粗煤氣直接甲烷化的系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及甲烷化領域，尤其涉及粗煤氣直接甲烷化的系統。
【背景技術】
[0002] 傳統的粗煤氣制SNG工藝流程，將除塵后的粗煤氣經過變換后，降低溫度至常溫， 經過凈化工藝處理后再升高溫度，再進行甲烷化反應，然后再進行降溫后送到下游工序；由 于凈化工藝位于變換和甲烷化之間，導致變換氣必須降溫和凈化氣必須升溫，由此需要配 套換熱器、分離器等十余臺高壓設備以及相應的管道、儀控等，造成流程復雜、投資較高且 能耗較大。
[0003] 因此上述用于制備甲烷的工藝仍存在進一步改進的需求。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實 用新型的一個目的在于提出一種更加合理、低投資、低消耗的粗煤氣直接甲烷化的系統。
[0005] 為此，根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種粗煤氣直接甲烷化的 系統，包括：
[0006] 粗煤氣預熱器，所述粗煤氣預熱器適于所述粗煤氣的預熱處理；
[0007] 預甲烷化反應器，所述預甲烷化反應器與所述粗煤氣預熱器相連且適于經過所述 預熱處理的粗煤氣進行預甲烷化反應，以便得到預甲烷化混合氣體；
[0008] 氫碳調節器，所述氫碳調節器與所述預甲烷化反應器相連且適于所述預甲烷化混 合氣體進行變換反應，以便得到變換反應混合氣體；
[0009] 甲烷化反應器，所述甲烷反應器與所述氫碳調節器相連且適于所述變換反應混合 氣體進行多級甲烷化反應，以便得到所述粗制甲烷和蒸汽；
[0010] 脫硫脫碳器，所述脫硫脫碳器與所述甲烷化反應器相連且適于所述粗制甲烷進行 脫硫和脫碳處理，以便得到精制甲烷。
[0011] 由此，本實用新型上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統結構簡單，流程短，投資 少。并且采用上述粗煤氣直接甲烷化的系統可以有效地制備得到甲烷，同時顯著地降低了 成本。
[0012] 在本實用新型中，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：
[0013] 第一廢鍋，所述第一廢鍋與所述氫碳調節器相連且適于對所述變換反應混合氣體 進行降溫處理，以便得到第一飽和蒸汽；
[0014] 第二廢鍋，所述第二廢鍋與所述甲烷化反應器相連且適于對粗制甲烷進行第一降 溫處理，以便得到第二飽和蒸汽；
[0015] 第三廢鍋，所述第三廢鍋與所述第二廢鍋相連且適于對經過所述第一降溫處理的 粗制甲烷進行第二降溫處理，以便得到低壓蒸汽。由此可以充分利用變換反應和甲烷化反 應放出的熱量額外產出飽和蒸汽和低壓蒸汽，提高了系統的熱能利用率，平衡系統能耗。
[0016] 在本實用新型中，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：
[0017] 蒸汽過熱器，所述蒸汽過熱器與所述第一廢鍋和所述第二廢鍋相連且適于將所述 第一飽和蒸汽和第二飽和蒸汽轉變為過熱蒸汽。
[0018] 在本實用新型中，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：
[0019] 第一冷卻器，所述第一冷卻器與所述第三廢鍋相連且適于對經過所述第二降溫處 理的粗制甲烷進行冷卻處理；
[0020] 第一氣液分離器，所述第一氣液分離器與所述第一冷凝器和脫硫脫碳器相連且適 于對經過所述冷卻處理的粗制甲烷進行氣液分離，以便得到干燥粗制甲烷。
[0021] 在本實用新型中，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：
[0022] 末級預熱器，所述末級預熱器與所述脫硫脫碳器相連且適于對經過脫硫脫碳處理 的粗制甲烷進行預熱；
[0023] 末級甲烷反應器，所述末級甲烷反應器與所述末級預熱器相連且適于經過所述脫 硫脫碳處理的粗制甲烷進行末級甲烷化反應，以便得到精制甲烷。由此可以進一步提高甲 烷產率。
[0024] 在本實用新型中，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：
[0025] 第二冷卻器，所述第二冷卻器與所述末級甲烷反應器相連且適于對精制甲烷進行 第二冷卻處理；
[0026] 第二氣液分離器，所述第二氣液分離器與所述第二冷凝器相連且適于對經過所述 第二冷卻處理的精制甲烷進行氣液分離，以便得到干燥精制甲烷。
【附圖說明】
[0027] 圖1是根據本實用新型一個實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統的結構示意圖。
[0028] 圖2是采用本實用新型一個實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統直接甲烷化方法 的流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型 的限制。
[0030] 此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，"多個"的含義是兩個或兩 個以上，除非另有明確具體的限定。
