本发明专利技术公开了一种硫化床与固定床结合的甲烷化方法。该方法包括如下步骤：(1)将甲烷化原料气分成两股原料气，一股原料气与水蒸气和来自于流化床甲烷化系统的循环工艺气混合后进入流化床甲烷化系统中，在流化床甲烷化系统中在流化床甲烷化催化剂的作用下进行甲烷化反应；(2)流化床甲烷化系统的出口气的一部分经换热后经气液分离器分离冷凝水，与另一股原料气混合后进入固定床甲烷化反应系统中，在固定床甲烷化催化剂的作用下进行甲烷化反应；流化床甲烷化系统的出口气的另一部分作为环工艺气。本发明专利技术增加了两种系统温度控制手段：通过调节原料气进入两类反应器体系分流比，并通过喷射器向流化床反应体系中注入水蒸气和循环工艺气的混合气，实现对整体系统的温度控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种流化床与固定床结合的甲烧化方法，属于甲烧化领域。
技术介绍
我国化石能源W煤炭为主要资源，煤炭胆量极为丰富，目前已探明的保有胆量高 达1. 28万亿吨W上。石油、天然气资源则相对贫乏，国内油气产量远不能满足国民经济高 速发展的需要，必须依靠大量进口来支撑我国经济的发展。我国进口原油已由2000年的 0. 7亿吨增长到2011年的2. 5亿吨，2012年对境外石油进口依存度达到55. 2%。2009年 我国天然气产量为830XΙΟ^ΝπΛ与2008年相比增长7. 7%。表观消费量为874. 5XΙΟ^ΝπΛ 同比增长11.5%。与国内产量相比，国内天然气供需缺口达40多亿立方米。2010年我国 天然气同比增长12. 1 %，达到944. 8X108Nm3。到2020年天然气需求量将超过2000X108Nm3 左右，而产量仅有1000X108Nm3,另外的50%将依赖进口或者其他替代能源。逐年递增的 油气需求，必将成为制约我国经济发展的瓶颈。因此，充分利用我国丰富的煤炭资源优势， 大力发展煤化工高新技术产业，生产煤制天然气，对于优化我国能源结构，保证我国能源安 全，保证国民经济的可持续发展，迫在眉睫，势在必行。可W预见未来无论是国内还是国外 对天然气的需求都存在很大缺口，因此利用煤炭资源生产合成天然气将是一种现实的天然 气补充来源。 现有的煤制天然气和焦炉气制天然气甲烧化技术普遍使用绝热多段固定床工艺， 采用多个气体循环机和热交换器的复杂装置来控制溫度，循环气高达5倍之多，不仅增加 了设备投资还大幅度增加了循环气电耗。如中国专利CN104762115和中国CN104152201A 中所述。流化床适用于高放热大规模的非均相催化反应，使整个床层接近等溫状态，传质 传热效率高。目前流化床反应器主要用于苯酢、醋酸乙締、二甲酸、苯胺合成方面，在气体 均布、气固分离、反应器设计、热量利用等方面已经很成熟。如用于合成二甲酸的中国专利 CN1524618A。流化床用于甲烧化领域的尚在研究阶段。中国专利CN102600771A公开了一种 甲烧化流化床反应器及方法，主要关注甲烧化反应器的结构设计。中国专利CN102180757A 公开了循环流化床直接甲烧化的方法，主要包括同道式反应器吸附增强合成气直接甲烧 化、产物与吸附剂分离和吸附剂般烧再生Ξ个步骤。中国专利102773051A公开了一种甲烧 化流化床的小型试验装置。尚无把流化床甲烧化反应器与固定床甲烧化反应器相结合的专 利。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种流化床与固定床结合的甲烧化方法，本专利技术方法采用流 化床甲烧化反应器与固定床甲烧化反应器并联同时进料，并把流化床甲烧化反应器出口气 与一部分原料气混合后共同进入固定床甲烧化反应器。本专利技术方法增加了两种系统溫度控 制手段：通过调节原料气进入两类反应器体系分流比，并通过喷射器向流化床反应体系中 注入水蒸气和循环工艺气的混合气，实现对整体系统的溫度控制。 阳〇化]本专利技术所提供的流化床与固定床结合的甲烧化方法，包括如下步骤： (1))将甲烧化原料气分成两股原料气，一股原料气与水蒸气和来自于流化床甲烧 化系统的循环工艺气混合后进入所述流化床甲烧化系统中，在所述流化床甲烧化系统中在 所述流化床甲烧化催化剂的作用下进行甲烧化反应； 所述甲烧化原料气为煤制天然气和/或焦炉气制天然气； (2)所述流化床甲烧化系统的出口气的一部分经换热后经气液分离器分离冷凝 水，与另一股原料气混合后进入固定床甲烧化反应系统中，在固定床甲烧化催化剂的作用 下进行甲烧化反应； 所述流化床甲烧化系统的出口气的另一部分作为所述循环工艺气。 