CN107406780B - 用于生产代用天然气的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种生产代用天然气的方法，其包括步骤：将包含氢气、甲烷、一氧化碳和/或二氧化碳的第一合成气供料流平行供给到包含第一主体甲烷转化器和最后的主体甲烷转化器的第一主体甲烷化区中的两个或更多个主体甲烷转化器中，将包含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的第二合成气供料流供给到包含第一主体甲烷转化器的第二主体甲烷化区中的一个或多个主体甲烷转化器中，每个主体甲烷转化器含有甲烷化催化剂，以使得供料流至少部分地甲烷化，将回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化的气流分成第一部分和第二部分，将该第一部分在再循环回路中再循环到第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第一合成气供料流，和将该第二部分供给到第二主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第二合成气供料流，其中该第二合成气供料流的供料压力低于第一合成气供料流的供料压力，并且该第一和第二供料流之间的压力差至少是穿过第一主体甲烷化区的压力降。

Description

用于生产代用天然气的方法
本发明涉及一种由合成气来生产适合用作代用天然气(SNG)的燃料气体的方法。
SNG是清洁燃料，其可以用现有的天然气管线和设施来分配，并且可以在宽应用范围内用作天然气的代用品。
生产代用天然气(SNG)的方法包括将包含氢气和碳氧化物的合成气进行催化甲烷化。通过甲烷化反应，合成气转化成由95％或者更多的甲烷(CH4)和少量二氧化碳，氢气和惰性气体组成的产物。合成气可以获自煤或者石油焦或者生物质气化。合成气的甲烷化包括下面的高度放热反应：
CO+3H2→CH4+H2O ΔH＝-206kJ/mol
CO2+4H2→CH4+2H2O ΔH＝-165kJ/mol
典型地，所述反应在包含多个串联运行并具有热回收和气体再循环的绝热反应器的甲烷化区中进行。使用热回收和气体再循环来保持放热反应受控和避免反应器内温度过高，其会损坏反应器本身和/或催化剂。热回收可以通过热交换器冷却每个反应器出口处的热气流、例如通过生产高压蒸汽来提供。再循环是控制反应器内的反应速率和温度的另一措施，其通过用部分地反应的气体来稀释供给到第一反应器的新鲜合成气来进行。该气体再循环需要提供适当的压缩机。
生产SNG的不同的方法是已知的。一种这样的方法描述在US4016189中。这里将供料流在单个高温主体甲烷转化器中处理，随后在单个低温修整甲烷转化器(trimmethanator)中处理。在这种方法中，全部新鲜供料被供给到主体甲烷转化器，在这里大部分碳氧化物甲烷化成甲烷。因为该反应是高度放热的，也因此需要热质来将沿着主体甲烷转化器的升温限制到可接受的水平。以再循环气体的形式提供这种热质，该再循环气体取自主体甲烷转化器下游，但是在修整甲烷转化器之前。将该再循环流在供给到主体甲烷转化器上游之前压缩。US4016189所述的单级修整甲烷化足以产生低热量气体，其中甲烷含量是60％。这低于目前的SNG产品规格所需的甲烷水平。
通常应当注意的是，主体甲烷转化器是接收部分或者全部的合成气供料，即，到所述设备的新合成气供料的甲烷转化器。因此“主体甲烷转化器”是这样的反应器，在其中包含至少一部分的新合成气的反应物气体被催化甲烷化。修整甲烷转化器是这样的甲烷转化器，其不接收任何新鲜合成气供料，并且在一部分甲烷化的气流上、通常在低于主体甲烷转化器中的温度进行修整甲烷化，来生产SNG产物。因此，“修整甲烷转化器”是这样的反应器，在其中由回收自主体甲烷转化器或者修整甲烷转化器的被部分地甲烷化的气体组成的反应物气体进行催化甲烷化。
