CN103849442A - 一种利用合成气制备天然气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用合成气制备天然气的方法，将合成气通过脱硫脱碳后，进入三级绝热反应器进行甲烷化反应，合成气中的一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲烷，再经过冷凝分离，得到含甲烷95%以上的天然气。使用该方法制备天然气不但可以制得甲烷含量高的天然气,而且该方法流程简单,能耗较低。

Description

一种利用合成气制备天然气的方法

技术领域

本发明涉及利用合成气制备天然气的方法，属于煤的洁净高效转化领域。

背景技术

天然气是一种高效清洁的能源。近几年，随着“陕气进京”、“西气东输”等国家级燃气输送工程的相继建成和投入使用，天然气的需求量呈爆发式增长。据预测，2015年，中国天然气的需求量将达到1700亿Nm³~2100亿Nm³，而同期的天然气产量只能达到1400亿Nm³，供需缺口约300亿Nm³~700亿Nm³。为了解决我国天然气的供需矛盾问题，除了立足国内资源并积极利用世界其他国家的天然气资源外，还需寻求其他替代途径。

利用我国相对丰富的煤炭资源，通过煤基合成气制取天然气是解决天然气供需矛盾的一条有效途径。中国石化规划建设的 “新粤浙”、“新鲁”煤制天然气专属管道，输气能力为600亿Nm³/a。由于供需缺口巨大，煤制天然气项目成了我国继煤制油之后煤化工领域新的投资热点。目前国内在建和已规划的煤制SNG项目已达32个，规划产能达1168亿Nm³/a。其中，已有4个项目获得了国家发改委的正式批准并启动建设，合计产能151亿Nm³/a。因此，煤制天然气具有广阔的前景。

煤制天然气一般都是先将煤气化产生合成气，合成气再甲烷化生成天然气。煤气化产生合成气的技术较为成熟，煤制天然气技术的关键在于合成气的甲烷化。中国专利200910055548.5公开了一种“利用合成气制备天然气的工艺方法”，在该工艺甲烷合成单元中，合成气通过3～5级甲烷合成反应，每级反应的尾气有部分循环回该级反应器或前级反应器，反应后的尾气进入天然气净化单元。

再如中国专利201110268668.0公开了一种“煤制合成天然气的甲烷化工艺”，该工艺将煤造气经净化和脱碳的合成气分成三股，第一股合成气和循环气混合后进入第一甲烷化反应器，第一甲烷化反应器出口的气体与第二股合成气混合后进入第二甲烷化反应器，第二甲烷化反应器出口的气体与第三股合成气混合后进入第三甲烷化反应器，在第三甲烷化反应器进行气体冷却后分出一部分气体进入循环压缩机升压后作为循环气，其余气体依次进入第四、第五或第六甲烷化反应器进行甲烷化反应，最后一个甲烷化反应器出口的气体中甲烷干基含量大于95%。

目前国内合成气生产天然气，多采用带循环工艺，循环带来了投资高、能耗高等弊端。本发明采用不带循环工艺，流程简单，投资省，能耗低。

 发明内容

本发明的目的是提供一种利用合成气制备天然气的方法。利用该方法可制得热值较高、杂质含量低的天然气。

将合成气经过脱硫脱碳之后，进行三级甲烷化反应，合成气中的氢气与一氧化碳和二氧化碳反应生成甲烷，经过冷凝除水，可得到含甲烷95%以上的天然气。

上述所述的甲烷化反应所用的催化剂优选以镍负载于氧化铝和（或）氧化镁之上的高径比为1的圆柱体。

上述所述的第一级甲烷化反应器优选两股气体进料。第一股气体从反应器顶部进料，气体的入口温度优选为180-325℃；第二股气体优选从反应器高度的1/4-3/4处进料，气体的入口温度优选为180-325℃，流量优选为第一股进料的20%-60%，反应器内压力优选为1.0-4.5MPa。

