生产合成天然气的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生产合成天然气的方法及装置，具体地涉及W煤或生物质气化产 物为原料生产合成天然气的方法及装置，属于合成天然气技术领域。
【背景技术】
[0002] 上世纪走十年代W来，伴随着石油危机，煤制甲焼（又称为合成天然气 (Synthetic化化ralGas,简称SNG)或代用天然气）得到较快发展。煤制甲焼的主要方法 包括；煤加氨气化直接生产甲焼和经合成气间接生产甲焼。
[0003]煤加氨气化直接生产甲焼方法主要存在W下问题：碳转化率低、甲焼收率低、气体 组成复杂、甲焼浓度低W及得不到高质量的合成天然气等。相对来说，煤经合成气间接生产 甲焼的工艺具有技术成熟度高、碳利用率高及甲焼浓度高的显著优势。
[0004] 上世纪80年代初，德国鲁奇公司结合己斯夫公司的甲焼化催化剂完成了甲焼化 工艺的开发，并成功应用于美国大平原工厂389万立方米/天的煤制天然气工厂；英国煤 气公司针对B化气化炉的合成气特点开发了HIC0M工艺及相应的催化剂，并建立了 2832mV d的中试装置；丹麦巧普索公司成功研制了最高能耐70(TC高温的宽温型催化剂，并开发了 TREMP完全甲焼化工艺。
[0005]在我国，W利用煤生产城市煤气为目的，在上世纪已建立较成熟的煤气部分甲焼 化技术：如中科院大连化学物理研究所研发了 "常压水煤气部分甲焼化生产城市煤气技 术"（项目年度编号0100050009,公布年份2001年）；化工部化肥研究所开发了W常压半水 煤气为原料气的RHM-266型媒系甲焼化催化剂及工艺；煤炭科学研究院开发了两段炉水煤 气甲焼化工艺（逢进等，常压两段炉水煤气甲焼化工艺的开发，洁净煤技术，1998年第4卷 第1期，36~39页）。
[0006]然而，随着可持续发展的需要，节能降耗、提高能源利用效率成为各技术发展的方 向和趋势。对甲焼化过程而言，高温、高压操作、宽温型催化剂有利于设备及过程强化，进而 降低能耗，并提高甲焼化反应副产热品位及回收利用率。鉴于此，宽温型甲焼化催化剂，高 温、高压完全甲焼化技术已成为当前甲焼化技术的发展趋势。目前世界上仅有美国大平原 一家甲焼化商业化工厂，且为中、低温甲焼化技术，对于甲焼化发展趋势的高温、高压完全 甲焼化技术，尚没有工业化应用的先例。国内甲焼化技术目前仅停留于部分甲焼化，且催化 剂适应温度范围窄，极大限制了能量的综合利用效率；另外常压下进行的部分甲焼化技术 不利于反应和设备强化，缺乏反应器设计和物质-能量的集成优化。
[0007] 因此，仍存在提供能源利用效率高的生产合成天然气的方法及装置的需求。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明的目的在于提供一种生成合成天然气（Synthetic化化ralGas， SNG)的方法及装置。
[0009]本发明是采用W下技术方案来实现的。
[0010] 一方面，本发明提供了一种生产合成天然气的方法，所述方法包括W下步骤：
[0011] a)原料气经第一换热设备升温至150~40(TC，得到升温后的原料气，将升温后的 原料气按照体积比1:0. 1~1:5分成第一股原料气和第二股原料气；
[0012] b)将步骤a)中的所述第一股原料气与升温后的循环气和第一蒸汽混合，得到温 度为250~40(TC的第一混合气，将所述第一混合气通入第一段甲焼化反应器中进行反应， 得到温度为450~75(TC的第一段产品气；将所述第一段产品气依次通入第二换热设备和 第Η换热设备降温，得到温度为250~40(TC的降温后的第一段产品气；
[0013]C)将步骤b)中得到的降温后的第一段产品气与所述第二股原料气和第二蒸汽混 合，得到温度为250~35(TC的第二混合气，将所述第二混合气通入第二段甲焼化反应器中 进行反应，得到温度为450~55(TC的第二段产品气，将所述第二段产品气依次通入第四换 热设备、第五换热设备和第一换热设备降温，得到温度为120~25(TC的降温后的第二段产 品气；
[0014]d)将步骤C)中得到的降温后的第二段产品气按体积比1:0. 1~1:5分成循环气 和第二股第二段产品气；其中，将所述循环气通入循环压缩机增压，得到增压后的循环气， 将所述增压后的循环气通入所述第五换热设备升温，得到温度为280~38(TC的升温后的 循环气；
[0015]e)将步骤d)中得到的第二股第二段产品气与第Η蒸汽混合，得到温度为250~ 28(TC的第Η混合气，将所述第Η混合气通入第Η段甲焼化反应器中进行反应，得到温度为 350~40(TC的第Η段产品气；
