DE112021000236T5

DE112021000236T5 - System und Verfahren zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas

Info

Publication number: DE112021000236T5
Application number: DE112021000236.8T
Authority: DE
Inventors: Xiaolong Wang; Zhong He; Shiwang Gao; Shisen Xu; Lianbo Liu
Original assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute
Current assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN111718760B; WO2021259130A1; CN111718760A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein System und ein Verfahren zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas auf das technische Gebiet von auf Kohle basierendem Erdgas. Erstens wird einen Kohlevergasungsprozess angewendet, das Vergasung von zerkleinerter Kohle und Vergasung von pulverisierter Kohle kombiniert; Das Rohkohlengas wird durch einen Prozess für schwefelbeständige Methanisierung synthetisiert, das einen adiabatischen Reaktor und einen Reaktor mit gleichmäßiger Temperatur kombiniert, um den effektiven Methangehalt im Synthesegas zu erhöhen und die Reaktionslast in nachfolgenden Abschnitten zu reduzieren; Sulfid und Kohlendioxid aus dem Rohmaterialgas werden durch einen herkömmlichen Reinigungsprozess entfernt; Schließlich wird qualifiziertes ziviles Erdgas durch einen Prozess für Tiefenmethanisierung erzeugt, das einen adiabatischen Reaktor und einen Reaktor mit gleichmäßiger Temperatur kombiniert. Dieses Prozesssystem realisiert die umfassende Nutzung von Rohkohle und reduziert effektiv die Produktionslast des Prozesses für Methanisierung, wodurch die Größe des Reaktors und der Rohrleitungsausrüstung verringert und die Produktionskapazität pro Einheit erhöht wird. Die stark exothermen Eigenschaften der Methanisierungsreaktion werden voll ausgenutzt, um Mitteldruckdampf und hochwertigen übersättigten Dampf herzustellen, und die Wärme im Prozesssystem wird angemessen genutzt, wodurch der Energieverbrauch gesenkt und die Produktionseffizienz hoch wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von auf Kohle basierendem Erdgas, auf einen Prozess für Methanisierung für die umfassende Nutzung von Rohkohle, insbesondere auf ein System und Verfahren zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas.
STAND DER TECHNIK
Die heutigen Umweltprobleme werden immer ernster, und der massive Einsatz fossiler Energie hat zu einer Verschärfung des Treibhauseffekts geführt. Die daraus resultierende globale Erwärmung, Naturkatastrophen und Unwetter haben zunehmend die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Die umfassende und effiziente Nutzung von Kohle zu realisieren, den Ausstoß von Schadgasen zu reduzieren und den Nutzungsgrad der Energie zu verbessern, sind die Konsens der aktuellen Energieentwicklung. Der Einsatz der Technologie von auf Kohle basierendem Erdgas kann Kohle in saubereres Erdgas umwandeln, wodurch die Schadstoffemissionen erheblich reduziert und die Kohleressourcen effizient genutzt werden.
Gegenwärtig verwendet die industrialisierte und ausgereifte Prozesstechnologie von auf Kohle basierendem Erdgas hauptsächlich die Druckvergasungstechnologie für zerkleinerte Kohle. Der Methangehalt im Rohkohlengas, das durch den Verdampfer erzeugt wird, macht etwa 8-13% aus. Die Erhöhung des Methangehalts im Rohkohlengas kann die Reaktionslast in nachfolgenden Abschnitten wirksam reduzieren. Die Druckvergasungstechnologie für zerkleinerte Kohle erfordert jedoch, dass die Partikelgröße der Rohkohle auf 6 mm bis 50 mm gesteuert wird, was zu Problemen wie etwa unzureichende Stückkohle und überschüssige pulverisierte Kohle führt, was zu einer großen Verschwendung von Ressourcen führt. Darüber hinaus ist die Abwasserbehandlungstechnologie der Druckvergasungstechnologie für zerkleinerte Kohle nicht ausgereift genug, was leicht zu Umweltverschmutzung führt.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Technische Probleme
Die CO-Methanisierungsreaktion ist eine typische stark exotherme Reaktion. Der adiabatische Temperaturanstieg von CO pro 1% beträgt etwa 72 °C. Die Umwandlungsrate der CO-Methanisierungsreaktion nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Wenn die Reaktionstemperatur höher als 500 °C ist, sind Nebenreaktionen wie die Rückwärtswassergasreaktion, die Umwandlungsreaktion und die Kohlenstoffablagerungsreaktion vorteilhaft. Gleichzeitig ist die Methanisierungsreaktion von Kohlenmonoxid eine volumenreduzierende Reaktion, so dass die Druckbeaufschlagung die Erzeugung von CH4-Produkten begünstigt. Bei üblichen Prozessen für Methanisierung ist der Einsatz mehrerer adiabatischer Festbettreaktoren erforderlich, die in Reihe geschaltet sind. Nach jeder Stufe des Reaktors sind mehrere Wärmetauscher in Reihe geschaltet, um nach dem Abkühlen in die nächste Stufe des Reaktors einzutreten. Im gesamten Prozess sind im Allgemeinen 3 bis 4 Stufen solcher Reaktoren und 8 bis 10 Wärmetauscher erforderlich, um CO vollständig umzuwandeln. Mehrere Sätze von Vorrichtungen zur Reaktionswärmetauschung mit einem solchen langen Vorgang verursachen eine hohe Investition und einen komplizierten Betrieb des Prozesses für Methanisierung.
