[发明专利]一种耐硫甲烷合成工艺和装置

权利要求书

1.一种耐硫甲烷合成工艺，其包括如下步骤：经净化处理后的煤基合成原料气，与第一段耐硫甲烷合成反应器出口工艺气换热后，进入两段串并联的耐硫甲烷合成反应器进行甲烷合成反应，耐硫甲烷合成工段出口工艺气经换热冷凝后，在低温甲醇洗工段脱除工艺气中的H₂S及大部分酸性气体，工艺气经换热至所需温度后进入两段串并联的补充甲烷合成反应器甲烷化，然后进一步进入第三段低温甲烷合成反应器甲烷化，第三段低温甲烷合成反应器出口气经冷凝分离除水、变压吸附/深冷分离脱除CO₂后得到天然气产品，

其中，经净化处理后煤基合成原料气干基组成为H₂:20-40V％，CO:15-60V％，CO₂:1-40V％，CH₄:0-18V％，H₂S:0.1-1.0V％，N₂:0.2-2.5V％，原料气中水含量为5V％～30V％，

第二段耐硫甲烷合成反应器出口工艺气中甲烷含量提升8％-18％，H₂/CO的值为1.5-2.0，

在进入第一补充甲烷合成反应器中的工艺气中补入工艺水，工艺水来自各冷凝器中的冷凝水，经换热后与工艺气混合，补入工艺水的量使得保持进入第一补充甲烷合成反应器中的工艺气中水含量在12％-20％，

其中耐硫甲烷合成催化剂为Mo基催化剂，其活性组分为MoS₂，载体为AlO₃、ZrO₂、CeO₂、MgO、TiO₂中的一种或几种，助剂为K、W、Ni、Co、La及其氧化物中的一种或多种，

第一段与第二段补充甲烷化反应器的入口温度为260-300℃，第一段补充甲烷合成反应器的热点温度为450-600℃，第二段补充甲烷合成反应器的热点温度为400-600℃，第三段低温甲烷合成的热点温度为280-350℃，

第二段补充甲烷合成反应器的出口气分成两股，一股经压缩机增压至3.0-5.0MPa后返回第一段补充甲烷合成反应器，另一股进入第三段低温甲烷合成反应器；返回第一段补充甲烷合成反应器和进入第三段低温甲烷合成反应器的气体的体积比为1.2-1.8:1。

2.根据权利要求1所述的工艺，其中，补充甲烷合成工段所用工艺水来自工艺气中的冷却水；和/或

煤基合成原料气为鲁奇气化工艺、壳牌气化工艺、水煤浆气化工艺中的一种或多种获得的合成原料气。

3.根据权利要求1所述的工艺，其中，经净化处理后煤基合成原料气与第一段耐硫甲烷合成反应器出口气换热至300-380℃，分别进入两段串并联的耐硫甲烷化反应器，无需增设循环压缩机，其中进入第一段耐硫甲烷化反应器和进入第二段耐硫甲烷化反应器的原料气分配比为0.5-3.0:1。

4.根据权利要求1所述的工艺，其中，第一段和第二段耐硫甲烷合成反应器的反应温度为500-600℃，反应压力为1-7MPa，空速1000-5000h^-1。

5.根据权利要求1所述的工艺，其中，低温甲醇洗出口工艺气经预热至260-300℃，分成两股进入两段以串并联型式连接的补充甲烷化反应器，进入第一段与第二段的体积分配比为0.5-2.0:1.0；和/或

补充甲烷化反应器均为绝热式固定床反应器，反应空速为5000-12000h^-1，反应压力为1-6MPa。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的工艺，其中，所得到的天然气产品组成为：CH₄:94-97V％；CO₂:0.01-0.05V％；H₂:1.0-5.0V％；N₂:1.0-2.5V％。