CN104910984B

CN104910984B - 焦炉气制备合成天然气的工艺及装置

Info

Publication number: CN104910984B
Application number: CN201510247511.8A
Authority: CN
Inventors: 常俊石; 赵海龙; 朱攀中; 赵先兴; 刘雪飞; 史立杰; 宋建平; 司瑞刚; 马超; 堵俊俊; 孙树英
Original assignee: Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Xindi Energy Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2035-05-15
Also published as: CN104910984A

Abstract

焦炉气制备合成天然气的工艺包括：(A)焦炉气与来自循环压缩机的循环气混合，由温度调节系统调节至230‑350℃；(B)混合气进入一段的绝热式反应器进行甲烷化反应；(C)冷凝分水，除水的混合气被分为两部分，第一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与作为原料气的焦炉气混合，第二部分被直接输送至二段的内换热式反应器中继续进行甲烷化反应，得到富甲烷气；和(E)将富甲烷气进行冷凝分水，得到合成天然气。本发明工艺简单，降低了设备投资，并且二段反应器可以有效抗衡焦炉气组分波动对合成产品气中CO₂的影响，保证后续工段的正常运行。

Description

焦炉气制备合成天然气的工艺及装置

技术领域

本发明涉及合成天然气领域，特别涉及一种从焦炉气制备合成天然气的工艺及装置。

背景技术

我国是世界焦炭主要的生产地，在2013年的焦炭产量达到4.76亿吨。每生产一吨焦炭能副产400Nm³的焦炉气。除去加热自用及用于城市煤气、生产合成氨或甲醇外，每年有大量的焦炉气被当作废气直接排入大气或白白烧掉，不仅造成能源浪费，还会带来严重的环境污染。

天然气被认为是一种清洁、便捷、安全的优质能源，其主要成分为甲烷(CH₄)被广泛应用于发电、化工、城市燃气等行业，是世界上主要的清洁能源之一。但是我国天然气资源稀缺，天然气产量远不能满足消费的需求，导致天然气的进口逐年大幅增加。因此，人们开始关注利用焦炉气生产天然气，从而弥补天然气的增长需求。

专利CN101580748A中公开了一种焦炉气为原料气，经甲烷化反应制天然气的方法，其特征是采用单段外冷换热式反应器工艺进行焦炉气的甲烷合成过程。由于甲烷化反应是一个高反应速率的强放热反应，该工艺中所述外冷式甲烷化反应器运行不稳地，存在安全隐患。当合成后气体用于生产液化天然气时，单段反应器不能有效的防止原料气组分的波动，造成后工段出现CO₂冻堵问题。

专利CN102329670A中公开了一种焦炉气制备合成天然气的工艺，其采用三段反应器工艺，一二段串并联，三段反应器采用等温或绝热反应器。该工艺较为复杂，设备投资大；二段出口气体需要冷却分水，然后再加热后进入三段反应器，该过程为系统引入了冷热病，增加了系统能耗。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种从焦炉气制备合成天然气的简洁工艺。

本发明人出乎意料地发现，通过在焦炉气合成天然气过程中采用二段反应器串联，其中，一段采用绝热式反应器(绝热式甲烷化反应器)，二段采用内换热式反应器(内换热式甲烷化反应器)，压缩净化后的焦炉气与循环气混合后进入一段反应器进行甲烷化反应，反应后气体经热量回收，冷却后分为两部分，一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与原料气混合，另一部分直接进入二段反应器继续进行甲烷化反应，能够有效地规避系统冷热病，减少系统能耗，大大提高装置的经济效益，能够以简单的系统有效地制备合成天然气。由此完成了本发明。

具体地说，本发明提供了一种焦炉气制备合成天然气的简洁工艺，该工艺包括如下步骤：

(A)将作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气混合，通过温度调节系统调节至230－350℃，优选250－320℃；

(B)调节温度后的混合气进入一段的绝热式反应器进行甲烷化反应；

(C)以上步骤(B)获得的反应后气体进行冷凝分水(优选，还有能量回收)而获得除水的混合气，然后该混合气被分为两部分，其中第一部分的混合气作为循环气经循环压缩机压缩后与作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气混合，第二部分的混合气被直接输送至二段的内换热式反应器中；

