CN106701229A - 一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，包括反应加热系统和气体冷却系统，反应加热系统包括加热炉、反应器、过热器、第一加热器、第二加热器和换热器，气体冷却系统包括第一冷却器、第二冷却器、气液分离器和气体储罐，加热炉与反应器、过热器、第一加热器和第二加热器相连，反应器与过热器和第二加热器相连，换热器分别与第二加热器和第一冷却器相连，第二冷却器分别与第一冷却器和气液分离器相连，气液分离器与气体储罐相连。本发明还公布了该装置的工作流程。本发明原料利用率高，不会产生废气和噪声，达到绿色环保的生产要求，生产安全性好，降低了生产成本，使用效果好。

Description

一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置
技术领域
本发明涉及天然气生产领域，具体是一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置。
背景技术
天然气是人们常用的一种燃料，人们利用甲醇转化成天然气时，通常以甲醇和二氧化碳、一氧化碳为原料或以单一甲醇为原料。首先甲醇在第一反应器内的Cu铜基复合催化剂下，反应温度为225℃－250℃之间，压力为0.1－0.5Mpa，空速0.3n-1－1.0n-1的条件下，甲醇被转化为甲烷31.83％、氢气60.90％以及其它气体7.27％；甲醇在第一反应器内的Cu铜基复合催化剂下的反应主要是吸热反应，反应时需要由外部一台导热油炉提供热量反应才可以进行吸热反应的热量高于放热反应的热量，需要由外部提供能量才能使反应进行，在吸热反应中外部输入的热量被生成物所吸收、贮存，使生成物的内能(化学能)被增加，最终生成天然气，但是现有的工艺在生产中有大量的动力消耗，产生烟气污染和噪声污染，这就为生产者带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，包括反应加热系统和气体冷却系统，反应加热系统包括加热炉、反应器、过热器、第一加热器、第二加热器和换热器，气体冷却系统包括第一冷却器、第二冷却器、气液分离器和气体储罐，加热炉与反应器、过热器、第一加热器和第二加热器相连，反应器与过热器和第二加热器相连，换热器分别与第二加热器和第一冷却器相连，第二冷却器分别与第一冷却器和气液分离器相连，气液分离器与气体储罐相连。
作为本发明进一步的方案：气体储罐上设置有减压阀。
作为本发明进一步的方案：反应器和换热器之间设置有取样罐。
作为本发明进一步的方案：加热炉通过导热油泵与反应器、过热器、第一加热器和第二加热器相连。
所述二氧化碳与甲醇转化天然气的装置的工作流程，具体步骤如下：
步骤一，开机时，加热炉把导热油加热升温，导热油泵把热量传递至反应器、过热器、第一加热器和第二加热器，使系统装置内的温度保持在225℃－250℃之间；
步骤二，甲醇通过导热油泵输送至换热器、过热器、第一加热器和第二加热器并且加热至不低于225℃，在反应器内部接触催化剂产生甲烷和氢气，氢气与外部输入的二氧化碳接触反应器内部的甲烷化催化剂生成甲烷和水蒸气，甲烷和水蒸气从反应器的出口经过取样罐、换热器、第一冷却器和第二冷却器冷却至常温并且分为气液两相进入气液分离器分离出水和甲烷气体；
步骤三，水从气液分离器的底部排出成为工厂的工艺水循环使用，甲烷气体经气液分离器的上部进入气体储罐稳压，并经减压阀调压后输出至用户使用。
作为本发明进一步的方案：反应器内部的催化剂采用Cu铜基复合催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计合理，结构简单，故障率低，使用安全性和运行稳定性好；本发明原料利用率高，不会产生废气和噪声，达到绿色环保的生产要求，生产安全性好，降低了生产成本，使用效果好。
附图说明
图1为二氧化碳与甲醇转化天然气的装置的结构示意图。
其中：1-加热炉，2-反应器，3-过热器，4-第一加热器，5-第二加热器，6-换热器，7-第一冷却器，8-第二冷却器，9-气液分离器，10-气体储罐，11-减压阀，12-取样罐。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，包括反应加热系统和气体冷却系统，反应加热系统包括加热炉1、反应器2、过热器3、第一加热器4、第二加热器5和换热器6，气体冷却系统包括第一冷却器7、第二冷却器8、气液分离器9和气体储罐10，加热炉1与反应器2、过热器3、第一加热器4和第二加热器5相连，反应器2与过热器3和第二加热器5相连，换热器6分别与第二加热器5和第一冷却器7相连，第二冷却器8分别与第一冷却器7和气液分离器9相连，气液分离器9与气体储罐10相连。气体储罐10上设置有减压阀11。反应器2和换热器6之间设置有取样罐12。加热炉1通过导热油泵与反应器2、过热器3、第一加热器4和第二加热器5相连。
