生產(chǎn)合成天然氣的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合成天然氣的方法及裝置，具體地涉及W煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn) 物為原料生產(chǎn)合成天然氣的方法及裝置，屬于合成天然氣技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀走十年代W來，伴隨著石油危機，煤制甲焼（又稱為合成天然氣 (Synthetic化化ralGas,簡稱SNG)或代用天然氣）得到較快發(fā)展。煤制甲焼的主要方法 包括；煤加氨氣化直接生產(chǎn)甲焼和經(jīng)合成氣間接生產(chǎn)甲焼。
[0003]煤加氨氣化直接生產(chǎn)甲焼方法主要存在W下問題：碳轉(zhuǎn)化率低、甲焼收率低、氣體 組成復雜、甲焼濃度低W及得不到高質(zhì)量的合成天然氣等。相對來說，煤經(jīng)合成氣間接生產(chǎn) 甲焼的工藝具有技術(shù)成熟度高、碳利用率高及甲焼濃度高的顯著優(yōu)勢。
[0004] 上世紀80年代初，德國魯奇公司結(jié)合己斯夫公司的甲焼化催化劑完成了甲焼化 工藝的開發(fā)，并成功應(yīng)用于美國大平原工廠389萬立方米/天的煤制天然氣工廠；英國煤 氣公司針對B化氣化爐的合成氣特點開發(fā)了HIC0M工藝及相應(yīng)的催化劑，并建立了 2832mV d的中試裝置；丹麥巧普索公司成功研制了最高能耐70(TC高溫的寬溫型催化劑，并開發(fā)了 TREMP完全甲焼化工藝。
[0005]在我國，W利用煤生產(chǎn)城市煤氣為目的，在上世紀已建立較成熟的煤氣部分甲焼 化技術(shù)：如中科院大連化學物理研究所研發(fā)了 "常壓水煤氣部分甲焼化生產(chǎn)城市煤氣技 術(shù)"（項目年度編號0100050009,公布年份2001年）；化工部化肥研究所開發(fā)了W常壓半水 煤氣為原料氣的RHM-266型媒系甲焼化催化劑及工藝；煤炭科學研究院開發(fā)了兩段爐水煤 氣甲焼化工藝（逢進等，常壓兩段爐水煤氣甲焼化工藝的開發(fā)，潔凈煤技術(shù)，1998年第4卷 第1期，36~39頁）。
[0006]然而，隨著可持續(xù)發(fā)展的需要，節(jié)能降耗、提高能源利用效率成為各技術(shù)發(fā)展的方 向和趨勢。對甲焼化過程而言，高溫、高壓操作、寬溫型催化劑有利于設(shè)備及過程強化，進而 降低能耗，并提高甲焼化反應(yīng)副產(chǎn)熱品位及回收利用率。鑒于此，寬溫型甲焼化催化劑，高 溫、高壓完全甲焼化技術(shù)已成為當前甲焼化技術(shù)的發(fā)展趨勢。目前世界上僅有美國大平原 一家甲焼化商業(yè)化工廠，且為中、低溫甲焼化技術(shù)，對于甲焼化發(fā)展趨勢的高溫、高壓完全 甲焼化技術(shù)，尚沒有工業(yè)化應(yīng)用的先例。國內(nèi)甲焼化技術(shù)目前僅停留于部分甲焼化，且催化 劑適應(yīng)溫度范圍窄，極大限制了能量的綜合利用效率；另外常壓下進行的部分甲焼化技術(shù) 不利于反應(yīng)和設(shè)備強化，缺乏反應(yīng)器設(shè)計和物質(zhì)-能量的集成優(yōu)化。
[0007] 因此，仍存在提供能源利用效率高的生產(chǎn)合成天然氣的方法及裝置的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種生成合成天然氣（Synthetic化化ralGas， SNG)的方法及裝置。
[0009]本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0010] 一方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)合成天然氣的方法，所述方法包括W下步驟：
[0011] a)原料氣經(jīng)第一換熱設(shè)備升溫至150~40(TC，得到升溫后的原料氣，將升溫后的 原料氣按照體積比1:0. 1~1:5分成第一股原料氣和第二股原料氣；