(D)进入二段的内换热式反应器中的混合气继续进行甲烷化反应而获得富甲烷气；和

(E)将步骤(D)中甲烷化反应后所得的富甲烷气进行冷凝分水(优选，还有能量回收)，得到合成天然气。

优选的是，在步骤(A)中，作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气的摩尔比(或在两者等压的情况下按体积比)为0.5～1.5:1，优选0.6～1.4:1，更优选0.7～1.4:1。

优选的是，在步骤(C)中，第一部分的混合气占全部混合气(即第一部分+第二部分)的摩尔比为30～85％，优选40～80％，第二部分气体占全部气体的摩尔比为15～70％，优选20～60％。

在步骤(B)的甲烷化反应中，所述一段的绝热式反应器的入口温度为230～350℃、优选250℃～320℃、更优选260℃～310℃。内部床层热点温度为530～650℃、优选545℃～620℃、更优选560℃～600℃。

优选的是，在步骤(D)的甲烷化反应中，所述二段的内换热式反应器的入口温度(或循环压缩机的入口温度)为95℃～320℃、优选为100℃～305℃、更优选为120℃～290℃。二段反应器的内部床层入口温度为230℃～350℃、优选为250℃～320℃、更优选260℃～310℃。二段反应器的床层热点温度为250℃～450℃、优选265℃～430℃、更优选270～420℃。

优选的是，在步骤(B)和/或(D)的甲烷化反应中使用常规的甲烷化催化剂。优选的是，所述甲烷化催化剂包括50-60质量％的Al₂O₃、20-30质量％的MgO、20-30质量％的NiO组成或由它们组成。

一般来说，一段的绝热式反应器和二段的内换热式反应器各自的空速独立地是3000h^-1～30000h^-1，更优选4000h^-1～25000h^-1，更优选5000h^-1～20000h^-1。

一般，作为原料气的压缩净化后的焦炉气的总硫含量≤100ppb(v/v)。它的压力通常维持在1.5MPaG～3.5MPaG，优选在1.3MPaG～3.2MPaG，更优选在1.5MPaG～3.5MPaG。

通常，原料气的组成，按体积％计，为：H₂：56.0-68.0体积％，CO：6.0-12.0体积％，CO₂：1.0-5.0体积％，CH₄：18.0-27.0体积％，N₂：2.0-6.0体积％，H₂O：0.8-2.0体积％，C_nH_m：1.5-3.0体积％，O₂，：0-1.0体积％，其中n为2-6，m为4-15。

一般，步骤(E)获得的合成天然气的CH₄纯度达到69.6vol％以上，且不含CO、CO₂和C_nH_m，其中n为2-6，m为4-15。

本发明中所述的绝热甲烷化反应器指：带有内部隔热衬里的绝热式固定床甲烷化反应器。本发明中所述的内换热式甲烷化反应器指：在反应器内部，原料气通过与催化剂床层气体进行热交换，被预热后进入催化剂床层进行甲烷化反应的甲烷化反应器。

用于本发明中的内换热式甲烷化反应器可以采用中国专利200910084411.2中公开的甲烷合成反应器。该内换热式甲烷化合成反应器包括反应器壳体，壳体顶部设有原料进气口和冷激气进气口，壳体底部设有产品出气口，壳体上部具有上承板，下部具有下承板，反应器顶部密封与上承板形成有上部缓冲腔，催化剂下承板与反应器底部密封形成下部缓冲腔，在上承板下方设有冷激气分布器，在冷激气分布器下方设有上部填料层，在催化剂下承板下方设置上升气流和下降气流的连通气腔，在催化剂下承板之上设有下部填料层，在在上填料层和下填料层之间设置催化剂床层，在催化剂床层中设置热电偶，另外设有逆流换热管和顺流换热管，顺流换热管的上部位于反应器顶部密封与上承板形成的缓冲腔中，逆流换热管的上部位于上承板与催化剂上填料层之间；顺流换热管和逆流换热管的下部位于催化剂的下承板与反应器底部密封形成的缓冲腔中，为保证气流通畅及换热效率，优选逆流换热管的下部低于顺流换热管的下部。

