基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝的製作方法

2023-05-25 22:20:41 2

專利名稱：基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種甲烷化工藝，具體的說是一種基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷 化工藝。
背景技術：
煤炭地下氣化就是將處於地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化 學作用而產生可燃氣體的過程。該技術與傳統上的氣化最大的不同在於利用地下氣化爐的 氣化通道替代了傳統的氣化爐。從而很大程度上降低了設備的投資。與傳統的方法相比， 煤炭地下氣化省去了龐大的煤炭開採、運輸、洗選、氣化等工藝的設備，具有安全性好、投資 少、效益聞等優點。隨著我國天然氣消費量的不斷增加，天然氣供需缺口逐年擴大。為解決國內天然 氣的缺口問題，擴大天氣然供給，近年來國內開展了多個煤制天然氣項目的建設，即以煤為 原料通過甲烷化合成生產天然氣。煤氣化裝置生產的粗煤氣經C0變換、酸性氣體脫除後得 到淨化氣，淨化氣再經甲烷化反應及乾燥後得到滿足國家相關標準天然氣。其中甲烷化技 術均是採用國外技術，國外甲烷化技術的工藝商主要有丹麥的託普索公司、英國的戴維公 司及德國的魯奇公司。國內外甲烷化工藝的開發主要基於地面氣化制天然氣、焦爐氣制天然氣的甲烷化 工藝。由於典型的焦爐氣中CH4高達25%以上，(H2-C02)/(C0+C02)遠大於3. 0。焦爐氣制 天然氣的甲烷化工藝反應深度淺，溫升低，工藝較為簡單。如專利CN102021054A公開的一 種焦爐氣制天然氣的甲烷化工藝。基於地面煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝則通常通過補入水蒸氣、C02或合成氣 循環的方式控制反應溫度。專利CN12329671公布了一種合成天然氣的甲烷化工藝。該工 藝通過將原料氣分成三股分別與循環氣、第1級甲烷反應合成氣、第2級甲烷反應合成氣混 合進入第1級甲烷化反應器、第2級甲烷化反應器和第3級甲烷化反應器。前三級甲烷化 入口溫度控制25(T300°C，出口溫度控制在65(T700°C，通過5級以上的甲烷化反應合成符 合國家天然氣標準的合成天然氣。該方案原料氣分三股進料，工藝控制複雜，設置了三級高 溫甲烷化反應器，操作溫度高達650°C，需要對設備進行特殊設計，造成設備製造成本的提 聞。專利CN101560134A公布的甲烷化工藝通過補入C02或水蒸氣的方式控制甲烷化 反應溫度，這兩種方法可以省去循環氣壓縮機。但是明顯降低了系統的能效。補入的水蒸 氣在反應過程中通過循環水被冷卻分離出來，增加了循環水的用量，給系統帶來了冷熱病 的問題，降低了系統能效。補入的0)2在甲烷化反應結束之後還需要另外設置脫碳系統以 滿足天然氣中co2及熱值的要求，增加了後續系統的投資。另外，由於煤炭地下氣化技術生產的粗煤氣具有與普通粗煤氣不同的特點，如甲 烷濃度通常在2. (T5. 0%體積百分數，這個數值低於焦爐氣及Lugri氣化生產的粗煤氣中 甲烷的濃度，但是高於乾粉煤氣化的粗煤氣中甲烷的濃度。而甲烷的含量對甲烷化工藝技術具有很大的影響，因此不適用現有的常規甲烷化工藝，或造成反應深度過深，導致操作溫 度過高，增加設備投資；或反應深度過淺，導致生產的天然氣不合格，即不符合滿足國家標 準(GB17820-2012)。又如地下煤氣化出口粗煤氣壓力較低，通常低於0. 15MPaA (A表示絕 壓)，這個壓力遠低於現有的甲烷化工藝的粗煤氣壓力，這種低壓下如何保證系統的正常運 行的情況下，儘可能的降低能耗也是技術人員需要解決的技術問題。目前，對於基於煤炭地下氣化技術生產天然氣的甲烷化工藝尚未見報導。