Technische Lösungen
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas, umfassend einen Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle, einen Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung, einen Gas-Gas-Wärmetauscher I, einen Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung, ein Dampfüberhitzer I, einen Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur, einen Kesselwasservorwärmer I, eine Dampftrommel I, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider I, einen Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur, einen Gas-Gas-Wärmetauscher II, einen Reaktor zur adiabatischen Methanisierung, ein Dampfüberhitzer II, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider II, einen Umlaufkompressor mit Hochtemperatur, einen Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur, einen Kesselwasservorwärmer II, eine Dampftrommel II, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider III und eine Wasserpumpe;
dass der Auslass des Kohlevorbereitungsabschnitts jeweils mit dem Einlass des Vergasungsprozesses für zerkleinerte Kohle und dem Einlass des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung verbunden ist, dass der Auslass des Vergasungsprozesses für zerkleinerte Kohle und der Auslass des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung kombiniert sind und mit dem Schaleneinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers I verbunden sind, dass der Schalenauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers I jeweils mit dem Einlass des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung und dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur verbunden ist, dass der Auslass des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung mit dem Schaleneinlass des Dampfüberhitzers I verbunden ist, dass der Schalenauslass des Dampfüberhitzers I mit dem Rohrleitungseinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers I verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers I mit dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur mit dem Schaleneinlass des Kesselwasservorwärmers I verbunden ist, dass der Schalenauslass des Kesselwasservorwärmers I mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders I verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders I mit dem Einlass des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur und die Auslassrohrleitung des Umlaufkompressors mit Hochtemperatur kombiniert sind und mit dem Rohrleitungseinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers II verbunden sind, dass der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II und die Mitteldruckdampfrohrleitung kombiniert sind und mit dem Einlass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung verbunden sind, dass der Auslass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung mit dem Schaleneinlass des Dampfüberhitzers II verbunden ist, dass der Schalenauslass des Dampfüberhitzers II in zwei Zweige unterteilt ist, wobei ein Zweig mit dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur verbunden ist und der andere Zweig ist mit dem Schaleneinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers II verbunden ist, dass der Schalenauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders II verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders II mit dem Einlass des Umlaufkompressors mit Hochtemperatur verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur mit dem Schaleneinlass des Kesselwasservorwärmers II verbunden ist, dass der Schalenauslass des Kesselwasservorwärmers II mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders III verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders III qualifiziertes synthetisches Erdgas ist;
Es ist vorgesehen, dass der Kesselwassereinlass jeweils mit den Rohrleitungseinlässen des Kesselwasservorwärmers I und des Kesselwasservorwärmers II verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Kesselwasservorwärmers II mit dem Einlass der Dampftrommel II verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Kesselwasservorwärmers I mit dem Einlass der Dampftrommel I verbunden ist, dass die Dampftrommel I einen Wasserkreislauf durch ein aufsteigendes Rohr und ein absteigendes Rohr mit einer Schale des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur einrichtet, dass die Dampftrommel II einen Wasserkreislauf durch ein aufsteigendes Rohr und ein absteigendes Rohr mit einer Schale des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur einrichtet, dass die Dampftrommel I und die Dampftrommel II eine große Menge an Mitteldruckdampf erzeugen, dass der Auslass der Mitteldruckdampfrohrleitung hauptsächlich vier Zweige hat, dass der erste Mitteldruckdampfzweig und der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II kombiniert sind und in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung eingeführt werden, dass der zweite Mitteldruckdampfzweig mit dem Rohrleitungseinlass des Dampfüberhitzers I verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Dampfüberhitzers I mit dem Einlass einer übersättigten Dampfhauptrohrleitung verbunden ist, dass der dritte Mitteldruckdampfzweig mit dem Rohrleitungseinlass des Dampfüberhitzers II verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Dampfüberhitzers II mit dem Einlass der übersättigten Dampfhauptrohrleitung verbunden ist, um hochwertigen übersättigten Mitteldruckdampf zu erzeugen, dass der vierte Mitteldruckdampfzweig mit dem Einlass des Kohlevergasungsprozesses verbunden ist, um an dem Kohlevergasungsvorgang teilzunehmen, und der überschüssige Mitteldruckdampf an andere Abschnitte abgegeben wird, dass das Kondensat, das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider I, den Gas-Flüssigkeits-Abscheider II und den Gas-Flüssigkeits-Abscheider III erzeugt wird, über die Wasserpumpe in einen Kreislaufwasserabschnitt gepumpt wird.
Ferner ist vorgesehen, dass der Methanisierungskatalysator in der Mitte des Bettes in dem Reaktor zur adiabatischen Methanisierung HN-1 ist, dass der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator in der Mitte des Bettes in dem Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung HN-3 ist, dass der obere und der untere Teil des Bettes mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln gefüllt sind.
Ferner ist vorgesehen, dass der Methanisierungskatalysator HN-1 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-3 speziell geformte Vierporenstrukturen sind und der Durchmesser einer einzelnen hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugel 5 mm beträgt, dass die hochtemperaturbeständige Aluminiumoxid-Porzellankugel eine Füllhöhe von 100 mm bis 200 mm im oberen und unteren Teil des Bettes hat.
Ferner ist vorgesehen, dass die Zusammensetzungen des Methanisierungskatalysators HN-1 NiO 35%-60%, La₂O₃ 2%-10%, M₀O₃ 0,5%-5%, K₂O 0,2-2%, CaO 2%-10%, MgO 2%-10%, Al₂O₃ 30%-50% und Graphit 1%-2% bezogen auf den Massenanteil sind, dass die Zusammensetzungen des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators HN-3 Al₂O₃ 50%-85%, M₀O₃ 5%-15%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-15%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6% und P₂O₅ 0,5%-6% bezogen auf den Massenanteil sind.
