[实用新型]无循环煤制气系统

说明书

本实用新型公开了一种无循环煤制气系统，解决了现有煤制气系统存在的系统复杂、设备投资和运行成本高、容易超温等问题。技术方案包括依次串联的变换反应单元、第一净化单元和高温甲烷化反应单元，所述高温甲烷化反应单元的出口还依次连接等温甲烷化反应单元和低温甲烷化反应单元，所述等温甲烷化反应单元的入口还与第二净化单元的出口连接。本实用新型系统简单、节能降耗、易于操作、灵活可控、投资成本和运行成本低。

技术领域

本实用新型属于煤化工领域，具体的说是一种无循环煤制气系统。

背景技术

基于我国“富煤、贫油、少气”的基本能源国情，迫切需要找到一种洁净、高效、成本可接受的转化利用方式。近年来，发展煤制气项目成为新型煤化工的一个重要方向。甲烷化反应是煤制气工艺中的一个重要步骤，目前商业化的甲烷化工艺和催化剂技术均需要进口。

传统的煤制天然气工艺中，粗煤气首先经过变换反应调整氢碳摩尔比在3.0-3.05之间，随后进入甲烷化单元发生甲烷化反应。反应原理如下：

甲烷化反应的特点是强放热，高浓度一氧化碳在绝热反应器中反应产生的绝热温升大，若不采取有效措施，将会导致设备超温和催化剂烧结失活。传统的工艺路线采用部分产品气循环，并与原料气混合后进入高温甲烷化反应器，通过间接稀释原料中一氧化碳浓度来控制反应器出口温度。但设置循环回路后导致初级高温甲烷化反应器气进料量增大，催化剂装填量和设备投资增大，且进一步限制了装置规模的大型化。同时，该流程还需要增加循环压缩机，设备维护和操作费用加大。国内煤制天然气工艺的相关专利大多也采用循环回路的方法控制高温甲烷化反应器的出口温度，也有采用水蒸气进料稀释、多级串并联或预甲烷化等方法设计无循环回路甲烷化工艺的报道。此外，也有专利报道采用等温甲烷化工艺，但所述等温甲烷化过程不易控制，存在容易超温的风险。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种系统简单、节能降耗、易于操作、灵活可控、投资成本和运行成本低的无循环煤制气系统。

技术方案包括依次串联的变换反应单元、第一净化单元和高温甲烷化反应单元，所述高温甲烷化反应单元的出口还依次连接等温甲烷化反应单元和低温甲烷化反应单元，所述等温甲烷化反应单元的入口还与第二净化单元的出口连接。

所述变换反应单元包括依次串联的一级变换反应器、变换气液分离罐、二级变换反应器和三级变换反应器。

所述等温甲烷化反应单元包括依次串联的多个甲烷化反应器，所述第二净化单元的出口分别与每个等温甲烷化反应器的入口相连。

所述高温甲烷化反应单元至少包括串联的高温甲烷化反应器及蒸汽过热器，所述等温甲烷化反应单元的多个甲烷化反应器均带有汽包，至少一个汽包与所述蒸汽过热器连接。所述低温甲烷化反应单元包拓依次串联的甲烷化气液分离罐、低温甲烷化反应器和产品气液分离罐。

有益效果：

本实用新型中将粗煤气分成两股，一股变换、净化后送入高温甲烷化反应单元，另一股净化后与出高温甲烷化反应单元的反应气混合再送入等温甲烷化反应单元，通过灵活调节两股粗煤气的比值以及变换反应深度，从而可以灵活调节各个等温甲烷化反应单元入口一氧化碳含量和温度等参数，使其满足等温甲烷化反应的要求，有效控制等温甲烷化反应器的反应负荷和反应剧烈程度。各反应单元的反应气不进行循环，节省设备投资、减少了催化剂的消耗量，也减少压缩机的能耗，有利于系统的工业化和大型化。本实用新型具有系统简单、节能降耗、易于操作、灵活可控、投资成本和运行成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型系统图。