生產(chǎn)合成天然氣的設備和方法
【專利摘要】提供了用于生產(chǎn)合成天然氣的設備和方法。所述方法包括合成天然氣制備過程，脫硫過程，甲烷合成和水煤氣變換過程，水分和二氧化碳去除過程，第一甲烷合成過程和第二甲烷合成過程。所述設備包括等溫反應器，冷凝器，二氧化碳去除裝置，第一絕熱反應器和第二絕熱反應器。根據(jù)所述方法和設備，可以增加甲烷合成的產(chǎn)率，同時經(jīng)濟高效地進行所述過程，因為無需額外地進行再循環(huán)過程和水煤氣變換過程。
【專利說明】生產(chǎn)合成天然氣的設備和方法
[0001]相關(guān)申請交叉參考
[0002]本申請要求2012年11月15日向韓國專利局提交的韓國專利申請第10-2012-0129674號的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用結(jié)合入本文。
[0003]背景
[0004]本發(fā)明涉及一種用來制造合成天然氣的設備和方法。
[0005]更具體地，本發(fā)明涉及通過利用含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣來合成甲烷從而生產(chǎn)合成天然氣的方法，所述合成氣是石化工業(yè)的副產(chǎn)物或者通過煤或生物質(zhì)的汽化得到的。
[0006]圖1是用于解釋相關(guān)領域中合成天然氣生產(chǎn)方法的流程示意圖。參見圖1，通過如下方法制備含有C0、C02和H2的合成氣:煤氣化過程S100，在合成氣冷卻之后在加熱集灰過程SllO中從合成氣去除灰塵，將合成氣供給到水煤氣變換反應器以進行水煤氣變換反應過程S120。通過來說，通過煤氣化過程SlOO制備的合成氣的H2/C0比為0.5-1。但是，在水煤氣變換反應過程S120之后，合成氣的H2/C0比增加到約為3。然后，合成氣進行脫硫化和二氧化碳去除過程130和甲烷合成過程S140。
[0007]利用合成氣，通過如下化學式I和2表示的反應可以生產(chǎn)具有甲烷作為主要組分的合成天然氣，反應熱值如下:
[0008]C0+3H2 — CH4+H20 (反應熱:206kJ/ 摩爾)(I)
[0009]C02+4H2 — CH4+2H20 (反應熱:165kJ/ 摩爾)(2)
[0010]由于CO和H2之間的反應產(chǎn)生的水分，發(fā)生作為甲烷合成反應的副反應的水煤氣變換反應，如下化學式3所示，并且水煤氣變換反應中產(chǎn)生的CO2參與了化學式2所示的甲燒合成反應:
[0011]CCHH2O — H2+C02(反應熱:41.1kJ/ 摩爾)⑶
[0012]理論上來說，隨著壓力的增加，甲烷合成反應變得更有活性，但是隨著反應溫度的增加，甲烷合成反應的產(chǎn)率下降。在甲烷合成反應中，通常使用含Ni催化劑，對大量反應熱進行高效驅(qū)散和控制的方法是核心合成技術(shù)。具體來說，由于燒結(jié)現(xiàn)象導致常規(guī)含Ni催化劑的使用壽命在大于或等于700°C的溫度下發(fā)生下降，因此溫度控制會是至關(guān)重要的。即使改善了含Ni催化劑的耐熱性，但是它仍然無法耐受大于或等于800°C的高溫，因而控制催化劑層的溫度會是至關(guān)重要的。
[0013]因此，在一般商用工藝中，采用多個絕熱反應器來增加最終產(chǎn)品的甲烷含量，并且將從部分絕熱反應器中排出的氣體再循環(huán)到絕熱反應器的入口，以將氣體與流入氣體混合，并將混合物供給回絕熱反應器。以這種方式降低了流入氣體的Co和H2的濃度，并降低了反應熱。
