CN201634650U

CN201634650U - 一种甲烷化装置

Info

Publication number: CN201634650U
Application number: CN2010200469295U
Authority: CN
Inventors: 朱菁; 朱淼鑫; 胡浩雷; 李波
Original assignee: CHANGZHENG TIANMIN HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Current assignee: CHANGZHENG TIANMIN HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-01-15

Abstract

本实用新型公开了一种甲烷化装置，用于进行一甲烷化反应，其包括一用于进行甲烷化反应的反应装置；一对甲烷化反应的原料气进行预热的换热装置，所述换热装置与所述反应装置连接；以及一对甲烷化反应产生的热量进行疏导的导热装置，所述导热装置与所述反应装置连接。本实用新型利用甲烷化反应将尾气中的H₂和合成氨工艺排出的CO₂生成热值更高的CH₄，不仅提高了甲烷的含量，同时在利用尾气生产液化天然气的过程中降低了压缩能耗。

Description

一种甲烷化装置

技术领域

实用新型涉及一种生产液化天然气(LNG)的装置，尤其涉及一种利用合成氨尾气生产液化天然气的甲烷化装置。

背景技术

氮肥在农作物生长中具有至关重要的作用，目前国内各氮肥厂每年都要生产大量的氮肥，以供大面积的农作物生长使用。然而，氮肥生产后会产生大量的合成氨尾气，而国内还没有较好的处理合成氨尾气的方法，目前氮肥厂的合成氨尾气都采取燃烧或直接放空的方法，这种做法不仅浪费了能源、污染了环境，同时也降低了氮肥厂的经济效益。

迫于目前环境污染的日益严重，业界急需一种处理合成氨尾气的方法，可以将尾气中的H₂、CO₂转化为有益的CH₄，避免环境的污染及能源的浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种甲烷化装置，把合成氨尾气中的H₂、CO₂转化成CH₄，提高甲烷含量，降低合成氨尾气对大气的污染。

为实现上述目的，本实用新型所提出的甲烷化装置，用于进行一甲烷化反应，包括：一用于进行甲烷化反应的反应装置；一对甲烷化反应的原料气进行预热的换热装置，所述换热装置与所述反应装置连接；以及一对甲烷化反应产生的热量进行疏导的导热装置，所述导热装置与所述反应装置连接。

其中，所述反应装置包括一甲烷化炉，所述换热装置包括一换热器，所述导热装置包括一空冷器，所述换热器与所述甲烷化炉之间分别通过一用于向甲烷化炉中输送原料气的第一管路及用于向换热器中输送甲烷化反应后气体的第二管路连接，所述甲烷化炉通过一第三管路与所述空冷器连接，所述空冷器通过一第四管路与所述甲烷化炉连接，并且所述甲烷化炉、所述第三管路、所述空冷器及所述第四管路之间形成一第一循环通道。

其中，所述导热装置还包括一循环泵，所述甲烷化炉通过一第五管路与所述循环泵连接，所述循环泵通过一第六管路与所述甲烷化炉连接，并且，所述甲烷化炉、所述第五管路、所述循环泵及所述第六管路之间形成一第二循环通道。

其中，所述导热装置还包括一导热油储罐及一与该导热油储灌连接的给料泵，所述导热油储灌与所述第四管路连接，所述给料泵与所述甲烷化炉连接。

较佳地，还包括一液位检测仪，所述液位检测仪与所述甲烷化炉连接。

较佳地，还包括一余热回收装置，所述余热回收装置与所述换热器连接。

较佳地，还包括一冷却器，所述冷却器与所述余热回收装置连接。

较佳地，还包括一气液分离器，所述气热分离器与所述冷却器连接。

较佳地，还包括一用于测定所述甲烷化炉中导热油温度的第一温度测控仪及用于测定换热器2进口温度的第二温度测控仪，以及用于测定换热器2出口温度的第三温度测控仪。

较佳地，还包括用于测定导热油蒸汽压力的压力测控仪，位于第三管路上。

较佳地，所述第一温度测控仪、所述第二温度测控仪及第三温度测控仪为温度计或温度传感器。

其中，所述甲烷化炉具有H₂和CO₂的混合气进气口以及CH₄出气口。

本实用新型的效果：

1、通过甲烷化炉中的甲烷化反应可以将90％的H₂和CO₂转化成CH₄，提高了甲烷的产量，降低了合成氨尾气对环境的污染，节约了能源。

2、除去H₂后，降低了后续的压缩能耗。

3、导热装置的设置能有效疏导甲烷化炉中反应产生的热量，控制甲烷化炉中的温度维持在正常温度下。

4、换热器能利用甲烷化炉中反应后气体温度加热反应前原料气体温度到正常值，节约了能源。

附图说明

图1为本实用新型的甲烷化装置的结构框图；

图2为本实用新型的甲烷化装置的第一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的甲烷化装置的第二实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的甲烷化装置的第三实施例的结构示意图。

