[发明专利]一种部分甲烷化水煤气变换系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种部分甲烷化水煤气变换系统及方法。

背景技术

合成天然气(SNG)是一种清洁燃料，可以利用现有的管道和设施进行供给，可以广泛的替代天然气。代用天然气制备项目正在大面积上马，但是配套的一氧化碳变换装置还是采用合成甲醇工艺中所采用的耐硫部分变换装置。虽然该流程能够满足目前工艺的需求，但是该发明可以更好的适用代用天然气项目。

耐硫部分变换的方法通常涉及一氧化碳和水蒸气的变换反应。通过变换反应，氢碳比被调整到2.05-2.15。

基本上，变换反应过程包括以下反应，为等体积反应：

CO+H₂O→CO₂+H₂

甲烷化反应过程包括以下反应，

CO+3H₂→CH₄+H₂O。

现有工艺的一个共同热点就是，耐硫化变换只能够调节氢碳比，不能够兼具甲烷化功能。由于经过甲烷化反应后，气体体积减小。没有甲烷化的一氧化碳变换工艺，送出的气体体积庞大，对于后续的管道和设备的尺寸要求较大，增大了建设成本。同时对于甲烷化工段的压缩机功率消耗也是比较大，增大了运行成本。

以上的缺陷将会影响甲烷化装置的成本，并因此影响了SNG在与石化天然气的竞争力。

发明内容

本发明涉及一种部分甲烷化水煤气变换系统，包括：

(A)总水煤气入口；

(D)混合反应气出口；

(B)一氧化碳变换区段，包括：

(B1)一氧化碳变换反应器；

(B2)第一水煤气入口管道，将总水煤气入口与一氧化碳变换反应器流体联通；和

(B3)变换反应气出口管道，将一氧化碳变换反应器与混合反应气出口流体联通；

(C)甲烷化区段，包括：

(C1)甲烷化反应器，

(C2)第二水煤气入口管道，将总水煤气入口与甲烷化反应器流体联通；和

(C3)甲烷化反应气出口管道，将甲烷化反应器与混合反应气出口流体联通；

其中，一氧化碳变换区段和甲烷化区段为并联。

优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为绝热反应器。

优选地，一氧化碳变换反应器和/或甲烷化反应器为轴流式反应器或轴径式反应器。

优选地，一氧化碳变换区段进一步包括：

变换路第一换热器，设置在总水煤气入口与一氧化碳变换反应器之间；和

变换路第三换热器，设置在一氧化碳变换反应器与混合反应气出口之间。

优选地，一氧化碳变换区段进一步包括：

变换路第一水分离器，设置在变换路第一换热器与一氧化碳变换反应器之间；和

变换路第二水分离器，设置在变换路第三换热器与混合反应气出口之间。

优选地，一氧化碳变换区段进一步包括：

变换路第二换热器，设置在变换路第一水分离器的下游管道与一氧化碳变换反应器的出口管道交汇处，使所述变换路第一水分离器的下游管道中的所述第一水煤气与所述一氧化碳变换反应器的出口工艺气换热。

优选地，甲烷化区段进一步包括：

甲烷化路第一换热器，设置在总水煤气入口与甲烷化反应器之间；和

甲烷化路第三换热器，设置在甲烷化反应器与混合反应气出口之间。

优选地，甲烷化区段进一步包括：

甲烷化路第一水分离器，设置在甲烷化路第一换热器与甲烷化反应器之间；和

甲烷化路第二水分离器，设置在甲烷化路第三换热器与混合反应气出口之间。

甲烷化路第二换热器，设置在甲烷化路第一水分离器的下游管道与甲烷化反应器的出口管道交汇处，使在所述甲烷化路第一水分离器的下游管道中的第二水煤气与所述甲烷化反应器的出口工艺气换热。

优选地，所述系统进一步包括：

流量调节器，设置在变换反应气出口管道上和/或甲烷化反应气出口管道上。

本发明还涉及一种部分甲烷化水煤气变换方法，包括以下步骤：

将总水煤气分流为第一水煤气和第二水煤气；

第一水煤气通入一氧化碳变换反应器，进行一氧化碳变换反应，得到第一工艺气；

第二水煤气通入甲烷化反应器，进行甲烷化反应，得到第二工艺气；

其中，一氧化碳变换反应器和甲烷化反应器为并联。