[发明专利]一种生产合成天然气的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成天然气技术领域，具体地涉及一种以煤或生物质的气化产物为原料生产低氢高品质天然气的方法及装置。

背景技术

煤制天然气所生产的天然气与传统的气田、油田采出的天然气在组成上存在一定差别，其中一个显著的特点是氢气含量高。我国天然气标准化技术委员会2014年正式发布了《进入天然气长输管网的气体质量要求(征求意见稿)》，征求意见稿中规定，一类天然气中氢气的含量要求不大于0.5mol％，二类天然气中氢气的含量要求不大于2mol％。

甲烷化技术是煤制天然气领域的核心技术，天然气的产品质量直接受甲烷化技术影响。而在现有工艺中，CO₂转化率受限，不能完全反应，目前国内外甲烷化专利技术的产品性能保证值中氢气含量一般为不大于3mol％，但无法保证天然气中的氢气含量低于2mol％，均不满足《进入天然气长输管网的气体质量要求(征求意见稿)》中关于一类天然气、二类天然气的指标要求。随着《进入天然气长输管网的气体质量要求》正式实施，对煤制天然气产生较大影响，因此开发一种生产低氢合成天然气的甲烷化技术对煤制天然气产业的发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产低氢高品质合成天然气(SyntheticNaturalGas，SNG)的方法及装置。本发明的目的是通过提供以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种生产合成天然气的方法，包括：

a)将包含按摩尔百分比计的一氧化碳5～25％、二氧化碳0～20％、氢气20～80％、甲烷0～20％的原料气1经第一换热器2升温至150～400℃后按1∶0.5～5∶0～0.5的体积比分成第一股原料气4、第二股原料气5和第三股原料气6；

b)将步骤a)得到的第一股原料气4与第一蒸汽40和第一股循环气26混合，得到温度为250～400℃的第一混合气7；将第一混合气7通入第一段甲烷化反应器8中进行反应，得到温度为450～750℃的第一段产品气9；该第一段产品气9经第二换热器10，10′换热后，得到换热后的产品气11；该换热后的产品气11经第三换热器12，12′降温至250～400℃，得到降温后的第一段产品气13；

c)将步骤b)得到的降温后的第一段产品气13与步骤a)得到的第二股原料气5、第二蒸汽41、第二股循环气27混合，得到温度为250～400℃的第二混合气14；将第二混合气14通入第二段甲烷化反应器15中进行反应，得到温度为450～700℃的第二段产品气16；该第二段产品气16经第四换热器17，17′降温至200～400℃，得到降温后的第二段产品气18；

d)将步骤c)得到的降温后的第二段产品气18按0.3～5∶1的体积比分成循环气19和第二股第二段产品气20；所述循环气19经第五换热器21降温至100～350℃，经气液分离后送入循环压缩机23增压，得到增压后的循环气24；增压后的循环气24经第五换热器21升温到200～350℃，然后将其按0.5～1∶0～0.5的体积比分成第一股循环气26和第二股循环气27；

e)将步骤d)得到的第二股第二段产品气20与步骤a)得到的第三股原料气6、第三蒸汽42混合，得到温度为200～300℃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中进行反应，得到温度为200～300℃的第三段产品气31；该第三段产品气31经第一换热器2降温至20～90℃，然后经气液分离器33进行气液分离脱水，得到降温脱水后的第三段产品气34；

f)将步骤e)得到的降温脱水后的第三段产品气34经第六换热器35升温至200～300℃，然后通入第四段甲烷化反应器37中进行反应，得到温度为200～320℃的第四段产品气38；

g)将步骤f)得到的第四段产品气38经第六换热器35降温并进行气液分离，得到温度为20～80℃的最终产品气39，

其中，所述第一段甲烷化反应器8、第二段甲烷化反应器15和第四段甲烷化反应器37为绝热固定床甲烷化反应器，第三段甲烷化反应器30为等温绝热固定床甲烷化反应器。

优选地，在本发明生产合成天然气的方法的步骤a)中，将所述原料气1按1∶0.5～2∶0～0.3的体积比分成第一股原料气4、第二股原料气5和第三股原料气6。

更优选地，在本发明生产合成天然气的方法的步骤d)中，将所述第二段产品气18按0.3～3∶1的体积比分成循环气19和第二股第二段产品气20。