现代SNG设备典型地具有两个或更多个串联的主体甲烷转化器。例如一种可选择的方法描述在WO2012001401(A1)中，其公开了将供料流提供到第一和/或第二和/或随后的主体甲烷转化器；将该供料流在合适的催化剂存在下进行甲烷化；从该第一主体甲烷转化器中除去至少部分地反应的流，并且将它供给到第二和/或随后的主体甲烷转化器，在这里它经历了进一步的甲烷化；将来自于最后的主体甲烷转化器的产物流送到修整甲烷转化器组列，在这里进行进一步的甲烷化；除去该第一，第二或者随后的主体甲烷转化器下游的再循环流，并且以任意次序将其送过压缩机，进行冷却，然后供给到修整和/或再循环甲烷转化器进行进一步甲烷化，然后再循环到第一和/或第二和/或随后的甲烷转化器。再循环甲烷转化器是这样的转化器，其包含在再循环回路中(该回路将甲烷化的气流返回到上游甲烷转化器)，并且其不接收任何新鲜合成气供料。
其他甲烷化方法描述在GB2060686、CN102329671、CN102585949和EP2110425中。
但是这样的方法围绕单个合成气供料来设计并且和在可获得不同供料的情况下，由于气体组成和运行压力的差异使用分开的、未连接的SNG生产组列。
此外，虽然具有两个串联的主体甲烷转化器有助于使得穿过设备的压力降最小化，但是所述方法需要更高的产物气体再循环，并且由于可以制造的甲烷转化器容器的最大尺寸而使得能力受到限制。所以，目前对于具有更高能力的大规模设备，主体甲烷化再循环气体回路内部的反应器和装置项目必须是成对的，即，必须使用并联反应器和辅助装置。大规模SNG设备可以被认为是具有如下能力的设备，其要求安装至少两个串联的主体甲烷转化器，并且该主体甲烷转化器之一或之二也由于运输和/或车间制造的限制而具有并联容器。
我们现在令人惊讶地发现通过增加主体甲烷转化器的数目和在再循环气体回路内部和外部都提供主体甲烷化，可以实现更高的能力，而无需再循环气体回路内部的并联反应器和辅助设备项目。此外，我们已经认识到再循环气体回路之外的反应器可以供给有低压气体。
因此，本发明提供一种生产代用天然气的方法，其包含步骤：将包含氢气、甲烷、一氧化碳和/或二氧化碳的第一合成气供料流平行供给到包含第一主体甲烷转化器和最后的主体甲烷转化器的第一主体甲烷化区中的两个或更多个主体甲烷转化器中，将包含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的第二合成气供料流供给到包含第一主体甲烷转化器的第二主体甲烷化区中的一个或多个主体甲烷转化器中，每个甲烷转化器含有甲烷化催化剂，以使得供料流至少部分地甲烷化，将回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化的气流分离成第一部分和第二部分，将该第一部分在再循环回路中再循环到第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第一合成气供料流，和将该第二部分供给到第二主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第二合成气供料流，其中该第二合成气供料流的供料压力低于第一合成气供料流的供料压力，并且该第一和第二供料流之间的压力差至少是穿过第一主体甲烷化区的压力降。
本发明进一步包含一种甲烷化系统，其用于使用第一和第二甲烷化区将第一和第二合成气供料流转化成代用天然气，所述的甲烷化系统适用于根据所要求保护的方法来运行。因此本发明包括一种甲烷化系统，其包含：第一合成气供料流供应件，其配置为将包含氢气、甲烷、一氧化碳和/或二氧化碳的第一合成气供料流在第一供料压力平行供给到包含第一主体甲烷转化器和最后的主体甲烷转化器的第一主体甲烷化区中的两个或更多个主体甲烷转化器中，第二合成气供料流供应件，其配置为将包含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的第二合成气供料流以低于第一合成气供料压力的供料压力(至少低了穿过第一甲烷化区的压力降)供给到包含第一主体甲烷转化器的第二主体甲烷化区中的一个或多个主体甲烷转化器中，每个甲烷转化器含有甲烷化催化剂，其中在第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的下游提供拆分装置，其将回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化的气流分成第一部分和第二部分，其中再循环回路连接到该拆分装置，以使得该第一部分可以再循环到第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第一合成气供料流，和其中该拆分装置连接到第二甲烷化区，以使得该第二部分可以供给到第二甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第二合成气供料流。
