[发明专利]一种低温制取合成天然气的甲烷化方法

说明书

本发明提供了一种低温制取合成天然气的甲烷化方法，原料气与循环气混合后分为两路，其中一路混合气先加热达到甲烷化反应的起活温度，通入到列管反应器的管程中，与管程中的催化剂进行甲烷化反应，同时另一路混合气作为冷物料气通过冷激气套管直接与反应器管程中的催化剂接触，通过控制冷激气流量大小调节反应器床层热点温度防止床层飞温，其中甲烷化反应放出的热量通过列管反应器壳程中的循环水迅速移走；列管反应器后再串联一个绝热反应器进行补充甲烷化反应，以提高甲烷化深度，生产出合格的天然气产品。该低温甲烷化反应系统操作温度较低，彻底解决了甲烷化催化剂在高温下容易积碳和失活等问题，节能、高效且易操作。

技术领域

本发明属于煤制天然气技术领域，特别涉及一种低温制取合成天然气的甲烷化方法。

背景技术

近年来随着环境问题的日益严重，天然气作为一种清洁、高效、安全的能源，越来越受到人们的重视；城市燃气、天然气汽车和天然气发电厂等领域的普及利用，天然气的消费比例逐年增长，尽管我国加大了天然气进口量，但是弥补不了我国经济发展所带来的能源消费的缺口；结合我国的能源现状是“富煤、缺油、少气”，利用我国相对丰富的煤炭资源，将之转变成清洁，高效的天然气，不仅实现了资源的综合利用，同时也缓减了我国油气资源相对短缺的现象，且对维护我国能源安全，实现节能节排，保护环境生态等都具有重要意义。

煤制天然气的核心技术就是甲烷化催化剂和甲烷化工艺技术，其中甲烷化催化剂发展已较为成熟，国内掌握甲烷化催化剂生产工艺的研究院校举不胜数：例如华能清能院、神华低碳所、大唐国际化工研究院、大连物化所和新奥集团研究院等，但是目前国内开工、在建的几家煤制天然气化工厂全部采用国外的技术工艺，国内的工艺技术由于不够成熟而迟迟未实现工业化应用；甲烷化工艺技术的关键是解决反应过程中放热量大、取热难等问题，维持反应器床层温度恒定，防止催化剂在高温条件下的失活与烧结是煤制天然气工艺技术的关键。

现有的甲烷化技术大多采用多个绝热固定床串联的方式，使甲烷化反应在每个绝热反应器中逐步反应，且为避免出现热点温度过高的情况，通常采用多个循环压缩机采用不小于5的循环比多次循环，将每段的CO体积百分数由25％降低到2％-3％；同时整套工艺需要采用多台换热器来移走反应所放出的热量；这些不仅提高了设备投资，同时也增加能耗。如美国专利US4016189、US4205961、US4298694，采用多台绝热甲烷化反应器串联，为每段反应器之间采用多台换热器来移走反应所放出的热量，大大增加了设备投资。中国专利CN102827657采用多台低温反应器进行甲烷化反应，不仅增加了设备投资，同时该工艺存在放大困难等问题。

列管反应器的管程中装填有催化剂，冷却介质通过反应器壳层循环换热，利用热容较大的脱盐水不断蒸发-冷凝的循环过程，将反应放出的热量迅速移走，能够有效抑制反应过程中热点温度的产生，维持反应在恒温的条件下进行。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低温制取合成天然气的甲烷化方法，具有能耗低、操作方便，催化反应效率高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：