根据本发明的另一个方面，提供了一种从焦炉气制备合成天然气的装置，该装置包括温度调节系统、一段绝热式反应器、第一冷凝分水系统、二段内换热式甲烷化反应器、第二冷凝分水系统和循环压缩机，其中，焦炉气进料管线经由温度调节系统连接于一段绝热式反应器入口，一段绝热式反应器出口连接到第一冷凝分水系统的入口，第一冷凝分水系统出口分为两个支路，第一支路经由循环压缩机与焦炉气进料管线汇合，第二支路连接于二段内换热式反应器入口，二段内换热式反应器出口连接于第二冷凝分水系统入口，第二冷凝分水系统出口连接有合成天然气输送管线。

更具体地说，提供一种用于以上所述的工艺中的从焦炉气制备合成天然气的装置，该装置包括：

温度调节系统，该系统的进气口与焦炉气输送管(或焦炉气进料管线)连接；

一段的绝热式反应器，该反应器的进气口经由第二管道连接到温度调节系统的出气口；

第一冷凝分水系统，该分水系统的进气口经由第三管道连接到反应器的出气口；

二段的内换热式甲烷化反应器，该反应器的进气口经由第四管道连接到分水系统的出气口；

第二冷凝分水系统，该分水系统的进气口经由第五管道连接到反应器的出气口以及该分水系统的出气口与合成天然气的输送管道连接；和

循环压缩机，其中从第四管道(即分水系统与反应器的之间的连接管道)分出一个支路即第六管道连接到循环压缩机的进气口，而循环压缩机的出气口经由第七管道连接到焦炉气输送管(或焦炉气进料管线)。

与现有技术相比，本发明的优异效果是：焦炉气合成天然气过程采用两段反应器，工艺简单，降低了设备投资，并且二段反应器可以有效的抗衡焦炉气组分波动对合成产品气中CO₂的影响，保证后续工段的正常运行。二段采用内换热式反应器，可以使一段出口气体直接进入二段反器，规避了系统冷热病，减少了系统能耗，大大提高装置的经济效益。

附图说明

图1所示为对比例1的装置示意图。

在图1中：

M1一段反应器入口温度调节系统

R1一段绝热式反应器

M2第一冷凝分水系统

R2’二段绝热式反应器

M3第二冷凝分水系统(产品冷却分水系统)

C1循环压缩机

M4二段反应器入口温度调节系统

图2所示为本发明装置示意图。

在图2中：

M1温度调节系统

R1一段绝热式反应器

M2第一冷凝分水系统

R2二段内换热式反应器

M3第二冷凝分水系统

C1循环压缩机

L1：第一管线(焦炉气输送管线或进料管线)

L2：第二管线

L3：第三管线

L4：第四管线

L5：第五管线

L6：第六管线

L7：第七管线

L8：第八管线(合成天然气输送管线)

图3所示为内换热式反应器结构示意图。

在图3中：

1-原料气；2-下降气体；3-上升气体；4-原料气；5-反应气；6、7-产品气；8-冷激气；9-原料进气口；10-冷激气进气口；11-壳体；12-上部缓冲腔；13-上承板；14-冷激气分布器；15-填料层；16-催化剂床层；17-逆流换热管；18-顺流换热管；19-下承板；20-连通气腔；21-下部缓冲腔；22-产品出气口；23-热电偶。

具体实施方式

下面通过实施例的方式对本发明做进一步的描述，应当理解，以下仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的范围。即凡是依本发明申请专利范围所作的变化与修饰，均纳入本发明专利涵盖的范围内。

图2示出了本发明的装置配置图，第一管线(焦炉气输送管线)L1连接温度调节系统M1入口，温度调节系统M1出口经由第二管线L2连接于一段绝热式反应器R1入口，一段绝热式反应器R1出口通过第三管线L3连接于第一冷凝分水系统M2入口，第一冷凝分水系统M2出口分为两个支管即第四管线L4和第六管线L6，第四管线L4连接于二段内换热式反应器R2入口，二段内换热式反应器R2出口经由第五管线L5连接于第二冷凝分水系统M3入口，第二冷凝分水系统M3出口连接有第八管线L8(合成天然气输送管线)，第六管线L6连接于循环压缩机C1入口，循环压缩机C1出口经由第七管线L7与第一管线(焦炉气输送管线或焦炉气进料管线)L1汇合。