發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、循環氣量小，熱回收 率高，甲烷化操作溫度範圍寬、能耗低、對環境友好的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化 工藝，生產出的天然氣滿足國家標準(GB17820-2012)的要求。技術方案為將原料氣預熱後分為2股，第1股原料氣與來自第3級反應器的部 分合成氣一起進入第1級反應器進行甲烷化反應，第2股原料氣與出第1級反應器的合成 氣一起進入第2級反應器進行甲烷化反應；出第2級反應器經降溫之後的合成氣進入第3 級反應器進一步甲烷化反應；出第3級反應器的合成氣部分降溫後循環至第1級反應器，其 餘部分合成氣經降溫後進入第4級反應器進行進一步甲烷化反應，出第4級反應器的氣體 經冷卻降溫分離冷凝液之後得到合成天然氣。所述原料氣由地下煤氣體生產得到粗煤氣經淨化預處理、壓縮、脫苯脫萘、C0變 換、脫硫脫碳處理後得到。原料氣的預處理方法為現有技術，本領域技術人員可根原料氣的 組成要求合理控制。所述原料氣組成為(H2-C02)/(C0+C02) =2 . 90 3. 10，總硫低於0. lppm (mol)。可通 過預處理方法中的C0變換來調節原料氣組成的比值。第1級反應器入口溫度控制在28(T350°C，出口溫度控制在60(T65(TC ;第2級反應 器的入口溫度控制在25(T350°C，出口溫度控制在60(T65(TC ;第3級反應器的入口溫度控 制在25(T280°C，出口溫度控制在45(T490°C 』第4級反應器的入口溫度控制在22(T250°C， 出口溫度控制在32(T370°C。出所述第1級反應器的合成氣換熱降溫至29(T350°C後再與第2股原料氣一起送 入第2級反應器；出所述第2級反應器的合成氣換熱降溫至25(T280°C，再與第3級反應器 循環而來的部分合成氣繼續換熱降溫至13(T17(TC後循環至第1級反應器。出所述第3級反應器的部分合成氣換熱降溫至13(T17(TC分離出冷凝液，再經循 環氣壓縮機增加至2. (T3. OMPag(表壓)，最後再與出第2反應器的合成氣換熱至32(T390°C 後送入第1反應器，出所述第3級反應器的其餘部分合成氣換熱降溫至22(T250°C後送入第 4級反應器。原料氣中進第1級反應器的第1股原料氣的量佔總原料氣量的40 65% mol。出第3級反應器的合成氣中3(T60% mol的合成氣用於循環至第1反應器。所述系統的操作壓力為1. 5^8. OMPag (g表示表壓)，優選2. 0^3. OMPag (表壓)，從 而與地下煤氣化生產的粗煤氣的出口壓力匹配，以降低系統的能耗。出所述第4級反應器的氣體換熱降溫後再送入第5級反應器進行甲烷化反應，出 第5級反應器的氣體再經換熱降溫脫水之後得到合成天然氣，所述第5級反應器的入口溫度控制在20(T220°C，出口溫度控制在23(T250°C。出所述第1級反應器和第2級反應器的合成氣的反應熱可副產中壓或高壓蒸汽； 出第3級反應器的合成氣反應熱根據溫度的等級分別被用來預熱原料氣，預熱鍋爐給水和 除鹽水，出第4級、第5級反應器餘熱根據溫度的等級分別用來預熱鍋爐給水和除鹽水。如 出第1級和第2級的合成氣流量最大，溫度最高，因此用來副產中/高壓蒸汽。出第3級反 應器的合成氣可先被用來預熱原料氣，之後自身被降溫至330°C左右，這個時候高溫餘熱已 經很少了，如果用來副產蒸汽的話投資會太高，經濟上不合理，因此這些餘熱用來預熱鍋爐 給水較為合適。經預熱鍋爐給水後，反應餘熱溫度只有160°C左右，用來預熱除鹽水較為合 適。出第3級反應器的部分合成氣(又稱循環氣)進循環氣壓縮機之前被降溫至 13(T17(TC，在滿足控制第1級甲烷化反應溫度的同時，還通過控制循環氣的溫度及流量達 到降低循環氣壓縮機功耗的目的。