配比，氫碳摩爾比僅在原料氣進入大量甲烷化階段之前進行分析和調節，由于天然氣中對CO含量要求較高，CO有毒，其含量高會存在危險，目前工業化生產中通常采用氫含量稍大于化學計量比的方式，合成天然氣要求CO＜0.01％(v)，H₂＜4％(v)。但是，事實上現有工藝原料氣中CO、CO₂和H₂很難以最佳配比進入反應器，造成了合成天然氣產品H₂含量易超標，導致合成天然氣的熱值降低。

因此，如何實現原料氣中氫碳比的精確控制是主要的研究方向。

實用新型內容

本實用新型的第一目的在于提供一種氫碳比控制系統，所述的氫碳比控制系統具有結構簡單、控制精準等優點。

為了實現本實用新型的上述目的，特采用以下技術方案：

本實用新型提供了一種氫碳比控制系統，包括大量或配氣甲烷化反應器，補充甲烷化反應器，富CO進氣管道、富H₂進氣管道、第一調節閥、第二調節閥以及總管道；

大量或配氣甲烷化反應器通過總管道與補充甲烷化反應器連接，富CO進氣管道與富H₂進氣管道平行排列并與總管道交匯；

第一調節閥位于富CO進氣管道上，第二調節閥位于富H₂進氣管道上。?

優選地，氫碳比控制系統還包括在線分析裝置，總管道上靠近補充甲烷化反應器的一端設置有在線分析裝置。

優選地，第一調節閥與所述第二調節閥為氣動調節閥。

優選地，第一調節閥與第二調節閥至少為兩個或兩個以上。

優選地，第一調節閥與所述第二調節閥的閥體為截止閥、閘閥、角閥、蝶閥以及球閥中的其中一種。

優選地，第一調節閥的前后各設置有一個截止閥，第二調節閥的前后各設置有一個截止閥。

優選地，還包括第一旁路閥、第二旁路閥、第一旁路管道以及第二旁路管道；