Ferner ist vorgesehen, dass der in dem Spaltenrohr des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur gefüllte Methanisierungskatalysator HN-2 ist, der in dem Spaltenrohr des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur gefüllte schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 ist, dass der obere und der untere Teil des Spaltenrohrs mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln gefüllt sind.
Ferner ist vorgesehen, dass der Methanisierungskatalysator HN-2 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 kugelförmige Strukturen mit einem Durchmesser von 3 mm sind und der Durchmesser einer einzelnen hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugel 5 mm beträgt, dass die hochtemperaturbeständige Aluminiumoxid-Porzellankugel eine Füllhöhe von 100 mm bis 200 mm im oberen und unteren Teil des Spaltenrohrs hat.
Ferner ist vorgesehen, dass die Zusammensetzungen des Methanisierungskatalysators HN-2 NiO 10%-30%, La₂O₃ 2%-5%, M₀O₃ 2%-5%, CeO₂ 0,2%-2%, CaO 2%-10%, MgO 2%-10%, Al₂O₃ 45%-80%, Graphit 1%-2% bezogen auf den Massenanteil sind, dass die Zusammensetzungen des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators HN-4 Al₂O₃ 40%-75%, M₀O₃ 10%-25%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-11%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6% und P₂O₅ 0,5%-6% bezogen auf den Massenanteil sind.
Ferner ist vorgesehen, dass der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-3 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 zu einem Molybdänkatalysator gehören und sowohl eine katalytische Methanisierungsleistung als auch eine katalytische Umwandlungsleistung aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von synthetischem Erdgas unter Verwendung des obigen Systems zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas, umfassend die folgenden Schritte:

die qualifizierten Kohlepartikel, die durch den Kohlevorbereitungsabschnitt hergestellt werden, an den Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle verteilt werden, die verbleibende pulverisierte Kohle und die unqualifizierten Kohlepartikel, die während des Siebvorgangs erzeugt werden, weiter verarbeitet und an den Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung verteilt werden, und das durch den Zweiwege-Vergasungsprozess erzeugte Rohkohlengas gemischt und durch Wärmeübertragung in den Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung und den Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur zur schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion eingeführt wird, die in Reihe und parallel geschaltet sind; Das Synthesegas nach der schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion einem Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur unterzogen wird, um Sulfide und Kohlendioxid aus dem Rohkohlengas zu entfernen, das gereinigte qualifizierte Synthesegas in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung und den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur eingeführt wird, die in Reihe geschaltet sind, um eine zusätzliche Methanisierungsreaktion durchzuführen und qualifiziertes synthetisches Erdgas zu erzeugen;
wobei die Wärme des Auslasses des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung nacheinander durch das Dampfüberhitzer I und den Gas-Gas-Wärmetauscher I auf die Aktivierungstemperatur des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators reduziert wird; Die Wärme, die durch die schwefelbeständige Methanisierungsreaktion mit gleichmäßiger Temperatur freigesetzt wird, richtet eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Schale der Reaktor mit der Dampftrommel ein, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden;
dass die Wärme des ergänzenden Auslasses des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung nacheinander durch das Dampfüberhitzer II und den Gas-Gas-Wärmetauscher II übertragen wird, wobei ein Teil des Synthesegases des Auslasses des Dampfüberhitzers II als Kreislaufgas durch den Gas-Gas-Wärmetauscher II die Wärme übertragen und dann durch den Umlaufkompressor mit Hochtemperatur zirkuliert und mit dem Synthesegas des Auslasses des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur gemischt wird, um die Konzentration von Kohlenmonoxid im Synthesegas zu verdünnen, wodurch die Methanisierungslast im adiabatischen Reaktor verringert und der Temperaturanstieg im Bett vermieden wird; dass die Wärme des Bettes des ergänzenden Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Schale mit der Dampftrommel eingerichtet wird, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden.

Vorteilhafte Wirkungen
Der Vergasungsprozess, der mit der Technologie von auf Kohle basierendem Erdgas gemäß der vorliegenden Erfindung zusammenpasst, ist eine optimierte Reorganisation der Druckvergasungstechnologie für zerkleinerte Kohle und des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder der Vergasungstechnologie für Kohle-Wasser-Aufschlämmung, wodurch die umfassende Nutzung von Rohkohle realisiert wird. Die Anzahl der beiden Vergasertypen kann je nach Kohleart im Mischvergasungsprozess in Kombination mit den Kohlevergasungseigenschaften und der Kohleklumpenrate optimiert werden, um eine effiziente und qualitativ hochwertige Nutzung der Rohkohle zu erreichen. Durch die Optimierung der Anzahl der beiden Vergasertypen kann mit der Kombination von Kohlevergasungstechnologie und Vergasungstechnologie für pulverisierte Kohle die bestehende Anlage für auf Kohle basierendes Erdgas aufgerüstet werden. Da es sich bei der Methanisierungsreaktion um eine volumenreduzierende Reaktion handelt, kann die Einführung eines Prozesses für schwefelbeständige Methanisierung die Durchflussrate des Rohkohlengases verringern. Auf diese Weise kann der stabile Betrieb des ursprünglichen Prozesses erreicht werden, ohne die Produktionslast in nachfolgenden Abschnitten zu ändern, und eine bestimmte Anzahl von Vergasern für pulverisierte Kohle kann auf der ursprünglichen Basis hinzugefügt werden. Das heißt, das durch den Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle erhöhte Prozessgas kann die durch den Prozess für schwefelbeständige Methanisierung reduzierte Prozessgasmenge ergänzen, wodurch die Änderung der Produktionslast des gesamten Prozesssystems ausgeglichen wird. Es ist ersichtlich, dass die Mischvergasungstechnologie der Vergasung für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung und der Vergasung für zerkleinerte Kohle den effektiven Gasgehalt im Rohkohlengas erhöht und die Produktionslast des gesamten Prozesses für auf Kohle basierendes Erdgas erhöht, wodurch die vollständige Nutzung von Rohkohle realisiert und der Zweck der Qualitätsverbesserung und Effizienzsteigerung erreicht wird.
