[發(fā)明專利]一種富碳天然氣制備合成氣的制備系統(tǒng)及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010142696.7
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111348622A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳青;鹿曉斌;曲順利;王江濤;郭雷;賀同強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海石油煉化有限責(zé)任公司;中海油石化工程有限公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34;C01B3/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種富碳天然氣制備合成氣的制備系統(tǒng)及制備方法，所述的制備系統(tǒng)包括依次連接的重整反應(yīng)裝置、逆變換反應(yīng)裝置和分離裝置。所述的制備方法包括：富碳天然氣在重整反應(yīng)裝置中發(fā)生重整反應(yīng)生成粗合成氣，粗合成氣通入逆變換反應(yīng)裝置發(fā)生逆變換反應(yīng)生成合成氣，合成氣經(jīng)分離裝置分離脫除其中的二氧化碳和水后得到合成氣產(chǎn)品。本發(fā)明通過引入逆變換反應(yīng)裝置，將未反應(yīng)的CO₂進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CO，降低合成氣產(chǎn)品的氫碳比，最終制備得到的低碳?xì)浔群铣蓺?H2/CO摩爾比＝0.2～2)，較甲烷水重整合成氣相比，更適合用于CO精制、甲醇、F?T合成等下游產(chǎn)業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于富碳天然氣的綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種合成氣的制備系統(tǒng) 及制備方法，尤其涉及一種富碳天然氣制備合成氣的制備系統(tǒng)及制備方法。

背景技術(shù)

隨著國家科技技術(shù)的增強(qiáng)，開采技術(shù)逐步增強(qiáng)，富碳天然氣在國內(nèi)“富煤， 少氣，缺油”能源格局下資源領(lǐng)域中占據(jù)越來越重要的地位。富碳天然氣作為 一種具有獨(dú)特特色的天然氣，其高效、環(huán)保、節(jié)能的綜合利用技術(shù)開發(fā)迫在眉 睫、刻不容緩。

以南海海域氣田為例，其天然氣組成與內(nèi)陸其它地區(qū)的組成有很大的不同， 其特點(diǎn)是天然氣中含有高濃度的CO₂。國內(nèi)外的很多探測數(shù)據(jù)表明南中國海典 型高二氧化碳?xì)馓锏腃O₂含量在20％。根據(jù)商業(yè)天然氣的輸送要求，天然氣 CO₂含量不得超過3％，液化天然氣CO₂含量不得超過0.2％，而南海海域氣田開 采出的天然氣中CO₂含量普遍較高，因此必須在海上脫除部分CO₂，才可以進(jìn) 一步使用。目前從天然氣中分離CO₂的過程不可避免地使得能耗增加，還將引 起天然氣的損失，相關(guān)研究表明，在天然氣脫碳過程中，天然氣的損失率在 2.5％～7％之間。此外，從天然氣中脫除的CO₂若直接排入大氣，將對環(huán)境造成 嚴(yán)重的溫室氣體影響。因此，如何高效利用高含二氧化碳天然氣并兼顧碳減排， 是南海天然氣利用面臨的“雙重挑戰(zhàn)”。

CN110589765A公開了一種利用天然氣制備不同比例合成氣的方法及系統(tǒng)， 包括以下步驟：原料氣脫硫、CO₂增壓脫硫、雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)、熱量回收、α-MDEA 脫碳、合成氣(H2+CO)干燥壓縮等步驟生產(chǎn)定比例H2/CO合成氣。

CN1191987C公開了一種天然氣或甲烷催化轉(zhuǎn)化制合成氣的方法，將預(yù)先混 有水蒸氣和或二氧化碳的天然氣或甲烷原料氣，通過固定床反應(yīng)器中的催化劑 床層與含氧氣體反應(yīng)，制備合成氣，將預(yù)先混有水蒸氣和或二氧化碳的天然氣 或甲烷與大部分或全部含氧氣體分開，分別進(jìn)入反應(yīng)體系，60％以上的含氧氣體 分步進(jìn)入催化劑床層，使天然氣或甲烷與含氧氣體分步逐漸混合并進(jìn)行反應(yīng)。

CN103896209B公開了一種天然氣或甲烷催化轉(zhuǎn)化制合成氣的方法，將天然 氣或甲烷與水蒸氣和/或二氧化碳原料氣混合，通過固定床反應(yīng)器中的催化劑床 層與含氧氣體反應(yīng)，制備合成氣，將預(yù)先混有水蒸氣和/或二氧化碳的天然氣或 甲烷與部分或全部含氧氣體分開，分別進(jìn)入反應(yīng)體系，60％以上的含氧氣體分 步進(jìn)入催化劑床層，使天然氣或甲烷與含氧氣體分步逐漸混合并進(jìn)行反應(yīng)。

但目前針對富碳天然氣，目前沒有對應(yīng)的大規(guī)模利用技術(shù)。但其儲量豐富 的CH₄和CO₂即是兩種溫室氣體，又是兩種碳資源分子，一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模轉(zhuǎn)化 將有效彌補(bǔ)我國的能源化工原料短缺的現(xiàn)狀。因此，富碳天然氣制備合成氣及 其銜接下游技術(shù)是二氧化碳低碳烷烴高值化利用的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容