[发明专利]合成气甲烷化制替代天然气的方法

权利要求书

1.一种合成气甲烷化制替代天然气的方法，包括以下几个步骤：

a）合成气作为原料分成N股，来自甲烷化反应后的循环气相应地分成N股，并分别与合成气混合形成N股原料气，其中N≥2；

b）进入反应器第一段床层之前的原料气与反应器出口气换热或加热至250~450℃；

c）N股原料气同时进入装有甲烷化催化剂的N段层式固定床反应器的各段床层；反应器出口得到包含有CH₄、H₂O和未转化的CO、CO₂、H₂的出口气；

d）出口气先与原料气换热，再与蒸汽换热后，形成物流I；

e）物流I分成物流II和物流III两股，以物流I的体积百分比计，物流II占70~90%；

物流III占10~30%；

f）物流II降温到20~80℃，经过汽液分离后，气相通过压缩机升压到3.0~5.5MPa后，作为循环气返回a）步骤；

g）物流III进入下一级甲烷化反应器进行甲烷化反应。

2.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于合成气是由煤或者其他含碳材料得到的组成为CO、CO₂和H₂的气体。

3.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于合成气的压力为3.0~5.5MPa，温度为20~60℃；c）步骤中出口气的温度为500~700℃。

4.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于合成气中以体积比计，H₂:CO=2.5~4.2:1；以作为原料的总合成气体积计，每股合成气占总体积的0.1~50%；以作为循环气的物流II的总体积计，每股循环气占总体积的0.1~50%。

5.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于各床层催化剂组成以重量分数计，包括以下组分：Al₂O₃载体40~80份，和负载与其上的20~60份的镍。

6.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于步骤a）中每股原料气中循环气与原料合成气的体积比为1~4:1。

7.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于进入第一段催化剂床层的原料气温度为260~350℃，压力为3.0~5.5MPa。

8.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于甲烷化反应器的催化剂床层数为K段，其中K≥2，且段间有气体分布结构，其结构为圆环式多孔排气管道。

9.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于2≤N≤K。

10.根据权利要求1所述的合成气甲烷化制替代天然气的方法，其特征在于步骤f）循环气由压缩机升压到压力为3.5~5.0MPa，温度30~70℃；压缩机可为离心式压缩机、往复式压缩机或螺杆压缩机。