Der Reaktor zur adiabatischen Methanisierung und der Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur sind in Reihe geschaltet, wobei der Reaktor zur adiabatischen Methanisierung den Grad der Methanisierungsreaktion von Synthesegas effektiv erhöhen kann, wodurch eine Hochlastproduktion der Methanisierungsreaktion erreicht wird. Der in den adiabatischen Reaktor gefüllte Methanisierungskatalysator HN-1 hat die Eigenschaften hoher Temperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegen Kohlenstoffablagerung. Katalysatoren mit speziell geformten Vierporenstrukturen eignen sich besser für die Wärmediffusion und verbessern die Stoffübergangs- und Wärmeübertragungseffekte auf der Katalysatoroberfläche. Die Schale des Reaktors mit gleichmäßiger Temperatur bildet eine zyklische Wärmeübertragung mit der Dampftrommel, um die gleichmäßige Temperatur des Bettes des Reaktors mit gleichmäßiger Temperatur stabil zu halten, was für das thermodynamische Gleichgewicht der Methanisierung vorteilhafter ist und die Lebensdauer des Katalysators verlängert. Es erhöht nicht nur die Produktionskapazität des Prozesssystems, sondern erhöht auch die Methankonzentration im Produktgas, um qualifizierte synthetische Erdgasprodukte herzustellen. Das Reihenschaltungsprozesssystem des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung und des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur ist angemessen ausgelegt. Verglichen mit dem herkömmlichen dreistufigen Methanisierungsprozess wird die Anzahl der Reaktorausrüstung reduziert, wodurch die Investition verringert, die Betriebsschwierigkeiten verringert und die Produktionseffizienz hoch ist. Der in den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur gefüllte Methanisierungskatalysator HN-2 hat eine hohe thermische Stabilität und eine hohe Festigkeitsleistung, und die Größe ist kugelförmig mit einem Durchmesser von 3 mm, was für die gleichmäßige Verteilung des Katalysatorbetts und des Rohmaterialgases des Spaltenrohrreaktors vorteilhaft ist.
Der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-3 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 weisen sowohl eine katalytische Methanisierungsleistung als auch eine katalytische Umwandlungsleistung auf. Methan kann direkt unter Verwendung von Rohkohlengas synthetisiert werden, wodurch die Methankonzentration im Synthesegas effektiv erhöht und die Produktionslast in nachfolgenden Abschnitten verringert wird. Die katalytische Umwandlungsleistung des Katalysators kann den Gehalt an Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Rohkohlengas einstellen, so dass das optimierte Rohkohlengas besser für nachfolgende zusätzliche Methanisierungsprozesse geeignet ist.
Das Prozesssystem ist vollständig optimiert und nutzt die große Menge an Wärme, die durch die Methanisierungsreaktion freigesetzt wird. Die abgestufte Wärmeübertragung wird verwendet, um die von jedem Reaktor freigesetzte Wärme umfassend zu nutzen. Bei der Herstellung von Mitteldruckdampf wird hochwertiger übersättigter Dampf zur externen Abgabe erzeugt. Gleichzeitig wird ein Teil des Mitteldruckdampfes direkt mit dem Einlassgas des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung gemischt, um die Temperaturstabilität des Bettes des Reaktors stabil zu halten. Das durch die Kohlenstoffentfernungsreaktion des Katalysators im Anfangsstadium der Reaktion verbrauchte Wasser wird ergänzt, um die Kohlenstoffablagerung des Methanisierungskatalysators zu unterdrücken. Ein anderer Teil des Mitteldruckdampfes wird in den Kohlevergasungsprozess eingeführt und nimmt am Kohlevergasungsvorgang teil, um den für den Kohlevergasungsprozess erforderlichen Wasserdampfverbrauch zu ergänzen.
Das durch die vorliegende Erfindung offenbarte Verfahren zur Herstellung von synthetischem Erdgas unter Verwendung des obigen Systems zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas weist eine hohe katalytische Effizienz, Energieeinsparung und einen einfachen Betrieb auf.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Vorgangs für Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bezugszeichenliste

1: Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle,
2: Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung,
3: Gas-Gas-Wärmetauscher I,
4: Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung,
5: Dampfüberhitzer I,
6: Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur,
7: Kesselwasservorwärmer I,
8: Dampftrommel I,
9: Gas-Flüssigkeits-Abscheider I,
10: Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur,
11: Gas-Gas-Wärmetauscher II,
12: Reaktor zur adiabatischen Methanisierung,
13: Dampfüberhitzer II,
14: Gas-Flüssigkeits-Abscheider II,
15: Umlaufkompressor mit Hochtemperatur,
16: Reaktor zurMethanisierung mit gleichmäßiger Temperatur,
17: Kesselwasservorwärmer II,
18: Dampftrommel II,
19: Gas-Flüssigkeits-Abscheider III,
20: Wasserpumpe.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden in Kombination mit Zeichnungen und spezifischen Ausführungsbeispielen weiter detailliert beschrieben, und deren Inhalt dient eher der Veranschaulichung als der Beschränkung der vorliegenden Erfindung.