[0016]f)将步骤e)中得到的第Η段产品气通入第六换热设备降温，得到降温后的第Η 段产品气，将降温后的第Η段产品气通入气液分离器中进行分离，得到温度为20~8(TC的 产品气和工艺冷凝液。
[0017] 根据本发明提供的方法，其中，所述升温后的循环气与所述降温后的第二段产品 气之间的温差为100~15(TC，优选为110~13(TC。
[0018] 根据本发明提供的方法，其中，所述第一段产品气与所述第一混合气之间的温差 为300~400°C，优选为320~380°C。
[0019] 根据本发明提供的方法，其中，所述第二段产品气与所述第二混合气之间的温差 为150~250。优选为180~220°C;
[0020] 根据本发明提供的方法，其中，所述第Η段产品气与所述第Η混合气之间的温差 为50~100°C，优选为60~80°C。
[0021] 根据本发明提供的方法，所述第一段甲焼化反应器和第二段甲焼化反应器中的压 力为1~lOMPa，优选为2~4MPa〇
[0022] 作为本发明的一个优选实施方案，所述方法包括W下步骤：
[0023] a)原料气经第一换热设备升温至240~27(TC，得到升温后的原料气，将升温后的 原料气按照体积比1:0. 1~1:1，优选地1:0. 2~1:0. 25分成第一股原料气和第二股原料 气；
[0024]b)将步骤a)中的所述第一股原料气与升温后的循环气和第一蒸汽混合，得到温 度为270~30(TC的第一混合气，将所述第一混合气通入第一段甲焼化反应器中进行反应， 得到温度为600~67(TC的第一段产品气；将所述第一段产品气依次通入第二换热设备和 第Η换热设备降温，得到温度为290~32(TC的降温后的第一段产品气；
[00巧]C)将步骤b)中得到的降温后的第一段产品气与所述第二股原料气和第二蒸汽混 合，得到温度为290~32(TC的第二混合气，将所述第二混合气通入第二段甲焼化反应器中 进行反应，得到温度为490~53(TC的第二段产品气，将所述第二段产品气依次通入第四换 热设备、第五换热设备和第一换热设备降温，得到温度为180~21(TC的降温后的第二段产 品气；
[0026]d)将步骤C)中得到的降温后的第二段产品气按体积比1:0. 1~1:1，优选地， 1:0. 4~1:0. 65分成循环气和第二股第二段产品气；其中，将所述循环气通入循环压缩机 增压，得到增压后的循环气，将所述增压后的循环气通入所述第五换热设备升温，得到温度 为290~33(TC的升温后的循环气；
[0027]e)将步骤d)中得到的第二股第二段产品气与第Η蒸汽混合，得到温度为250~ 28(TC的第Η混合气，将所述第Η混合气通入第Η段甲焼化反应器进行反应，得到温度为 350~40(TC的第Η段产品气；
[0028]f)将步骤e)中得到的第Η段产品气通入第六换热设备降温，得到降温后的第Η 段产品气，将降温后的第Η段产品气通入气液分离器中进行分离，得到温度为20~8(TC的 产品气和工艺冷凝液。
[0029] 根据本发明提供的方法，其中，所述原料气包括一氧化碳5~50mol%、二氧化碳 0~30mol%、氨气20~80mol%和甲焼0~20mol%。
[0030] 根据本发明提供的方法，其中，所述方法还包括：
[0031] 使锅炉给水经所述第六换热设备预热后进入汽包；
[003引使来自汽包的第一锅炉给水进入所述第Η换热设备，产生3~lOMPa，优选地4~6MPa的第一饱和蒸汽，并且所述第一饱和蒸汽进入所述汽包；
[0033] 使来自汽包的第二锅炉给水进入所述第四换热设备，产生3~lOMPa，优选地4~ 6MPa的第二饱和蒸汽，并且所述第二饱和蒸汽进入所述汽包；W及
[0034] 使来自汽包的第Η饱和蒸汽经所述第二换热设备升温，得到温度为300~55(TC， 优选地，400~50(TC，更优选地，440~46(TC的过热蒸汽。
[0035] 本发明的方法是W煤或生物质气化产物为原料生产合成天然气的，所得的合成天 然气产物中甲焼浓度高，甲焼的摩尔浓度通常在94%W上，并可高达96%。
[0036] 此外，本发明制得的产品气中若仍含有少量的一氧化碳和二氧化碳，可W将气体 进一步反应得到最终产品。
[0037] 另一方面，本发明还提供了用于上述生产合成天然气的方法的装置，所述装置包 括：
[0038] 用于第一混合气的甲焼化反应的第一段甲焼化反应器；
[0039] 用于冷却由所述第一段甲焼化反应器制得的第一段产品气的依次连接第二换热 设备和第Η换热设备；
[0040] 用于第二混合气的甲焼化反应的第二段甲焼化反应器；