其中，附图标记：

10、反应装置 20、换热装置

30、导热装置 1、换热器

2、余热回收装置 3、气液分离器

4、甲烷化炉 5、循环泵

6、给料泵 7、空冷器

8、导热储油罐 9、冷却器

a：第一管路 b：第二管路

c：第三管路 d：第四管路

e：第五管路 f：第六管路

g：第七管路 h：第八管路

i：第九管路

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型所提出的甲烷化装置进行具体说明。

图1为本实用新型的甲烷化装置的结构框图，如图所示，该甲烷化装置用于进行一甲烷化反应，其包括：一用于进行甲烷化反应的反应装置10；一对甲烷化反应的原料气进行预热的换热装置20，所述换热装置20与所述反应装置10连接；以及一对甲烷化反应产生的热量进行疏导的导热装置30，所述导热装置30与所述反应装置10连接。

其中，在1.7MPa、300℃下，于反应装置10中发生甲烷化反应：4H2+CO₂＝CH₄+2H₂O，把90％的H₂和CO₂转化成了CH₄和H₂O，反应放出了大量的热；

并且，将甲烷化反应后的气体输送到换热装置20中，利用甲烷化反应后300℃高温气体的热量加热反应前40℃的原料气体至反应温度180℃，之后，原料气体进入反应装置10中发生甲烷化反应。

另外，通过导热油吸收甲烷化反应产生的热量，导热油吸收热量后变成蒸汽，利用导热装置30输通导热油蒸汽进而带走甲烷化反应释放出来的大量的热，并且导热油蒸汽在导热装置10的作用下冷凝成液态后重新回到反应装置10中。

图2为本实用新型的甲烷化装置的第一实施例的结构示意图，如图所示，所述反应装置10包括一甲烷化炉4，所述换热装置20包括一换热器1，所述导热装置30包括一空冷器7，所述空冷器7通过电机M驱动，所述换热器1与所述甲烷化炉4之间分别通过一用于向甲烷化炉4中输送原料气的第一管路a及用于向换热器1中输送甲烷化反应后气体的第二管路b连接，所述甲烷化炉4通过一第三管路c与所述空冷器7连接，所述空冷器7通过一第四管路d与所述甲烷化炉4连接，并且所述甲烷化炉4、所述第三管路c、所述空冷器7及所述第四管路d之间形成一第一循环通道。另外，所述甲烷化炉具有H₂和CO₂的混合气进气口以及CH₄出气口。

另外，还包括一压力检测仪(图中未示)，所述压力检测仪位于第三管路c上，用于监测导热油蒸汽压力。所述压力测控仪为压力表或压力传感器。图3为本实用新型的甲烷化装置的第二实施例的结构示意图，如图所示，与图2所示实施例不同的是：所述导热装置30还包括一循环泵5、一导热油储罐8及一给料泵6，所述甲烷化炉4通过一第五管路e与所述循环泵5连接，所述循环泵5通过一第六管路f与所述甲烷化炉4连接，并且，所述甲烷化炉4、所述第五管路e、所述循环泵5及所述第六管路f之间形成一第二循环通道。所述给料泵6与所述甲烷化炉4连接，所述导热油储灌8与所述给料泵6连接，并且所述导热油储灌8与所述第四管路d连接。

另外，还可包括一液位检测仪(图中未示)，所述液位检测仪与所述甲烷化炉连接。

图4为本实用新型的甲烷化装置的第三实施例的结构示意图，如图所示，与图3不同的是，该甲烷化装置还包括一余热回收装置2，一冷却器9，一气液分离器3，所述余热回收装置2与所述换热器1连接，所述冷却器9与所述余热回收装置2连接，所述气液分离器3与所述冷却器9连接。所述冷却器9于余热回收装置2无法将气体冷却时，将气体冷却到常温。

另外，还包括一第一温度测控仪(图中未示)，用于测定所述甲烷化炉中导热油温度，以及一第二温度测控仪(图中未示)，用于测定换热器2进口温度，以及一第三温度测控仪(图中未示)，用于测定换热器2出口温度。并且，该第一温度测控仪及第二温度测控仪及第三温度测控仪可以为温度计或温度传感器。

