一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法
阅读：1020发布：2020-11-29
专利汇可以提供一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种以料浆 气化 与 天然气 转化为 基础 联合制备 合成气 的方法。该方法包括料浆气化、天然气转化、合成气配气等步骤。该方法具有原料来源广泛、原料综合利用效率高、 能量 利用合理、废物 排放量 少、单元装置技术成熟、合成气H/C比容易调节，且产品附加值高、规模效益明显等优点。通过配气，合成气H/C可以在1.0～2.0范围调节。本发明在步骤A与步骤B中得到的合成气在配气后气体可以不用或少量变换，能够直接用于甲醇合成和/或费托合成油品的原料。气化每吨 煤 产生的合成气少变换40～600Nm3/吨煤，CO2减排20～300Nm3/吨煤。，下面是一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法专利的具体信息内容。
1.一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法，其特征在于该方法的步骤如下：
A、料浆气化
首先将含碳氢物质原料、添加剂与溶剂制成一种浓度为以干含碳氢物质原料重量计50
70%的料浆；然后，让所述的料浆通过料浆管路（14）以及让氧气通过第一氧气管路（15）同~
时经喷嘴（8）喷到气化炉（1）中；所述的料浆与氧气在压力1.0 10.0MPa与温度1200 1400℃~ ~
的条件下进行部分氧化还原反应，生成含有CO、H2、CO2、CH4、H2O主要成分的粗合成气与熔融灰渣；所述的熔融灰渣先后通过二段加热炉（2）与一段加热炉（3）时被降温，以固态形式从锁斗（4）排出界外；
所述的粗合成气先后通过二段加热炉（2）和一段加热炉（3）与来自天然气管路（24）的天然气换热；换热的粗合成气通过含固体颗粒合成气管路（16）进入第一蒸汽过热器（5），将来自水蒸汽管路（22）的水蒸汽加热，接着通过固体颗粒分离器进料管路（17）进入固体颗粒分离器（6），在其中分离除去该粗合成气夹带的细灰；所述的细灰由固体颗粒分离器底部管路（20）排出界外；除去细灰的合成气由固体颗粒分离器顶部管路（18）送到1#换热器（7），与来自第一水蒸汽输入管路（21）的水蒸汽换热，被冷却的合成气通过合成气排出管路（19）与由天然气转化得到的合成气合并，经配气后送到后续的处理系统；
B、天然气转化
天然气通过天然气管路（24）进入一段加热炉（3），与来自二段加热炉（2）的粗合成气间接换热，预热的天然气通过预热天然气管路（25）进入脱硫塔（9），脱除所述天然气中的硫化物；脱硫的天然气通过脱硫天然气管路（26）与由第一过热蒸汽管路（23）送来的水蒸汽一起送到二段加热炉（2），它们在这里与来自气化炉（1）的粗合成气换热；加热的天然气与水蒸汽通过一段转化炉进料管路（27）送到一段转化炉（10），在其中加热的天然气与水蒸汽进行催化转化反应，得到的一段转化气通过一段转化炉出料管路（28）、氧气通过第二氧气管路（29）以及水蒸汽通过第二过热蒸汽管路（34）同时送到二段转化炉（11）顶部，所述的一段转化气、氧气与水蒸汽在二段转化炉（11）中进行天然气部分氧化反应与蒸汽催化转化反应，得到含有CO、CO2、H2的合成气；
所述的合成气通过二段转化炉炉底排出管路（30）返回到一段转化炉（10）中为天然气与水蒸汽转化反应提供所需的热量；换热的合成气通过一段转化炉合成气排出管路（31）送到第二蒸汽过热器（12），它与通过2#换热水蒸汽排出管路（35）送来的水蒸汽换热回收合成气的热量；所述的合成气通过2#换热合成气进料管路（32）送到2#换热器（13），它与来自第二水蒸汽输入管路（36）的水蒸汽换热，实现进一步降温，降温的合成气通过2#换热合成气排出管路（33）与上述料浆气化得到的合成气合并，配气后送到后续处理系统处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含碳氢物质原料是一种或多种选自煤、生物质、油渣及其它原料；所述的溶剂是一种或多种选自水、有机废水、一氧化碳变换冷凝液及其它溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠、高聚合萘磺酸钠或非胶状高磷瓷土的添加剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于二段加热炉（2）与一段加热炉（3）都是高温辐射锅炉。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的高温辐射锅炉是一种在其底部配置布气管（41）、顶部配置集气管（42）、其中间以一段加热炉（3）和二段加热炉（2）的轴线为基准，由耐高温高级合金钢管制成列管或绕制盘管（40）组成的锅炉。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱硫塔（9）中装填的脱硫剂是钴钼加氢脱硫剂和/或氧化锌脱硫剂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一段转化炉（10）的结构是管式转化炉，在管内装填由湖南省醴陵市协华科技实业有限公司以商品名FZ-3销售的一段转化催化剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于二段转化炉（11）的结构是填料式转化炉，炉内装填由四川天一科技股份有限公司以商品名Z204销售的二段转化催化剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于（A）料浆气化步骤得到的合成气与（B）天然气转化步骤得到的合成气在配气后得到的合成气的H/C是1.0 2.0，它的干基组成是以体积~