与现有技术的方法相比，本发明提供了较低的再循环流量和功耗，并且可以实现更高的能力，而无需安装平行装置项目。这样的方法提供了比现有技术方法明显的资金节约。本发明的方法还提供了更加灵活的设置，并且所述设备能够使用具有不同压力和不同甲烷含量的供料流。设计的简化还提供了相比于现有技术方法更低的设计和安装成本。
该第一和第二供料流是包含氢气、二氧化碳和一氧化碳的合成气。其他气体例如氮气和/或甲烷和/或更高级烃也可以存在于供料流中。该合成气供料流没有经历甲烷化、但是可以包含<15mol％的甲烷。该供料流可以由碳质原料例如煤或者石油焦或者生物质，使用常规技术气化来形成。可选择地，该供料流混合物可以通过将含氢气的气体混合物与含二氧化碳的气体混合物混合来制备。该含氢气的气体混合物可以是合成气或者可以是含氢气的气流。
该第一和第二供料流可以具有相同或者不同的组成。
在本发明的方法中，第二供料流的供料压力低于第一供料流的供料压力，并且所述流之间的压力差至少是穿过第一主体甲烷化区的压力降，即，第二流压力等同于或者低于回收自第一主体甲烷化区的最后的主体甲烷转化器的甲烷化气体的压力。回收自第一主体甲烷化区的最后的主体甲烷转化器的甲烷化气体的压力低于第一流的供料压力，即，存在着穿过第一主体甲烷化区的压力降。这归因于对第一供料气体流过甲烷转化器内的催化剂和连接所述转化器的管道的阻力。该第一供料流的压力可以是5-80巴绝压，优选15-80巴绝压。穿过第一主体甲烷化区的压力降范围可以是3-10巴或更高。因此，第一和第二流之间的压力差范围可以是3-15巴，例如3-10巴。优选该第二流压力与回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化气体的压力相同。因此如果需要，该第二供料流的压力可以使用常规手段调节来提供期望的压力。在该第一和第二供料流之间的压力差大于穿过第一主体甲烷化区的压力降的情况中，在将它供给到第二主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器之前，回收自第一甲烷化区的甲烷化气体的压力可以使用常规手段来降低。
具体的，在本发明中，再循环回路内部的甲烷转化器可以用具有较高压力的第一合成气供料流来运行，例如来自于块煤气化器的合成气，并且再循环回路外部的甲烷转化器可以用具有较低压力的第二合成气供料流来运行，例如来自于粉煤气化器的合成气。除了压力差之外，这样的供料流可能在它们的组成，例如它们的甲烷含量方面不同。本发明的方法也能够迎合这些组成差别。
在该甲烷化方法中，令人期望的是，对于含有一氧化碳，二氧化碳和氢气的供料流，对于x mol/h的一氧化碳和y mol/h的二氧化碳和zmol/h的氢气，z是大约(3x+4y)。供料流组成的上游调节可以使用已知的方法来实现，例如使用一个或多个水-气转换阶段和/或酸气除去(AGR)阶段。
为了防止催化剂中毒，令人期望的是在甲烷化方法之前，将该第一和第二供料流进行脱硫步骤。例如可以将该供料流混合物送过分开的微粒氧化锌脱硫材料床。用于脱硫的合适的入口温度范围是100-300℃。一种特别有效的氧化锌脱硫材料是PuraspecJM TM2020，可获自Johnson Matthey PLC。另外，如果该第一和/或第二供料流混合物包含会在甲烷化催化剂上产生结焦问题的不饱和化合物(例如二烯或者乙炔)，那么它们可以通过在合适的氢化催化剂例如铜催化剂上氢化来除去。也可以使用合适的催化剂或者吸附剂例如铜催化剂在第一主体甲烷转化器上游除去氧和有机硫化合物。
主体甲烷转化器中所用的甲烷化催化剂理想地是镍-或者钌-甲烷化催化剂，优选微粒含镍的甲烷化催化剂，更优选沉淀的Ni催化剂，并且Ni含量是35到≥50重量％。特别合适的甲烷化催化剂是KatalcoTM CRG-S2R和KatalcoTM CRG-S2CR，其可获自JohnsonMatthey PLC。相同或者不同的甲烷化催化剂可以存在于第一和第二主体甲烷化区中每个的第一、第二和/或随后的甲烷化反应器中。该甲烷化催化剂可以处于丸粒或者挤出物的形式，但是也可以是泡沫，整料或者惰性载体上的涂层。微粒甲烷化催化剂是优选的，以使得供料流优选送过位于每个甲烷转化器内的微粒甲烷化催化剂的固定床。合适的微粒催化剂是丸粒或者挤出物，其直径或者宽度范围是2-10mm和长径比，即长度/直径或者宽度范围是0.5-4。在第一、第二和一个或多个随后的主体甲烷转化器中的催化剂的流动可以是轴向流动、径向流动或者轴向-径向流动。