[0014]圖2所示是相關(guān)領域中 用于生產(chǎn)合成天然氣的設備示意圖。該設備使用絕熱反應器。在該設備中，將約70%的從第一絕熱反應器201排出的氣體作為再循環(huán)氣體102再循環(huán)到第一絕熱反應器201的入口，采用再循環(huán)壓縮器204通過稀釋的作用來控制第一絕熱反應器201中的反應，并將30%的從第一絕熱反應器201排出的氣體依次供給到第二絕熱反應器202和第三絕熱反應器203。以這種方式增加了甲烷合成的產(chǎn)率。如果通過使用再循環(huán)氣體201將第一絕熱反應器201的溫度維持在小于或等于700°C，則從第一絕熱反應器201排出的氣體的甲烷濃度可以約為50%。需要至少3個絕熱反應器以得到甲烷濃度大于或等于90%的氣體，需要約5個絕熱反應器以得到甲烷濃度大于或等于97%的氣體。在(2010年5月6日提交的)韓國專利申請第10-2010-0042266號揭示的技術(shù)中，將合成氣供給到第一和第二絕熱反應器，并將從第一絕熱反應器排出的部分產(chǎn)物再循環(huán)回到第一絕熱反應器以控制反應熱。在所揭示的技術(shù)中，使用4個絕熱反應器以得到甲烷濃度大于或等于90%的氣體。
[0015]但是，根據(jù)此類絕熱反應器組合技術(shù)，需要昂貴的設備成本來對高溫高壓氣體進行再循環(huán)，并且不得不使用多個絕熱反應器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明的一個方面可以提供一種經(jīng)濟高效地生產(chǎn)合成天然氣的方法。在該方法中，將通過煤汽化制備的合成氣與蒸汽一起供給到等溫反應器，而無需通過水煤氣變換反應來調(diào)節(jié)合成氣的h2/co比，從而同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應，并同時通過對等溫反應器進行冷卻的作用和通過蒸汽的稀釋作用來控制反應溫度。因而，由于省略了氣體再循環(huán)和水煤氣變換反應，可以經(jīng)濟高效地生產(chǎn)合成天然氣。
[0017]本發(fā)明的一個方面還可提供用于生產(chǎn)合成天然氣的設備，該設備包括等溫反應器，在所述等溫反應器中同時進行甲烷合成反應和水煤氣變換反應以增加甲烷合成的產(chǎn)率。此外，將蒸汽供給到等溫反應器以控制反應器溫度，而無需氣體再循環(huán)和水煤氣變換設備。因而，所述設備可以經(jīng)濟高效地生產(chǎn)合成天然氣。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，用于生產(chǎn)合成天然氣的方法包括:通過使煤或生物質(zhì)與氧氣、氫氣或其混合氣體發(fā)生反應，進行合成氣制備過程來制備含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣；進行脫硫過程，從合成氣收集熱量并從合成氣中去除雜質(zhì)和硫化氫；在脫硫過程之后，通過將合成氣與蒸汽一起供給到等溫反應器，進行甲烷合成和水煤氣變換過程，以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應；通過對氣體進行冷卻，進行水分和二氧化碳去除過程，以從等溫反應器排放的氣體中去除水分和二氧化碳；在從氣體中去除了水分和二氧化碳之后，通過將氣體供給到第一絕熱反應器，進行第一甲烷合成過程以合成甲烷；以及通過將從第一絕熱反應器排出的氣體供給到第二絕熱反應器，進行第二甲烷合成過程以合成甲烷。
[0019]合成氣的H2/C0比的范圍可以為0.5-1.5。
[0020]在甲烷合成和水煤氣變換過程中，可以以1:0.4-1.5的體積比將合成氣與蒸汽供給到等溫反應器中。
[0021]所述方法還可包括通過將超飽和蒸汽供給到蒸汽渦輪來產(chǎn)生電力，其中可以通過用等溫反應器中的反應熱使得蒸汽飽和，并允許飽和的蒸汽吸收來自從第一絕熱反應器排出的氣體的熱量來產(chǎn)生所述超飽和蒸汽。
