[發明專利]復合塔式甲烷化裝置及甲烷化工藝

有效

• 申請號: 201610937622.6
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107974318B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 吳迪;戴文松
• 申請（專利權）人: 中國石化工程建設有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 高爽

本發明提供一種復合塔式甲烷化裝置及甲烷化工藝：原料氣經纏繞式換熱器II，與高溫氣換熱后進入纏繞式換熱器I換熱，再經等溫催化劑床層I進行甲烷化反應形成高溫氣I；高溫氣I經過纏繞式換熱器I降溫后進入絕熱固定催化劑床層I，反應后的高溫氣降溫后，進入等溫催化劑床層II，形成高溫氣II；高溫氣II經過纏繞式換熱器II降溫后進入絕熱固定催化劑床層II，并連續進行降溫，再通過氣液分離器I氣液分離，氣相進入纏繞式換熱器II，與高溫氣換熱后進入補充甲烷化反應器；反應后的工藝氣依次通過鍋爐給水預熱器III、空冷器、水冷器和氣液分離器II，分離出產品天然氣。該工藝具有更高的經濟效益，更低的綜合能耗，更小的設備尺寸。

技術領域

本發明涉及甲烷化技術領域，更具體地，涉及一種復合塔式甲烷化裝置及甲烷化工藝。

背景技術

甲烷化是煤制替代天然氣的核心技術，甲烷化反應是強放熱、體積減小的反應，目前，現有工業化裝置的甲烷化工藝均為多段絕熱固定床反應工藝，為了快速移走反應熱并保證反應溫升不至于過大，均通過循環部分產品氣達到控制反應溫度的目的，這樣就增加了循環壓縮機的設置，增加了能耗及操作費用。同時為了得到滿足產品要求的天然氣，需要設置多級絕熱固定床反應器，各級間設置多臺換熱器回收反應熱，這樣就造成流程復雜，并進一步增加了投資以及占地。

發明內容

本發明的目的是針對現有甲烷化工藝中流程復雜、投資大、能耗高、占地大等問題，本發明提供一種復合塔式甲烷化裝置及甲烷化工藝，結合絕熱固定床反應器、等溫反應器、纏繞式換熱器的特點及優勢，簡化了流程，加深反應平衡，減少甲烷化反應器的設置。

為了實現上述目的，本發明提供一種復合塔式甲烷化裝置，該裝置包括：

第一級復合塔式甲烷化反應器I、蒸汽發生器I、鍋爐給水預熱器I第二級復合塔式甲烷化反應器II、蒸汽發生器II、鍋爐給水預熱器II、除鹽水預熱器I、氣液分離器I、補充甲烷化反應器、鍋爐給水預熱器III、空冷器、水冷器和氣液分離器II；

所述第一級復合塔式甲烷化反應器I內的上部為絕熱固定催化劑床層I，下部為等溫催化劑床層I，中部為纏繞式換熱器I；所述第二級復合塔式甲烷化反應器II內的上部為絕熱固定催化劑床層II，下部為等溫催化劑床層II，中部為纏繞式換熱器II；

所述纏繞式換熱器II的出口與所述纏繞式換熱器I的入口相連接，絕熱固定催化劑床層I(的出口通過蒸汽發生器I、鍋爐給水預熱器I與等溫催化劑床層II的入口相連接，絕熱固定催化劑床層II的出口與蒸汽發生器II、鍋爐給水預熱器II、除鹽水預熱器I、氣液分離器I依次相連接，氣液分離器I的頂部與纏繞式換熱器II的入口相連接，纏繞式換熱器II的出口與補充甲烷化反應器、鍋爐給水預熱器III、空冷器、水冷器和氣液分離器II依次相連接。

根據本發明提供的裝置，優選地，所述纏繞式換熱器I和等溫催化劑床層I的直徑大于絕熱固定催化劑床層I的直徑；所述纏繞式換熱器I和等溫催化劑床層I的對應殼體均設置耐磨、耐熱的襯里。

根據本發明提供的裝置，優選地，所述纏繞式換熱器II和等溫催化劑床層II的直徑大于絕熱固定催化劑床層II的直徑；所述纏繞式換熱器II和等溫催化劑床層II的對應殼體均設置耐磨、耐熱的襯里。

根據本發明提供的裝置，優選地，所述等溫催化劑床層I和等溫催化劑床層II均采用列管式固定床型式，其列管內為鍋爐給水，列管外為催化劑床層。

根據本發明提供的裝置，優選地，所述纏繞式換熱器I和纏繞式換熱器II均為單股流換熱，或者多股流換熱。

本發明還提供一種采用如上所述裝置的甲烷化工藝，該工藝包括如下步驟：