专利名称：煤气合成天然气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型煤气合成天然气装置属于合成天然气方法技术领域。
背景技术：
天然气是一种清洁优质的能源。随着中国城镇化速度加快，人民生活质量的提高，以及节能减排、生态环境面临的压力，天然气供需矛盾日益突出。我国石油、天然气资源短缺，每年从国外大量进口。我国煤炭资源丰富，主要分布在西北边远省份，与用煤市场逆向分布。2010年我国煤炭产量32. 4亿吨，预计2015年达到42亿吨，这对交通运输、生态环境、成本造成无法承受的压力。因此对煤的就地转化，洁净利用是必由之路。利用煤制天然 气，工艺技术成熟，能源转化率高，可用管道长距离输送，环境效益、经济效益好。目前利用煤气合成天然气一般采用产物循环的方法稀释新鲜合成气，降低原料气中CO和CO2的浓度，以达到控制反应温度的目的。专利CN201010173181中公开了通过使用循环压缩机将产物气循环的方法控制反应温度，通过产物气循环降低原料中CO和CO2的浓度，但却大大增加了运行能耗。
实用新型内容本实用新型克服现有技术的不足，所要解决的技术问题为提供一种采用控制进入反应器的合成气的含湿量，来达到串联逐级反应，并将产生的热量生产高质量蒸汽的天然气合成装置。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为煤气合成天然气装置，包括保护器、饱和塔、第一级反应器、高压蒸汽过热器、第一高压废热锅炉、第一低压废热锅炉、第一换热器、第二级反应器、第二高压废热锅炉、第二低压废热锅炉、第二换热器、第四级反应器、第三低压废热锅炉、锅炉给水预热器和第二水冷却器；所述保护器、饱和塔、第一级反应器、高压蒸汽过热器、第一高压废热锅炉、第一低压废热锅炉、第一换热器、第二级反应器、第二高压废热锅炉、第二低压废热锅炉、第二换热器、第四级反应器、第三低压废热锅炉、锅炉给水预热器和第二水冷却器依次串联，所述第一换热器和第二换热器的冷凝口与饱和塔入水口相连。在所述第二换热器和第四级反应器之间依次串联有第三级反应器、第一水冷却器和第三换热器，所述第三换热器的冷凝口与饱和塔的入水口相连。所述饱和塔由文丘里增湿器代替。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。I、本实用新型采用饱和塔或文丘里增湿器，用170 240°C工艺冷凝液逆流喷洒入塔的合成气，使合成气中的水含量能够控制反应器床层温度及防止发生结碳反应，与采用循环气控制温度的技术相比，取消循环压缩机，节省投资，达到节能降耗的目的，每10000立方米天然气节电260kw，对一个年生产规模年生产40亿立方米天然气装置，节省投资约4000万元，年创利约5000万元。[0010]2、本实用新型采用高温镍基催化剂可以在高温下保持催化活性，将产生的反应热生产4. 5MPa、450°C的过热蒸汽或10MPa、530°C的过热蒸汽，提高了热能的利用率，在工艺过程中还有大量中、低位废热能，可根据需要生产中、低压饱和热蒸汽，锅炉给水脱氧及预热锅炉给水，可使热能利用率达到98%左右。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的另一种结构示意图。图中I为保护器、2为饱和塔、3为第一级反应器、4为高压蒸汽过热器、5为第一高压废热锅炉、6为第一低压废热锅炉、7为第一换热器、8为第二级反应器、9为第二高压废热锅炉、10为第二低压废热锅炉、11为第二换热器、12为第三级反应器、13为第一水冷却器、14为第三换热器、15为第四级反应器、16为第三低压废热锅炉、17为锅炉给水预热器、18为 第二水冷却器、19为文丘里增湿器。
具体实施方式
如图I和图2所示，煤气合成天然气装置，包括保护器I、饱和塔2、第一级反应器
3、高压蒸汽过热器4、第一高压废热锅炉5、第一低压废热锅炉6、第一换热器7、第二级反应器8、第二高压废热锅炉9、第二低压废热锅炉10、第二换热器11、第四级反应器15、第三低压废热锅炉16、锅炉给水预热器17和第二水冷却器18 ;所述保护器I、饱和塔2、第一级反应器3、高压蒸汽过热器4、第一高压废热锅炉5、第一低压废热锅炉6、第一换热器7、第二级反应器8、第二高压废热锅炉9、第二低压废热锅炉10、第二换热器11、第四级反应器15、第三低压废热锅炉16、锅炉给水预热器17和第二水冷却器18依次串联，所述第一换热器7和第二换热器11的冷凝口与饱和塔2入水口相连。在所述第二换热器11和第四级反应器15之间依次串联有第三级反应器12、第一水冷却器13和第三换热器14，所述第三换热器14的冷凝口与饱和塔2的入水口相连。所述饱和塔2由文丘里增湿器19代替。合成天然气的流程为合格的原料气，4与0)的体积比为3.05、温度为401、压强为3MPa，总硫浓度小于0.05ppm。首先进入保护器I，保证硫等有害物不超标。然后原料气进入饱和塔2，温度为170-200°C，得到220-240°C的合成气进入第一级反应器3进行反应，出来的第一级产品气经高压蒸汽过热器4、第一高压废热锅炉5、第一低压废热锅炉热交换
