[发明专利]一种采用煤气合成天然气的方法有效
申请号: | 201210051108.4 | 申请日: | 2012-03-01 |
公开(公告)号: | CN102559312A | 公开(公告)日: | 2012-07-11 |
发明(设计)人: | 李大尚;朱文坚;刘金刚;梁杰华;孟令江;刘振峰;朱向阳;韩飞 | 申请(专利权)人: | 中国石油和化工勘察设计协会煤化工设计技术中心;新疆庆华能源集团有限公司;大连凯特利催化工程技术有限公司 |
主分类号: | C10L3/08 | 分类号: | C10L3/08 |
代理公司: | 太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙) 14109 | 代理人: | 崔雪花 |
地址: | 030032 山西省太原市*** | 国省代码: | 山西;14 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 采用 煤气 合成 天然气 方法 | ||
技术领域
本发明一种采用煤气合成天然气的方法属于合成天然气方法技术领域。
背景技术
天然气是一种清洁优质的能源。随着中国城镇化速度加快,人民生活质量的提高,以及节能减排、生态环境面临的压力,天然气供需矛盾日益突出。我国石油、天然气资源短缺,每年从国外大量进口。我国煤炭资源丰富,主要分布在西北边远省份,与用煤市场逆向分布。2010年我国煤炭产量32.4亿吨,预计2015年达到42亿吨,这对交通运输、生态环境、成本造成无法承受的压力。因此对煤的就地转化,洁净利用是必由之路。利用煤制天然气,工艺技术成熟,能源转化率高,可用管道长距离输送,环境效益、经济效益好。
目前利用煤气合成天然气一般采用产物循环的方法稀释新鲜合成气,增加水蒸汽和甲烷含量,同时降低原料气中CO和H2的浓度,以达到控制反应温度的目的。专利CN201010173181中公开了通过使用循环压缩机将产物气循环的方法控制反应温度,通过产物气循环降低原料中CO和H2的浓度,但却大大增加了运行能耗。
发明内容
本发明克服现有技术的不足,所要解决的技术问题为提供一种采用控制进入反应器的合成气的水含量,来达到串联逐级反应,并将产生的热量生产高质量蒸汽的天然气合成方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为一种采用煤气合成天然气的方法,按照以下步骤进行:
第一步,增湿
将原料气通入饱和塔,同时通入热水,控制温度为170-200℃,原料气通过在塔内增湿,得到的合成气;
所述原料气包括H2和CO,温度为35-50℃,压力为2-5MPa,总硫含量小于0.1-0.02ppm,所述H2与CO的体积比为3.0-3.1;
第二步,多级催化反应
将所述合成气采用多级反应进行合成天然气,每级反应后得到相应的产品气,控制每一级反应器入口气体的水含量,通过水含量控制每一级产品气的温度为320-720℃,同时控制每一级反应器入口的气体温度为220℃-300℃,在每一级反应后先对产品气冷却排出冷凝水,然后再预热以进入下一级反应器,最终得到合成的天然气,所述天然气经过干燥后达到国家天然气标准GB17820-1999;
所述每一级反应器的内部压力2-5MPa。
所述第二步多级催化反应中,催化反应为3级或4级。
所述一、二级反应器中使用的催化剂为650℃-700℃高温镍基催化剂,三、四级反应器使用230℃-480℃中温镍基催化剂。
所述每级产品气通过废热锅炉产生蒸汽或预热水,充分回收废热。
所述第一级产品气温度为600℃-720℃,第二级产品气温度为500℃-650℃,第三级产品气温度为380℃-480℃,第四级产品气温度为320℃-400℃。
所述第一级反应器入口的合成气的温度为220℃-240℃,第二级反应器入口的产品气的温度为230℃,第三级反应器入口的产品气的温度为230℃,第四级反应器入口的产品气的温度为300℃。
所述四级催化反应合成的天然气经过干燥后,其中CH4的体积百分含量大于94%、CO浓度小于10ppm、CO2浓度小于200ppm、H2的体积百分含量小于4.5%,低热值大于8100kcal/Nm3。
所述饱和塔由文丘里增湿器代替。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明采用饱和塔或文丘里增湿器,用170~240℃工艺冷凝液逆流喷洒入塔的合成气,使合成气中的水含量能够控制反应器床层温度及防止发生结碳反应,与采用循环气控制温度的技术相比,取消循环压缩机,节省投资,达到节能降耗的目的,每10000立方米天然气节电260kW ,对一个年生产规模年生产40亿立方米天然气装置,节省投资约4000万元,年创利约5000万元。
2、本发明采用高温镍基催化剂可以在高温下保持催化活性,将产生的反应热生产4.5MPa、450℃的过热蒸汽或10MPa、530℃的过热蒸汽,提高了热能的利用率,在工艺过程中还有大量中、低位废热能,可根据需要生产中、低压饱和热蒸汽,锅炉给水脱氧及预热锅炉给水,可使热能利用率达到98%左右。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1为实施例1的工艺流程图。
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