所述出各級反應器的反應餘熱根據溫度的等級分別綜合利用；循環氣壓縮機可以 採用蒸汽透平驅動，透平用蒸汽可採用甲烷化工藝本身副產的過熱蒸汽。也可以根據項目 實際情況，採用電機驅動。各反應器床層空速控制在10000 h—1以上，可使床層散熱能力增 加，避免局部過熱出現飛溫現象，進一步降低了生產成本、提高了安全可靠性。所述甲烷化 的催化劑並不特別限定，本領域技術人員可根據反應器的操作溫度以及催化劑說明書中標 明的反應溫度進行合理選擇，在此不作詳述。有益效果1，本發明針對地下煤氣化生產的粗煤氣的特點發明了以生產天然氣為目的的甲 烷化技術，一方面通過控制多級反應器中甲烷化反應的進、出口溫度，更好的控制適於地下 煤氣化生產的粗煤氣的甲烷化反應深度，而不採用向合成氣添加蒸汽或惰性氣體co2來控 制反應溫度的方式，解決了冷熱病問題，減少了運行成本和配套脫系統帶來的後續投資大 的問題；另一方面，儘可能的簡化了反應級數，最低通過4級反應即可得到滿足標準的天然 氣，同時減少了高溫反應器的設置數量，降低了設備投資成本，利用第三級反應器的合成氣 中014及1120含量高於前兩級反應器的特點，利用出第3級反應器的部分合成氣循環，在達 到控制前兩級反應溫度的前提下，減少了循環氣的流量，與採用第2級反應器的氣體循環 的方案相比，本方案循環氣流量可降低3(T45%。2，減少循環量的基礎上，配合控制壓縮機入口的溫度，能有效降低循環氣壓縮機 功耗。3，與採用末級反應器的合成氣進行部分循環的工藝相比，第3級甲烷化反應器出 口的合成氣壓力更高，可使循環氣壓縮機的壓比更小，循環氣壓縮機功耗可降低7 10%。4，甲烷化反應條件範圍寬，適應於目前國內外的多種甲烷化催化劑，甲烷化催化 劑的選擇範圍廣。5.可分級回收大量的餘熱，副產中壓或高壓蒸汽、預熱鍋爐給水，餘熱除鹽水等使 熱能達到最大化的利用。


圖1為本發明實施例基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝流程簡圖(4級反應)。圖2為本發明實施例基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝流程簡圖(5級反 應)。其中，1為廢熱鍋爐及過熱器系統，2為廢熱鍋爐，3為循環氣換熱器，4、5、6、7、8為 冷卻器、9、10為分離器、11為原料氣預熱器。
R001—一第1級反應器
R002—一第2級反應器
R003—一第3級反應器
R004—一第4級反應器
R005—一第5級反應器
K001—一循環氣壓縮機。
具體實施例方式實施例1:(參見圖1)經淨化及預處理的原料氣組成為H268. 90%mol、CO 21. 26%mol、CH4 6. 16%mol、 C02 1. 29%mol、N2 2. 39%mol。(H2_C02) / (C0+C02) =3. 0。壓力2. OMPag，溫度3(TC。原料氣經原料氣預熱器11預熱至180°C之後被分為兩股，第1股原料氣(原料氣總 氣量的409T50%mol)與來自第3級反應器R003的循環氣混合後進入第1級反應器R001， 第1級反應器R001入口合成氣溫度為270°C，氣體在催化劑的作用下進行甲烷化反應，第 1級反應器R001出口合成氣溫度為600°C。