[0022]在從氣體去除了水分和二氧化碳之后，供給到第一絕熱反應器的氣體的溫度范圍可以是 250-350°C。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用于生產(chǎn)合成天然氣的設備包括:等溫反應器、冷凝器、二氧化碳去除裝置、第一絕熱反應器以及第二絕熱反應器；其中，將蒸汽和合成氣供給到所述等溫反應器以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應，通過煤氣化反應產(chǎn)生所述合成氣，所述合成氣包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣；所述冷凝器配置成去除從等溫反應器排出的氣體中的水分；所述二氧化碳去除裝置配置成去除從等溫反應器排出的氣體中的二氧化碳；將去除了水分和二氧化碳的氣體供給到所述第一絕熱反應器，以引發(fā)甲烷合成反應；并將從所述第一絕熱反應器排出的氣體供給到所述第二絕熱反應器，以引發(fā)甲烷合成反應。
[0024]在從氣體去除了水分和二氧化碳之后，供給到第一絕熱反應器的氣體的溫度范圍是 250-350 °C。
[0025]所述設備還可包括冷卻水供給罐，其配置成向等溫反應器供給冷卻水并收集由于等溫反應器中的反應熱產(chǎn)生的飽和蒸汽。
[0026]所述設備還可包括熱交換器，其中，由于等溫反應器的反應熱發(fā)生飽和的蒸汽允許與從第一絕熱反應器排出的氣體進行熱交換。
[0027]所述設備還可包括冷凝器，其配置成去除從第二絕熱反應器排出的氣體中的水分。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]結(jié)合附圖，通過以下詳述能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他方面、特性和其他優(yōu)勢，其中:
[0029]圖1是用于解釋相關(guān)領域中合成天然氣生產(chǎn)方法的流程示意圖；
[0030]圖2所示是相關(guān)領域中用于生產(chǎn)合成天然氣的設備示意圖；
`[0031]圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的生產(chǎn)合成天然氣的方法的流程示意圖；以及
[0032]圖4所示是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的用于生產(chǎn)合成天然氣的設備示意圖。
[0033]發(fā)明詳述
[0034]下文將參考附圖進一步詳細說明本發(fā)明的示例性實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的方式實施，不應被解讀成限定于在此提出的【具體實施方式】。相反，這些實施方式使得說明透徹而完整，能夠向本領域技術(shù)人員完全地展示本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚起見可以對元件的形狀和尺寸進行放大。
[0035]圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的生產(chǎn)合成天然氣的方法的流程示意圖；以及圖4所示是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的用于生產(chǎn)合成天然氣的設備示意圖。下面將參考圖3和4描述本發(fā)明的示例性實施方式。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法和設備，通過如下方法生產(chǎn)合成天然氣306:將具有低H2/C0比的合成氣301供給到等溫反應器401，以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應，并將蒸汽供給到等溫反應器401以控制反應器溫度。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，可以無需額外地進行用于控制H2/C0比的水煤氣變換過程和用于控制反應溫度的氣體再循環(huán)過程，從而可以簡化工藝。此外，得益于等溫反應器401，可以增加甲烷合成的產(chǎn)率。