在实施例中二段内换热式反应器使用图3所示的反应器，其中，该反应器包括反应器壳体11，壳体顶部设有原料进气口9和冷激气进气口10，壳体底部设有产品出气口22，壳体上部具有上承板13，下部具有下承板19，反应器顶部密封与上承板形成有上部缓冲腔12，催化剂下承板与反应器底部密封形成下部缓冲腔21，在上承板下方设有冷激气分布器14，在冷激气分布器14下方设有上部填料层15，在催化剂下承板下方设置上升气流和下降气流的连通气腔20，在催化剂下承板19之上设有下部填料层15，在在上填料层和下填料层15之间设置催化剂床层16，在催化剂床层16中设置热电偶23，另外设有逆流换热管17和顺流换热管18，顺流换热管的上部位于反应器顶部密封与上承板形成的缓冲腔中，逆流换热管的上部位于上承板与催化剂上填料层之间；顺流换热管18和逆流换热管17的下部位于催化剂的下承板与反应器底部密封形成的缓冲腔中，为保证气流通畅及换热效率，优选逆流换热管的下部低于顺流换热管的下部。冷激气进气口10直接连通到冷激气分布器14，冷激气分布器14上分布有许多(通常均匀分布)的冷激气分布器出气口(小圆孔)。

原料气1从壳体顶部原料进气口9进入反应器顶部密封与上承板形成的缓冲腔12，分布到顺流换热管18中，下降气体2在顺流换热管18中先由上到下流动与催化剂床层中反应气并流换热，移走催化剂床层16的部分热量，降低床层16的温度，下降气体2在上升气流和下降气流的连通气腔20中进入逆流换热管17，上升气体3在逆流换热管17中先由下到上流动与催化剂床层中反应气逆流换热，床层温度进一步下降，使床层温度分布更均衡，换热后的原料气4先进入催化剂上部填料层15，在上部填料层15中原料气充分混合和进一步预热后，进入催化剂床层16，反应气5在催化剂颗粒表面发生甲烷合成反应，产生大量热，反应后产品气6通过催化剂下承板19上气孔进入下承板与反应器底部密封形成的缓冲腔21，产品气7通过壳体底部产品出口22流出反应器。若通过催化剂床层中顺逆流换热管中的原料气不能及时将反应热移走，催化剂床层出现温度突然升高，影响反应的正常进行情况下，可以启动冷激气分布器14，采用冷激气8直接冷激来调节催化剂床层16的温度。

实施例1

焦炉气经常规净化后，压缩至3.5MPaG，总硫含量≤100ppb(v/v)，其组成如下表所示：

焦炉煤气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	57.6	9.2	3.5	22.7	3.6	1.3	2.1

流程如图1所示，甲烷化催化剂选用常规甲烷化催化剂(60％Al₂O₃、20％的MgO、20％的NiO)。焦炉气与循环气(焦炉气与循环气的摩尔比为1:1)混合后，经一段反应器入口温度调节系统调整至320℃，进入一段绝热式反应器进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5000h^-1，通过调节循环气流量控制一段反应器床层热点温度维持在620℃。反应后气体组成如下表所示：

一段产品气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	25.8	0.8	1.2	51.6	4.8	15.8	0

该气体通过冷凝分水系统降温至100℃后，分为两部分气体。一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与原料气混合，该部分气体量占冷却后气体量的40％(摩尔百分含量)；另一部分直接进入二段内换热甲烷化反应器继续进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5000h^-1，控制催化剂床层入口温度为320℃，使热点温度维持在430℃左右。反应后气体经由产品冷却分水系统冷却分水后，得到合成天然气。该气体组成如下表所示：

合成天然气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	23.9	0	0	69.6	6.2	0.3	0

注：0表示低于检测极限。

实施例2

焦炉气经常规净化后，压缩至1.5MPaG，总硫含量≤100ppb(v/v)，其组成与实施例1相同。流程如图1所示，甲烷化催化剂选用常规甲烷化催化剂(50％Al₂O₃、20％的MgO、30％的NiO)。焦炉气与循环气(焦炉气与循环气的摩尔比为0.7:1)混合后，经一段反应器入口温度调节系统调整至250℃，进入一段绝热式反应器进行甲烷合成反应，催化剂空速采用13000h^-1，通过调节循环气流量控制一段反应器床层热点温度维持在545℃。反应后气体组成如下表所示：

