[发明专利]一种生产合成天然气的方法及装置

权利要求书

1.一种生产合成天然气的方法，所述方法包括以下步骤：

a）原料气（1）经第一换热设备（2）升温至150~400℃后按体积比1:（0.5~5）:（0~0.5）:（0~0.5）分成第一股原料气（4）、第二股原料气（5）、第三股原料气（6）和第四股原料气（7）；

b）将步骤a）中的第一股原料气（4）与第一蒸汽（39）和第一股循环气（27）混合得到温度为250~400℃的第一混合气（8），将第一混合气（8）通入第一段甲烷化反应器（9）中发生反应，得到温度为450~750℃的第一段产品气（10），该第一段产品气经（10）第二换热设备（11，11′）和第三换热设备（13，13′）降温至250~400℃得到降温后的第一段产品气（14）；

c）将步骤b）得到的降温后的第一段产品气（14）与所述第二股原料气（5）、第二蒸汽（40）、第二股循环气（28）混合得到温度为250~400℃的第二混合气（15），将第二混合气（15）通入第二段甲烷化反应器（16）中发生反应，得到温度为450~700℃的第二段产品气（17），该第二段产品气（17）经第四换热设备（18，18′）降温至200~400℃得到的降温后的第二段产品气（19）；

d）将步骤c）得到的降温后的第二段产品气（19）按体积比（0.3~5）:1分成循环气（20）和第二股第二段产品气（21），所述循环气（20）经第五换热设备（22）降温至100~350℃后送入循环压缩机（24）增压得到增压后的循环气（25），增压后的循环气（25）经第五换热设备（22）升温到200~350℃，然后将其按体积比（0.5~1）:（0~0.5）分成所述第一股循环气（27）和第二股循环气（28）；

e）将步骤d）得到的第二股第二段产品气（21）与所述第三股原料气（6）、第三蒸汽（41）混合得到温度为200~400℃的第三混合气（29），将第三混合气（29）通入第三段甲烷化反应器（30）中发生反应，得到温度为300~550℃的第三段产品气（31），该第三段产品气（31）经第一换热设备（2）降温至60~350℃得到的降温后的第三段产品气（32）；

f）将步骤e）得到的降温后的第三段产品气（32）与所述第四股原料气（7）、第四蒸汽（42）混合得到温度为60~200℃的第四混合气（33），所述第四混合气（33）经第六换热设备（34）升温至200~350℃后通入第四段甲烷化反应器（36）中发生反应，得到温度为250~450℃的第四段产品气（37）；

g）将步骤f）得到的第四段产品气（37）经第六换热设备（34）降温并进行气液分离后得到温度为20~80℃的产品气（38）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料气的摩尔百分比组成如下：一氧化碳5~50%，二氧化碳0~30%，氢气20~80%，甲烷0~20%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述步骤a）中，将所述原料气（1）分成的第一股原料气（4）、第二股原料气（5）、第三股原料气（6）和第四股原料气（7）的体积比为1:（0.5~2）:（0~0.3）:（0~0.3）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在所述步骤d）中，将所述第二段产品气（19）分成的循环气（20）和第二股第二段产品气（21）的体积比为（0.3~3）:1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，在所述步骤d）中，将所述循环气（20）分成的第一股循环气（27）和第二股循环气（28）的体积比为（0.7~1）:（0~0.3）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括通过以下方式利用甲烷化反应放热：使来自界区的锅炉给水（43，43′）进入汽包（44，44′），使来自汽包（44，44′）的第一锅炉给水（45，45′）进入第二换热设备（11，11′）或第三换热设备（13，13′）产生3~10MPa的第一饱和蒸汽（46，46′），使来自汽包（44，44′）的第二锅炉给水（47，47′）进入第四换热设备（18，18′）产生3~10MPa的第二饱和蒸汽（48，48′），来自汽包（44，44′）的第三饱和蒸汽（49，49′）经第三换热设备（13，13′）或第二换热设备（11，11′）升温，得到温度为300~550℃的过热蒸汽（50，50′）。