[发明专利]一种焦炉气制天然气的甲烷化系统及方法有效

专利信息
申请号: 201810869764.2 申请日: 2018-08-02
公开(公告)号: CN109111967B 公开(公告)日: 2020-05-05
发明(设计)人: 王晓龙;何忠;郜时旺;肖天存 申请(专利权)人: 中国华能集团有限公司;中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
主分类号: C10L3/08 分类号: C10L3/08;B01J8/06
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 段俊涛
地址: 100031 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 焦炉 天然气 甲烷 系统 方法
【说明书】:

本发明提供了一种焦炉气制天然气的甲烷化系统及方法,该系统包括一个带冷激气分布器的均温甲烷化反应器和一个绝热甲烷化反应器;入塔气由净化后的焦炉气、补充CO2、中压蒸汽三部分组成,另一路净化后的焦炉气作为冷激气,由冷激气分布器进入到均温甲烷化反应器的列管中发生甲烷化反应,并利用自身的低温抑制反应器床层热点温度飞温;其中均温甲烷化反应器的列管中分别装填两种不同的甲烷化催化剂,列管中的其它空间用导热瓷球来填充;甲烷化反应放出的热量通过反应器壳程中的循环水迅速移走;同时均温甲烷化反应器之后再串联一个绝热甲烷化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;该焦炉气甲烷化反应工艺操作温度恒定,较好的保护了甲烷化催化剂,催化效率高,节能且易操作。

技术领域

本发明属于合成天然气技术领域,特别涉及一种焦炉气制天然气的甲烷化系统及方法。

背景技术

合成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: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天然气合成技术的关键。

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焦炉气制天然气的甲烷化系统及方法,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:

一种焦炉气制天然气的甲烷化系统,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。

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