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于生產(chǎn)合成天然氣的方法包括:通過使煤或生物質(zhì)與氧氣和/或氫氣反應，進行合成氣制備過程S200來制備含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣301 ;進行脫硫過程S210，從合成氣301收集熱量并從合成氣301中去除雜質(zhì)和硫化氫；在脫硫過程S210之后，通過將合成氣301與蒸汽302 —起供給到等溫反應器401，進行甲烷合成和水煤氣變換過程S220，以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應；通過對氣體進行冷卻，進行水分和二氧化碳去除過程S230，以從等溫反應器401排放的氣體中去除水分304和二氧化碳305 ;在從氣體中去除了水分304和二氧化碳305之后，通過將氣體供給到第一絕熱反應器407，進行第一甲烷合成過程S240以合成甲烷；并通過將從第一絕熱反應器407排出的氣體供給到第二絕熱反應器408，進行第二甲烷合成過程S250以合成甲烷。[0038]在合成氣制備過程S200中,煤或生物質(zhì)與氧氣和/或氫氣反應以制備含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣301。由于制備的合成氣301的溫度大于或等于900°C,并且含有硫和氣體雜質(zhì)，所以制備的合成氣301可能還不適合用于生產(chǎn)合成天然氣。因此，在脫硫過程S210中，從合成氣301收集熱量，以將合成氣301的溫度調(diào)節(jié)至小于或等于500°C，并且從合成氣301去除硫和其他雜質(zhì)。在脫硫過程S210中，可以使用熱交換器、集塵裝置和脫硫裝置(圖4中未示出)。熱交換器、集塵裝置和脫硫裝置的類型沒有限制。例如，可以使用本領域技術(shù)人員能夠容易地操作的熱交換器、集塵裝置和脫硫裝置。在脫硫過程S210之后，合成氣301的H2/C0比的范圍可以是0.5-1.5，因此合成氣301未經(jīng)過額外的水煤氣變換反應。但是，合成氣301的H2/C0比不限于此。
[0039]之后，在甲烷合成和水煤氣變換過程S220中，合成氣301與蒸汽302混合，并供給到等溫反應器401，以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應。所述等溫反應器401可以是殼管式或環(huán)形反應器。但是，等溫反應器401不限于此。例如，本領域技術(shù)人員可容易地操作的任意等溫反應器可用作等溫反應器401。等溫反應器401可含有含Ni催化劑以增加甲烷合成反應的產(chǎn)率。但是，等溫反應器401不限于此。例如，可以使用本領域技術(shù)人員可以簡單使用的任意甲烷合成催化劑。
[0040]將冷卻水308從冷卻水供給罐409供給到等溫反應器401，以冷卻等溫反應器401。如果沒有用冷卻水308對等溫反應器401進行冷卻，則等溫反應器401的溫度可能約為700°C。但是，如果用冷卻水308對等溫反應器401進行冷卻，則等溫反應器401的溫度可以約為270°C -370°C。由于等溫反應器401的反應溫度比絕熱反應器的反應溫度低約300°C或更多，因此等溫反應器401有效地增加了甲烷合成的產(chǎn)率。
[0041]在甲烷合成和水煤氣變換過程S220中，供給到等溫反應器401的合成氣301:蒸汽302的體積比可以是1:0.4-1.5。所述蒸汽302是水煤氣變換反應的反應物，并且稀釋了合成氣301以抑制反應熱。如果供給到等溫反應器401的蒸汽302:合成氣301的體積比小于0.4，則可能沒有充分抑制反應熱，因而反應溫度可能增加，縮短催化劑的壽命。如果供給到等溫反應器401的蒸汽302:合成氣301的體積比小于1.5，則合成氣301可能被過度稀釋，因而甲烷合成的產(chǎn)率可能降低。