除了甲烷化催化剂之外，该第一和/或第二主体甲烷化区中的主体甲烷转化器还可以包含另一类型的催化剂。例如水-气转换催化剂和/或甲醇合成催化剂可以包括在一个或多个主体甲烷转化器中的甲烷化催化剂的上游。合适的水-气转换催化剂包括基于铁，铜和钴/钼的那些。合适的甲醇合成催化剂包括基于铜/氧化锌/氧化铝的那些。
该甲烷化催化剂可以在入口温度范围为200-450℃，优选200-350℃，更优选300-350℃运行。该入口温度可以通过用合适的加热介质对供料流施加热交换来实现。在一种实施方案中，该供料流加热可以使用回收自最后的主体甲烷转化器或者最后的修整甲烷转化器的热产物气体，使用合适的气体-气体换热器来进行。在甲烷转化器绝热运行的情况中，出口温度可以是450-750℃，优选500-650℃和更优选550-650℃。穿过催化剂床的供料流混合物的气时空速(GHSV)范围可以是2000-20000h-1。
该第一主体甲烷化区包含第一主体甲烷转化器，最后的主体甲烷转化器和处于该第一和最后的主体甲烷转化器之间的任选地一个或多个主体甲烷转化器，因此该第一主体甲烷化区可以包含第二主体甲烷转化器和任选地一个或多个另外的主体甲烷转化器。因此，两个、三个、四个或者更多个主体甲烷转化器可以用于该第一主体甲烷化区中，即N可以是2-10个，优选2-4个，这里N是第一主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目。
该第二主体甲烷化区包含第一主体甲烷转化器。这可以是第二主体甲烷化区中唯一的主体甲烷转化器，在此情况中它可以描述为第二主体甲烷化区中的第一和最后的主体甲烷转化器。但是该第二主体甲烷化区可以包含一个或多个另外的甲烷转化器，以使得它包含第一主体甲烷转化器，最后的主体甲烷转化器和处于该第一和最后的主体甲烷转化器之间的任选地一个或多个主体甲烷转化器，因此，该第二主体甲烷化区可以包含第二主体甲烷转化器和任选的一个或多个另外的主体甲烷转化器。因此，一个、两个、三个、四个或者更多个主体甲烷转化器可以用于该第二主体甲烷化区中，即N可以是1-10个，优选2-4个，这里N是第二主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目。
在一种优选的设置中，第一主体甲烷化区中的主体甲烷转化器的数目N是3和第二主体甲烷化区中的主体甲烷转化器的数目是2。
将该第一供料流平行供给到第一主体甲烷化区中的主体甲烷转化器中。在两个或更多个主体甲烷转化器存在于该第二主体甲烷化区中的情况中，该第二供料流理想地平行供给到第二主体甲烷化区中的每个主体甲烷转化器。
第一主体甲烷化区中的主体甲烷转化器理想地是串联的。以此方式，到第二和每个随后的主体甲烷转化器的供料气体(如果存在)可以用回收自在先的主体甲烷转化器的甲烷化气体进行稀释。在第二主体甲烷化区中存在两个或更多个主体甲烷转化器的情况中，该主体甲烷转化器也可以理想地是串联的。因此，在每个主体甲烷化区存在两个或者更多个主体甲烷转化器的情况中，优选在每个甲烷化区中，所述甲烷转化器是串联的。
供给到每个主体甲烷化区中的主体甲烷转化器的供料流部分可以相同或者不同。在第二主体甲烷化区存在唯一的主体甲烷转化器的情况中，100体积％的第二供料流供给到该主体甲烷转化器。在每个主体甲烷化区存在两个或者更多个主体甲烷转化器的情况中，供给到每个主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器的供料流的部分可以是该第一或者第二供料流的10vol％-60vol％，调节精确的值来控制甲烷转化器的等温线。但是，将理解供料在甲烷转化器间的分配将取决于主体甲烷转化器的数目，运行条件和供料组成。
在每个主体甲烷转化器中，氢气与二氧化碳和一氧化碳反应形成甲烷。供料流中一部分的氢气通常保持为未反应的，这是因为转化程度存在着平衡限制。
