[发明专利]生产合成天然气的方法、装置及其产物天然气

权利要求书

1.一种以煤气化产物为原料气生产合成天然气的方法，所述合成天然气中含有的甲烷摩尔比为94％以上，所述方法包括以下的步骤a)至d)，并且通过独立的蒸汽输送体系将外来蒸汽和/或步骤b)、c)和/或d)中产生的蒸汽通入步骤b)、c)和/或d)中所述的第一段绝热固定床反应器、第二段绝热固定床反应器和/或第三段绝热固定床反应器中：

a)将原料气经加热后分为第一股原料气(4)和第二股原料气(5)；

b)将步骤a)中的第一股原料气(4)通入装填甲烷化催化剂的第一段绝热固定床反应器(7)中进行甲烷化反应，其中进口气体的温度为230-400℃；反应得到温度为450-700℃的第一产品气(8)，该第一产品气(8)经冷却后，得到温度为150-350℃的冷却的第一产品气(10)，同时副产饱和蒸汽和/或过热蒸汽；

c)将步骤a)中的第二股原料气(5)与步骤b)中所得到的冷却的第一产品气(10)混合后得到的混合气体(11)通入装填甲烷化催化剂的第二段绝热固定床反应器(12)中进行甲烷化反应，其中进口气体的温度为230-400℃；反应得到温度为450-700℃的第二产品气(13)，该第二产品气(13)经冷却后，得到温度为150-350℃的冷却的第二产品气(15)，同时副产饱和蒸汽和/或过热蒸汽；

d)将步骤c)中所得到的冷却的第二产品气(15)进行选自如下之一的处理：

将步骤c)中所得到的冷却的第二产品气(15)通入装填甲烷化催化剂的第三段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器(17)中进行甲烷化反应，得到温度为350-600℃的第三产品气(18)，该第三产品气(18)经冷却后，得到冷却的第三产品气(20)，同时副产饱和蒸汽和/或过热蒸汽；并且将所得到的一部分第三产品气作为循环气(22)，重新通入步骤b)中的第一段绝热固定床反应器和/或步骤c)中的第二段绝热固定床反应器中；另一部分第三产品气作为产物气(21)通入装填甲烷化催化剂的末段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器(26)中进行甲烷化反应，得到末段产品气(24)，该末段产品气(24)经冷却、气液分离后，得到合成天然气(26)；其中所述循环气(22)与产物气(21)的体积比优选为0-5.0∶1，更优选为0.3-3.0∶1；

或者

将步骤c)中所得到的一部分冷却的第二产品气作为循环气(22’)重新通入步骤b)中的第一段绝热固定床反应器和/或步骤c)中的第二段绝热固定床反应器中；另一部分冷却的第二产品气作为产物气(21’)通入装填甲烷化催化剂的末段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器中进行甲烷化反应，得到末段产品气(24)，该末段产品气(24)经冷却、气液分离后，得到合成天然气(26)；其中所述循环气(22’)与产物气(21’)体积比优选为0-5.0∶1，更优选为0.3-3.0∶1；

或者

将步骤c)中所得到的一部分冷却的第二产品气作为循环气(22’)重新通入步骤b)中的第一段绝热固定床反应器和/或步骤c)中的第二段绝热固定床反应器中；另一部分冷却的第二产品气作为产物气(21’)通入装填甲烷化催化剂的第三段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器中进行甲烷化反应，得到第三产品气(18)，该第三产品气(18)经冷却后，得到冷却的第三产品气(20)，同时副产饱和蒸汽和/或过热蒸汽；将该冷却的第三产品气(20)通入装填甲烷化催化剂的末段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器中进行甲烷化反应，得到末段产品气(24)，该末段产品气经冷却、气液分离后，得到合成天然气(26)；其中所述循环气(22’)与产物气(21’)体积比优选为0-5.0∶1，更优选为0.3-3.0∶1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)、步骤c)和/或步骤d)中的饱和蒸汽经换热生成过热蒸汽；

优选地，所述换热的热量至少部分来源于第一产品气、第二产品气和/或第三产品气；

优选地，所述饱和蒸汽和/或过热蒸汽作为所述独立的蒸汽输送体系的至少部分蒸汽来源。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对末段绝热固定床反应器或冷却型列管式反应器中得到的产品气进行深度甲烷化或脱碳处理的步骤。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述原料气在加热前先进行净化，以除去其中含有的杂质。