[发明专利]制取合成天然气的等温甲烷化工艺和装置

权利要求书

1.制取合成天然气的等温甲烷化工艺，包括甲烷化步骤、甲烷化热回收 制蒸汽步骤以及冷凝液处理步骤，净化后的合成气进入甲烷化步骤进行甲烷 化，其特征在于，所述甲烷化步骤采用至少二级以上甲烷化，其中第一级甲 烷化采用绝热甲烷化反应器进行甲烷化，后面各级甲烷化采用等温甲烷化反 应器进行甲烷化；

所述甲烷化步骤为二级甲烷化；

所述二级甲烷化具体步骤是：净化后的合成气经过保护床GB，精脱硫至 甲烷化催化剂可以允许的总硫含量并将合成气预热到甲烷化催化剂的活性起 始温度200-300℃，得到新鲜的合成气进入甲烷化步骤，新鲜的合成气的压力 为2.5-6.0MPa；进入甲烷化步骤的新鲜的合成气分为两路，一路占新鲜的合 成气体积的20-40V%的第一部分新鲜的合成气与循环气混合后进入第一绝热 甲烷化反应器进行第一级甲烷化生成温度为400-650℃的第一高温气体，第一 高温气体经过第一热回收系统回收反应热得到第一甲烷化气体，第一甲烷化 气体的温度等于甲烷化催化剂的活性起始温度；另一路占新鲜的合成气体积 的60-80V%的第二部分新鲜的合成气与第一甲烷化气体混合后进入等温甲烷 化反应器进行第二级甲烷化生成温度为250-350℃第二高温气体，第二高温气 体经过第二热回收系统回收反应热后得到温度为100～300℃产品气体，产品 气体一部分作为循环气经过增压至新鲜的合成气压力送至第一绝热甲烷化反 应器，其余部分送至甲烷化热回收制蒸汽步骤；

所述新鲜的合成气中：H₂/CO 3.3～3.4V%，CO₂ 1.5V%，CH₄ 16.3V%，C₂H₄0.2～0.6V%或C₂H6和C₃H₈ 0.2～0.6V%，N₂/Ar 0.2～0.6V%。

2.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 保护床GB为常温保护床或高温保护床。

3.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 通过控制循环气的气量来控制绝热甲烷化反应器的出口温度，使其低于甲烷 化催化剂的允许操作温度650-700℃，其中循环气的气量与进入甲烷化热回收 制蒸汽步骤的产品气体的气量比值为0.5-1.5。

4.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 所述等温甲烷化反应器的热点温度通过控制进入等温甲烷化反应器的新鲜的 合成气的流量和汽包压力来进行，其中热点温度为550-700℃，汽包压力为 4.0-9.0MPa。

5.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 所述等温甲烷化反应器冷侧采用锅炉和给水泵强制循环冷却方式移除热量， 并同时副产4.0-9.0MPa的中压饱和蒸汽。

6.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 所述第一绝热甲烷化反应器可以副产4.0-9.0MPa中压过热蒸汽。

7.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 所述循环气采用循环压缩机或增压喷射泵进行增压。

8.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 所述整个甲烷化步骤的阻力降小于5bar。

9.如权利要求1所述的制取合成天然气的等温甲烷化工艺，其特征在于， 还包括一设置在甲烷化步骤与甲烷化热回收制蒸汽步骤之间的甲烷化精制步 骤，由甲烷化步骤过来的产品气体首先进入第二绝热甲烷化反应器进行甲烷 化精制，精制后的产品气体送入甲烷化热回收制蒸汽步骤。