[实用新型]一种预防超温的甲烷化装置

说明书

技术领域

本实用新型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中预防超温的甲烷化装置。

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

本实用新型的目的是提供一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化中预防超温的甲烷化装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：预防超温的甲烷化装置，其特征在于：第一甲烷合成反应器、压缩机、第二甲烷合成反应器、第三甲烷合成反应器、第四甲烷合成反应器依次连接；所述第一甲烷合成反应器入口处安装有倒泄放气动阀。

所述第二甲烷合成反应器与气气换热器、水冷器、分液罐依次相连，所述气气换热器有四个连接口，分别与水冷器、第二甲烷合成反应器、分液罐和第三甲烷合成反应器连接。

所述第一甲烷合成反应器为热管传热径向床甲烷化反应器。

所述第一甲烷合成反应器、第二甲烷合成反应器、第三甲烷合成反应器和第四甲烷合成反应器均为绝热反应器。

本实用新型采用小流量倒泄放技术，防止床层被吹翻，即在第一甲烷合成反应器入口前设置气动阀，一旦循环压缩机跳停，立即将新鲜气从第一甲烷合成反应器入口前气动阀安全泄放，防止高浓度CO新鲜气继续影响反应器温度。且第一甲烷合成反应器为径向床反应器，结构简单、床层压降小、能及时取走反应热量，均化床层温度，提高反应物转化率，避免催化剂出现过热区域，延长催化剂使用寿命。

本实用新型具备下述优势：煤基合成气制备合成天然气的甲烷化工艺采用小流量倒泄放技术，防止床层被吹翻，即在第一甲烷合成反应器入口前设置气动阀，一旦循环压缩机跳停，立即将新鲜气从第一甲烷合成反应器入口前气动阀安全泄放，防止高浓度CO新鲜气继续影响反应器温度。

附图说明

图1是本实用新型实施例装置的连接示意图。

图中，R1-第一甲烷合成反应器，R2-第二甲烷合成反应器，R3-第三甲烷合成反应器，R4-第四甲烷合成反应器，P1-循环压缩机，E1-气气换热器，E2-水冷器，F1- 倒泄放气动阀，v1-分液罐。

具体实施方式

通过下述实施例结合附图对本实用新型进行详细阐述。

实施例

预防超温的甲烷化装置参见附图1，第一甲烷合成反应器R1、压缩机P1、第二甲烷合成反应器R2、第三甲烷合成反应器R3、第四甲烷合成反应器R4依次连接；所述第一甲烷合成反应器入口处安装有倒泄放气动阀F1。第二甲烷合成反应器R1与气气换热器E1、水冷器E2、分液罐v1依次相连，所述气气换热器E1有四个连接口，分别与水冷器E2、第二甲烷合成反应器R2、分液罐v1和第三甲烷合成反应器R3连接。

实施例中，第一甲烷合成反应器R1为热管传热径向床甲烷化反应器。第一甲烷合成反应器R1、第二甲烷合成反应器R2、第三甲烷合成反应器R3和第四甲烷合成反应器R4均为绝热反应器。

应用例

采用图1所示装置生产甲烷，压力为8MPa，空速30000h^-1的新鲜气组成(vol％)为：H₂ 68.5，CH₄ 8.82，CO 20.23，CO₂ 1.95，N₂ 0.5。新鲜气A与经循环气混合后形成原料气进入第一甲烷合成反应器入口，气体入口温度为280℃，反应后温度为685℃。第一甲烷合成反应器床层反应温区从上至下为675℃~685℃，第一甲烷合成反应器出气分为两股：一部分气体进入循环压缩机P1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A混合后形成原料气；另一股气体进入第二甲烷合成反应器R2，将循环压缩机停车5分钟，小流量倒泄放阀启动，第一甲烷合成反应器温度从685℃升至700℃。装置停车，通N₂置换，不存在超温引发的安全隐患。