出第1級反應器R001的合成氣經廢熱鍋爐及 過熱器系統1回收反應熱之後被降溫(副產中/高壓蒸汽)至330°C後與第2股原料氣混 合後進入第2級反應器R002進一步甲烷化反應，第2級反應器R002的入口合成氣溫度為 290°C，出口合成氣溫度為611°C，出第2級反應器R002的合成氣先經廢熱鍋爐2換熱降溫 (副產中/高壓蒸汽)至340°C，再經循環氣換熱器3被降溫至260°C之後進入第3級反應 器R003，第3級反應器R003的出口合成氣溫度為450°C，出口合成氣經冷卻器4通過預熱原 料氣冷卻降溫至330°C後，部分合成氣(出第3級反應器的合成氣的總氣量的509T60%mol) 再經冷卻器5換熱降溫至15(T170°C，再通過分離器9分離出冷凝液，再通過循環氣壓縮機 K001增壓至2. OMPag後在循環氣換熱器3中與來自第2級反應器R002的合成氣換熱升溫 至29(T320°C，最後送入第1級反應器R001，通過向進入第1級反應器R001的原料氣中補 充CH4及H20以控制該反應器的反應平衡，以控制反應溫度。第3級反應器R003出來的其 餘部合成氣則經過冷卻器6換熱降溫至220°C之後進入第4級反應器R004進行最後一級甲 烷化反應。經甲烷化反應後出口氣體溫度為322°C，該合成氣經冷卻器7降溫至40°C，然後 利用分離器10分離出冷凝液(脫水)之後即為合格的天然氣。其中，第1級反應器R001 及第2級反應器R002的最高操作溫度為60(T62(TC，內襯絕熱材料，以降低筒體的設計溫 度，R003及R004反應器最高操作溫度為32(T450°C，按普通的絕熱反應器設計。得到的天然氣壓力為1. 59MPag，溫度40°C。主要組成為CH4 89. 7%mol、H2 1. 9%mol、C0 :59ppm、C02 0. 50%mol、N2 7. 51%mol、H20 0. 42%mol。低熱值為 30. 14MJ/m3，高 熱值達33. 55 MJ/m3，各項指標滿足GB 17820-2012對天然氣的要求。甲烷化工藝反應889^91%的反應熱用於副產中/高壓過熱蒸汽及預熱原料氣，其餘129Γ9%熱量溫度等級在160°C以下，可以用來餘熱除鹽水。60°C以下的餘熱通過循環冷卻水移除。實施例2 :(參見圖I)經淨化及預處理的原料氣組成為H268. 33%mol、CO :21. 83%mol、CH4 :6. 16%mol、CO2 :1. 29%mol、N2 :2. 39%mol。(H2-CO2) / (C0+C02) =2. 9。壓力:2. OMPag，溫度3(TC。
原料氣經原料氣預熱器11預熱至150°C之後被分為兩股，第I股原料氣(原料氣總氣量的459T55%mol)與來自第3級反應器R003的循環氣混合後進入第I級反應器ROOl，第I級反應器ROOl入口合成氣溫度為280°C，氣體在催化劑的作用下進行甲烷化反應，第I級反應器ROOl出口合成氣溫度為628°C。出第I級反應器ROOl的合成氣經廢熱鍋爐及過熱器系統I回收反應熱之後被降溫(副產中/高壓蒸汽)至295°C後與第2股原料氣混合後進入第2級反應器R002進一步甲烷化反應，第2級反應器R002的入口合成氣溫度為250°C，出口合成氣溫度為628°C，出第2級反應器R002的合成氣先經廢熱鍋爐2換熱降溫(副產中/高壓蒸汽)至350°C，再經循環氣換熱器3被降溫至250°C之後進入第3級反應器R003，第3級反應器R003的出口合成氣溫度為450°C，出口合成氣經冷卻器4通過預熱原料氣冷卻降溫至390°C後，部分合成氣(出第3級反應器的合成氣的總氣量的309T45%mol)再經冷卻器5通過預熱鍋爐給水換熱降溫至13(T150°C，再通過分離器9分離出冷凝液，再通過循環氣壓縮機KOOl增壓至2. OMPag後在循環氣換熱器3中與來自第2級反應器R002的合成氣換熱升溫至32(T350°C，最後送入第I級反應器R001，通過向進入第I級反應器ROOl的原料氣中補充CH4及H2O以控制該反應器的反應平衡，以控制反應溫度。第3級反應器R003出來的其餘部合成氣則經過冷卻器6通過換熱預熱鍋爐給水降溫至250°C之後進入第4級反應器R004進行最後一級甲烷化反應。第4級反應器R004入口氣體溫度為250°C，經甲烷化反應後出口氣體溫度為350°C，該合成氣經冷卻器7降溫至40°C。然後利用分離器10分離出冷凝液(脫水)之後即為合格的天然氣。天然氣壓力為1.55MPag，溫度40°C。主要組成為CH4 :88. 16%mol、H2 :1. 83%mol、CO :36ppm、CO2 :2. 21%mol、N2 :7. 38%mol、H2O :0. 42%mol。低熱值為 29. 61MJ/m3，高熱值達