虽然本发明的方法特别适于主体甲烷转化器的绝热运行，但是如果期望，可以通过将冷却剂例如一部分的供料流送过位于催化剂内的一个或多个热交换装置，来对一个或多个甲烷化催化剂床施加冷却。冷却剂流动可以与送过甲烷转化器的反应气体的流动顺流或逆流设置。
为了防止催化剂过热和不想要的副反应，令人期望的是在它与供料流混合之前，调节回收自该第一和随后的主体甲烷转化器的部分地甲烷化的气体混合物的温度。这可以通过将部分地甲烷化的气体混合物送过一个或多个热交换器来进行，例如在压力下供给有作为冷却介质的水的壳管式热交换器。
使用再循环回路来将部分地甲烷化的气体提供到第一主体甲烷化区中的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到第一主体甲烷化区中的第一主体甲烷转化器的第一供料流部分。该再循环回路可以使用已知的方法来配置，例如使用再循环压缩机或者使用蒸汽喷射器。蒸汽喷射器也可以将蒸汽加入所述方法来稀释供料流或者将蒸汽提供到水-气转换。优选该再循环回路包含用于再循环气流的压缩机和用于加热供给到第一主体甲烷转化器的稀释气流的预热器。这种预热器可以是气体-气体换热器，其供给有热甲烷化的气流，例如来自于第一甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器或者来自于第二区甲烷化区的主体甲烷转化器或者修整甲烷转化器的产物气流。
在这两个主体甲烷化区中，进入第一主体甲烷转化器的总稀释的气体流，和供给到第一主体甲烷转化器的供料流之间的体积比可以是1.5-7，其中精确的值取决于供料流组成和压力。
在这两个主体甲烷化区中，蒸汽可以在至少该第一主体甲烷转化器的入口加入，来进一步稀释该供料流。因此，如果期望，蒸汽可以加入到每个主体甲烷化区的至少一个主体甲烷转化器的供料流中。
含甲烷的代用天然气产物可以回收自第二主体甲烷化区的最后的主体甲烷转化器。如果期望，可以将含甲烷的代用天然气产物进行进一步的加工，包括将它在修整甲烷化区进行一个或多个另外的甲烷化阶段。修整甲烷转化器可以用于生产高规格代用天然气。修整甲烷转化器区可以包含一个或多个，例如1-4个，特别是1或者2个修整甲烷转化器。在存在多于一个修整甲烷转化器的情况中，通常将它们串联布置，并且供给有由甲烷化的气流和任选的蒸汽组成的气体混合物。修整甲烷转化器的入口温度可以是200-300℃，优选230-280℃。在使用多于一个修整甲烷转化器时，它们可以在相同的温度运行，或者第二和任何随后的修整甲烷转化器中的温度低于第一修整甲烷转化器。另外该修整甲烷化区可以使用与主体甲烷化区相同的催化剂和催化剂设置来运行。
如果使用，完全甲烷化的代用天然气产物可以回收自最后的修整甲烷转化器。可以将完全甲烷化的气体进行一个或多个另外的SNG制备阶段例如干燥来除去水和/或二氧化碳去除。该干燥可以通过冷却所述产物气流到低于露点和收集液体冷凝物来进行，任选地在合适的干燥剂例如分子筛或者硅胶上精制。如果需要，CO2除去可以使用本领域已知的溶剂或者胺清洗技术来完成。
进一步参考附图来说明本发明，在其中；
图1是本发明一种实施方案的流程图的说明。
本领域技术人员将理解附图是示意性的，并且商业设备中会需要装置另外的项目例如原料鼓，泵，真空泵，压缩机，气体再循环压缩机，温度传感器，压力传感器，泄压阀，控制阀，流动控制器，液位控制器，收集槽，存储槽等。提供装置这样的辅助项目不形成本发明的一部分，并且遵循常规化工实践的。
本发明一种实施方案显示在图1中。在图1中，包含氢气，甲烷，一氧化碳和/或二氧化碳的第一脱硫合成气供料流在管线110中供给到第一主体甲烷化区，其由三个主体甲烷转化器114，116和118组成，每个含有微粒甲烷化催化剂床。包含氢气，一氧化碳和/或二氧化碳，并且供料压力低于第一供料流110的第二脱硫合成气供料流在管线112中供给到第二主体甲烷化区，其由两个主体甲烷转化器120和122组成，每个含有微粒甲烷化催化剂床。
第二供料流112的压力低于第一供料流110。第一供料流110和第二供料流112之间的压力差与穿过第一主体甲烷化区的压力降相同。
