專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源化工領(lǐng)域，涉及利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口急劇增加，能源消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，溫室氣體和各種有害物質(zhì)排放激增，人類(lèi)生存環(huán)境受到極大挑戰(zhàn)。在這種形勢(shì)下，清潔的、熱值高的天然氣能源正日益受到重視，發(fā)展天然氣工業(yè)成為世界各國(guó)改善環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。目前，天然氣在世界一次能源中所占比例為24. 3%。由于我國(guó)天然氣資源及開(kāi)發(fā)量的不足，天然氣在一次能源中所占比例僅為4%左右，遠(yuǎn)低于世界平均水平。近幾年，隨著“陜氣進(jìn)京”、“西氣東輸”等國(guó)家級(jí)燃?xì)廨斔凸こ痰南嗬^建成和投入使用，天然氣的需求量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年，中國(guó)天然氣的需求量將達(dá)到1700-2100億Nm3，而同期的天然氣產(chǎn)量只能達(dá)到1400億Nm3，供需缺口約300-700億Nm3。為了解決我國(guó)天然氣的供需矛盾問(wèn)題，除了立足國(guó)內(nèi)資源并積極利用世界其他國(guó)家的天然氣資源外，還需尋求其他替代途徑。我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富，通過(guò)煤氣化、變換、凈化得到合成氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，可以制取符合管輸要求的代用天然氣(Substitute Natural feis，簡(jiǎn)稱(chēng)SNG)。開(kāi)發(fā)煤制SNG技術(shù)進(jìn)而建設(shè)煤制SNG裝置，對(duì)解決煤炭資源的綜合利用問(wèn)題，緩解中國(guó)油氣資源短缺的現(xiàn)狀，維護(hù)我國(guó)的能源安全，實(shí)現(xiàn)(X)2減排、保護(hù)環(huán)境均具有重要意義。由于我國(guó)天然氣供應(yīng)存在巨大的缺口，煤制SNG項(xiàng)目成了繼煤制油之后的煤化工領(lǐng)域新的投資熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)在建和已規(guī)劃的煤制SNG項(xiàng)目已達(dá)14個(gè)，規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)250億Nm7a。其中，已有4個(gè)項(xiàng)目獲得了國(guó)家發(fā)改委的正式批準(zhǔn)并啟動(dòng)建設(shè)，合計(jì)產(chǎn)能151億Nm7a。目前國(guó)內(nèi)多采用焦?fàn)t氣甲烷化來(lái)生產(chǎn)SNG，該方法應(yīng)用范圍比較窄，生產(chǎn)能力較小，不適宜大規(guī)模提供天然氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法。利用本發(fā)明方法可制得熱值較高、雜質(zhì)含量低的代用天然氣。先將煤基合成氣通過(guò)脫硫、變換后，進(jìn)行兩級(jí)甲烷化反應(yīng)，使煤基合成氣中的氫氣與一氧化碳和二氧化碳反應(yīng)生成甲烷，再經(jīng)過(guò)冷凝分離，得到含甲烷體積百分?jǐn)?shù)94%以上的天然氣，其中，所述催化劑選用鎳系催化劑。一般地，上述甲烷化反應(yīng)所用的催化劑優(yōu)選以擬薄水鋁石、氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石中的一種或幾種為載體的鎳催化體系。上述進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器均為絕熱反應(yīng)器。上述所述的第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器入口溫度優(yōu)選為200-350°C，反應(yīng)器內(nèi)壓力優(yōu)選為 2. 0-5. OMPa0
上述所述的第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器氣體的入口溫度優(yōu)選為300-360°C，壓力比第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器的壓力低0. 08-0. 18MPa。還可將上述第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器出口的混合氣部分返回到該反應(yīng)器之前的原料氣中，以降低進(jìn)入該反應(yīng)器之前的原料氣中CO和(X)2的濃度，使其中C(HO)2的總濃度控制在12%以下(返回的氣體與入口氣體體積比為0. 3-0.6)?；旌蠚鈴牡谝患?jí)甲烷化反應(yīng)器出來(lái)后，經(jīng)過(guò)換熱器將氣體冷卻到第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器入口溫度后，再進(jìn)入與第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器反應(yīng)。煤基合成氣通過(guò)脫水、脫硫、變換后氣體中H2含量為65-70%，CO含量為18-2 ， CH4含量為8-10%，以上均為體積百分?jǐn)?shù)。


圖1為本發(fā)明方法實(shí)施例1-2的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1
