[发明专利]一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化工艺

说明书

一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化新工艺。从煤气净化工段来的甲烷合成气经过精脱硫后得到新鲜气，依次通过四个串联的绝热甲烷化反应器；新鲜气经过第一甲烷合成反应器出口经冷却后分成气体A和气体B，气体A进入循环压缩机升压后作为循环气回到第一甲烷合成反应器入口与新鲜气混合后形成原料气，气体B依次进入第二、第三、第四甲烷合成反应器进行甲烷合成反应；第一甲烷合成反应器入口处安装倒泄放气动阀，可将新鲜气在未进入第一甲烷合成反应器之前自动泄放。

技术领域

本发明涉及城市煤气甲烷化、煤制合成天然气（SNG）等甲烷化技术,属于新能源技术领域，具体提供一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化新工艺。

背景技术

我国资源的特点是相对富煤、缺油、少气，探明的天然气储量不到世界总量的1%。煤制天然气可以作为对我国天然气缺口的补充，发展煤制天然气是一条解决我国天然气供求矛盾的有效途径。在煤化工项目中，煤制天然气能效转化率最高可达60%，单位热值水耗却最低，其热值比国家天然气质量标准规定的最低热值高17.8%-21%。二氧化碳、硫化氢、总硫等产品指标也高于国家标准。

煤制天然气在高油价时代具有良好的经济效益，对解决煤炭资源的清洁利用问题，缓解中国油气资源短缺的现状，维护我国的能源安全，实现CO₂减排、保护环境均具有重要意义。

在合成气净化的甲烷合成反应中每1%的CO甲烷合成的绝热温升高达73℃，每1%的CO₂甲烷合成的绝热温升约60℃，假设原料气组成H₂ 30%、CO 6.6%、CO₂ 3.6%、CH₄ 59.8%，产品气组成H₂ 10.2%、CO 1.3%、CO₂ 3.2%、CH₄ 85.3%，反应在绝热反应器中进行，绝热温升约为270℃。若CO含量升高至10%，绝热温升可达到约400℃。因此，煤制SNG甲烷合成反应的温升是非常显著的。现有煤制SNG的甲烷化技术通常使用循环技术来控制温度，一旦循环压缩机跳停，大量新鲜气立刻进入反应器会带来短时间的急速升温，温度会迅速上升150℃以上，为缓解强放热带来的温升及防止安全隐患的发生，传统方法采用氮气置换，但效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化新工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：煤基合成气制备合成天然气的甲烷化工艺，包括如下工艺过程：从煤气净化工段来的甲烷合成气经过精脱硫后得到新鲜气，新鲜气依次通过四个串联的绝热甲烷化反应器；新鲜气经过第一甲烷合成反应器出口经冷却后分成气体A和气体B，气体A进入循环压缩机升压后作为循环气回到第一甲烷合成反应器入口与新鲜气混合后形成原料气，气体B依次进入第二、第三、第四甲烷合成反应器进行甲烷合成反应；所述第一甲烷合成反应器入口处安装倒泄放气动阀；第二甲烷合成反应器出口气进行分水处理，将二甲烷合成反应器出口气体冷却分水后再与自身气体进行换热，分水后的干煤气再进入第三甲烷合成反应器；第四甲烷合成反应器出口气体中甲烷干基含量大于96%，然后经冷却、脱水得到符合要求的合成天然气SNG。

在上述方法中，第一甲烷合成反应器为一种热管传热径向床甲烷化反应器。

进入每个甲烷合成反应器入口温度为250℃~350℃，压力为1~8MPa，所述反应器中以干气计算的体积空速为5000h^-1~30000h^-1。

所述第一甲烷合成反应器入口温度为250℃~300℃，出口温度为600℃~700℃，第二、第三、第四甲烷合成反应器入口温度为250℃~300℃，第二甲烷合成反应器出口温度为600℃~700℃，第三甲烷合成反应器出口温度为400℃~500℃，第四甲烷合成反应器出口温度为250℃~350℃；进入所述压缩机的气体温度为30℃~80℃。

所述进行甲烷合成反应的反应器均为绝热反应器。