32.94 MJ/m3，各項指標滿足GB 17820-2012對天然氣的要求。甲烷化工藝反應88°/Γ91%的反應熱用於副產中/高壓過熱蒸汽及預熱原料氣，其餘129Γ9%熱量溫度等級在160°C以下，可以用來餘熱除鹽水。60°C以下的餘熱通過循環冷卻水移除。實施例3 :(參見圖2)經淨化及預處理的原料氣組成為H268. 90%mol、CO :21. 26%mol、CH4 :6. 16%mol、CO2 :1. 29%mol、N2 :2. 39%mol。(H2-CO2) / (C0+C02) =3. 0。壓力:2. OMPag，溫度3(TC。原料氣經原料氣預熱器11預熱至360°C之後被分為兩股，第I股原料氣(原料氣總氣量的509T65%mol)與來自第3級反應器R003的循環氣混合後進入第I級反應器ROOl，第I級反應器ROOl入口合成氣溫度為360°C，氣體在催化劑的作用下進行甲烷化反應，第I級反應器ROOl出口合成氣溫度為645°C。出第I級反應器ROOl的合成氣經廢熱鍋爐及過熱器系統I回收反應熱之後被降溫(副產中/高壓蒸汽)至340°C後與第2股原料氣混合後進入第2級反應器R002進一步甲烷化反應，第2級反應器R002的入口合成氣溫度為350°C，出口合成氣溫度為650°C，出第2級反應器R002的合成氣先經廢熱鍋爐2換熱降溫(副產高壓蒸汽)至379°C，再經循環氣換熱器3被降溫至280°C之後進入第3級反應器R003，第3級反應器R003的出口合成氣溫度為490°C，出口合成氣經冷卻器4通過預熱鍋爐給水冷卻降溫至290°C後，部分合成氣(出第3級反應器的合成氣的總氣量的509T60%mol)再經冷卻器5換熱降溫至13(T150°C。再通過分離器9分離出冷凝液，再通過循環氣壓縮機KOOl增壓至2. OMPag後在循環氣換熱器3中與來自第2級反應器R002的合成氣換熱升溫至30(T35(TC，最後送入第I級反應器R001，通過向進入第I級反應器ROOl的原料氣中補充CH4及H2O以控制該反應器的反應平衡，以控制反應溫度。第3級反應器R003出來的其餘部合成氣則經過冷卻器6換熱降溫至220°C之後進入第4級反應器R004進行甲烷化反應。經反應後出口氣體溫度為370°C，該合成氣經冷卻器7降溫至220°C (通過換熱預熱鍋爐給水)後進入第5級反應器R005，第5級反應器R005出口合成氣溫度為240°C，該氣體經冷卻器8冷卻至40°C，然後經分離器10分離出冷凝液之後即為合格的天然氣。 天然氣壓力為1.55MPag，溫度40°C。主要組成為CH4 :90. 93%mol、H2 :0. 81%mol、CO :23ppm、CO2 :0. 23%mol、N2 :7. 60%mol、H2O :0. 43%mol。低熱值為 30. 45MJ/m3，高熱值達33. 87MJ/m3，各項指標滿足GB 17820-2012對天然氣的要求。甲烷化工藝反應88°/Γ91%的反應熱用於副產中/高壓過熱蒸汽及預熱原料氣，其餘129Γ9%熱量溫度等級在160°C以下，可以用來餘熱除鹽水。60°C以下的餘熱通過循環冷卻水移除。實施例4 :(參見圖I)經淨化及預處理的原料氣組成為H269. 14%mol、CO :21. 02%mol、CH4 :6. 16%mol、CO2 :1. 29%mol、N2 :2. 39%mol。(H2-CO2) / (C0+C02) =3. 04。壓力:3. OMPag，溫度:3(TC。