[实用新型]一种氢碳比控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及合成天然气领域，具体而言，涉及一种合成天然气工艺中的一种氢碳比控制系统。

背景技术

天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体(包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等)。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。

天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。天然气在送到最终用户之前，为助于泄漏检测，还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。

随着人们生活水平提高和工业日益快速增长的需求，对天然气的需求越来越大，在较长时间内出现供不应求的局面。而甲烷化工艺合成天然气逐渐成为这个领域发展的主流方向。

甲烷化工艺，是指合成气中CO、CO₂以及H₂在一定的温度、压力及催化剂的作用下，进行化学反应生成甲烷的过程。反应中保持氢气微过量，可使CO转化率达100％，通过甲烷化制备的天然气中甲烷含量高(在95％以上)。目前的甲烷化工艺大都分成两个阶段：即大量甲烷化(或配气甲烷化)和补充甲烷化。大部分甲烷在第一阶段(分成2-3级)生成，控制好反应温度不超温是工艺重点，目前商业化的生产工艺通过循环气来控制反应温度称为大量甲烷化，还有一种方式是通过原料气逐级配气(控制其中一种原料的量)来控制反应温度，称为配气甲烷化。第二阶段补充甲烷化主要是为了实现完全甲烷化，通过逐级(分为2-3级)平衡降温来实现。但无论是大量甲烷化还是配气甲烷化，由于气量较大，很难实现反应原料气中氢碳的精确配比，氢碳摩尔比仅在原料气进入大量甲烷化阶段之前进行分析和调节，由于天然气中对CO含量要求较高，CO有毒，其含量高会存在危险，目前工业化生产中通常采用氢含量稍大于化学计量比的方式，合成天然气要求CO＜0.01％(v)，H₂＜4％(v)。但是，事实上现有工艺原料气中CO、CO₂和H₂很难以最佳配比进入反应器，造成了合成天然气产品H₂含量易超标，导致合成天然气的热值降低。

因此，如何实现原料气中氢碳比的精确控制是主要的研究方向。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种氢碳比控制系统，所述的氢碳比控制系统具有结构简单、控制精准等优点。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种氢碳比控制系统，包括大量或配气甲烷化反应器，补充甲烷化反应器，富CO进气管道、富H₂进气管道、第一调节阀、第二调节阀以及总管道；

大量或配气甲烷化反应器通过总管道与补充甲烷化反应器连接，富CO进气管道与富H₂进气管道平行排列并与总管道交汇；

第一调节阀位于富CO进气管道上，第二调节阀位于富H₂进气管道上。 

优选地，氢碳比控制系统还包括在线分析装置，总管道上靠近补充甲烷化反应器的一端设置有在线分析装置。

优选地，第一调节阀与所述第二调节阀为气动调节阀。

优选地，第一调节阀与第二调节阀至少为两个或两个以上。

优选地，第一调节阀与所述第二调节阀的阀体为截止阀、闸阀、角阀、蝶阀以及球阀中的其中一种。

优选地，第一调节阀的前后各设置有一个截止阀，第二调节阀的前后各设置有一个截止阀。

优选地，还包括第一旁路阀、第二旁路阀、第一旁路管道以及第二旁路管道；