一段产品气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	21.5	0.1	0.2	58.9	5.3	14	0

该气体通过冷凝分水系统降温至100℃后，分为两部分气体。一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与原料气混合，该部分气体量占冷却后气体量的60％(摩尔百分含量)；另一部分直接进入二段内换热甲烷化反应器继续进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5500h^-1，控制催化剂床层入口温度为250℃，使热点温度维持在265℃左右。反应后气体经由产品冷却分水系统冷却分水后，得到合成天然气。该气体组成如下表所示：

合成天然气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	23.9	0	0	69.6	6.2	0.3	0

实施例3

焦炉气经常规净化后，压缩至2MPaG，总硫含量≤100ppb(v/v)，其组成与实施例1相同。流程如图1所示，甲烷化催化剂选用常规甲烷化催化剂(55％Al₂O₃、20％的MgO、25％的NiO)。焦炉气与循环气(焦炉气与循环气的摩尔比为1.4:1)混合后，经一段反应器入口温度调节系统调整至280℃，进入一段绝热式反应器进行甲烷合成反应，催化剂空速采用20000h^-1，通过调节循环气流量控制一段反应器床层热点温度维持在545℃。反应后气体组成如下表所示：

一段产品气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	21.5	0.1	0.2	58.9	5.3	14	0

该气体通过冷凝分水系统降温至305℃后，分为两部分气体。一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与原料气混合，该部分气体量占冷却后气体量的80％(摩尔百分含量)；另一部分直接进入二段内换热甲烷化反应器继续进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5000h^-1，控制催化剂床层入口温度为320℃，使热点温度为处在335℃左右。反应后气体经由产品冷却分水系统冷却分水后，得到合成天然气。该气体组成如下表所示

合成天然气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	23.9	0	0	69.6	6.2	0.3	0

对比例1

一、二反应器均采用绝热式反应器，所有主要操作参数均与实施例1相同。

焦炉气经常规净化后，压缩至3.5MPaG，总硫含量≤100ppb(v/v)，其组成与实施例1相同。流程如图1所示，焦炉气输送管线连接于一段反应器入口温度调节系统M1入口，一段反应器入口温度调节系统M1出口经由管道连接于一段的绝热式反应器R1入口，一段的绝热式反应器R1出口经由管道连接于第一冷凝分水系统M2入口，第一冷凝分水系统M2出口分为两个支管，第一支管经由循环压缩机C1与焦炉气输送管线汇合，第二支管经由二段反应器入口温度调节系统M4连接于二段的绝热式反应器R2’入口，二段绝热式反应器R2’出口经由管道连接于第二冷凝分水系统M3入口，第二冷凝分水系统M3出口连接有合成天然气输送管线。甲烷化催化剂选用常规甲烷化催化剂(60％Al₂O₃、20％的MgO、20％的NiO)。焦炉气与循环气(焦炉气与循环气的摩尔比为1:1)混合后，经一段反应器入口温度调节系统调整至320℃，进入一段的绝热式反应器进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5000h^-1，通过调节循环气流量控制一段反应器床层热点温度维持在620℃。反应后气体组成如下表所示：

一段产品气组成表

组成	H₂	CO	CO₂	CH₄	N₂	H₂O	C_nH_m
								V％	25.8	0.8	1.2	51.6	4.8	15.8	0

该气体通过冷凝分水系统降温至100℃后，分为两部分气体。一部分作为循环气经循环压缩机压缩后与原料气混合，该部分气体量占冷却后气体量的40％(摩尔百分含量)；另一部分经二段反应器入口温度调节系统调整至320℃，进入二段的绝热甲烷化反应器中继续进行甲烷合成反应，催化剂空速采用5000h^-1，控制催化剂床层入口温度为320℃，使热点温度维持在430℃左右。反应后气体经由产品冷却分水系统冷却分水后，得到合成天然气。该气体组成如下表所示：

合成天然气组成表

组成

H₂

CO

CO₂

CH₄

N₂

H₂O

C_nH_m

V％

23.9

0

350ppm

69.6

6.2

0.3

0

与实施例1相比，由于第二段使用绝热式反应器，必需在工艺流程中增加二段入口温度调节系统调节温度，该系统的加入，不但增加了设备投资，而且增加了系统的能耗；产品气中CO₂含量为350ppm，不利于后续工段的正常运行。

