[发明专利]一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法

权利要求书

1.一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于工艺过程如下：

第一步：煤经气化、变换、净化后作为甲烷化的原料气，将原料气与经过四段绝热式反应器反应后的气体在第一换热器处换热后，温度升到240-270℃，然后再与二段换热式反应器出口气体在第二换热器处换热后升温到280-320℃，原料气体总量分配为两股，分配其中一股原料气与水蒸气混合，进入一段换热式反应器中，在Ni系催化剂的作用下，H₂、CO、CO₂进行甲烷化反应；

第二步：经过一段换热式反应器反应后的气体经过汽包回收热量后与剩余另一股原料气混合，进入二段换热式反应器在Ni系催化剂的作用下，H₂、CO、CO₂进行甲烷化反应；

第三步：经过二段换热式反应器反应后的气体经第二换热器降温至280℃，进入三段绝热式反应器，在Ni系催化剂的作用下，H₂、CO、CO₂进行甲烷化反应；

第四步：经过三段绝热式反应器反应后的气体经第三换热器和第四换热器处换热降温至200-240℃，在第一汽水分离器处脱除部分冷凝水，再在第三换热器处换热升温至280℃，进入四段绝热式反应器，在Ni系催化剂的作用下，H₂、CO、CO₂进行甲烷化反应；

第五步：经过四段绝热式反应器反应后的气体，其温度在350-400℃，和原料气在第一换热器处换热后冷却至80℃以下，经第二汽水分离器分离，第二汽水分离器下部分离出的冷却水送出界区，第二汽水分离器上部分出的气体便是产品气。

2.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，所述的原料气总硫≤10ppb，压力2.0～4.0MPa，且满足（H₂－CO₂）/CO≥3的化学计量比。

3.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，经过一段换热式反应器反应后的气体中CH₄含量50～60%，热点温度控制在450~550℃。

4.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，经过二段换热式反应器反应后的气体中CH₄含量60～70%，热点温度控制在450~550℃。

5.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，经过三段换热式反应器反应后的气体中CH₄含量60～70%，CO₂含量＜3%，热点温度控制在400~450℃。

6.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，经过四段换热式反应器反应后的气体中CH₄含量80～90%，CO₂含量＜1%，热点温度控制在350~400℃。

7.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，第二汽水分离器上部分出的气体便是天然气；CH₄含量90～93%，其标准达到国标GB17820-1999的等级，高位发热量达到＞31.4MJ/m³。

8.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，汽包经一段换热式反应器和二段换热式反应器回收的蒸汽经过过热器时，过热到400～450℃，送出界区作为转动设备的动力。

9.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，热量交换主要通过脱盐水的循环来进行，脱盐水可以走管程也可以走壳柱。

10.根据权利要求1所述的一种节能型无循环煤制合成天然气完全甲烷化的方法，其特征在于，换热式反应器可以参照合成气制甲醇工艺中的换热式反应器，换热式反应器可以是立式，也可以是卧式的。