粗煤气直接甲烷化的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及甲烷化领域，尤其涉及粗煤气直接甲烷化的系统。
【背景技术】
[0002] 传统的粗煤气制SNG工艺流程，将除尘后的粗煤气经过变换后，降低温度至常温， 经过净化工艺处理后再升高温度，再进行甲烷化反应，然后再进行降温后送到下游工序；由 于净化工艺位于变换和甲烷化之间，导致变换气必须降温和净化气必须升温，由此需要配 套换热器、分离器等十余台高压设备以及相应的管道、仪控等，造成流程复杂、投资较高且 能耗较大。
[0003] 因此上述用于制备甲烷的工艺仍存在进一步改进的需求。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实 用新型的一个目的在于提出一种更加合理、低投资、低消耗的粗煤气直接甲烷化的系统。
[0005] 为此，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种粗煤气直接甲烷化的 系统，包括：
[0006] 粗煤气预热器，所述粗煤气预热器适于所述粗煤气的预热处理；
[0007] 预甲烷化反应器，所述预甲烷化反应器与所述粗煤气预热器相连且适于经过所述 预热处理的粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体；
[0008] 氢碳调节器，所述氢碳调节器与所述预甲烷化反应器相连且适于所述预甲烷化混 合气体进行变换反应，以便得到变换反应混合气体；
[0009] 甲烷化反应器，所述甲烷反应器与所述氢碳调节器相连且适于所述变换反应混合 气体进行多级甲烷化反应，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽；
[0010] 脱硫脱碳器，所述脱硫脱碳器与所述甲烷化反应器相连且适于所述粗制甲烷进行 脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。
[0011] 由此，本实用新型上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统结构简单，流程短，投资 少。并且采用上述粗煤气直接甲烷化的系统可以有效地制备得到甲烷，同时显著地降低了 成本。
[0012] 在本实用新型中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：
[0013] 第一废锅，所述第一废锅与所述氢碳调节器相连且适于对所述变换反应混合气体 进行降温处理，以便得到第一饱和蒸汽；
[0014] 第二废锅，所述第二废锅与所述甲烷化反应器相连且适于对粗制甲烷进行第一降 温处理，以便得到第二饱和蒸汽；
[0015] 第三废锅，所述第三废锅与所述第二废锅相连且适于对经过所述第一降温处理的 粗制甲烷进行第二降温处理，以便得到低压蒸汽。由此可以充分利用变换反应和甲烷化反 应放出的热量额外产出饱和蒸汽和低压蒸汽，提高了系统的热能利用率，平衡系统能耗。
[0016] 在本实用新型中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：
[0017] 蒸汽过热器，所述蒸汽过热器与所述第一废锅和所述第二废锅相连且适于将所述 第一饱和蒸汽和第二饱和蒸汽转变为过热蒸汽。
[0018] 在本实用新型中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：
[0019] 第一冷却器，所述第一冷却器与所述第三废锅相连且适于对经过所述第二降温处 理的粗制甲烷进行冷却处理；
[0020] 第一气液分离器，所述第一气液分离器与所述第一冷凝器和脱硫脱碳器相连且适 于对经过所述冷却处理的粗制甲烷进行气液分离，以便得到干燥粗制甲烷。
[0021] 在本实用新型中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：
[0022] 末级预热器，所述末级预热器与所述脱硫脱碳器相连且适于对经过脱硫脱碳处理 的粗制甲烷进行预热；
[0023] 末级甲烷反应器，所述末级甲烷反应器与所述末级预热器相连且适于经过所述脱 硫脱碳处理的粗制甲烷进行末级甲烷化反应，以便得到精制甲烷。由此可以进一步提高甲 烷产率。
[0024] 在本实用新型中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：
[0025] 第二冷却器，所述第二冷却器与所述末级甲烷反应器相连且适于对精制甲烷进行 第二冷却处理；
[0026] 第二气液分离器，所述第二气液分离器与所述第二冷凝器相连且适于对经过所述 第二冷却处理的精制甲烷进行气液分离，以便得到干燥精制甲烷。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本实用新型一个实施例的粗煤气直接甲烷化的系统的结构示意图。
[0028] 图2是采用本实用新型一个实施例的粗煤气直接甲烷化的系统直接甲烷化方法 的流程图。
【具体实施方式】
[0029] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型 的限制。
