[发明专利]一种撬装式低碳烃生产甲烷的装置及工艺

说明书

本发明提供一种撬装式低碳烃生产甲烷的装置及工艺。该撬装式低碳烃生产甲烷的装置包括第一进料泵、第二进料泵、精脱硫反应器、加热炉、烃‑水转化反应器、深度甲烷化反应器、气液分离器和膜分离器。本发明提供的撬装式低碳烃生产甲烷的装置具有原料易于储存、装置体积小、移动方便等特点，易于模块化，适合撬装设计，易于设计制造和商业化应用；同时本发明采用该装置进行低碳烃生产甲烷的工艺具有生产效率高，甲烷转化率高，高达97％以上，产品热值高，可按需生产，使用灵活方便，适合用于分布式能源和调峰，既可与生物发酵制甲烷互补，又可用于不便于管输但需要使用清洁能源的地方。

技术领域

本发明属于甲烷生产工艺领域，具体涉及一种撬装式低碳烃生产甲烷的装置及工艺。

背景技术

中国雾霾严重，天然气代煤防霾是一重要解决方案。但中国天然气管网缺乏，在无管网的情况下，天然气供气及调峰问题急需解决，特别是边远城镇。

甲烷是清洁的能源和优质的化工原料，在能源和化工领域都有广泛的应用。2015年我国甲烷为基础的天然气消费已高达1973亿方，而且持续多年保持稳步增长，基于甲烷的清洁燃料的需求量大。

甲烷的生产方法和途径很多，工业上甲烷的生产主要有：(1)基于自然界长期演化形成的传统化石燃料形成的天然气、页岩气、油田伴生气等自然资源，通常规模大、投资高、需要采用管道输送，不便储运；(2)煤制天然气，基于大规模煤气化和甲烷化大量生产甲烷为主的代用天然气。由于煤气化和环保投资高昂，同时为了降低成本，规模通常高达数十亿方/年，其储运同样不便，而且依赖管道输送；(3)生物法，如发酵，规模一般不大，但由于采用生物发酵工艺，其产气速度和效率通常不高，需要占用的场地很大，而且原料收集成本较高，产品气使用不方便。大规模甲烷化为主的天然气生产和使用都受限于管道输送，同时还受到冬夏季用气量差别巨大带来的调峰挑战。生物法甲烷的生产则受到原料收集、产气效率、场地占用、使用半径等的限制。

仅就甲烷生产而言，近年来随着清洁能源需求的持续稳定增长，以及我国大规模煤制天然气产业化的发展，不少企业和研发单位申请了相关的合成气制甲烷生产工艺技术：申请号为201080040515.4的专利申请公开了一种生产甲烷的方法，含一氧化碳和氢的原料气在含镍甲烷化催化剂的内部水冷甲烷化反应器中产生包含甲烷的产品气；申请号为200810226891.7的专利申请公开了一种利用自甲醇的弛放气或煤基合成气，采用内取热冷管换热式反应器通过深度甲烷催化剂合成甲烷的工艺；申请号为201310226488.5的专利申请公开了一种由炭质材料生产甲烷联产液体燃料的方法，将炭质材料气化后得到的粗合成气净化后与水混合并在催化剂上生成气体和液体产物，分离得到甲烷；申请号为201310226609.6的专利申请公开了一种由炭质材料气化的合成气生产甲烷联产低碳醇的方法，分离得到甲烷；申请号为201310226488.5的专利申请公开了一种由炭质材料气化合成气生产甲烷联产液体燃料的方法；申请号为200910074977.7的专利申请公开了一种基于焦炉气的甲烷生产工艺，利用净化后的焦炉气中一氧化碳和二氧化碳与氢气甲烷化反应制甲烷。

此外，还有不少基于生物发酵制甲烷的方法：申请号为201380024947.X的专利申请公开了一种固态发酵方法及其生物反应器和固体载体用于甲烷生产；申请号为200910195302.8的专利申请公开了一种采用污泥厌氧发酵生产甲烷；申请号为201310572573.7的专利申请公开了一种利用生活垃圾与牲禽混合厌氧发酵生产甲烷的方法。

上述方法主要是基于合成气或生物发酵直接生产或联产甲烷。要么需要具有足够大的规模进行生产，主要采用炭质原料气化的合成气或热解的焦炉气等富含一氧化碳和氢气的混合气体为原料，因此必须同时考虑季节性影响带来的调峰问题；要么基于生物质厌氧发酵，需要考虑生产半径和很大的场地占用，生产效率较低，应用范围受限。

发明内容