1 ist ein neues Prozesssystem zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas gemäß der vorliegenden Erfindung, dass die qualifizierten Kohlepartikel, die durch den Kohlevorbereitungsabschnitt hergestellt werden, an den Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle 1 verteilt werden, dass die verbleibende pulverisierte Kohle und die unqualifizierten Kohlepartikel verarbeitet und an den Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung 2 verteilt werden, dass das durch den Zweiwege-Vergasungsprozess erzeugte Rohkohlengas gemischt und durch den Gas-Gas-Wärmetauscher I 3 in den Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung 4 und den Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 6 zur schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion eingeführt wird, die in Reihe und parallel geschaltet sind, dass das Rohkohlengas nach der schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion einem Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur 10 unterzogen wird, um Sulfide und Kohlendioxid zu entfernen, dass das gereinigte qualifizierte Synthesegas in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung 12 und den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 eingeführt wird, die in Reihe geschaltet sind, um eine zusätzliche Methanisierungsreaktion durchzuführen und qualifiziertes synthetisches Erdgas zu erzeugen.
Wobei das Rohkohlengas des Auslasses des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung 4 nacheinander durch das Dampfüberhitzer I 5 und den Gas-Gas-Wärmetauscher I 3 auf die Aktivierungstemperatur des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators reduziert wird, dass die Wärme, die durch die schwefelbeständige Methanisierungsreaktion mit gleichmäßiger Temperatur freigesetzt wird, eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Schale der Reaktor mit der Dampftrommel I 8 einrichtet, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden.
Die Mitte des Bettes des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung 4 ist mit einem schwefelbeständigen Methanisierungskatalysator HN-3 mit speziell geformten Vierporenstrukturen gefüllt, dass der obere und der untere Teil des Bettes mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln mit einer Höhe von 100 mm bis 200 mm gefüllt sind, dass die Zusammensetzungen des Katalysators HN-3 Al₂O₃ 50%-85%, M₀O₃ 5%-15%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-15%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6 Gew. -%, P₂O₅ 0,5%-6% sind, dass das Spaltenrohr des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 6 mit einem Φ 3 kugelförmigen schwefelbeständigen Methanisierungskatalysator HN-4 gefüllt ist, dass der obere und der untere Teil des Spaltenrohrs mit Φ 5 hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln mit einer Höhe von 100 mm bis 200 mm gefüllt sind, dass die Zusammensetzungen des Katalysators HN-4 Al₂O₃ 40%-75%, M₀O₃ 10%-25%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-11%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6 Gew. -%, P₂O₅ 0,5%-6% sind.
Wobei die Wärme des ergänzenden Auslasses des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung 12 zuerst durch das Dampfüberhitzer II 13 übertragen wird, dass das abgekühlte Synthesegas in zwei Zweige unterteilt ist, dass ein Zweig in den in Reihe geschalteten Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 für eine Tiefenmethanisierungsreaktion eingeführt wird, und der andere Zweig als Kreislaufgas nacheinander durch den Gas-Gas-Wärmetauscher II 11 übertragen wird, dass das abgekühlte Kreislaufgas durch den Umlaufkompressor mit Hochtemperatur 15 zyklisch unter Druck gesetzt und mit dem Synthesegas des Auslasses des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur 10 gemischt wird, dass die Wärme des Bettes des ergänzenden Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Reaktorschale mit der Dampftrommel II 18 eingerichtet wird, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden.
Die Mitte des Bettes des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung 12 ist mit einem Methanisierungskatalysator HN-1 mit speziell geformten Vierporenstrukturen gefüllt, dass der obere und der untere Teil des Bettes mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln mit einer Höhe von 100 mm bis 200 mm gefüllt sind, dass die Zusammensetzungen des Katalysators HN-1 NiO 35%-60%, La₂O₃ 2%-10%, M₀O₃ 0,5%-5%, K₂O 0,2-2%, CaO 2%-10%, MgO 2%-10%, Al₂O₃ 30%-50%, Graphit 1%-2% sind, dass das Spaltenrohr des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 mit einem Φ 3 kugelförmigen Methanisierungskatalysator HN-2 gefüllt ist, dass der obere und der untere Teil des Spaltenrohrs mit Φ 5 hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln mit einer Höhe von 100 mm bis 200 mm gefüllt sind, dass die Zusammensetzungen des Katalysators HN-2 NiO 10-30%, La₂O₃ 2-5%, M₀O₃ 2-5%, CeO₂ 0,2-2%, CaO 2-10%, MgO 2-10%, Al₂O₃ 45-80%, Graphit 1-2% sind.
Die Wärme des Kesselwassers am Systemeinlass wird durch den Kesselwasservorwärmer I 7 übertragen und in die Dampftrommel I 8 eingeführt, um den von der Dampftrommel verbrauchten Wasserdampf zu ergänzen und den Flüssigkeitsstand der Dampftrommel I 8 stabil zu halten. Das kochende Wasser in der Dampftrommel I 8 wird durch das absteigende Rohr und das aufsteigende Rohr mit dem Kreislaufwasser der Schale des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 6 zirkuliert, um die durch die schwefelbeständige Methanisierungsreaktion freigesetzte Wärme zu absorbieren und in Mitteldruckdampf umzuwandeln und in die Mitteldruckdampfhauptrohrleitung im System aufzufüllen. Die Wärme eines anderen Teils des Kesselwassers wird durch den Kesselwasservorwärmer II 7 übertragen und in die Dampftrommel II18 eingeführt, um den von der Dampftrommel II 8 verbrauchten Wasserdampf zu ergänzen und den Flüssigkeitsstand der Dampftrommel II 8 stabil zu halten. Das kochende Wasser in der Dampftrommel II 18 wird durch das absteigende Rohr und das aufsteigende Rohr mit dem Kreislaufwasser der Schale des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 zirkuliert, um die durch die Methanisierungsreaktion freigesetzte Wärme zu absorbieren und in Mitteldruckdampf umzuwandeln und in die Mitteldruckdampfhauptrohrleitung im System aufzufüllen.