上述所述的第二级甲烷化反应器气体的入口温度优选为200-355℃，压力比第一级甲烷化反应器的压力低0.04-0.17MPa。

上述所述的第三级甲烷化反应器气体的入口温度优选为305-365℃，压力比第二级甲烷化反应器的压力低0.04-0.17MPa。

上述所述合成气经过脱硫脱碳之后CO含量为18-22%（v/v）,H₂含量为65-70%（v/v）， CH₄含量为8-10%（v/v）。

上述所述第一级甲烷化反应器的出口气体通过一换热器将脱硫脱碳后的气体加热,之后再冷却进入第二级甲烷化反应器。

本发明方法制备天然气不但可以制得甲烷含量高的天然气,而且流程简单,能耗较低。

附图说明

图1为本发明实施例方法的方框流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

本实施例利用合成气制备天然气的方法如下，流程示意图见图1：

将合成气经过脱硫、脱碳，得到的混合气组成(vol％)为：H₂ 68，CH₄ 9，CO 19，CO₂ 3，总硫含量小于0.1ppm，在负载于氧化铝上的镍催化下，进行甲烷化反应。第一级甲烷化反应器的压力约为4.5MPa，反应器顶部进料入口温度约为200℃；在距反应器入口为总高的1/4处引入另外一股进料，进料流量为第一股进料的60%，进料温度与组成与第一股进料相同。

气体从第一级甲烷化反应器出来后, 通过换热器将脱硫脱碳后的气体加热,之后再冷却到200℃，进入第二级甲烷化反应器。经过第二级甲烷化反应器之后，冷却到305℃，进入第二级甲烷化反应器，出口气体经过冷凝分离得到甲烷含量95%以上的天然气。

4Nm³合成气可制得天然气1Nm³。

实施例2

本实施例利用合成气制备天然气的方法如下，流程示意图见图1：

将合成气经过脱硫、脱碳，得到的混合气组成(vol％)为：H₂ 68，CH₄ 9，CO 19，CO₂ 3，总硫含量小于0.1ppm，在负载于氧化铝、氧化镁混合物上的镍催化下，进行甲烷化反应。第一级甲烷化反应器的压力约为2.5MPa，反应器顶部进料入口温度约为280℃；在距反应器入口为总高的1/2处引入另外一股进料，进料流量为第一股进料的40%，进料温度与组成与第一股进料相同。

气体从第一级甲烷化反应器出来后, 通过换热器将脱硫脱碳后的气体加热,之后再冷却到320℃，进入第二级甲烷化反应器。经过第二级甲烷化反应器之后，冷却到345℃，进入第二级甲烷化反应器，出口气体经过冷凝分离得到甲烷含量95%以上的天然气。

4.2Nm³合成气可制得天然气1Nm³。

实施例3

本实施例利用合成气制备天然气的方法如下，流程示意图见图1：

将合成气经过脱硫、脱碳，得到的混合气组成(vol％)为：H₂ 68，CH₄ 9，CO 19，CO₂ 3，总硫含量小于0.1ppm，在负载于氧化铝、氧化镁混合物上的镍催化下，进行甲烷化反应。第一级甲烷化反应器的压力约为1.0MPa，反应器顶部进料入口温度约为320℃；在距反应器入口为总高的3/4处引入另外一股进料，进料流量为第一股进料的20%，进料温度与组成与第一股进料相同。

气体从第一级甲烷化反应器出来后, 通过换热器将脱硫脱碳后的气体加热,之后再冷却到350℃，进入第二级甲烷化反应器。经过第二级甲烷化反应器之后，冷却到365℃，进入第二级甲烷化反应器，出口气体经过冷凝分离得到甲烷含量95%以上的天然气。

4.3Nm³合成气可制得天然气1Nm³。

Claims (7)

1.一种利用合成气制备天然气的方法，将合成气中的氢气与一氧化碳和二氧化碳反应生成甲烷，其特征在于：将合成气经过脱硫脱碳之后，经过包含三个反应器的多级反应进行甲烷化反应，经过冷凝除水，得到含甲烷95%以上的天然气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的第一级甲烷化反应器共有两股气体进料,第一股气体从反应器顶部进料，气体的入口温度为180-325℃；第二股气体从反应器高度的1/4-3/4处进料，气体的入口温度为180-325℃，流量是第一股进料的20%-60%，反应器内压力为1.0-4.5MPa。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的第二级甲烷化反应器气体的入口温度为200-355℃，压力比第一级甲烷化反应器的压力低0.04-0.17MPa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的第三级甲烷化反应器气体的入口温度为305-365℃，压力比第二级甲烷化反应器的压力低0.04-0.17MPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：合成气经过脱硫脱碳之后CO含量为18-22%（v/v）,H₂含量为65-70%（v/v）， CH₄含量为8-10%（v/v）。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 第一级甲烷化反应器的出口气体通过一换热器将脱硫脱碳后的气体加热,之后再冷却进入第二级甲烷化反应器。

7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：甲烷化反应的催化剂是以镍负载于氧化铝和/或氧化镁之上的高径比为1的圆柱体。

Images