[发明专利]一种焦炉气制天然气的甲烷化系统及方法

权利要求书

1.一种焦炉气制天然气的甲烷化系统，其特征在于：系统入口的原料气包括焦炉气、补充CO₂气和中压蒸汽三路气源；三路气分别与气体混合罐(V101)的入口相连接，气体混合罐(V101)出口与第一列管换热器(E101)壳层入口相连接，第一列管换热器(E101)的壳层出口与第一电加热器(E201)的入口相连接，第一电加热器(E201)的出口与均温甲烷化反应器(R1)的入口相连接；其中原料气中的焦炉气又分出一路旁路作为冷激气直接与均温甲烷化反应器(R1)的入口相连接；均温甲烷化反应器(R1)的出口与第一列管换热器(E101)的管程入口相连接，第一列管换热器(E101)的管程出口与第二电加热器(E202)入口相连接，第二电加热器(E202)出口与绝热甲烷化反应器(R2)入口相连接，绝热甲烷化反应器(R2)出口与第二列管换热器(E102)的管程入口相连接，第二列管换热器(E102)的管程出口与气液分离器(V103)的入口相连接，气液分离器(V103)上部分离出合成天然气SNG，气液分离器(V103)下部分离的工艺冷凝液外排到脱盐水站净化循环利用；

系统入口的脱盐水与第二列管换热器(E102)的壳层入口相连接，第二列管换热器(E102)壳层的出口与汽包(V102)下部的补水口连接，汽包(V102)下部的出水口通过下降管与均温甲烷化反应器(R1)壳程的入口相连接，均温甲烷化反应器(R1)壳程的出口通过上升管与汽包(V102)侧面的入水口相连接，汽包(V102)产生的中压蒸汽一部分作为原料气通入到气体混合罐(V101)中，另一部分中压蒸汽外排至其它工段；

所述补充CO₂气来自于净化脱碳工段，或用烟道气、高炉煤气补充；

所述的焦炉气制天然气的甲烷化系统的制天然气方法，所述的焦炉气压力8.0-10.0MPa，通过焦炉气流量调节阀(FIQ101)控制流量至2000-5000Nm³/h，补充CO₂气通过补充CO₂流量调节阀(FIQ102)控制流量至1000-1500Nm³/h，汽包(V102)产生的中压蒸汽通过中压蒸汽流量调节阀(FIQ103)控制流量至500-1000Nm³/h，三路气在气体混合罐(V101)中混合均匀后组成入塔混合气，通过第一列管换热器(E101)换热后温度达到180-220℃，再通过第一电加热器(E201)加热到260-305℃后通入到均温甲烷化反应器(R1)上部的气体分布器，与均温甲烷化反应器(R1)列管中的甲烷化催化剂发生催化反应；

所述焦炉气又通过旁路作为冷激气直接通入到均温甲烷化反应器(R1)上部的冷激气分布器中，其冷激气温度20-35℃，通过冷激气流量调节阀(FIQ104)调节流量至2000-5000Nm³/h，从冷激气分布器上的通气小孔通入到均温甲烷化反应器(R1)列管中，与列管中的甲烷化催化剂发生催化反应；

所述均温甲烷化反应器(R1)出口气通过第一列管换热器(E101)换热后温度达到100-200℃，再通过第二电加热器(E202)维持温度到260-305℃通入到绝热甲烷化反应器(R2)中，作为补充甲烷化反应，进行深度甲烷化；

所述绝热甲烷化反应器(R2)出口产品气温度为380-465℃，经过第二列管换热器(E102)换热后温度降低到95-160℃，最后经过气液分离器(V103)分离得到甲烷含量96-98％的合成天然气SNG；

所述气液分离器(V103)冷凝后的冷凝液汇集后送回至脱盐水站，经过沉积过滤、磷酸化和汽提作用得到合格的脱盐水循环利用；

所述均温甲烷化反应器(R1)床层中甲烷化反应放出的热量通过壳程的脱盐水迅速移走，避免反应器床层热点温度飞温；均温甲烷化反应器(R1)壳程的脱盐水分别通过上升管和下降管与汽包(V102)建立循环换热系统，汽包(V102)中的高温脱盐水由于重力作用沿下降管流入到均温甲烷化反应器(R1)的壳程中，高温脱盐水吸收甲烷化反应放出的热量成为沸腾水，沸腾水形成气液混合物沿上升管通入到汽包(V102)中，如此反复，实现循环换热。