Die Dampftrommel I 8 und die Dampftrommel II 18 erzeugen eine große Menge an Mitteldruckdampf und führen sie in die Mitteldruckdampfhauptrohrleitung des Prozesssystems aus, dass der Auslass der Mitteldruckdampfhauptrohrleitung hauptsächlich vier Zweige hat, dass die Schalenauslassrohrleitung des ersten Mitteldruckdampfzweigs und des Gas-Gas-Wärmetauschers II 11 kombiniert und in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung 12 für das Wasser eingeführt werden, das durch die Kohlenstoffentfernungsreaktion des diskontinuierlichen Katalysators des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung 12 verbraucht wird, und die Temperatur des Methanisierungsbettes wird stabil halten, dass der zweite Mitteldruckdampfzweig und der Dampfüberhitzer I 5 nach der Wärmeübertragung und Erwärmung in hochwertigen übersättigten Dampf umgewandelt werden und in die übersättigte Dampfhauptrohrleitung eingeführt werden, dass der dritte Mitteldruckdampfzweig und der Dampfüberhitzer II 13 nach der Wärmeübertragung und Erwärmung in hochwertigen übersättigten Dampf umgewandelt werden und in die übersättigte Dampfhauptrohrleitung eingeführt werden, und hochwertiger übersättigter Dampf in andere Abschnitte zur umfassenden Nutzung ausgeführt wird, dass der vierte Mitteldruckdampfzweig mit dem Einlass des Kohlevergasungsprozesses verbunden ist, um an dem Kohlevergasungsvorgang teilzunehmen, um den für den Kohlevergasungsvorgang erforderlichen Wasserdampfverbrauch zu ergänzen, dass der überschüssige Mitteldruckdampf an andere Abschnitte abgegeben wird.
Das Rohkohlengas am Auslass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 6 trennt das Kondenswasser durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider I 9 vor dem Eintreten in den Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur 10. Das Kreislaufgas am Auslass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung 12 wird durch abgestufte Wärmeübertragung in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider II 14 eingeführt, um das Kondenswasser zu trennen, bevor es in den Umlaufkompressor mit Hochtemperatur 15 eintritt. Das Produktgas, das durch den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 erzeugt wird, trennt das Kondenswasser durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider III 19 nach der Wärmeübertragung und Abkühlung. Das Kondenswasser, das von den drei Gas-Flüssigkeits-Abscheidern erzeugt wird, wird über die Wasserpumpe 20 in den Kreislaufwasserabschnitt gepumpt, um ein Recycling zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in einem spezifischen Ausführungsbeispiel weiter erläutert:

Die effektiven Komponenten des Rohkohlengases, die durch den Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle 1 erzeugt werden, sind H₂ 21,19%, CO 48,31%, CO₂ 6,78%, CH₄ 6,78%, H₂O 16,95% und das Gasvolumen beträgt 12000 Nm³/h. Die effektiven Komponenten des Rohkohlengases, die durch den zweistufige Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle erzeugt werden, sind H₂ 19,39%, CO 58,16%, CO₂ 5,56%, CH₄ 0,03%, H₂O 16,86% und das Gasvolumen beträgt 8000 Nm³/h. Die effektiven Komponenten des Rohkohlengases nach dem Mischen am Auslass des Zweiwege-Vergasungsprozesses sind H₂ 20,23%, CO 52,26%, CO₂ 6,41%, CH₄ 3,36%, H₂O 16,84% und das Gasvolumen beträgt 20000 Nm³/h. Das gemischte Rohkohlengas wird durch Entstaubung und Filterung zuerst durch den Gas-Gas-Wärmetauscher I 3 auf 320 °C erhitzt und dann in den Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung 4 und den Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 6 eingeführt, die in Reihe und parallel geschaltet sind. Unter der Katalyse der schwefelbeständigen Methanisierungskatalysatoren HN-3 und HN-4 finden Umwandlungsreaktionen und schwefelbeständige Methanisierungsreaktionen statt. Ein Teil des Synthesegases wird in Methan umgewandelt, um den Methangehalt im Synthesegas zu erhöhen und den Wasserstoff- und Kohlenmonoxidgehalt im Synthesegas einzustellen. Das Synthesegas am Auslass des Prozesses für schwefelbeständige Methanisierung wird durch den Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur 10 eingeführt, um eine große Menge an Kohlendioxid und schwefelhaltigem Gas zu entfernen, und wird dann in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung 12 und den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 eingeführt, die in Reihe geschaltet sind. Unter der Katalyse der Methanisierungskatalysatoren HN-1 und HN-2 wird eine zusätzliche Methanisierungsreaktion durchgeführt. Die effektiven Komponenten am Einlass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung 12 sind H2 48,39%, CO 11,9%, CO2 2,00%, CH4 21,83%, H₂O 15,23% und das Gasvolumen beträgt 15000 Nm³/h. Ein Teil des Synthesegases am Auslass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung wird durch Wärmeübertragung als Kreislaufgas verwendet und durch den Umlaufkompressor mit Hochtemperatur 15 mit dem Synthesegas am Auslass des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur gemischt und in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung eingeführt. Der andere Teil wird in den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur 16 zur zusätzlichen Methanisierungsreaktion eingeführt. Nach der Trennung des Reaktionsgases durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider III 19 wird ein qualifiziertes Erdgas SNG mit einem Methangehalt von mehr als 97% erzeugt.