[0030] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两 个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固 定"等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是 机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个 元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032] 根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种粗煤气直接甲烷化的系统。 下面参考图1描述本实用新型上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统。
[0033] 根据本实用新型实施例的粗煤气直接甲烷化的系统包括：粗煤气预热器01，预甲 烷化反应器02、氢碳调节器03、甲烷化反应器04和脱硫脱碳器05。
[0034] 其中，粗煤气预热器01适于粗煤气的预热处理；预甲烷化反应器02与粗煤气预热 器01相连且适于经过预热处理的粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体； 氢碳调节器03与预甲烷化反应器02相连且适于预甲烷化混合气体进行变换反应，以便得 到变换反应混合气体；甲烷反应器04与氢碳调节器03相连且适于变换反应混合气体进行 多级甲烷化反应，以便得到粗制甲烷和蒸汽；脱硫脱碳器05与甲烷化反应器04相连且适于 粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。
[0035] 由此，本实用新型上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统结构简单，流程短，投资 少。并且采用上述粗煤气直接甲烷化的系统可以有效地制备得到甲烷，同时显著地降低了 成本。采用本实用新型上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统可以将粗煤气依次进行预甲 烷化反应、变换反应和甲烷化反应，即可制备得到甲烷。本实用新型的发明人巧妙地运用了 预甲烷化反应为变换反应提供水蒸气，而变换反应为甲烷化反应提供适宜的碳氢比，进而 提高制备甲烷的产率和纯度。利用本实用新型上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统制备 甲烷无需传统方法中多次将粗煤气进行降温和升温处理，进而可以显著节省能耗，同时该 系统结构简单，流程短，进而可以显著节省设备投资，从根本上降低制备甲烷的成本。
[0036] 根据本实用新型的具体实施例，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：第一 废锅06、第二废锅07和第三废锅08。其中，第一废锅06与氢碳调节器03相连且适于对变 换反应混合气体进行降温处理，以便得到第一过热蒸气；第二废锅07与甲烷化反应器04相 连且适于对粗制甲烷进行第一降温处理，以便得到第二过热蒸气；第三废锅08与第二废锅 07相连且适于对经过第一降温处理的粗制甲烷进行第二降温处理，以便得到低压蒸汽。
[0037] 由此上述第一废锅06、第二废锅07和第三废锅08可以充分利用变换反应和甲烷 化反应放出的热量额外产出饱和蒸汽和低压蒸汽，提高了系统的热能利用率，平衡系统能 耗。根据本实用新型的具体实施例，上述产出的饱和蒸汽和低压蒸汽可以用于其他工艺，同 时也可以用于氢碳调节器内的变换反应，进而提高变换反应的效率，同时为甲烷化反应器 内的甲烷化反应提供有力的保障。另外，将上述产出的饱和蒸汽和低压蒸汽用于氢碳调节 器内的变换反应还可以有效降低预甲烷化反应器内预甲烷化反应的压力。
[0038] 根据本实用新型的另一个具体实施例，上述粗煤气直接甲烷化的系统还可以进一 步包括：第一冷却器09和第一气液分离器10。其中，第一冷却器09与第三废锅08相连且 适于对经过第二降温处理的粗制甲烷进行冷却处理；第一气液分离器10与第一冷凝器09 和脱硫脱碳器05相连且适于对经过冷却处理的粗制甲烷进行气液分离，以便得到干燥粗 制甲烷。由此便于粗制甲烷的脱硫脱碳处理，进而提高粗制甲烷的纯度。
[0039] 根据本实用新型的再一个具体实施例，上述粗煤气直接甲烷化的系统还可以进一 步包括：末级预热器11和末级甲烷反应器12。其中，末级预热器11与脱硫脱碳器05相连 且适于对经过脱硫脱碳处理的粗制甲烷进行预热；末级甲烷反应器12与末级预热器11相 连且适于经过所述脱硫脱碳处理的粗制甲烷进行末级甲烷化反应，以便得到精制甲烷。由 此可以进一步提1?甲焼广率和甲焼的纯度。
[0040] 根据本实用新型的再一个具体实施例，上述粗煤气直接甲烷化的系统还可以进一 步包括：第二冷却器13和第二气液分离器14。其中，第二冷却器13与末级甲烷反应器12 相连且适于对精制甲烷进行第二冷却处理；第二气液分离器14与第二冷凝器13相连且适 于对经过第二冷却处理的精制甲烷进行气液分离，以便得到干燥精制甲烷。由此，通过第二 冷却器13和第二气液分离器14可以有效地除去末级甲烷化反应产生的水蒸汽，进而提高 精制甲烧的纯度。
[0041] 根据本实用新型的再一个具体实施例，上述粗煤气直接甲烷化的系统还可以进一 步包括：蒸汽过热器15,蒸汽过热器15与第一废锅06和第二废锅07相连，由此通过蒸汽 过热器15可以将从第一废锅06和第二废锅07内产出的第一饱和蒸汽和第二饱和蒸汽转 变为更高品质的过热蒸汽。进而最终将变换反应和甲烷化反应放出的热能转化为可以再利 用的过热蒸汽，平衡粗煤气直接甲烷化的系统的投资成本。
[0042] 根据本实用新型的上述实施例的粗煤气直接甲烷化的系统巧妙地利用预甲烷化 反