[0042]在水分和二氧化碳去除過程S230中，從等溫反應器401排出的氣體中去除了水分304和二氧化碳305。作為甲烷合成反應和水煤氣變換反應的結(jié)果，從等溫反應器401排出的氣體含有甲烷、水分304和二氧化碳305。因此，在從氣體去除了水分304和二氧化碳305之后，可以將氣體供給到第一絕熱反應器407，以增加甲烷合成的產(chǎn)率。[0043]為此，可以使從等溫反應器401排出的氣體經(jīng)過熱交換器402，將氣體冷卻至400C -100°C的溫度，然后使氣體經(jīng)過冷凝器404，使得水分304冷凝并去除。從氣體去除了水分304之后，使氣體通過二氧化碳去除裝置405，以從氣體去除二氧化碳305。在水分和二氧化碳去除過程S230中水分304和二氧化碳305的去除效率沒有限制。例如，可以去除從等溫反應器401排放的氣體所含的約80-98%的水分304和二氧化碳305。
[0044]由于在水分和二氧化碳去除過程S230中冷卻了氣體，可以通過加熱單元406將氣體加熱至適合甲烷合成反應的溫度，之后將氣體供給到第一絕熱反應器407。所述溫度可以是250°C-350°C。但是，所述溫度不限于此。所述加熱單元406可以是熱交換器。但是，加熱單元406不限于熱交換器。例如，可以使用本領域技術(shù)人員可以簡單使用的任意加熱單
J Li ο
[0045]在第一甲烷合成過程S240中，將去除了水分304和二氧化碳305的氣體供給到第一絕熱反應器407。在第一絕熱反應器407中額外地合成甲烷，并且以氣體的總體積計，從所述第一絕熱反應器407排出的氣體的甲烷濃度可以約為90-95體積％。
[0046]將從第一絕熱反應器407排出的氣體供給到第二絕熱反應器408，以增加甲烷合成的產(chǎn)率。例如，從第二絕熱反應器408排出的氣體的甲烷濃度可以大于或等于約97體積％。
[0047]可以在熱交換器402’中對從第二絕熱反應器408排出的氣體進行冷卻，并且可以在冷凝器404’中去除氣體中的水分304’。以這種方式可以作為合成天然氣(SNG) 306分離氣體。
[0048]供給到等溫反 應器401的冷卻水308被等溫反應器401加熱，并作為飽和蒸汽309排放回到冷卻水供給罐409。通過輸送路徑例如管道將飽和蒸汽309供給到熱交換器403，并且當飽和蒸汽309經(jīng)過熱交換器403時，飽和蒸汽309被從第一絕熱反應器407排出的氣體加熱，并轉(zhuǎn)化成超飽和蒸汽307。在本發(fā)明的實施方式中，用于生產(chǎn)合成天然氣的方法還可包括通過將超飽和蒸汽307供給到蒸汽渦輪來產(chǎn)生電力。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，用于生產(chǎn)合成天然氣的設備包括:等溫反應器401、冷凝器404、二氧化碳去除裝置405、第一絕熱反應器407以及第二絕熱反應器408 ;其中，將蒸汽302和合成氣301供給到所述等溫反應器401以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應，通過煤氣化反應產(chǎn)生所述合成氣301，所述合成氣301包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣；所述冷凝器404配置成去除從等溫反應器401排出的氣體中的水分304 ;所述二氧化碳去除裝置405配置成去除從等溫反應器401排出的氣體中的二氧化碳305 ;將去除了水分304和二氧化碳305的氣體供給到所述第一絕熱反應器407，以引發(fā)甲烷合成反應；并將從所述第一絕熱反應器407排出的氣體供給到所述第二絕熱反應器408，以引發(fā)甲烷合成反應。
[0050]在將經(jīng)由煤氣化反應生產(chǎn)的并且含有一氧化碳、二氧化碳以及氫氣的合成氣301供給到等溫反應器401之前，可以使合成氣301通過熱交換器、集塵裝置和脫硫裝置(圖4中未示出)，以冷卻合成氣301并從合成氣301中去除灰塵和硫。
[0051]將經(jīng)由煤氣化反應生產(chǎn)的并且含有一氧化碳、二氧化碳以及氫氣的合成氣301與蒸汽302混合，然后供給到等溫反應器401。所述等溫反應器401可以是殼管式或環(huán)形反應器。但是，等溫反應器401不限于此。例如，本領域技術(shù)人員可容易地操作的任意等溫反應器可用作等溫反應器401。等溫反應器401可含有含Ni催化劑以增加甲烷合成的產(chǎn)率。但是，等溫反應器401不限于此。例如，可以使用本領域技術(shù)人員可以簡單使用的任意甲烷合成催化劑。