Es ist anzumerken, dass das Obige nur eine der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Äquivalente Änderungen, die gemäß dem in der vorliegenden Erfindung beschriebenen System vorgenommen werden, sind im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten. Der Fachmann auf dem technischen Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, kann die beschriebenen spezifischen Beispiele auf ähnliche Weise ersetzen. Solange es nicht von der Struktur der vorliegenden Erfindung abweicht oder über den durch die Ansprüche definierten Umfang hinausgeht, fällt es in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Claims

System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle (1), einen Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung (2), einen Gas-Gas-Wärmetauscher I (3), einen Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4), ein Dampfüberhitzer I (5), einen Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6), einen Kesselwasservorwärmer I (7), eine Dampftrommel I (8), einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider I (9), einen Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur (10), einen Gas-Gas-Wärmetauscher II (11), einen Reaktor zur adiabatischen Methanisierung (12), ein Dampfüberhitzer II (13), einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider II (14), einen Umlaufkompressor mit Hochtemperatur (15), einen Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16), einen Kesselwasservorwärmer II (17), eine Dampftrommel II (18), einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider III (19) und eine Wasserpumpe (20) umfasst; dass der Auslass des Kohlevorbereitungsabschnitts jeweils mit dem Einlass des Vergasungsprozesses für zerkleinerte Kohle (1) und dem Einlass des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung (2) verbunden ist, dass der Auslass des Vergasungsprozesses für zerkleinerte Kohle (1) und der Auslass des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung (2) kombiniert sind und mit dem Schaleneinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers I (3) verbunden sind, dass der Schalenauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers I (3) jeweils mit dem Einlass des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4) und dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) verbunden ist, dass der Auslass des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4) mit dem Schaleneinlass des Dampfüberhitzers I (5) verbunden ist, dass der Schalenauslass des Dampfüberhitzers I (5) mit dem Rohrleitungseinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers I (3) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers I (3) mit dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) mit dem Schaleneinlass des Kesselwasservorwärmers I (7) verbunden ist, dass der Schalenauslass des Kesselwasservorwärmers I (7) mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders I (9) verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders I (9) mit dem Einlass des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur (10) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur (10) und die Auslassrohrleitung des Umlaufkompressors mit Hochtemperatur (15) kombiniert sind und mit dem Rohrleitungseinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers II (11) verbunden sind, dass der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II (11) und die Mitteldruckdampfrohrleitung kombiniert sind und mit dem Einlass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung (12) verbunden sind, dass der Auslass des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung (12) mit dem Schaleneinlass des Dampfüberhitzers II (13) verbunden ist, dass der Schalenauslass des Dampfüberhitzers II (13) in zwei Zweige unterteilt ist, wobei ein Zweig mit dem Rohrleitungseinlass des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) verbunden ist und der andere Zweig ist mit dem Schaleneinlass des Gas-Gas-Wärmetauschers II (11) verbunden ist, dass der Schalenauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II (11) mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders II (14) verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders II (14) mit dem Einlass des Umlaufkompressors mit Hochtemperatur (15) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) mit dem Schaleneinlass des Kesselwasservorwärmers II (17) verbunden ist, dass der Schalenauslass des Kesselwasservorwärmers II (17) mit dem Einlass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders III (19) verbunden ist, dass der obere Gasphasenauslass des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders III (19) qualifiziertes synthetisches Erdgas ist; dass der Kesselwassereinlass jeweils mit den Rohrleitungseinlässen des Kesselwasservorwärmers I (7) und des Kesselwasservorwärmers II (17) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Kesselwasservorwärmers II (17) mit dem Einlass der Dampftrommel II (18) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Kesselwasservorwärmers I (7) mit dem Einlass der Dampftrommel I (8) verbunden ist, dass die Dampftrommel I (8) einen Wasserkreislauf durch ein aufsteigendes Rohr und ein absteigendes Rohr mit einer Schale des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) einrichtet, dass die Dampftrommel II (18) einen Wasserkreislauf durch ein aufsteigendes Rohr und ein absteigendes Rohr mit einer Schale des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) einrichtet, dass die Mitteldruckdampfauslässe der Dampftrommel I (8) und der Dampftrommel II (18) mit einer Mitteldruckdampfrohrleitung verbunden sind, dass der Auslass der Mitteldruckdampfrohrleitung vier Zweige umfasst, dass der erste Mitteldruckdampfzweig und der Rohrleitungsauslass des Gas-Gas-Wärmetauschers II (11) kombiniert sind und in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung (12) eingeführt werden, dass der zweite Mitteldruckdampfzweig mit dem Rohrleitungseinlass des Dampfüberhitzers I (5) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Dampfüberhitzers I (5) mit dem Einlass einer übersättigten Dampfhauptrohrleitung verbunden ist, dass der dritte Mitteldruckdampfzweig mit dem Rohrleitungseinlass des Dampfüberhitzers II (13) verbunden ist, dass der Rohrleitungsauslass des Dampfüberhitzers II (13) mit dem Einlass der übersättigten Dampfhauptrohrleitung verbunden ist, dass der vierte Mitteldruckdampfzweig mit dem Einlass des Vergasungsprozesses für zerkleinerte Kohle (1) und dem Einlass des Vergasungsprozesses für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung (2) verbunden ist, dass die Kondensatauslässe des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders I (9), des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders II (14) und des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders III (19) über die Wasserpumpe 20 mit einem Kreislaufwasserabschnitt verbunden sind.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Methanisierungskatalysator in der Mitte des Bettes in dem Reaktor zur adiabatischen Methanisierung (12) HN-1 ist, dass der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator in der Mitte des Bettes in dem Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4) HN-3 ist, dass der obere und der untere Teil des Bettes mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln gefüllt sind.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Methanisierungskatalysator HN-1 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-3 speziell geformte Vierporenstrukturen sind und der Durchmesser einer einzelnen hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugel 5 mm beträgt, dass die hochtemperaturbeständige Aluminiumoxid-Porzellankugel eine Füllhöhe von 100 mm bis 200 mm im oberen und unteren Teil des Bettes hat.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzungen des Methanisierungskatalysators HN-1 NiO 35%-60%, La₂O₃ 2%-10%, M₀O₃ 0,5%-5%, K₂O 0,2-2%, CaO 2%-10%, MgO 2%-10%, Al₂O₃ 30%-50% und Graphit 1%-2% bezogen auf den Massenanteil sind, dass die Zusammensetzungen des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators HN-3 Al₂O₃ 50%-85%, M₀O₃ 5%-15%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-15%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6% und P₂O₅ 0,5%-6% bezogen auf den Massenanteil sind.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Spaltenrohr des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) gefüllte Methanisierungskatalysator HN-2 ist, der in dem Spaltenrohr des Reaktors zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) gefüllte schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 ist, dass der obere und der untere Teil des Spaltenrohrs mit hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugeln gefüllt sind.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Methanisierungskatalysator HN-2 und der schwefelbeständige Methanisierungskatalysator HN-4 kugelförmige Strukturen mit einem Durchmesser von 3 mm sind und der Durchmesser einer einzelnen hochtemperaturbeständigen Aluminiumoxid-Porzellankugel 5 mm beträgt, dass die hochtemperaturbeständige Aluminiumoxid-Porzellankugel eine Füllhöhe von 100 mm bis 200 mm im oberen und unteren Teil des Spaltenrohrs hat.
System zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzungen des Methanisierungskatalysators HN-2 NiO 10%-30%, La₂O₃ 2%-5%, M₀O₃ 2%-5%, CeO₂ 0,2%-2%, CaO 2%-10%, MgO 2%-10%, Al₂O₃ 45%-80%, Graphit 1%-2% bezogen auf den Massenanteil sind, dass die Zusammensetzungen des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators HN-4 Al₂O₃ 40%-75%, M₀O₃ 10%-25%, ZrO₂ 2%-11%, MgO 2%-11%, CaO 2%-11%, CeO₂ 0,5%-6%, K₂O 0,5%-6%, SiO₂ 0,5-6% und P₂O₅ 0,5%-6% bezogen auf den Massenanteil sind.
Verfahren zur Synthese von Erdgas unter Verwendung des Systems zur schwefelbeständigen Methanisierung von auf Kohle basierendem Erdgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die qualifizierten Kohlepartikel, die durch den Kohlevorbereitungsabschnitt hergestellt werden, an den Vergasungsprozess für zerkleinerte Kohle (1) verteilt werden, die verbleibende pulverisierte Kohle und die unqualifizierten Kohlepartikel, die während des Siebvorgangs erzeugt werden, weiter verarbeitet und an den Vergasungsprozess für pulverisierte Kohle oder Kohle-Wasser-Aufschlämmung (2) verteilt werden, und das durch den Zweiwege-Vergasungsprozess erzeugte Rohkohlengas gemischt und durch Wärmeübertragung in den Reaktor zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4) und den Reaktor zur schwefelbeständigen Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (6) zur schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion eingeführt wird, die in Reihe und parallel geschaltet sind; Das Synthesegas nach der schwefelbeständigen Methanisierungsreaktion einem Methanolwaschprozess bei niedriger Temperatur (10) unterzogen wird, um Sulfide und Kohlendioxid aus dem Rohkohlengas zu entfernen, das gereinigte qualifizierte Synthesegas in den Reaktor zur adiabatischen Methanisierung (12) und den Reaktor zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) eingeführt wird, die in Reihe geschaltet sind, um eine zusätzliche Methanisierungsreaktion durchzuführen und qualifiziertes synthetisches Erdgas zu erzeugen; wobei die Wärme des Auslasses des Reaktors zur adiabatischen schwefelbeständigen Methanisierung (4) nacheinander durch das Dampfüberhitzer I (5) und den Gas-Gas-Wärmetauscher I (3) auf die Aktivierungstemperatur des schwefelbeständigen Methanisierungskatalysators reduziert wird; Die Wärme, die durch die schwefelbeständige Methanisierungsreaktion mit gleichmäßiger Temperatur freigesetzt wird, richtet eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Schale der Reaktor mit der Dampftrommel ein, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden; dass die Wärme des Auslasses des Reaktors zur adiabatischen Methanisierung (12) nacheinander durch das Dampfüberhitzer II (13) und den Gas-Gas-Wärmetauscher II (11) übertragen wird, wobei ein Teil des Synthesegases des Auslasses des Dampfüberhitzers II (13) als Kreislaufgas durch den Gas-Gas-Wärmetauscher II (11) die Wärme übertragen und dann durch den Umlaufkompressor mit Hochtemperatur (15) zirkuliert und mit dem Synthesegas des Auslasses des Methanolwaschprozesses bei niedriger Temperatur (10) gemischt wird, um die Konzentration von Kohlenmonoxid im Synthesegas zu verdünnen, wodurch die Methanisierungslast im adiabatischen Reaktor verringert und der Temperaturanstieg im Bett vermieden wird; dass die Wärme des Bettes des Reaktors zur Methanisierung mit gleichmäßiger Temperatur (16) eine Kreislaufwasserwärmeübertragung hauptsächlich durch das Kreislaufwasser auf der Schale mit der Dampftrommel eingerichtet wird, um die bei der Reaktion freigesetzte Wärme schnell abzuführen und den Temperaturanstieg im Bett zu vermeiden.