[发明专利]粗煤气直接甲烷化的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及甲烷化领域，尤其涉及粗煤气直接甲烷化的方法和系统。

背景技术

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。

因此上述用于制备甲烷的工艺仍存在进一步改进的需求。

发明内容

本发明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，本发明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方法和系统。

为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种粗煤气直接甲烷化的方法。根据本发明实施例的粗煤气直接甲烷化的方法包括：

将所述粗煤气进行预热处理；

将经过所述预热处理的粗煤气交替进行甲烷化反应和变换反应，以便得到粗制甲烷；以及

将所述粗制甲烷进行脱硫和脱碳处理，以便得到精制甲烷。

由此，采用本发明上述实施例的粗煤气直接甲烷化的方法，粗煤气无需变换、降温、脱硫、脱碳后再进入甲烷化工序，而是直接进行甲烷化反应和变换反应，制备得到甲烷。由此较传统的工艺流程可以显著节省设备配置，缩短制备流程，节省能耗，显著降低成本。

在本发明的一些是实施例中，所述交替进行甲烷化反应和变换反应按照下列步骤进行：

将所述粗煤气进行预甲烷化反应，以便得到预甲烷化混合气体；

将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；

将所述变换反应混合气体进行甲烷化反应，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽。

由此，本发明的发明人巧妙地利用预甲烷化反应为下一步的变换反应提供反应所需的水蒸气，并且进一步地，利用变换反应为下一步地甲烷化反应提供合适的碳氢比，进而显著提高甲烷化反应效率，提高制备甲烷的产率。

在本发明的一些是实施例中，所述粗煤气为气化炉内产生的经过除尘处理的工业气体，所述粗煤气中包含一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷和水蒸汽。本发明的粗煤气直接甲烷化的方法对原料气粗煤气并没有特别要求。因此，本发明上述实施例的粗煤气直接甲烷化的方法具有更广的适用性。

在本发明的一些是实施例中，所述粗煤气的温度为20～280摄氏度。可以用于本发明的粗煤气直接甲烷化的方法的原料气粗煤气的温度并不受特别限制，由此可以显著节省能耗。

在本发明的一些是实施例中，所述甲烷化反应为多级化甲烷化反应。由此可以进一步提高甲烷化反应的效率和产率。

在本发明的一些是实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的方法进一步包括：

利用所述预甲烷化混合气体与所述粗煤气进行换热，以便预热所述粗煤气；

利用所述变换反应混合气体和粗制甲烷分别与补充水进行换热，以便产出饱和蒸汽。由此可以进一步提高热能利用率。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种粗煤气直接甲烷化的系统，包括：

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；

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；

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；

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；

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。

由此，本发明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。

在本发明的一些实施例中，上述粗煤气直接甲烷化的系统进一步包括：

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；

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；