所述二氧化碳与甲醇转化天然气的装置的工作流程，具体步骤如下：
步骤一，开机时，加热炉把导热油加热升温，导热油泵把热量传递至反应器、过热器、第一加热器和第二加热器，使系统装置内的温度保持在225℃－250℃之间；
步骤二，甲醇通过导热油泵输送至换热器、过热器、第一加热器和第二加热器并且加热至不低于225℃，在反应器内部接触Cu铜基复合催化剂产生甲烷和氢气，氢气与外部输入的二氧化碳接触反应器内部的甲烷化催化剂生成甲烷和水蒸气，甲烷和水蒸气从反应器的出口经过取样罐、换热器、第一冷却器和第二冷却器冷却至常温并且分为气液两相进入气液分离器分离出水和甲烷气体；
步骤三，水从气液分离器的底部排出成为工厂的工艺水循环使用，甲烷气体经气液分离器的上部进入气体储罐稳压，并经减压阀调压后输出至用户使用。
本发明的工作原理是：甲醇在催化剂下反应，反应公式为：
生成物为CH4、H2、CO2等，其中生成物CH4为31.83％和H2为60.9％可以作为工业燃气使用，也可以分离出CH4和H2各自使用。该装置过剩的的氢与外部的二氧化碳在第二反应器进行甲烷化转化为甲烷，产生以甲烷为主要成分的天然气，反应公式为：
甲烷化反应是利用了第一反应器出口的富余氢量60.90％与外部的二氧化碳按CH比1:4合成以甲烷为主要成分的天然气，富余氢量的设计为消纳有害物质CO2、降低甲醇成本提供了条件，也体现了第一反应器内部催化剂技术与系统工艺的技术特点。甲烷化反应是放热反应，反应热为反应系统提供足够的热量，无需要外部输入能量。1.0t甲烷可释放(22℃/101.0kpa热值为32760KJ/M3)天然气1526M3。
甲醇与二氧化碳合成甲烷，除特殊的催化剂设计外，生产1.0吨甲烷的同时消纳了外部二氧化碳0.78t，为二氧化碳回收处理、把有害物质变为有利提供了切实可行的一个方法，同时降低了燃气的生产成本，甲醇和二氧化碳的转化率可达到99.9％。在生产装置上采用的自热反应，减少了导热油炉产生的热量，避开了生产中动力消耗，制造烟气污染。生产过程中的反应水作为工艺水，补给装置的降温、冷却，过剩经检测达标后排放。生产过程采用低温低压，反应温度为225℃－250℃之间，反应压力0.1－0.5Mpa，无噪音无废气，实现绿色环保的节能生产。由于原料采用工业甲醇和二氧化碳，除来源广外，生产基地大量的二氧化碳原料也是天然的灭火剂，对甲醇的储存、生产使用的安全系数更高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，其特征在于，包括反应加热系统和气体冷却系统，反应加热系统包括加热炉、反应器、过热器、第一加热器、第二加热器和换热器，气体冷却系统包括第一冷却器、第二冷却器、气液分离器和气体储罐，加热炉与反应器、过热器、第一加热器和第二加热器相连，反应器与过热器和第二加热器相连，换热器分别与第二加热器和第一冷却器相连，第二冷却器分别与第一冷却器和气液分离器相连，气液分离器与气体储罐相连。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，其特征在于，所述气体储罐上设置有减压阀。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，其特征在于，所述反应器和换热器之间设置有取样罐。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳与甲醇转化天然气的装置，其特征在于，所述加热炉通过导热油泵与反应器、过热器、第一加热器和第二加热器相连。
5.一种如权利要求1-4任一所述的二氧化碳与甲醇转化天然气的装置的工作流程，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，开机时，加热炉把导热油加热升温，导热油泵把热量传递至反应器、过热器、第一加热器和第二加热器，使系统装置内的温度保持在225℃-250℃之间；
步骤二，甲醇通过导热油泵输送至换热器、过热器、第一加热器和第二加热器并且加热至不低于225℃，在反应器内部接触催化剂产生甲烷和氢气，氢气与外部输入的二氧化碳接触反应器内部的甲烷化催化剂生成甲烷和水蒸气，甲烷和水蒸气从反应器的出口经过取样罐、换热器、第一冷却器和第二冷却器冷却至常温并且分为气液两相进入气液分离器分离出水和甲烷气体；
步骤三，水从气液分离器的底部排出成为工厂的工艺水循环使用，甲烷气体经气液分离器的上部进入气体储罐稳压，并经减压阀调压后输出至用户使用。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳与甲醇转化天然气的装置的工作流程，其特征在于，所述反应器内部的催化剂采用Cu铜基复合催化剂。
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