本實(shí)施例利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法如下，流程示意圖見(jiàn)圖1 將煤基合成氣經(jīng)過(guò)脫硫、變換，得到的混合氣組成(vol%)為=H2 68，CH4 9，CO 19,CO2 3，總硫含量小于0. lppm，在以氧化鋁為載體的鎳催化體系作用下，進(jìn)行第一級(jí)甲烷化反應(yīng)， 得到甲烷含量約45%的混合氣，第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器的壓力約為2. OMPa，反應(yīng)器入口溫度約為230°C ；將此混合氣部分返回到該反應(yīng)器之前的原料氣中，以稀釋其中CO和(X)2的濃度，循環(huán)比約為1. 2 1，稀釋后的原料氣組成(vol% )為H2 41. 5，CH4 45，CO 8. 5，CO2 4。第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器出口處的混合氣體組成(vol% )為H2 27，CO 1. 3，CO2 4， CH4 67，該氣體冷卻到350°C后，進(jìn)入第二級(jí)反應(yīng)器，在以鎂鋁尖晶石為載體的鎳催化體系作用下進(jìn)行反應(yīng)，出口氣體經(jīng)過(guò)冷凝分離得到甲烷含量94%以上的代用天然氣。IOONm3煤基合成氣可制得SNG 24. 5Nm3。實(shí)施例2
本實(shí)施例利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法如下，流程示意圖見(jiàn)圖1 將煤基合成氣經(jīng)過(guò)脫硫、變換，得到的混合氣組成(vol%)為=H2 68，CH4 9，CO 19,CO2 3，總硫含量小于0. lppm，在以擬薄水鋁石為載體的鎳催化體系作用下，進(jìn)行第一級(jí)甲烷化反應(yīng)，得到甲烷含量約50%的混合氣，第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器的壓力約為5. OMPa，反應(yīng)器入口溫度約為260°C;將此混合氣部分返回到該反應(yīng)器之前的原料氣中，以稀釋其中CO和(X)2的濃度，循環(huán)比約為1 1，稀釋后的原料氣組成(vol% )為H2 40，CH4 47，CO 8，CO2 4。第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器出口處的混合氣體組成(V01% )為H2 24，CO 1.5，CO2 3. 6，CH4 70，該氣體冷卻到300°C后，進(jìn)入第二級(jí)反應(yīng)器，在以氧化鋁、氧化鎂混合物為載體的鎳催化體系作用下進(jìn)行反應(yīng)，出口氣體經(jīng)過(guò)冷凝分離得到甲烷含量94%以上的代用天然氣。
IOONm3煤基合成氣可制得SNG 25Nm3。
權(quán)利要求
1.一種利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法，其特征在于先將煤基合成氣通過(guò)脫硫、變換后，進(jìn)行兩級(jí)甲烷化反應(yīng)，使煤基合成氣中的氫氣與一氧化碳和二氧化碳反應(yīng)生成甲烷，再經(jīng)過(guò)冷凝分離，得到含甲烷體積百分?jǐn)?shù)94%以上的天然氣，其中，所述催化劑選用鎳系催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鎳系催化劑以鎳為活性組分，以擬薄水鋁石、氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石中的一種或兩種為載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器均為絕熱反應(yīng)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器氣體的入口溫度為200-350°C，反應(yīng)器內(nèi)壓力為2. 0-5. OMPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器氣體的入口溫度為 300-360°C，壓力比第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器的壓力低0. 08-0. 18MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述的第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器出口的混合氣部分返回到該反應(yīng)器之前的原料氣中，返回的氣體與入口氣體體積比為0. 3-0. 6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于煤基合成氣通過(guò)脫水、脫硫、變換后氣體中H2含量為65-70%，CO含量為18-2 ，CH4含量為8-10%，以上均為體積百分?jǐn)?shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混合氣從第一級(jí)甲烷化反應(yīng)器出來(lái)后，經(jīng)過(guò)換熱器將氣體冷卻到第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器入口溫度后，再進(jìn)入與第二級(jí)甲烷化反應(yīng)器反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于能源化工領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用煤基合成氣制備代用天然氣的方法，先將煤基合成氣通過(guò)脫硫、變換后，進(jìn)入兩級(jí)絕熱反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，使煤基合成氣中的氫氣與一氧化碳和二氧化碳反應(yīng)生成甲烷，再經(jīng)過(guò)冷凝分離，得到含甲烷94%以上的代用天然氣。使用該方法制備的天然氣熱值較高、雜質(zhì)含量低。
文檔編號(hào)C10L3/08GK102344841SQ201110279299
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者吳學(xué)其, 吳 琳, 孟建, 張 杰, 朱艷芳, 檀結(jié)東, 蔡成偉, 蔡進(jìn), 趙華, 陳長(zhǎng)新, 魏士新 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 南化集團(tuán)研究院