[实用新型]一种合成甲醇和合成甲烷联产设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工能源工程技术领域的化工合成管路和设备，尤其涉及一种合成甲醇和合成甲烷联产设备。

背景技术

我国的天然气主要是供民用，冬夏季峰谷差很大，特别是我国北方地区，夏季用气量少，冬季由于供暖而需要大量增加天然气用量。近几年在冬季用气高峰期都出现过不同程度的“气荒”。虽然供气系统设有贮气库、LNG站等贮存设施和夏季利用燃气发电等手段来调峰，但效果却不能令人满意。在短期内(一天到一周)，城市天然气的调峰可以主要依靠高压储气站、输气管道、液化天然气站等，但长期周期调峰效果不明显。另外几种调峰手段，例如IGCC(整体煤气化联合循环发电系统)、天然气发电和转化LNG(液化天然气)，其中IGCC流程复杂，从目前国内几个IGCC示范项目来看其经济效益并不理想。

针对人工天然气生产方面的生产调节主要是长周期的调整，比如按月或按季度，如冬天用气高峰和夏天用气低峰时的调节。而煤制SNG(合成天然气)工厂可以有效地调节供气系统的峰谷差，通过调节工厂的负荷或停开部分设备即可便捷地调节供应气量。SNG工厂调节天然气供应量最有效和合理的方法是采用多联产的方案，即SNG联产甲醇或合成氨。由于甲醇产品易于贮存和运输，这样既有效调节了SNG产量，又充分利用了工厂的设备，仅需增加合成气压缩机及甲醇合成装置等系统。通过联产调峰的好处是，工厂可以充分利用气化、净化、空分使系统在满负荷状态下运转，根据市场的情况灵活调节产品产量，会给工厂创造较好的经济效益，同时也便于工厂的经营和管理。

根据现有投运的甲醇装置运行情况来看，装置中影响正常生产的薄弱环节一是气化，例如shell制气难于长周期运行，二是压缩机，主要体现是实际打气量达不到设计值和循环比调节幅度小，易发生喘振。

在现有国内外透平压缩机设计中，通常将合成气和循环气先在进循环段前气缸内混合。实际工业生产中往往需要在低负荷下运行或循环比作较大的调节，但离心压缩机设计制造后其压缩气量需在规定的范围内，图5是透平压缩机的特性曲线，由图5可见在不同转速下，其压缩机稳定运行范围的最小流量限是喘振线，当流量小于喘振线时就会发生喘振，喘振流量一般为正常流量的70％，通常将喘振线右移5～10％作防护曲线。例如图5中当循环机转速为100％时，设计进循环机气量为5300m³/h，当这一转速下流量降到4000m³/h，即设计气量为75％时，虽然对应的主轴功率也下降100Kw，但已在防护线左侧，会产生喘振。

当流量小于防护曲线流量时，一般采用旁路回流或放空的办法防止喘振。例如图6是现有技术中常用的透平压缩机防喘振的压缩机或循环机管路图，在生产操作中当压缩气量小于喘振线时，如图6所示用分流器S2分流循环机出口的循环气，部分循环气Q5经旁路阀V22与新鲜气Q3汇合回流至循环机进口，保持压缩气量大于喘振气量，或者对于像空气、CO₂等价格不大的气体，不经回路而是打开放空阀V32，将防喘振而增加的部分气量经放空管放空，其余气量去合成。

但采用上述旁路回流的防喘振办法，都会造成压缩机旁路回流所需的压缩功耗。当合成回路循环气量和新鲜合成气量之比(简称循环比)需做较大范围时，造成的能量损失和设备投资更大。

实用新型内容

本实用新型为克服现有技术中能量浪费、人工合成天然气中负荷不能大幅调节及循环压缩设备容易喘振等缺陷，提供了一种合成甲醇和合成甲烷联产的方法和设备，尤其适用于人工天然气生产，通过联产甲醇调节人工天然气生产的峰谷差，同时通过调节甲醇合成回路循环比，防止循环设备发生喘振，提高了原料气利用率，降低生产成本和投资、提高经济效益。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种合成甲醇和合成甲烷联产的方法，包括气化、CO变换、净化、甲醇合成和甲烷化，含碳原料经气化加压气化成主要成分为CH₄、H₂、CO、CO₂的粗合成气，所述的粗合成气部分或全部加入蒸汽经CO变换发生变换反应，将部分CO变换成H₂和CO₂，再经净化脱除硫化物和大部分CO₂提高氢碳比，得到新鲜气，所述的新鲜气部分或全部去合成甲醇，甲醇合成后的反应气，部分或全部去甲烷化反应，得到人工合成天然气，通过调节CO变换率和合成甲醇的气量和产量来调节合成天然气的产量。