[0052]用于生產(chǎn)合成天然氣的設備還可包括冷卻水供給罐409，其向等溫反應器401供給冷卻水308并收集由于等溫反應器401中的反應熱產(chǎn)生的飽和蒸汽309。將冷卻水308從冷卻水供給罐409供給到等溫反應器401，以冷卻等溫反應器401。如果沒有用冷卻水308對等溫反應器401進行冷卻，則等溫反應器401的溫度可能約為700°C。但是，如果用冷卻水308對等溫反應器401進行冷卻，則等溫反應器401的溫度可以約為270°C -370°C。由于等溫反應器401的反應溫度比絕熱反應器的反應溫度低約300°C或更多，因此等溫反應器401有效地增加了甲烷合成的產(chǎn)率。
[0053]在水分和二氧化碳去除過程S230中，從等溫反應器401排出的氣體中去除了水分304和二氧化碳305。作為甲烷合成反應和水煤氣變換反應的結(jié)果，從等溫反應器401排出的氣體含有甲烷、水分304和二氧化碳305。因此，在從氣體去除了水分304和二氧化碳305之后，可以將氣體供給到甲烷合成裝置，以增加甲烷合成的產(chǎn)率。
[0054]為此，可以使從等溫反應器401排出的氣體經(jīng)過熱交換器402，將氣體冷卻至400C -100°C的溫度，然后使氣體經(jīng)過冷凝器404，使得水分304冷凝并去除。從氣體去除了水分304之后，使氣體通過二氧化碳去除裝置405，以從氣體去除二氧化碳305。
[0055]在水分和二氧化碳去除過程S230中，水分304和二氧化碳305的去除效率沒有限制。例如，可以去除從等溫反應器401排放的氣體所含的約80-98%的水分304和二氧化碳305。
[0056]在從氣體去除了水分304和二氧化碳305之后，當將氣體供給到第一絕熱反應器407時，氣體的溫度范圍可以`是250-350°C。該溫度范圍包括了甲烷合成的反應起始溫度。可以采用加熱單元406對在水分和二氧化碳去除過程S230中冷卻的氣體進行加熱，以將氣體的溫度調(diào)節(jié)至所述溫度范圍。所述加熱單元406可以是熱交換器。但是，加熱單元406不限于熱交換器。例如，可以使用本領域技術(shù)人員可以簡單使用的任意加熱單元406。
[0057]將被加熱單元406加熱的氣體供給到第一絕熱反應器407，以額外地合成甲烷。以氣體的總體積計，從所述第一絕熱反應器407排出的氣體的甲烷濃度可以約為90-95體積％。將從第一絕熱反應器407排出的氣體供給到第二絕熱反應器408，以增加甲烷合成的產(chǎn)率。例如，從第二絕熱反應器408排出的氣體的甲烷濃度可以大于或等于約97體積％。用于生產(chǎn)合成天然氣的設備還可包括冷凝器404’，以去除從第二絕熱反應器408排出的氣體中的水分304’，因而可以獲得具有更高甲烷濃度的合成天然氣(SNG) 306。
[0058]供給到等溫反應器401的冷卻水308被等溫反應器401加熱，并作為飽和蒸汽309排放回到冷卻水供給罐409。用于生產(chǎn)合成天然氣的設備還可包括熱交換器403，在其中，由等溫反應器401中的反應熱產(chǎn)生的飽和蒸汽309與從第一絕熱反應器407排出的氣體進行熱交換?？梢酝ㄟ^輸送路徑例如管道將飽和蒸汽309供給到熱交換器403，并且當飽和蒸汽309經(jīng)過熱交換器403時，飽和蒸汽309可被從第一絕熱反應器407排出的氣體加熱，并可轉(zhuǎn)化成超飽和蒸汽307?？梢詫⒊柡驼羝?07供給到蒸汽渦輪以產(chǎn)生電力。
[0059]如上文所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于生產(chǎn)合成天然氣的方法和設備，可以增加甲烷合成的產(chǎn)率，同時經(jīng)濟高效地進行所述過程，因為無需額外地進行再循環(huán)過程和水煤氣變換過程。[0060]雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的示例性實施方式，但是對本領域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種修改和