第一主体甲烷转化器114、第二主体甲烷转化器116和第三主体甲烷转化器118每个分别通过管线124、126和128供给有一部分的第一供料流110。第四主体甲烷转化器120和第五主体甲烷转化器122每个分别通过管线130和132供给有一部分的第二供料流112。所述供料流在主体甲烷转化器114、116、118、120和122中甲烷化。来自于第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器114的甲烷化气流在管线134中送到热交换器136，在这里将它冷却，然后经由管线138加入到第二主体甲烷转化器116的供料流126中。来自于第二主体甲烷转化器116的甲烷化气流在管线140中送到热交换器142，在这里将它冷却，然后经由管线144加入到第三主体甲烷转化器118的供料流128中。来自于第三主体甲烷转化器118的甲烷化气流在管线146中送到热交换器148，在这里将它冷却。来自于热交换器148的一部分冷却的流在再循环回路中在管线152中送到压缩机154。经由管线156输送来自于压缩机154的压缩的甲烷化气体来稀释供给到第一主体甲烷转化器114的供料流。如果期望，该压缩的甲烷化气体可以在热交换器中(未示出)加热到合适的甲烷化入口温度。经由管线150输送来自于热交换器148的其余部分的甲烷化气流来稀释供给到第二主体甲烷化区第一主体甲烷转化器120的第二供料流部分。来自于第二主体甲烷化区120的第一主体甲烷转化器的甲烷化气流在管线158中送到热交换器160，在这里将它冷却，然后经由管线162加入来稀释第二主体甲烷化区122的第二主体甲烷转化器的供料流。在管线164中除去来自于第二主体甲烷化区122的第二主体甲烷转化器的产物，并且送过热交换器166，在这里将它冷却。它然后在管线168中送到一个或多个随后的修整甲烷转化器(未示出)。从该修整甲烷转化器中排出产物SNG，然后冷却和干燥。
取决于供料组成和运行条件，必需或者令人期望的是可与从回收自第三主体甲烷转化器118的甲烷化气体中除水。这可以在压缩机之前方便地进行。
可以在管线124或者130中加入蒸汽。这仅是某些供料组成和运行条件所需的。
进一步参考下面的实施例来说明本发明。
实施例1
这个实施例基于1000000Nm3/h的生产能力。所述方法供给有包含氢气，碳氧化物和甲烷，并且压力是3.6MPa(绝压)的第一合成气供料流。该第一脱硫的供料流组成如下；
Figure BDA0001394292540000111
Figure BDA0001394292540000121
所述方法供给有包含氢气、碳氧化物、并且压力是2.8MPa(abs)的第二合成气供料流。该第二脱硫的供料流组成如下；
Figure BDA0001394292540000122
所述产物规格如下；
Figure BDA0001394292540000123
在一种对比方法中，第一高压供料流需要用串联的2个主体甲烷转化器平行运行的4个组列，和第二低压供料流需要用2个主体甲烷转化器平行运行的2个组列。由于制造和运输限制，该主体甲烷化再循环回路内部的反应器/装置项目是成对的。因此6个组列将具有24个主体甲烷转化器反应器容器和6个压缩机。对于高甲烷供料流，所需的再循环气体流量是大约4x23300kmol/h和再循环压缩机轴功率是大约4x3800kW。对于低压甲烷供料流，所需的再循环气体流量是大约2x33000kmol/h和再循环压缩机轴功率是大约2x8500kW。
在根据图1所示流程图的方法中，需要4个组列，其用5个串联主体甲烷转化器平行运行，其中3个甲烷转化器置于再循环回路内部和2个甲烷转化器置于再循环回路外部。置于再循环气体回路内部的主体甲烷转化器供给有第一供料流，和置于再循环气体回路外部的主体甲烷转化器供给有第二供料流。
将装置数减少，并且所需的催化剂体积保持与目前的方法相同。所需再循环气体流量是大约4x13550kmol/h和再循环压缩机轴功率是大约4x3000kW。代替6个组列，所提出的方法将需要4个组列，其具有20个主体甲烷化容器和4个压缩机。
下面的表列举了对于使用KatalcoTM CRG-S2R和KatalcoTM CRG-S2CR的一个组列来说，这个流程表的运行。
Figure BDA0001394292540000141

Claims (16)

