制備代用天然氣的方法，其包括：向第一批量甲烷轉化器和/或第二批量甲烷轉化器和/或后續的批量甲烷轉化器提供原料氣；在適合的催化劑存在下使所述原料氣進行甲烷化作用；從所述第一批量甲烷轉化器去除至少部分反應的流，并且將其供給至使其進一步進行甲烷化作用的所述第二批量甲烷轉化器和/或后續的批量甲烷轉化器；使產物流從最終的批量甲烷轉化器轉移至使其進一步進行甲烷化作用的修整甲烷轉化器列；去除所述第一批量甲烷轉化器、第二批量甲烷轉化器或后續的批量甲烷轉化器下游的再循環流，并以任何順序使其經過壓縮機、使其進行冷卻并且隨后供給至修整甲烷轉化器和/或再循環甲烷轉化器以進一步進行甲烷化作用，然后再循環至所述第一甲烷轉化器和/或第二甲烷轉化器和/或后續的甲烷轉化器。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及用于從例如通過部分氧化諸如油或煤的炭質燃料而制備的合成氣制備適于用作代用天然氣(SNG)的燃料氣的方法。 已知多種用于制備SNG的方法。一個這樣的方法在US 4016189中描述。其中，在單個高溫批量甲烷轉化器中處理原料氣，然后在單個低溫修整甲烷轉化器中處理。在該方法中，將所有的新鮮原料供給至批量甲烷轉化器，其中大部分的氧化碳被甲烷化為甲烷。因為反應是高度放熱的，所以需要熱質量以將整個批量甲烷轉化器的溫度上升限制在可接受的水平。將該熱質量以再循環氣體的形式供給，再循環氣體從批量甲烷轉化器下游但先于修整甲烷轉化器之前采集。在供給批量甲烷轉化器上游之前，將再循環流壓縮。在US 4016189中描述的單級修整甲烷化作用足以制備具有甲烷含量為60%的低發熱氣體。這在現有SNG產品規格的所需甲烷水平之下。通常，應了解批量甲烷轉化器(bulk methanator)是接受部分或全部一氧化碳富集原料一即供給設備的新鮮原料一的甲燒轉化器。修整甲燒轉化器(trim methanator)是不接受任何新鮮一氧化碳原料并且進行修整甲烷化作用的甲烷轉化器，其通常處于比批量甲烷轉化器更低的溫度下。對于本專利技術的目的，再循環甲烷轉化器是包含在再循環回路內且不接受新鮮一氧化碳富集原料的甲烷轉化器。可替代的方法在US 4205961中建議。該方法在于通過降低設備的操作成本來使其最優化。這通過增加批量甲烷轉化器數量而實現。具體地，在兩個反應器之間分開批量甲烷化作用任務。新鮮原料被供給至第一批量甲烷轉化器和第二批量甲烷轉化器。將從第一批量甲烷轉化器采集的流分開，部分通過壓縮機而再循環至第一批量甲烷轉化器，其余則轉移至第二批量甲烷轉化器。使從第二批量甲烷轉化器去除的流轉移至修整甲烷轉化器。在兩個批量甲烷轉化器之間分開任務實質上意即在第一批量甲烷轉化器中進行較少的整個批量任務。因為再循環僅在第一批量甲烷轉化器附近，所以再循環流率僅需要足以控制整個該床的溫度上升。更低的任務意即存在更低的反應熱量，其必須通過再循環氣體而去除，這反過來導致更低的再循環流率。從第一批量甲烷轉化器轉移至第二批量甲烷轉化器的氣體充當熱質量以淬滅第二級批量反應。在US4205961中描述的流程中，約70%的新鮮原料轉移至第一批量甲烷轉化器，其余則轉移至第二批量甲烷轉化器。第二批量甲烷轉化器具有將再循環流率降低約30%并同時保持相同再循環回路壓力降的效果。這在降低再循環壓縮機功率需求方面具有益處，但以第二甲烷轉化器反應器為代價。通過US4205961描述的方法制備的產物氣體未實現SNG規格的現有需求。在US 4133825中描述了各種可替代的方法。與轉換部分被包括在甲烷轉化器單元上游的其他方法不同，所述方法弓I入在甲烷化催化劑上和甲烷化單元之內使粗制氣體轉換并進行甲烷化作用的概念。這導致在產物中的過量的二氧化碳，并且由此必須在甲烷化單元下游包括二氧化碳去除單元。在甲烷化單元內進行轉換反應需要大量的蒸汽。因此，建議在甲烷轉化部分下游包括飽和器以在批量甲烷化作用之前使用蒸汽同時飽和和加熱原料流。這不僅提供了在甲烷化作用催化劑上的轉化反應的所需蒸汽，而且還防止在催化劑上形成碳。在一個布置(arrangement)中，使用兩個批量甲燒轉化器,一部分原料轉移至第一批量甲烷轉化器，并且其余轉移至第二批量甲烷轉化器。