改 變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)合成天然氣的方法，該方法包括: 通過使煤或生物質(zhì)與氧氣、氫氣或其混合氣體發(fā)生反應，來進行合成氣制備過程，以制備含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣； 進行脫硫過程,從合成氣收集熱量并從合成氣中去除雜質(zhì)和硫化氫； 在脫硫過程之后，通過將合成氣與蒸汽一起供給到等溫反應器，來進行甲烷合成和水煤氣變換過程，以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應； 通過對氣體進行冷卻，來進行水分和二氧化碳去除過程，以從等溫反應器排放的氣體中去除水分和二氧化碳； 從氣體中去除了水分和二氧化碳之后，通過將氣體供給到第一絕熱反應器，來進行第一甲烷合成過程以合成甲烷；以及 通過將從第一絕熱反應器排出的氣體供給到第二絕熱反應器，來進行第二甲烷合成過程以合成甲烷。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成氣的氏/CO比的范圍為0.5-1.5。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在甲烷合成和水煤氣變換過程中，以1:0.4-1.5的體積比將合成氣與蒸汽供給到等溫反應器中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括通過將超飽和蒸汽供給到蒸汽渦輪來產(chǎn)生電力，其中，通過用等 溫反應器中的反應熱使得蒸汽飽和，并使得飽和的蒸汽吸收來自從第一絕熱反應器排出的氣體的熱量來產(chǎn)生所述超飽和蒸汽。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在從氣體去除了水分和二氧化碳之后，供給到第一絕熱反應器的氣體的溫度范圍是250-350°C。
6.一種用于生產(chǎn)合成天然氣的設備，該設備包括: 等溫反應器，將蒸汽和合成氣供給到所述等溫反應器以同時引發(fā)甲烷合成反應和水煤氣變換反應，通過煤氣化反應產(chǎn)生所述合成氣，所述合成氣包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣; 冷凝器，所述冷凝器配置成去除從等溫反應器排出的氣體中的水分； 二氧化碳去除裝置，所述二氧化碳去除裝置配置成去除從等溫反應器排出的氣體中的二氧化碳； 第一絕熱反應器，將去除了水分和二氧化碳的氣體供給到所述第一絕熱反應器，以引發(fā)甲烷合成反應；以及 第二絕熱反應器，將從所述第一絕熱反應器排出的氣體供給到所述第二絕熱反應器，以引發(fā)甲烷合成反應。
7.如權(quán)利要求6所述的設備，其特征在于，在從氣體去除了水分和二氧化碳之后，供給到第一絕熱反應器的氣體的溫度范圍是250-350°C。
8.如權(quán)利要求6所述的設備，該設備還包括冷卻水供給罐，其配置成向等溫反應器供給冷卻水并收集由于等溫反應器中的反應熱產(chǎn)生的飽和蒸汽。
9.如權(quán)利要求6所述的設備，該設備還包括熱交換器，其中，由于等溫反應器的反應熱發(fā)生飽和的蒸汽與從第一絕熱反應器排出的氣體進行熱交換。
10.如權(quán)利要求6所述的設備，該設備還包括冷凝器，其配置成去除從第二絕熱反應器排出的氣體中的水分。
【文檔編號】C10L3/08GK103820182SQ201310573039
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】高東準, 白俊鉉, 金秀翰, 金敬泰, 劉永敦, 姜錫煥, 金晉號 申請人:浦項產(chǎn)業(yè)科學研究院