原料氣經原料氣預熱器11預熱至300°C之後被分為兩股，第I股原料氣(原料氣總氣量的409T50%mol)與來自第3級反應器R003的循環氣混合後進入第I級反應器ROOl，第I級反應器ROOl入口合成氣溫度為320°C，氣體在催化劑的作用下進行甲烷化反應，第I級反應器ROOl出口合成氣溫度為650°C。出第I級反應器ROOl的合成氣經廢熱鍋爐及過熱器系統I回收反應熱之後被降溫(副產中/高壓蒸汽)至330°C後與第2股原料氣混合後進入第2級反應器R002進一步甲烷化反應，第2級反應器R002的入口合成氣溫度為320°C，出口合成氣溫度為650°C，出第2級反應器R002的合成氣先經廢熱鍋爐2換熱降溫(副產中/高壓蒸汽)至400°C，再經循環氣換熱器3被降溫至280°C之後進入第3級反應器R003，第3級反應器R003的出口合成氣溫度為479°C，出口合成氣經冷卻器4通過預熱原料氣後被降溫至330°C後，部分合成氣(出第3級反應器的合成氣的總氣量的459T60%mol)再經冷卻器5通過預熱鍋爐給水被降溫至13(T150°C，再通過分離器9分離出冷凝液，再通過循環氣壓縮機KOOl增壓至3. OMPag後在循環氣換熱器3中與來自第2級反應器R002的合成氣換熱升溫至30(T35(TC，最後送入第I級反應器ROOl，通過向進入第I級反應器ROOl的原料氣中補充CH4及H2O以控制該反應器的反應平衡，以控制反應溫度。第3級反應器R003出來的其餘部合成氣則經過冷卻器6通過換熱預熱鍋爐給水降溫至250°C之後進入第4級反應器R004進行最後一級甲烷化反應。經甲烷化反應後出口氣體溫度為350°C，該合成氣經冷卻器7降溫至40°C，然後利用分離器10分離出冷凝液之後即為合格的天然氣。天然氣壓力為'2. 57MPag，溫度40°C。主要組成為CH4 :89. 02%mol、H2 :3. 16%mol、CO :19ppm、CO2 :0. 06%mol、N2 :7. 47%mol、H2O :0. 29%mol。低熱值為 30. 05MJ/m3，高熱值達33.44 MJ/m3，各項指標滿足GB 17820-2012對天然氣的要求。
甲烷化工藝反應88°/Γ91%的反應熱用於副產中/高壓過熱蒸汽及預熱原料氣，其餘129Γ9%熱量溫度等級在160°C以下，可以用來餘熱除鹽水。60°C以下的餘熱通過循環冷卻水移除。
權利要求
1.一種基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，將原料氣先經過預熱，再分為2股，第I股原料氣與來自第3級反應器的部分合成氣一起進入第I級反應器進行甲烷化反應；第2股原料氣與出第I級反應器的合成氣一起進入第2級反應器進行甲烷化反應；出第2級反應器經降溫之後的合成氣進入第3級反應器進一步甲烷化反應；出第3級反應器的合成氣部分降溫後循環至第I級反應器，其餘部分合成氣經降溫後進入第4級反應器進行進一步甲烷化反應，出第4級反應器的氣體經冷卻降溫分離冷凝液之後得到合成天然氣。
2.如權利要求I所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，所述原料氣由地下煤氣化生產得到粗煤氣經淨化預處理、壓縮、脫苯脫萘、CO變換、脫硫脫碳處理後得到。
3.如權利要求I或2所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，所述原料氣組成為(H2-CO2) / (C0+C02) =2 . 90 3. 10，總硫低於O. lppm。
4.如權利要求I所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，第I級反應器入口溫度控制在28(T350°C，出口溫度控制在60(T650°C ;第2級反應器的入口溫度控制在25(T350°C，出口溫度控制在60(T650°C ;第3級反應器的入口溫度控制在25(T280°C，出口溫度控制在45(T490°C ;第4級反應器的入口溫度控制在22(T250°C，出口溫度控制在32(T350°C。