6,产生高压过热蒸汽和低压饱和蒸汽，同时将第一级产品气冷凝的水从第一换热器7中排出。将温度为180-190°C的第一级产品气预热至230°C进入第二级反应器8，出来的第二级产品气进入第二高压废热锅炉9、第二低压废热锅炉10热交换生产饱和蒸汽，出来的第二级产品气被冷却至130°C，同时将第二级产品气冷凝的水从第二换热器11中排出。再将第二级产品气预热至230°C进入第三级反应器12，得到第三级产品气，第三级产品气进入第一水冷却器13，温度降至70°C，将第三级产品气冷凝的水从第三换热器14排出冷凝水，再预热至300°C进入第四级反应器15，得到的天然气进入第三低压废热锅炉16、锅炉给水预热器17和第二水冷却器18将天然气温度降至40°C，最后将天然气送干燥。第一、二级反应器选用650-700 V高温镍基催化剂，反应器为专利ZL200820077575. 3公开的套筒型式反应器，套筒间是流动的入塔冷气，没有耐热衬里，高径比约为1:1. I。第三、四级反应器选用230-480°C的中温镍基催化剂，反应器为一般固定床，压力2-5MPa。采用的高温镍基催化剂为专利ZL200810001419. 3所公开的催化剂。得到的天然气中CH4的体积百分含量大于94%、CO浓度小于lOppm、CO2浓度小于200ppm、H2的体积百分含量小于4. 5%，低热值大于8100kcal/Nm3，可满足国家天然气管线长输要求。 采用饱和塔I或文丘里增湿器，用170 240°C工艺冷凝液逆流喷洒入塔的合成气，使合成气中的水含量足够控制反应器床层温度及防止发生结碳反应。第二、三、四反应器床层的操作温度、合成转化率，都是通过对入塔生成气的冷却温度来控制。
权利要求1.煤气合成天然气装置，包括保护器(I)、饱和塔(2)、第一级反应器(3)、高压蒸汽过热器(4)、第一高压废热锅炉(5)、第一低压废热锅炉(6)、第一换热器(7)、第二级反应器(8)、第二高压废热锅炉(9)、第二低压废热锅炉(10)、第二换热器(11)、第四级反应器(15)、第三低压废热锅炉(16)、锅炉给水预热器(17)和第二水冷却器(18);其特征在于所述保护器(I)、饱和塔(2)、第一级反应器(3)、高压蒸汽过热器(4)、第一高压废热锅炉(5)、第一低压废热锅炉(6)、第一换热器(7)、第二级反应器(8)、第二高压废热锅炉(9)、第二低压废热锅炉(10)、第二换热器(11)、第四级反应器(15)、第三低压废热锅炉(16)、锅炉给水预热器(17)和第二水冷却器(18)依次串联，所述第一换热器(7)和第二换热器(11)的冷凝口与饱和塔(2 )入水口相连。
2.根据权利要求I煤气合成天然气装置，其特征在于在所述第二换热器(11)和第四级反应器(15)之间依次串联有第三级反应器(12)、第一水冷却器(13)和第三换热器(14)，所述第三换热器(14)的冷凝口与饱和塔(2)的入水口相连。
3.根据权利要求I或2煤气合成天然气装置，其特征在于所述饱和塔(2)由文丘里增 湿器(19)代替。
专利摘要本实用新型煤气合成天然气装置属于合成天然气方法技术领域；所要解决的技术问题为提供了一种采用串联逐级反应，将产生的热量生产高质量蒸汽的天然气合成装置；所采用的技术方案为保护器、饱和塔、第一级反应器、高压蒸汽过热器、第一高压废热锅炉、第一低压废热锅炉、第一换热器、第二级反应器、第二高压废热锅炉、第二低压废热锅炉、第二换热器、第四级反应器、第三低压废热锅炉、锅炉给水预热器和第二水冷却器依次串联，所述第一换热器和第二换热器的冷凝口与饱和塔入水口相连；本实用新型采用饱和塔或文丘里增湿器，使合成气中的水含量能够控制反应器床层温度及防止发生结碳反应。
文档编号C10L3/08GK202492507SQ20122007290
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者刘振峰, 刘金刚, 孟令江, 朱向阳, 朱文坚, 李大尚, 梁杰华, 韩飞 申请人:中国石油和化工勘察设计协会煤化工设计技术中心, 大连凯特利催化工程技术有限公司, 新疆庆华能源集团有限公司