從第一批量甲烷轉化器去除的整個流被轉移至第二批量甲烷轉化器，并且在第二批量甲烷轉化器之后采用再循環。在經過壓縮器后，使再循環流轉移至第一批量甲烷轉化器。從第二批量甲烷轉化器采集的不用作再循環的流部分被轉移至修整甲烷轉化器。在另外的方法中，描述了多于兩個的甲烷轉化器，并且在所有存在的甲烷轉化器之間分開粗制原料。然后，在最后的批量甲烷轉化器之后采用再循環。在甲烷化單元內進行轉換反應抵消了對分開的轉換部分的需要。然而，因為經過甲烷化作用單元的流率大得多，并且存在從原料轉移至產物而未進行任何反應的大量二氧化碳，所以所需催化劑的量增加，并且還增加了除壓縮機之外的所有設備項的尺寸。這是因為二氧化碳提供了大的熱質量以從批量系統去除熱，由此不需要大的再循環。在US 4298694中還描述了其他可替代方法。在該方法中，將雙重催化劑用于通過降低壓縮機再循環功率而降低SNG設備的操作成本。這可以通過降低批量甲烷轉化器的入 口溫度以及相同批量甲烷轉化器的出口溫度而實現，允許整個床的較大溫度上升。這表明更多的反應熱能用于增加床溫度。這導致吸收整個反應釋放的熱的所需氣體熱質量更低，由此導致再循環流率更低。在US 4298694中使用的基于鎳的甲烷化作用催化劑在低于約320° C不能穩定操作。因此，為了降低甲烷轉化器的入口溫度，將包含銅、鋅和鉻中至少兩種的轉換催化劑放置在甲烷化作用催化劑之上。這在低溫下進行原料氣的部分轉換。將放熱轉換反應用于預熱甲烷化作用催化劑的原料，并且降低由高溫甲烷化作用催化劑進行的轉換量。無論是否存在轉換催化劑，反應器的總任務相似。然而，其存在使反應器內的溫度更低。因此，將轉換催化劑負載在甲烷化作用催化劑頂部上，對于降低再循環流率和最終的再循環壓縮機功率需求具有巨大影響，因為整個組合催化劑床的可允許的溫度上升更聞。盡管在開始運行時，該方法提供了各種優勢，但是甲烷化作用催化劑通常在約500° C至約800° C的升高溫度下操作，而轉換催化劑在約250° C至約350° C的更低溫度下操作。因此，在高溫下，諸如在操作甲烷化作用催化劑的平衡溫度下，轉換催化劑可能失活。如果轉換催化劑失活，則必須升高入口溫度或者更換轉換催化劑。由于轉化催化劑鈍化而導致的入口溫度上升抵消了加入轉換催化劑的優勢，并且當失活時，催化劑更換將需要高代價的設備關機以及轉化催化劑更換成本。在US2009/0247653中還討論了其他方法。其建議通過更低的溫度和降低的含水量來促進甲烷化作用。具有兩個批量甲烷轉化器的建議布置用于降低第二批量甲烷轉化器出口的氣體流的溫度，從而濃縮出流中的一部分水。然后，在被壓縮并再循環回第一批量甲烷轉化器入口的再循環流與修整甲烷轉化器部分的流之間分開部分干燥的氣體流。建議的是該方法的優勢在于降低實現所需產物規格所需要的修整甲烷轉化器的數量，因為修整甲烷轉化器的數量的降低將必然降低設備資金成本。由于更低的再循環壓縮機入口溫度和由更低水含量導致的更低的再循環速率，所以還存在少量的節省功率的需求。然而，為了防止碳沉積在批量甲烷化作用部分的催化劑上，在排出批量甲烷轉化器的流中需要最小的含水量。降低再循環壓縮器內的溫度降低了再循環流中的含水量，由此排出批量甲烷轉化器的氣體組分在碳形成區域中。為了防止碳沉積在催化劑上，將蒸汽加入批量甲烷轉化器上游的再循環流。所需要的大量的蒸汽添加影響來自設備的蒸汽輸出，這對其經濟性具有實質的影響。此外，降低離開批量甲烷轉化器單元的蒸汽溫度從而僅濃縮出水以隨后預熱流并添加水，這在熱力學上是低效的。其他建議還在US 2009/02 64542中提出。其方法的目的是通過降低再循環壓縮機所需功率來提供更經濟有效的方法。這通過將氧化碳富集原料分至一系列批量甲烷轉化器并將來自第一批量甲烷轉化器出口的產物氣體再循環回第一甲烷轉化器入口而實現。增加批量甲烷轉化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：菲利普·亨利·唐納德·伊斯特蘭德，喬納森·杰弗里·加文，大衛·安德魯·沃克，
申請(專利權)人：戴維加工技術有限公司，
類型：
國別省市：
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