[发明专利]合成气甲烷化生产替代天然气的方法

权利要求书

1.一种合成气甲烷化生产替代天然气的方法，包括以下步骤：

a）提供高温甲烷化反应区，所述高温甲烷化反应区包括n级串联的反应器，n≥2；

b）含H₂、CO、CO₂和H₂O的合成气原料分为n段分别进入高温甲烷化反应区中各级反应器的入口；除最后一级反应器外，从各级反应器出口流出的物流分别进入下一级反应器入口；从最后一级反应器出口流出的物流Vn分为Vn′和Vn″，物流Vn′经压缩后循环至第一级反应器入口；

c）提供低温甲烷化反应区，所述低温甲烷化反应区包括m级串联的反应器，m≥2；除最后一级反应器外，从各级反应器出口流出的物流分别进入下一级反应器入口；

d）向低温甲烷化单元任一级反应器中补加含CO₂的物流Ⅰ，反应后得到产品替代天然气。

2.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于合成气原料是由煤或者其他含碳材料得到的含H₂、CO、CO₂和H₂O的气体，合成气原料中（H₂-CO₂）/（CO+CO₂）摩尔比大于3.0。

3.根据权利要求2所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于合成气原料中（H₂-CO₂）/（CO+CO₂）摩尔比为3.05~3.3。

4.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于进入高温甲烷化反应区第一级反应器的合成气W₁与进入之后各级反应器的合成气Wn的体积比为W₁: Wn=1:(1~2)；Vn与Vn′的体积比为Vn: Vn′= 1.1~2.0；Vn′与进入第一级反应器的合成气W₁的体积比为Vn′:W₁=1~4；除第一级反应器外，上一级反应器出口物流Vn-₁与进入各级反应器的合成气Wn的体积比为Vn-₁: Wn=1.5~3.5；

以体积百分比计，所述物流Ⅰ包含40~100%的CO₂，0~60%的H₂，0~20 %的CO；物流Ⅰ与进入低温甲烷化反应区该级反应器的物流的体积比为>0~0.5。

5.根据权利要求4所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于以体积百分比计，所述物流Ⅰ包含60~100%的CO₂，0~40%的H₂，0~10%的CO；物流Ⅰ与进入低温甲烷化反应区该级反应器的物流的体积比为>0~0.2。

6.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于高温甲烷化反应区各级反应器的入口温度均为250～400℃，压力均为3.0～5.5MPa；出口温度均为600～700℃；

低温甲烷化反应区各级反应器的入口温度均为200～300℃，压力均为3.0～5.5MPa，出口温度均为300～500℃。

7.根据权利要求6所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于高温甲烷化反应区各级反应器的入口温度均为300～350℃，压力均为3.5～5.0MPa；出口温度均为620～680℃；

低温甲烷化反应区各级反应器的入口温度均为240～280℃，压力均为3.5～5.0MPa，出口温度均为350～450℃。

8.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于高温甲烷化反应区和低温甲烷化反应区中的各级反应器均为绝热固定床反应器。

9.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于物流Vn′由压缩机升压至3.5~5.5MPa，温度20~150℃。

10.根据权利要求1所述合成气甲烷化生产替代天然气的方法，其特征在于n=2~6，m=2~6。