1.一种生产代用天然气的方法，其包括步骤：将包含氢气、甲烷、一氧化碳和/或二氧化碳的第一合成气供料流平行供给到包含第一主体甲烷转化器和最后的主体甲烷转化器的第一主体甲烷化区中的两个或更多个主体甲烷转化器中，将包含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的第二合成气供料流供给到包含第一主体甲烷转化器的第二主体甲烷化区中的一个或多个主体甲烷转化器中，每个主体甲烷转化器含有甲烷化催化剂，以使得供料流至少部分地甲烷化，将回收自第一主体甲烷化区中的最后的主体甲烷转化器的甲烷化的气流分成第一部分和第二部分，将该第一部分在再循环回路中再循环到第一主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第一合成气供料流，和将该第二部分供给到第二主体甲烷化区的第一主体甲烷转化器，来稀释供给到所述的第一主体甲烷转化器的第二合成气供料流，其中该第二合成气供料流的供料压力低于第一合成气供料流的供料压力，并且该第一和第二供料流之间的压力差至少是通过第一主体甲烷化区的压力降。
2.根据权利要求1的方法，其中该第一供料流是获自压力高于第二供料流的气化器输送气体的脱硫合成气，和该第二供料流是获自压力低于第一供料流的气化器输送气体的脱硫合成气。
3.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中该第一供料流是获自块煤气化器的脱硫合成气，和该第二供料流是获自粉煤气化器的脱硫合成气。
4.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中甲烷化催化剂在入口温度为200-450℃的范围运行。
5.根据权利要求1或者权利要求2的方法，在5-80巴绝压的压力范围运行。
6.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中第一主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目是2-10个，和第二主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目是1-10个。
7.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中第一主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目N是2-4个，和第二主体甲烷化区中主体甲烷转化器的数目是2-4个。
8.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中在第二主体甲烷化区中存在两个或更多个主体甲烷转化器，并且第二供料流平行供给到第二主体甲烷化区中的每个主体甲烷转化器。
9.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中第一主体甲烷化区中的主体甲烷转化器是串联连接的。
10.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中在第二主体甲烷化区中存在两个或更多个主体甲烷转化器，并且该主体甲烷转化器是串联连接的。
11.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中在每个主体甲烷化区中存在两个或更多个主体甲烷转化器，并且供给到每个主体甲烷化区中的第一甲烷转化器的供料流的部分是供料流的10vol％-60vol％。
12.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中该再循环回路包含用于再循环气流的压缩机，和用于加热供给到第一主体甲烷化区中的第一主体甲烷转化器的稀释气流的预热器。
13.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中将蒸汽加入到每个主体甲烷化区的至少一个主体甲烷转化器的供料流中。
14.根据权利要求1或者权利要求2的方法，进一步包括将来自于第二主体甲烷化区的产物气体在一个或多个修整甲烷转化器中进行进一步的甲烷化。
15.根据权利要求14的方法，进一步包括将来自于最后的修整甲烷转化器的产物气体进行干燥步骤。
16.一种甲烷化系统，用于使用第一和第二甲烷化区将第一和第二供料流转化成代用天然气，所述的甲烷化系统适用于根据权利要求1-15任一项的方法来运行。
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