以下结合图4所示的较佳实施例，说明本实用新型的甲烷化装置的工作原理。

原料气首先输送入换热器1，并且甲烷化反应后气体通过所述第二管路b输送进入换热器1，进而换热器1回收了甲烷化反应后气体的部分热量，通过该热量加热原料气体，使原料气体由40℃升温至180℃后通过第一管路a进入甲烷化炉4，并在1.7MPa、300℃的条件下发生甲烷化反应，把90％的H₂和CO₂转化成了CH₄和H₂O，反应放出了大量的热。并且，反应后气体作为热源通过换热器1后自身降温至约165℃，之后，进入余热回收装置2，回收的热量用于加热输入到余热回收装置2中的二氧化碳(含二氧化碳、少量硫化氢)到脱硫最佳温度45℃，并且自身温度降低，然后在冷却器9中被冷却到常温，再进入气液分离器3中分离水分，然后通过第七管路g进入下一工段。气液分离器3中分离出的水分通过第八管路h，即排污管路，进入排污程序。另外，二氧化碳加热后通过第九管路I输出到下一工段。

甲烷化反应产生的热量通过导热油在反应器4中加热蒸发而被带走，导热油蒸汽通过第三管路c进入空冷器7中，并在空冷器7中被冷却而通过第四管路d冷凝回甲烷化炉4，压力测控仪(图中未示)用于监测导热油蒸汽压力。另外，为了防止循环不畅而产生局部过热，利用循环泵5对导热油强制循环，在循环泵5的作用下，导热油由第五管路e导出并通过第六管路f重新返回甲烷化炉4中，较佳地，甲烷化反应及导热油强制循环过程通过所述液位检测仪时刻检测导热油液位，并且，当导热油液位不足时，通过所述给料泵6将导热油储灌8中的导热油补充到甲烷化炉4中。

另外，于反应过程中通过第一温度测控仪测定所述甲烷化炉中导热油温度，并通过一第二温度测控仪测定换热器2进口温度，通过第三温度测控仪测定换热器2出口温度。

本实用新型利用甲烷化反应将尾气中的H₂和合成氨工艺排出的CO₂生成热值更高的CH₄，不仅提高了甲烷的含量，同时在利用尾气生产LNG的过程中降低了压缩能耗。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种甲烷化装置，用于进行一甲烷化反应，其特征在于，包括：

一用于进行甲烷化反应的反应装置；

一对甲烷化反应的原料气体进行预热的换热装置，所述换热装置与所述反应装置连接；以及

一对甲烷化反应产生的热量进行疏导的导热装置，所述导热装置与所述反应装置连接。

2.根据权利要求1所述的甲烷化装置，其特征在于，所述反应装置包括一甲烷化炉，所述换热装置包括一换热器，所述导热装置包括一空冷器，所述换热器与所述甲烷化炉之间分别通过一用于向甲烷化炉中输送原料气的第一管路及用于向换热器中输送甲烷化反应后气体的第二管路连接，所述甲烷化炉通过一第三管路与所述空冷器连接，所述空冷器通过一第四管路与所述甲烷化炉连接，并且所述甲烷化炉、所述第三管路、所述空冷器及所述第四管路之间形成一第一循环通道。

3.根据权利要求2所述的甲烷化装置，其特征在于，所述导热装置还包括一循环泵，所述甲烷化炉通过一第五管路与所述循环泵连接，所述循环泵通过一第六管路与所述甲烷化炉连接，并且，所述甲烷化炉、所述第五管路、所述循环泵及所述第六管路之间形成一第二循环通道。

4.根据权利要求3所述的甲烷化装置，其特征在于，所述导热装置还包括一导热油储罐及一与该导热油储灌连接的给料泵，所述导热油储灌与所述第四管路连接，所述给料泵与所述甲烷化炉连接。

5.根据权利要求4所述的甲烷化装置，其特征在于，还包括一液位检测仪，所述液位检测仪与所述甲烷化炉连接。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的甲烷化装置，其特征在于，还包括一余热回收装置，所述余热回收装置与所述换热器连接。

7.根据权利要求6所述的甲烷化装置，其特征在于，还包括一冷却器，所述冷却器与余热回收装置连接。

8.根据权利要求7所述的甲烷化装置，其特种在于，还包括一气液分离器，所述气液分离器与所述冷却器连接。

9.根据权利要求2所述的甲烷化装置，其特征在于，还包括一用于测定所述甲烷化炉中导热油温度的第一温度测控仪、用于测定换热器2进口温度的第二温度测控仪、用于测定换热器出口温度的第三温度测控仪及用于测定导热油蒸汽压力的压力测控仪。

10.根据权利要求9所述的甲烷化装置，其特征在于，所述第一温度测控仪、所述第二温度测控仪及所述第三温度测控仪为温度计或温度传感器，所述压力测控仪为压力表或压力传感器。

11.根据权利要求2所述的甲烷化装置，其特征在于，所述甲烷化炉具有H₂和CO₂的混合气进气口以及CH₄出气口。