CN108774099A - 一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，将CO2和H2镍催化下，反应生成甲烷，经分离、提纯、深冷，成液态甲烷；将CO2和H2混合在一起，反应生成甲烷和水，降温至190‑210℃，送入余热锅炉，再降温至120℃以下，送入冷却器，再冷却降温至40℃以下，送入水分离器，经膜分离器吸附，膜分离器分离出来的H2返回至换热器，分离出H2的甲烷送入冷箱，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷，送入储槽，即为成品；本发明充分利用废气，节能、环保，生产成本低，产品质量好，是液态甲烷生产上的一大技术进步和创新，经济和社会效益巨大。
Description
技术领域
本发明涉及化工，特别是采用CO2作为原料之一来反应合成液态甲烷，充分利用废气保护大气环境的一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法。
背景技术
液态甲烷（LNG），是公认也是广泛应用的清洁能源，由于其良好的易燃、易汽化特性，被广泛应用在工业、农业、汽车、日常生活等领域，市场前景极为广阔，由于气源资源短缺，煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相用煤炭开发和生产的该产品，也是是国内、外优先发展的产业。目前生产液态甲烷（LNG）所采用的方法，主要为煤炭气化反应后再合成甲烷，然后深冷，这种方法需要消耗过多煤炭资源，且投资成本大，建设周期长，能耗大，成本高，难以有效推广应用，远远满足不了现代化工业、生活、交通业上对液态甲烷的实际需要。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，可有效解决现有技术产品能耗大、成本高的问题。
本发明解决的技术方案是，将CO2和H2镍催化下，反应生成甲烷，经分离、提纯、深冷，成液态甲烷（LNG）；具体方法是：将压力3.8-4.2MPa的质量纯度为90%的CO2和压力3.4-3.6MPa的质量浓度为98%的H2以质量比1:3混合在一起，在350-370℃，镍催化下反应生成甲烷和水，降温至190-210℃，送入余热锅炉，再降温至120℃以下，送入冷却器，再冷却降温至40℃以下，送入水分离器，经膜分离器吸附，膜分离器分离出来的H2返回至换热器，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷送入冷箱，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
本发明充分利用废气，节能、环保，生产成本低，产品质量好，是液态甲烷（LNG）生产上的一大技术进步和创新，市场前景广阔，经济和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明的工艺设备流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
本发明在具体实施中，可由以下实施例给出：
实施例1：如图1所示，一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法是：将压力3.8-4.2MPa的质量纯度为90%的CO2和压力3.4-3.6MPa的质量浓度为98%的H2以质量比1:3混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到255-265℃，经节点B送入电加热器2，再加热到275-285℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在350-370℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为50%，水45%，未反应的氢为5%，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到190-210℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
实施例2：一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法是：将压力4.0MPa的质量纯度为90%的CO2 25KG和压力3.5MPa的质量浓度为98%的H2 75KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到260℃，经节点B送入电加热器2，再加热到280℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在360℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为50KG，水45KG，未反应的氢为5KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到200℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，甲烷和剩余的H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
实施例3：一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法是：将压力4.2MPa的质量纯度为90%的CO2 50KG和压力3.6MPa的质量浓度为98%的H2 150KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到265℃，经节点B送入电加热器2，再加热到285℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在370℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为100KG，水90KG，未反应的氢为5KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到210℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
实施例4：一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法是：将压力3.8MPa的质量纯度为90%的CO2 15KG和压力3.4MPa的质量浓度为98%的H2 45KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到255℃，经节点B送入电加热器2，再加热到275℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在350℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为30KG，水27KG，未反应的氢为3KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到190℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
由以上可知，本发明充分利用废气来生产洁净燃料即废物利用又保护大气环境，同时又降低了LNG生产成本，可谓一举多得，与现有煤制LNG方法上有着本质的不同，是申请人经科学研究试验和对实践总结作出的创造性劳动结晶。
本发明有效地利用废气，同时充分利用反应后热量回收蒸汽，实现节能，降低生产成本的目的，并充分利用大量废气资源CO2，具有科学、安全、高效、节能、投资少、成本低、质量好、无环境污染（环保）的显著优点，经多次多批（10次）不同量的测试和与煤制方法生产LNG相比，本发明可节约成本40%以上，节能50%以上，投资成本降低70%以上，而且生产稳定可靠，是LNG生产上的一大创造，其经济效益和社会效益都非常巨大，特别对是电石尾气、黄磷尾气的综合治理都有着广泛的应用空间。
Claims (5)
1.一种废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，其特征是：将CO2和H2镍催化下，反应生成甲烷，经分离、提纯、深冷，成液态甲烷（LNG）；具体方法是：将压力3.8-4.2MPa的质量纯度为90%的CO2和压力3.4-3.6MPa的质量浓度为98%的H2以质量比1:3混合在一起，在350-370℃，镍催化下反应生成甲烷和水，降温至190-210℃，送入余热锅炉，再降温至120℃以下，送入冷却器，再冷却降温至40℃以下，送入水分离器，经膜分离器吸附，膜分离器分离出来的H2返回至换热器，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷送入冷箱，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
2.根据权利要求1所述的废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，其特征是：将压力3.8-4.2MPa的质量纯度为90%的CO2和压力3.4-3.6MPa的质量浓度为98%的H2以质量比1:3混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到255-265℃，经节点B送入电加热器2，再加热到275-285℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在350-370℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为50%，水45%，未反应的氢为5%，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到190-210℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
3.根据权利要求1所述的废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，其特征是：将压力4.0MPa的质量纯度为90%的CO2 25KG和压力3.5MPa的质量浓度为98%的H2 75KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到260℃，经节点B送入电加热器2，再加热到280℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在360℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为50KG，水45KG，未反应的氢为5KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到200℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，甲烷和剩余的H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
4.根据权利要求1所述的废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，其特征是：将压力4.2MPa的质量纯度为90%的CO2 50KG和压力3.6MPa的质量浓度为98%的H2 150KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到265℃，经节点B送入电加热器2，再加热到285℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在370℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为100KG，水90KG，未反应的氢为5KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到210℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
5.根据权利要求1所述的废气二氧化碳综合利用生产液态甲烷的方法，其特征是：将压力3.8MPa的质量纯度为90%的CO2 15KG和压力3.4MPa的质量浓度为98%的H2 45KG混合在一起，经节点A（管道，以下同）送入换热器1，预热到255℃，经节点B送入电加热器2，再加热到275℃，然后经节点C送入装有镍催化剂的反应釜3，在350℃下，CO2和H2反应生成甲烷和水，其中，甲烷重量为30KG，水27KG，未反应的氢为3KG，然后出反应釜3，经节点D送回换热器1，降温到190℃，再经节点E送入余热锅炉4，用水降温到120℃以下，经节点F送入冷却器5（冷凝器），再冷却降温至40℃以下，经节点G送入水分离器6，水被分离，排出收集，剩余的甲烷和H2经节点H送入膜分离器7吸附，将甲烷和H2分离，膜分离器分离出来的H2返回至换热器1，实现氢的综合循环利用，分离出H2的甲烷经节点I送入冷箱8，液氮保护下，在零下170℃深冷，液化成液态甲烷（LNG），经节点J送入储槽，即为成品，N2收回压缩，循环使用。
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- 2018-06-01 CN CN201810470591.7A patent/CN108774099A/zh active Pending
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