[发明专利]一种煤制合成气通过耐硫甲烷化制备替代天然气的工艺

摘要

一种煤制合成气通过耐硫甲烷化制备替代天然气的工艺是合成气依次进入耐硫甲烷化反应器I，II，合成气和水蒸气的混合气体在钼基双功能催化剂上进行耐硫变换和耐硫甲烷化反应后，进入低温甲醇洗系统脱除气体中的CO2和H2S等杂质后，再依次经甲烷化反应器I、II，在Ni基甲烷化催化剂的作用下进行甲烷化反应，得到天然气产品。本发明具有工艺流程简单、设备投资少、综合能耗低和天然气产品优良的优点。

主权项

一种煤制合成气通过耐硫甲烷化制备替代天然气的工艺,其特征在于包括如下步骤：(1)除尘和除油后的合成气先通过进出料换热器II与耐硫甲烷化反应器II出口气进行换热，再经进出料换热器I与耐硫甲烷化反应器I出口气进行换热，并与水蒸汽混合后自顶部进入耐硫甲烷化反应器I，合成气和水蒸气的混合气体在钼基双功能催化剂上进行第一级耐硫变换和耐硫甲烷化反应，出口气先后经高压废热锅炉I回收热量，并通过进出料换热器I与合成气换热后，去耐硫甲烷化反应器II；(2)自耐硫甲烷化反应器I来的反应气从顶部进入耐硫甲烷化反应器II，在钼基双功能催化剂上进行第二级耐硫变换和耐硫甲烷化反应，反应气先通过高压废热锅炉II回收热量，再经进出料换热器II与合成气换热，并通过空冷器I进一步冷却后，进入气液分离罐I进行气液分离，冷凝液自分离罐I底部排出，而气相自分离罐顶部排出并经深冷器冷却后，进入低温甲醇洗系统脱除气体中的二氧化碳和硫化氢等杂质后，送往装有Ni基催化剂的甲烷化反应器I；(3)自低温甲醇洗来的气体先经进出料换热器IV与甲烷化反应器II的出口气换热，再经进出料换热器III与甲烷化反应器I出口气换热，并与来自甲烷化反应器II的部分出口循环气和水蒸气混合后，自顶部进入甲烷化反应器I，在Ni基甲烷化催化剂的作用下进行第一级甲烷化反应，反应后的气体先通过废热锅炉III回收热量，再经进出料换热器III与低温甲醇洗气体换热后，自顶部进入甲烷化反应器II中，在Ni基甲烷化催化剂的催化剂作用下进行第二级甲烷化反应，自此合成气中的CO完全转化为CH4气体，甲烷化反应器II的出口气通过进出料换热器IV与来自低温甲醇洗的气体换热后，一部分出口气进入循环气压缩机缓冲罐中，冷凝液自缓冲罐底部排出，而气相自顶部排出后先经循环气压缩机增压，然后与来自低温甲醇洗的气体和水蒸气混合后，自顶部进入甲烷化反应器I；另一部分出口气经空冷II和水冷器冷却后进入气液分离罐II中进行气液分离，冷凝液自分离罐II的底部排出，而分离罐II顶排出的即为天然气产品，经干燥压缩后送入天然气管道；所述的合成气经鲁奇碎煤加压气化技术制得，其合成气体积组成为H2 37～40％、CO 17％～20％、CO2 28～33％、CH4 8％～12％，N2 0.1～0.4％。所述的钼基双功能催化剂质量组成为：活性组分MoO3 10～35wt％，助剂氧化物2～20wt％，载体50～85wt％；其中助剂为Co、La、Ce、Zr、Fe、Ni或K中的一种或几种，载体为γ‑Al2O3、SiO2、镁铝尖晶石、ZrO2、CeO2‑Al2O3复合载体和Al2O3‑ZrO2复合载体；所述的耐硫甲烷化反应器I进口中水蒸气与合成气的体积比为0.1～0.3，混合后进口气温度为270～300℃，出口气温度为500～600℃，反应压力为2～7MPa，反应空速为2000～8000h‑1；所述的耐硫甲烷化反应器II进口气温度为270～300℃，出口气温度为450～550℃反应压力为2～7MPa，反应空速为2000～8000h‑1；所述的甲烷化反应器I和II中所使用的Ni基甲烷化催化剂为托普索的MCR‑2X甲烷化催化剂、Davy公司CEG‑LH甲烷化催化剂或大连物理化学研究所开发的一种宽温型甲烷化催化剂中的一种，其中大连物理化学研究所开发的催化剂以氧化物计的质量组成为：活性组分NiO 10～75％、助剂La2O3 0.1～15％和载体Al2O3‑ZrO2余量，助剂为氧化镧或氧化镧与镍镧化合物的组合物，载体为氧化铝与镍铝化合物与氧化锆形成的组合物；所述的甲烷化反应器I进口气中来自甲烷化反应器II出口循环气与来自低温甲醇洗气体的体积比为0.8～1.5，水蒸气加入量与上述混合气体的体积比为0.1～0.14，混合气进口温度为270～300℃，出口气温度为450～620℃，反应压力为1～6.5MPa，反应空速为2000～8000h‑1；所述的甲烷化反应器II的进口温度为250～270℃，出口气温度为300～350℃，反应压力为1～6.5MPa，反应空速为2000～8000h‑1。