[实用新型]气流床气化的甲烷化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷化系统，具体的说是一种气流床气化的甲烷化系统。

背景技术

天然气是一种清洁、高效的能源产品。我国经济快速增长拉动了天然气需求，另外随着国内可持续发展战略和加强环保等政策的实施，国内对天然气的需求将与日俱增。

煤制天然气技术是通过煤气化生产的粗煤气分别经CO变换调节至合适的H/CO，再经净化脱除酸性气体及其余杂质后，合格的净化气经甲烷化反应生成满足国家天然气标准要求的合成天然气。其中煤气化技术的选择对全厂的技术经济以及环保等都有重要影响。

目前国内在建的煤制天然气项目均采用固定床气化，其三废排放问题严重。鉴于国内对环保要求的日益提高，采用更洁净的煤气化技术（如粉煤气化）生产SNG将会是以后的一个趋势，由于气化方式的变化，在同等规模下，针对气流床气化的甲烷化工艺（以下简称方案A）比针对固定床气化的甲烷化工艺（以下简称方案B）难度极大增加，主要体现在以下几点：

1.甲烷化是体积缩小的反应，方案A原料气中几乎不含CH₄，而方案B原料气中CH₄含量达20%mol，同等产能的情况下，方案A原料气量远大于方案B，约为方案B的1.6倍，对于产量达到10亿Nm³/aSNG以上的大型工程而言，难以设计出满足气量处理要求的设备。

2.甲烷化是一个强放热过程，方案B原料气中高浓度的CH₄能有效平衡反应，易于控制和调节反应温度，方案A原料气的特点高CO浓度，低CH₄浓度，调节难度增加；

3.甲烷化是一个强放热过程，若反应温度不能得到有效控制，则会存在反应超温损坏催化剂和设备的问题。为满足反应要求，需要采用合成气循环的方式控制温度，为达到同样的反应效果，方案A的循环气量为方案B的三倍左右；

4.由于A方案存在循环气量大，反应温度控制和调节难度大的问题导致该方案设备、管道、仪表阀门等材料的制造和设计难度大，系统运行可靠性差，A方案在实际建设过程中难以实现工程化。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、可温度控调及系统调节简单、可靠性好，满足大气量循环要求的用于煤粉气化的煤制天然气的甲烷化系统。

本实用新型包括高温反应段和低温反应段，所述高温反应段为并联的两个，所述两个高温反应段的出口均与低温反应段连接，以及分别经各自对应的锅炉给水预热器与压缩机连接，所述压缩机的出口分别与两个高温反应段连接。

任意一个所述高温反应段包括依次连接的原料气预热器、分离器、1#高温反应器、1#废锅、2#高温反应器、蒸汽过热器及2#废锅；所述分离器的出口还与2#高温反应器入口前的管线连接；所述压缩机的出口还分别与1#高温反应器和2#高温反应器的入口前的管线连接。

原料气预热器前的管线上还设有甲烷补入口、氮气补入口以及锅炉给水喷射器。

所述低温反应段包括1#低温反应器，所述1#低温反应器的出口分别经两个高温反应段的原料气预热器与2#低温反应器连接，所述2#低温反应器经产品冷却器与产品分离器连接。

采用上述系统的工艺方法为：所述自上游的原料气被均分成A、B两股，分别进入并联的两个高温反应段进行高温反应及热量回收，经热量回收后的每股合成气再分成两股，即A1股和A2股、B1股和B2股，A1股和B1股股各自经锅炉给水预热器预热后合并，再经压缩机增压到3.06-3.12MPag后再均分成两股分别回送至并联的高温反应段作为循环气补入；A2和B2股合成气合并后直接送入低温反应段反应后得到合格的天然气。

在所述任一个高温反应段中，所述A股或B股原料气先经原料气预热器预热至60-250℃后再经分离器分离中其中的液体，经分离器分离后的原料气分为两股，来自压缩机的循环气也分成两股，来自分离器的第一股原料气与来自压缩机的第一股循环气混合至260-340℃进入1#高温反应器进行第一次甲烷化反应；出1#高温反应器的合成气经1#废锅降温至320-410℃。后与来自分离器的第二股原料气、来自压缩机的第二股循环气混合至260-350℃后进入2#高温反应器进行第二次甲烷化反应，出2#高温反应器的合成气经蒸汽过热器初步降温回收热量后，再进入2#废锅进一步降温并回收热量至350-250℃后的合成气被分为两股（即A1股、A2股）。

当任一高温反应器超温时，向进入原料气预热器前的所述A股或B股原料气中间断补入甲烷、氮气及锅炉给水中的至少一种以调节系统高温甲烷化反应器温度。