[发明专利]一种煤基合成气制备SNG的甲烷化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及城市煤气甲烷化、煤制合成天然气（SNG）等甲烷化技术,提供一种煤基合成气制备SNG的甲烷化新工艺。

背景技术

天然气是一种高效、清洁能源，但由于我国天然气资源匮乏，其供应量远不能满足市场需求。煤制合成天然气(SyntheticNaturalGas)是缓解天然气供需矛盾的重要途径，是国家“十二五”期间重点支持的新型煤化工项目。

中国城市燃气协会相关人士表示，国际上天然气在一次能源消费中的比例已达25%，而我国只有3.2%。业界基本形成这样的共识，拓展天然气气源在保障我国能源安全和节能减排中将扮演越来越重要的角色，这也符合我国发展低碳经济之路。

同时，我国资源的特点是相对富煤、缺油、少气，探明的天然气储量不到世界总量的1%。煤制天然气可以作为对我国天然气缺口的补充，发展煤制天然气是一条解决我国天然气供求矛盾的有效途径。在煤化工项目中，煤制天然气能效转化率最高可达60%，单位热值水耗却最低，其热值比国家天然气质量标准规定的最低热值高17.8%-21%。二氧化碳、硫化氢、总硫等产品指标也高于国家标准。

煤制天然气在高油价时代具有良好的经济效益，对解决煤炭资源的清洁利用问题，缓解中国油气资源短缺的现状，维护我国的能源安全，实现CO₂减排、保护环境均具有重要意义。

现有煤制合成天然气的甲烷化技术通常使用多个热交换器和气体循环机的复杂装置来控制温度，采用的循环气量很大，不仅增加了设备投资还大幅增加了循环气电耗。急需研发出能量利用率高、循环气量小的工艺。

发明内容

本发明目的是提供一种能量利用率高、循环气量小的利用煤基合成气制备SNG的工艺。利用该工艺可制得热值较高、杂质含量低的SNG。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种煤基合成气制备合成天然气的甲烷化工艺，包括如下工艺过程：

从煤气净化工段来的甲烷合成气进入精脱硫反应器后得到满足总硫小于0.1*10^-6和比例因子f=（n_H2-n_CO2)/（n_CO+n_CO2)=2.8~3.1的合成气分为四股新鲜气A、B、C、D，其中新鲜气A和循环气混合后形成一段进气进入第一甲烷合成反应器第一段，一段出气与新鲜气B混合后形成二段进气进入第一甲烷合成反应器第二段，第一甲烷合成反应器二段出气与新鲜气C混合后进入第二甲烷合成反应器的第一段，第二甲烷合成反应器一段出气与新鲜气D混合形成二段进气进入第二甲烷合成反应器第二段。第二甲烷合成反应器出口气体不经过分水一部分气体进入循环压缩机升压后作为循环气回到第一甲烷合成反应器一段入口，其余气体依次进入第三、第四甲烷合成反应器进行甲烷合成反应，第四甲烷合成反应器出口气体中甲烷干基含量大于95%，然后经冷却、脱水得到符合要求的合成天然气SNG。

在上述方法中，第一甲烷合成反应器分为两段入口，其中新鲜气A和循环气混合后形成一段进气进入第一段入口，一段出气与新鲜气B混合后形成二段进气进入第二段入口。第一甲烷合成反应器二段出气与新鲜气C混合后进入第二甲烷合成反应器的第一段，第二甲烷合成反应器一段出气与新鲜气D混合形成二段进气进入第二甲烷合成反应器第二段。

进入每个甲烷合成反应器入口温度为250℃~350℃，压力为1~8MPa，所述反应器中以干气计算的体积空速为5000h^-1~30000h^-1。

所述第一甲烷合成反应器一段入口温度为250℃~300℃，出口温度为450℃~550℃，二段入口温度为450℃~520℃，二段出口温度为600℃~700℃，第二甲烷合成反应器一段入口温度为250℃~300℃，出口温度为400℃~500℃，二段入口温度为400℃~500℃，二段出口温度为450℃~550℃。第三、第四甲烷合成反应器入口温度为250℃~300℃，第三甲烷合成反应器出口温度为400℃~500℃，第四甲烷合成反应器出口温度为250℃~350℃；进入所述压缩机的气体温度为180℃~250℃。

所述合成气中比例因子f=（n_H2-n_CO2)/（n_CO+n_CO2)=2.8~3.1。

所述进行甲烷合成反应的反应器均为绝热反应器。