[0012] b)將步驟a)中的所述第一股原料氣與升溫后的循環(huán)氣和第一蒸汽混合，得到溫 度為250~40(TC的第一混合氣，將所述第一混合氣通入第一段甲焼化反應(yīng)器中進行反應(yīng)， 得到溫度為450~75(TC的第一段產(chǎn)品氣；將所述第一段產(chǎn)品氣依次通入第二換熱設(shè)備和 第Η換熱設(shè)備降溫，得到溫度為250~40(TC的降溫后的第一段產(chǎn)品氣；
[0013]C)將步驟b)中得到的降溫后的第一段產(chǎn)品氣與所述第二股原料氣和第二蒸汽混 合，得到溫度為250~35(TC的第二混合氣，將所述第二混合氣通入第二段甲焼化反應(yīng)器中 進行反應(yīng)，得到溫度為450~55(TC的第二段產(chǎn)品氣，將所述第二段產(chǎn)品氣依次通入第四換 熱設(shè)備、第五換熱設(shè)備和第一換熱設(shè)備降溫，得到溫度為120~25(TC的降溫后的第二段產(chǎn) 品氣；
[0014]d)將步驟C)中得到的降溫后的第二段產(chǎn)品氣按體積比1:0. 1~1:5分成循環(huán)氣 和第二股第二段產(chǎn)品氣；其中，將所述循環(huán)氣通入循環(huán)壓縮機增壓，得到增壓后的循環(huán)氣， 將所述增壓后的循環(huán)氣通入所述第五換熱設(shè)備升溫，得到溫度為280~38(TC的升溫后的 循環(huán)氣；
[0015]e)將步驟d)中得到的第二股第二段產(chǎn)品氣與第Η蒸汽混合，得到溫度為250~ 28(TC的第Η混合氣，將所述第Η混合氣通入第Η段甲焼化反應(yīng)器中進行反應(yīng)，得到溫度為 350~40(TC的第Η段產(chǎn)品氣；
[0016]f)將步驟e)中得到的第Η段產(chǎn)品氣通入第六換熱設(shè)備降溫，得到降溫后的第Η 段產(chǎn)品氣，將降溫后的第Η段產(chǎn)品氣通入氣液分離器中進行分離，得到溫度為20~8(TC的 產(chǎn)品氣和工藝冷凝液。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述升溫后的循環(huán)氣與所述降溫后的第二段產(chǎn)品 氣之間的溫差為100~15(TC，優(yōu)選為110~13(TC。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述第一段產(chǎn)品氣與所述第一混合氣之間的溫差 為300~400°C，優(yōu)選為320~380°C。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述第二段產(chǎn)品氣與所述第二混合氣之間的溫差 為150~250。優(yōu)選為180~220°C;
[0020] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述第Η段產(chǎn)品氣與所述第Η混合氣之間的溫差 為50~100°C，優(yōu)選為60~80°C。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述第一段甲焼化反應(yīng)器和第二段甲焼化反應(yīng)器中的壓 力為1~lOMPa，優(yōu)選為2~4MPa〇
[0022] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，所述方法包括W下步驟：
[0023] a)原料氣經(jīng)第一換熱設(shè)備升溫至240~27(TC，得到升溫后的原料氣，將升溫后的 原料氣按照體積比1:0. 1~1:1，優(yōu)選地1:0. 2~1:0. 25分成第一股原料氣和第二股原料 氣；