[0031] 在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是 機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個 元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據 具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0032] 根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種粗煤氣直接甲烷化的系統。 下面參考圖1描述本實用新型上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統。
[0033] 根據本實用新型實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統包括：粗煤氣預熱器01，預甲 烷化反應器02、氫碳調節器03、甲烷化反應器04和脫硫脫碳器05。
[0034] 其中，粗煤氣預熱器01適于粗煤氣的預熱處理；預甲烷化反應器02與粗煤氣預熱 器01相連且適于經過預熱處理的粗煤氣進行預甲烷化反應，以便得到預甲烷化混合氣體； 氫碳調節器03與預甲烷化反應器02相連且適于預甲烷化混合氣體進行變換反應，以便得 到變換反應混合氣體；甲烷反應器04與氫碳調節器03相連且適于變換反應混合氣體進行 多級甲烷化反應，以便得到粗制甲烷和蒸汽；脫硫脫碳器05與甲烷化反應器04相連且適于 粗制甲烷進行脫硫和脫碳處理，以便得到精制甲烷。
[0035] 由此，本實用新型上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統結構簡單，流程短，投資 少。并且采用上述粗煤氣直接甲烷化的系統可以有效地制備得到甲烷，同時顯著地降低了 成本。采用本實用新型上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統可以將粗煤氣依次進行預甲 烷化反應、變換反應和甲烷化反應，即可制備得到甲烷。本實用新型的發明人巧妙地運用了 預甲烷化反應為變換反應提供水蒸氣，而變換反應為甲烷化反應提供適宜的碳氫比，進而 提高制備甲烷的產率和純度。利用本實用新型上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統制備 甲烷無需傳統方法中多次將粗煤氣進行降溫和升溫處理，進而可以顯著節省能耗，同時該 系統結構簡單，流程短，進而可以顯著節省設備投資，從根本上降低制備甲烷的成本。
[0036] 根據本實用新型的具體實施例，上述粗煤氣直接甲烷化的系統進一步包括：第一 廢鍋06、第二廢鍋07和第三廢鍋08。其中，第一廢鍋06與氫碳調節器03相連且適于對變 換反應混合氣體進行降溫處理，以便得到第一過熱蒸氣；第二廢鍋07與甲烷化反應器04相 連且適于對粗制甲烷進行第一降溫處理，以便得到第二過熱蒸氣；第三廢鍋08與第二廢鍋 07相連且適于對經過第一降溫處理的粗制甲烷進行第二降溫處理，以便得到低壓蒸汽。
[0037] 由此上述第一廢鍋06、第二廢鍋07和第三廢鍋08可以充分利用變換反應和甲烷 化反應放出的熱量額外產出飽和蒸汽和低壓蒸汽，提高了系統的熱能利用率，平衡系統能 耗。根據本實用新型的具體實施例，上述產出的飽和蒸汽和低壓蒸汽可以用于其他工藝，同 時也可以用于氫碳調節器內的變換反應，進而提高變換反應的效率，同時為甲烷化反應器 內的甲烷化反應提供有力的保障。另外，將上述產出的飽和蒸汽和低壓蒸汽用于氫碳調節 器內的變換反應還可以有效降低預甲烷化反應器內預甲烷化反應的壓力。
[0038] 根據本實用新型的另一個具體實施例，上述粗煤氣直接甲烷化的系統還可以進一 步包括：第一冷卻器09和第一氣液分離器10。其中，第一冷卻器09與第三廢鍋08相連且 適于對經過第二降溫處理的粗制甲烷進行冷卻處理；第一氣液分離器10與第一冷凝器09 和脫硫脫碳器05相連且適于對經過冷卻處理的粗制甲烷進行氣液分離，以便得到干燥粗 制甲烷。由此便于粗制甲烷的脫硫脫碳處理，進而提高粗制甲烷的純度。
[0039] 根據本實用新型的再一個具體實施例，上述粗煤氣直接甲烷化的系統還可以進一 步包括：末級預熱器11和末級甲烷反應器12。其中，末級預熱器11與脫硫脫碳器05相連 且適于對經過脫硫脫碳處理的粗制甲烷進行預熱；末級甲烷反應器12與末級預熱器11相 連且適于經過所述脫硫脫碳處理的粗制甲烷進行末級甲烷化反應，以便得到精制甲烷。由 此可以進一步提1?甲焼廣率和甲焼的純度。
[0040] 根據本實用新型的再一個具體實施例，上述粗煤氣直接甲烷化的系統還可以進一 步包括：第二冷卻器13和第二氣液分離器14。其中，第二冷卻器13與末級甲烷反應器12 相連且適于對精制甲烷進行第二冷卻處理；第二氣液分離器14與第二冷凝器13相連且適 于對經過第二冷卻處理的精制甲烷進行氣液分離，以便得到干燥精制甲烷。由此，通過第二 冷卻器13和第二氣液分離器14可以有效地除去末級甲烷化反應產生的水蒸汽，進而提高 精制甲燒的純度。
[0041] 根據本實用新型的再一個具體實施例，上述粗煤氣直接甲烷化的系統還可以進一 步包括：蒸汽過熱器15,蒸汽過熱器15與第一廢鍋06和第二廢鍋07相連，由此通過蒸汽 過熱器15可以將從第一廢鍋06和第二廢鍋07內產出的第一飽和蒸汽和第二飽和蒸汽轉 變為更高品質的過熱蒸汽。進而最終將變換反應和甲烷化反應放出的熱能轉化為可以再利 用的過熱蒸汽，平衡粗煤氣直接甲烷化的系統的投資成本。
[0042] 根據本實用新型的上述實施例的粗煤氣直接甲烷化的系統巧妙地利用預甲烷化 反