[发明专利]用于生产代用天然气的方法

说明书

描述了一种生产代用天然气的方法，其包括步骤：将包含氢气、甲烷、一氧化碳和/或二氧化碳的第一合成气供料流平行供给到包含第一主体甲烷转化器和最后的主体甲烷转化器的第一主体甲烷化区中的两个或更多个主体甲烷转化器中，将包含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的第二合成气供料流供给到包含第一主体甲烷转化器的第二主体甲烷化区中的一个或多个主体甲烷转化器中，每个主体甲烷转化器含有甲烷化催化剂，以使得供料流至少部分地甲烷化，将回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化的气流分成第一部分和第二部分，将该第一部分在再循环回路中再循环到第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第一合成气供料流，和将该第二部分供给到第二主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第二合成气供料流，其中该第二合成气供料流的供料压力低于第一合成气供料流的供料压力，并且该第一和第二供料流之间的压力差至少是穿过第一主体甲烷化区的压力降。

本发明涉及一种由合成气来生产适合用作代用天然气(SNG)的燃料气体的方法。

SNG是清洁燃料，其可以用现有的天然气管线和设施来分配，并且可以在宽应用范围内用作天然气的代用品。

生产代用天然气(SNG)的方法包括将包含氢气和碳氧化物的合成气进行催化甲烷化。通过甲烷化反应，合成气转化成由95％或者更多的甲烷(CH₄)和少量二氧化碳，氢气和惰性气体组成的产物。合成气可以获自煤或者石油焦或者生物质气化。合成气的甲烷化包括下面的高度放热反应：

CO+3H₂→CH₄+H₂O ΔH＝-206kJ/mol

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O ΔH＝-165kJ/mol

典型地，所述反应在包含多个串联运行并具有热回收和气体再循环的绝热反应器的甲烷化区中进行。使用热回收和气体再循环来保持放热反应受控和避免反应器内温度过高，其会损坏反应器本身和/或催化剂。热回收可以通过热交换器冷却每个反应器出口处的热气流、例如通过生产高压蒸汽来提供。再循环是控制反应器内的反应速率和温度的另一措施，其通过用部分地反应的气体来稀释供给到第一反应器的新鲜合成气来进行。该气体再循环需要提供适当的压缩机。

生产SNG的不同的方法是已知的。一种这样的方法描述在US4016189中。这里将供料流在单个高温主体甲烷转化器中处理，随后在单个低温修整甲烷转化器(trimmethanator)中处理。在这种方法中，全部新鲜供料被供给到主体甲烷转化器，在这里大部分碳氧化物甲烷化成甲烷。因为该反应是高度放热的，也因此需要热质来将沿着主体甲烷转化器的升温限制到可接受的水平。以再循环气体的形式提供这种热质，该再循环气体取自主体甲烷转化器下游，但是在修整甲烷转化器之前。将该再循环流在供给到主体甲烷转化器上游之前压缩。US4016189所述的单级修整甲烷化足以产生低热量气体，其中甲烷含量是60％。这低于目前的SNG产品规格所需的甲烷水平。

通常应当注意的是，主体甲烷转化器是接收部分或者全部的合成气供料，即，到所述设备的新合成气供料的甲烷转化器。因此“主体甲烷转化器”是这样的反应器，在其中包含至少一部分的新合成气的反应物气体被催化甲烷化。修整甲烷转化器是这样的甲烷转化器，其不接收任何新鲜合成气供料，并且在一部分甲烷化的气流上、通常在低于主体甲烷转化器中的温度进行修整甲烷化，来生产SNG产物。因此，“修整甲烷转化器”是这样的反应器，在其中由回收自主体甲烷转化器或者修整甲烷转化器的被部分地甲烷化的气体组成的反应物气体进行催化甲烷化。