[0024]b)將步驟a)中的所述第一股原料氣與升溫后的循環(huán)氣和第一蒸汽混合，得到溫 度為270~30(TC的第一混合氣，將所述第一混合氣通入第一段甲焼化反應(yīng)器中進行反應(yīng)， 得到溫度為600~67(TC的第一段產(chǎn)品氣；將所述第一段產(chǎn)品氣依次通入第二換熱設(shè)備和 第Η換熱設(shè)備降溫，得到溫度為290~32(TC的降溫后的第一段產(chǎn)品氣；
[00巧]C)將步驟b)中得到的降溫后的第一段產(chǎn)品氣與所述第二股原料氣和第二蒸汽混 合，得到溫度為290~32(TC的第二混合氣，將所述第二混合氣通入第二段甲焼化反應(yīng)器中 進行反應(yīng)，得到溫度為490~53(TC的第二段產(chǎn)品氣，將所述第二段產(chǎn)品氣依次通入第四換 熱設(shè)備、第五換熱設(shè)備和第一換熱設(shè)備降溫，得到溫度為180~21(TC的降溫后的第二段產(chǎn) 品氣；
[0026]d)將步驟C)中得到的降溫后的第二段產(chǎn)品氣按體積比1:0. 1~1:1，優(yōu)選地， 1:0. 4~1:0. 65分成循環(huán)氣和第二股第二段產(chǎn)品氣；其中，將所述循環(huán)氣通入循環(huán)壓縮機 增壓，得到增壓后的循環(huán)氣，將所述增壓后的循環(huán)氣通入所述第五換熱設(shè)備升溫，得到溫度 為290~33(TC的升溫后的循環(huán)氣；
[0027]e)將步驟d)中得到的第二股第二段產(chǎn)品氣與第Η蒸汽混合，得到溫度為250~ 28(TC的第Η混合氣，將所述第Η混合氣通入第Η段甲焼化反應(yīng)器進行反應(yīng)，得到溫度為 350~40(TC的第Η段產(chǎn)品氣；
[0028]f)將步驟e)中得到的第Η段產(chǎn)品氣通入第六換熱設(shè)備降溫，得到降溫后的第Η 段產(chǎn)品氣，將降溫后的第Η段產(chǎn)品氣通入氣液分離器中進行分離，得到溫度為20~8(TC的 產(chǎn)品氣和工藝冷凝液。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述原料氣包括一氧化碳5~50mol%、二氧化碳 0~30mol%、氨氣20~80mol%和甲焼0~20mol%。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述方法還包括：
[0031] 使鍋爐給水經(jīng)所述第六換熱設(shè)備預(yù)熱后進入汽包；
[003引使來自汽包的第一鍋爐給水進入所述第Η換熱設(shè)備，產(chǎn)生3~lOMPa，優(yōu)選地4~6MPa的第一飽和蒸汽，并且所述第一飽和蒸汽進入所述汽包；
[0033] 使來自汽包的第二鍋爐給水進入所述第四換熱設(shè)備，產(chǎn)生3~lOMPa，優(yōu)選地4~ 6MPa的第二飽和蒸汽，并且所述第二飽和蒸汽進入所述汽包；W及
[0034] 使來自汽包的第Η飽和蒸汽經(jīng)所述第二換熱設(shè)備升溫，得到溫度為300~55(TC， 優(yōu)選地，400~50(TC，更優(yōu)選地，440~46(TC的過熱蒸汽。
[0035] 本發(fā)明的方法是W煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)物為原料生產(chǎn)合成天然氣的，所得的合成天 然氣產(chǎn)物中甲焼濃度高，甲焼的摩爾濃度通常在94%W上，并可高達96%。
[0036] 此外，本發(fā)明制得的產(chǎn)品氣中若仍含有少量的一氧化碳和二氧化碳，可W將氣體 進一步反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。
[0037] 另一方面，本發(fā)明還提供了用于上述生產(chǎn)合成天然氣的方法的裝置，所述裝置包 括：
[0038] 用于第一混合氣的甲焼化反應(yīng)的第一段甲焼化反應(yīng)器；
[0039] 用于冷卻由所述第一段甲焼化反應(yīng)器制得的第一段產(chǎn)品氣的依次連接第二換熱 設(shè)備和第Η換熱設(shè)備；
[0040] 用于第二混合氣的甲焼化反應(yīng)的第二段甲焼化反應(yīng)器；