Claims

1.一种焦炉气制备合成天然气的工艺，该工艺包括如下步骤：

（A）将作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气混合，通过温度调节系统调节至230－350℃；

（B）调节温度后的混合气进入一段的绝热式反应器进行甲烷化反应；

（C）以上步骤（B）获得的反应后气体进行冷凝分水而获得除水的混合气，然后该混合气被分为两部分，其中第一部分的混合气作为循环气经循环压缩机压缩后与作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气混合，第二部分的混合气被直接输送至二段的内换热式反应器中；

（D）进入二段的内换热式反应器中的混合气继续进行甲烷化反应而获得富甲烷气；和

（E）将步骤（D）中甲烷化反应后所得的富甲烷气进行冷凝分水，得到合成天然气。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（A）中通过温度调节系统调节至250－320℃。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在步骤（A）中，作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气的摩尔比为0.5~1.5:1。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在步骤（A）中，作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气的摩尔比为0.6~1.4:1。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在步骤（A）中，作为原料气的焦炉气或压缩净化后的焦炉气与来自循环压缩机的循环气的摩尔比为0.7~1.4:1。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，在步骤（C）中，第一部分的混合气占全部混合气的摩尔比为30~85%，第二部分气体占全部气体的摩尔比为15~70%。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，在步骤（C）中，第一部分的混合气占全部混合气的摩尔比为40~80%，第二部分气体占全部气体的摩尔比为20~60%。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于在步骤(B)的甲烷化反应中，所述一段的绝热式反应器的入口温度为230~350℃，内部床层热点温度为530~650℃。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于在步骤(B)的甲烷化反应中，所述一段的绝热式反应器的入口温度为260℃~310℃，内部床层热点温度为560℃~600℃。

10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于在步骤(D)的甲烷化反应中，所述二段的内换热式反应器的入口温度为95℃~320℃，内部床层入口温度为230℃~350℃，床层热点温度为250℃~450℃。

11.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于在步骤(D)的甲烷化反应中，所述二段的内换热式反应器的入口温度为120℃~290℃，内部床层入口温度为260℃~310℃，床层热点温度为270~420℃。

12.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，在步骤(B)和/或(D)的甲烷化反应中使用甲烷化催化剂。

13.根据权利要求12所述的工艺，其特征在于，所述甲烷化催化剂包括50-60质量%的Al₂O₃、20-30质量%的MgO、20-30质量%的NiO。

14.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，一段的绝热式反应器和二段的内换热式反应器各自的空速独立地是3000h^-1~30000 h^-1。

15.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，一段的绝热式反应器和二段的内换热式反应器各自的空速独立地是5000h^-1~20000 h^-1。

16.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，作为原料气的压缩净化后的焦炉气的总硫含量≤100ppb(v/v)，压力维持在1.5MPaG~3.5MPaG。

17.根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺，其特征在于，原料气的组成，按体积%计，为：

H₂：56.0-68.0体积%，CO：6.0-12.0体积%，CO₂：1.0-5.0体积%，CH₄：18.0-27.0体积%，N₂：2.0-6.0体积%，H₂O：0.8-2.0体积%，C_nH_m：1.5-3.0 体积%，O₂，：0-1.0体积%，其中n为2-6，m为4-15；和/或

步骤（E）获得的合成天然气的CH₄纯度达到69.6%以上，且不含CO、CO₂和C_nH_m，其中n为2-6，m为4-15。

18.一种焦炉气制备合成天然气的装置或以上权利要求1－17中任何一项的工艺所用的焦炉气制备合成天然气的装置，该装置包括：温度调节系统、一段的绝热式反应器、第一冷凝分水系统、二段的内换热式反应器、第二冷凝分水系统和循环压缩机，其中，焦炉气进料管线经由温度调节系统连接于一段的绝热式反应器入口，一段的绝热式反应器出口连接到第一冷凝分水系统的入口，第一冷凝分水系统出口分为两个支路，第一支路经由循环压缩机与焦炉气进料管线汇合，第二支路连接于二段的内换热式反应器入口，二段的内换热式反应器出口连接于第二冷凝分水系统入口，第二冷凝分水系统出口连接有合成天然气输送管线。