5.如權利要求I或4所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，出所述第I級反應器的合成氣經換熱降溫至29(T350°C後再與第2股原料氣一起送入第2級反應器；出所述第2級反應器的合成氣經換熱降溫至25(T280°C後進入第3級反應器進行甲烷化反應。
6.如權利要求5所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，出所述第3級反應器的部分合成氣先換熱降溫至13(T170°C分離出冷凝液，再經循環氣壓縮機增加至2. (Γ3. OMPag，最後再與第I股原料氣混合進入第I級反應器，出所述第3級反應器的其餘部分合成氣換熱降溫至20(T250°C後送入第4級反應器。
7.如權利要求I所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，所述原料氣中進第I級反應器的第I股原料氣的量佔總原料氣量的4(T65% mol。
8.如權利要求I或6所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，出第3級反應器的合成氣中3(T60% mol的合成氣用於循環至第I反應器。
9.如權利要求I或6所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，所述系統的操作壓力為2. 0 3· OMPag。
10.如權利要求I或6所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，出所述第4級反應器的氣體經換降溫後再送入第5級反應器進行甲烷化反應，出第5級反應器的氣體再經換熱降溫脫水之後得到合成天然氣，所述第5級反應器的入口溫度控制在200^2200C，出口溫度控制在 23(T250°C。
11.如權利要求I或6所述的基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，其特徵在於，出所述第I級反應器和第2級反應器的合成氣的反應熱通過廢鍋和過熱器副產中壓或高壓蒸汽；出第3級反應器的合成氣的反應可用來預熱原料氣，預熱鍋爐給水或除鹽水，出第4級、第5級反應器的合成氣的反應熱可用來預熱鍋爐給水或除鹽水，60°C以下的餘熱則通過循環冷卻水移除 。
全文摘要
本發明公開了一種基於地下煤氣化生產天然氣的甲烷化工藝，解決了目前為止尚無基於煤炭地下氣化技術生產天然氣的甲烷化工藝的問題，方法為將原料氣經預熱後分為2股，第1股原料氣與來自第3級反應器的部分合成氣一起進入第1級反應器進行甲烷化反應；第2股原料氣與出第1級反應器的合成氣一起進入第2級反應器進行甲烷化反應；出第2級反應器經降溫之後的合成氣進入第3級反應器進一步甲烷化反應；出第3級反應器的合成氣部分降溫後循環至第1級反應器，其餘部分合成氣經降溫後進入第4級反應器進行進一步甲烷化反應，出第4級反應器的氣體經冷卻降溫分離冷凝液之後得到合成天然氣。本發明工藝簡單、循環氣量小，熱回收率高，甲烷化操作溫度範圍寬、能耗低、對環境友好，生產出的天然氣滿足國家標準(GB17820-2012)的要求。
文檔編號C10L3/08GK102952598SQ20121043658
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者晏雙華, 盧文新, 雙建永, 嚴義剛, 王志峰, 李繁榮, 夏炎華, 胡四斌, 徐建民, 皮金林, 夏吳 申請人:中國五環工程有限公司