上述的甲烧化方法中，所述甲烧化原料气中，氨碳比f为2~3. 5之间的数，其中 f-(叫2-η〇)2) / (〇〇)+〇(：。2)，如 3. 〇〇5，式中η表不摩小数。 上述的甲烧化方法中，所述流化床甲烧化系统包括一个或多个并联的流化床甲烧 化反应器； 所述固定床甲烧化系统包括一个或多个串联或并联的固定床甲烧化反应器。 上述的甲烧化方法中，所述甲烧化原料气中，进入所述流化床甲烧化系统中的原 料气的体积百分含量可为50 %~95 %，如85 % ; 所述流化床甲烧化系统的出口气中，进入所述固定床甲烧化反应系统的气体与作 为所述工艺循环气的气体的摩尔比约为0. 5~3 :1，如1 :1。 上述的甲烧化方法中，所述原料气与所述水蒸气和所述循环工艺气的混合气中， 所述水蒸气可为所述原料气的摩尔量的10%~60%，所述循环工艺气可为所述原料气的 摩尔量的10%~50%。 上述的甲烧化方法中，步骤（1)中，所述混合气的气体空速可为8000~30000ml ?g1 ·h1，如 15000ml·g^ .hS 所述甲烧化反应的溫度可为250~350°C，压力可为1. 5~5MPa，如在溫度为 300°C、压力为2. 5MPa的条件下进行反应。 上述的甲烧化方法中，步骤（2)中，所述甲烧化反应的溫度可为250°C~350°C，具 体可为280°C，压力为1. 5~5MPa，具体可为3MPa; 所述固定床甲烧化系统的出口气经换热后的溫度可为40~80°C，如60°C。 上述的甲烧化方法中，利用喷射器向所述原料气中加入所述水蒸气和所述循环工 艺气，避免了直接加入液态水对反应体系压力和溫度平衡带来的冲击，减少溫度骤升骤降 对催化剂的伤害； 加入的所述水蒸气和所述循环工艺气对床层中反应物浓度有效稀释，实现对床层 溫度的有效控制，延长催化剂寿命。 上述的甲烧化方法中，步骤似中，所述流化床甲烧化系统的出口气进入废热锅 炉进行热量移除，同时生成副产高品质水蒸气。 上述的甲烧化方法中，所述流化床反应器的下部设置气体分布板，W保证均匀分 布气流和维持操作的稳定性，在所述流化床反应器顶部设置内旋风分离器，将流化床反应 后气体中悬浮的固体颗粒予W分离，分离下来的细颗粒催化剂可返回床层。 上述的甲烧化方法中，所述流化床甲烧化催化剂可采用本领域中常用的催化剂， 如中国专利申请201210254593. 5中公开的催化剂； 所述固定床甲烧化催化剂可采用本领域中常用的催化剂，如中国专利申请 201110420364. 1中公开的催化剂。 与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果是：1、采用流化床甲烧化反应器与固定床甲烧化反应器结合的方式，充分发挥了流化 床反应器传热效率高、移热能力强，易于实现大规模生产，有效避免了固定床甲烧化催化剂 高溫烧结、结炭的问题；采用固定床分担一部分甲烧化反应负荷，有利于整个反应体系的溫 度控制，可通过调节原料气分流实现对流化床反应器的超溫保护； 2、相比传统多级串并联的绝热固定床甲烧化反应器，流化床的高反应强度和效率 使单个流化床反应器能代替了多个固定床反应器，且无需循环气稀释原料气省去了循环气 压缩机，大大降低了设备投资，简化了工艺流程和控制； 3、相比其他流化床甲烧化工艺，本专利技术引入喷射器，利用一部分系统副产的或外 界供给的高压蒸汽带动一部分产品气当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫化床与固定床结合的甲烷化方法，包括如下步骤：(1))将甲烷化原料气分成两股原料气，一股原料气与水蒸气和来自于流化床甲烷化系统的循环工艺气混合后进入所述流化床甲烷化系统中，在所述流化床甲烷化系统中在所述流化床甲烷化催化剂的作用下进行甲烷化反应；所述甲烷化原料气为煤制天然气和/或焦炉气制天然气；(2)所述流化床甲烷化系统的出口气的一部分经换热后经气液分离器分离冷凝水，与另一股原料气混合后进入固定床甲烷化反应系统中，在固定床甲烷化催化剂的作用下进行甲烷化反应；所述流化床甲烷化系统的出口气的另一部分作为所述循环工艺气。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏飞，侯建国，姚辉超，王秀林，张瑜，高振，穆祥宇，张勃，李颖，侯海龙，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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