计30 60%CO、30 60%H2、10 25%CO2以及余量的N2、CH4和H2S。
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一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法
【技术领域】
[0002] 众所周知，在世界矿物能源储量中，天然气和煤占相当大的比例，实现上述两种自然资源清洁、高效的利用具有重大的现实和战略意义。
[0003] 煤炭资源是化石类资源中储量最多，同时也是开采最多、使用量最大、使用途径最多的一种资源。在煤炭资源转化的多种方式中，气化方式是实现资源清洁高效利用的最佳途径，避免了煤直接燃烧的热能利用率不高、产生大量的温室气体和固体尘埃的缺点，可减少对生态环境的污染和破坏。由于煤炭固有属性及湿法气化自身工艺特性，湿法加压气化得到的合成气中H/C比较低，为了和后续工艺搭配，合成气需经过部分变换或全变换，将气体成分比例调整至合适的H/C。
[0005] 天然气是一种清洁、使用方便的自然资源。天然气两段转化主要包括一段蒸汽转化和二段纯氧转化。天然气经过脱硫后，其硫含量降至0.1ppm，净化后的原料气经饱和塔饱和，按一定水碳比加入工艺水蒸汽，经二段加热炉对流段预热后进入一段转化炉，与二段转化炉高温合成气换热后，一段转化炉出口气进入二段转化炉与氧气、蒸汽进行转化反应，生成合成气。
[0006] 随着天然气资源大规模开发和基础设施的完善，部分化工企业采用天然气作为化工原料，用于生产合成氨、甲醇等产品。以天然气为原料生产甲醇时，生产的合成气中H/C比偏高，合成弛放气中H2含量高，排放量较大，造成资源、动力浪费较为严重。
[0007] 本发明针对上述两种资源特点及相应的转化技术现状，以天然气和煤为原料，通过天然气转化工艺、多元料浆气化工艺组合，根据天然气加工产品中H/C比较高而多元料浆气化气体成分中H/C比较低的特点，合理利用高温合成气的显热预热天然气，生产出洁净的合成气，合理配气，调整合成气H/C比例，用于下游工段的合成原料。
[0008] 本发明采用对煤气化和天然气转化产生的合成气进行配气，降低了二氧化碳排放，增加了合成气产量，减少温室效应。通过上述过程，可实现原料在加工过程中的充分利用，通过调整合成气中H/C，简化了气体碳氢调整幅度，节约了能源以及催化剂等消耗品，增加了终端产品的产能。【发明内容】
[0009] [要解决的技术问题]
[0010] 本发明的目的是提供一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法。
[0011] [技术方案]
[0012] 本发明是通过下述技术方案实现的。
[0013] 本发明涉及一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法。
[0014] 该方法的步骤如下：
[0015] A、料浆气化
[0016] 首先将含碳氢物质原料、添加剂与溶剂制成一种浓度为以干碳氢物质重量计50～70％的料浆；然后，让所述的料浆通过料浆管路14以及让氧气通过氧气管路15同时经喷嘴8喷到气化炉1中；所述的料浆与氧气在压力1.0～10.0MPa与温度1200～1400℃的条件下进行部分氧化还原反应，生成含有CO、H2、CO2、CH4、H2O主要成分的粗合成气与熔融灰渣；所述的熔融灰渣先后通过二段加热炉2与一段加热炉3时被降温，以固态形式从锁斗4排出界外；
[0017] 所述的粗合成气先后通过二段加热炉2和一段加热炉3与来自天然气管路24的天然气换热；换热的粗合成气通过含固体颗粒合成气管路16进入蒸汽过热器5，将来自水蒸汽管路22的水蒸汽加热，接着通过固体颗粒分离器进料管路17进入固体颗粒分离器6，在其中分离除去该粗合成气夹带的细灰；所述的细灰由固体颗粒分离器底部管路20排出界外；除去细灰的合成气由固体颗粒分离器顶部管路18送到1#换热器7，与来自水蒸汽输入管路21的水蒸汽换热，被冷却的合成气通过合成气排出管路19与由天然气转化得到的合成气合并，经配气后送到后续的处理系统；
[0018] B、天然气转化
[0019] 天然气通过天然气管路24进入一段加热炉3，与来自二段加热炉2的粗合成气间接换热，预热的天然气通过预热天然气管路25进入脱硫塔9，脱除所述天然气中的硫化物；脱硫的天然气通过脱硫天然气管路26与由过热蒸汽管路23送来的水蒸汽一起送到二段加热炉2，它们在这里与来自气化炉1的粗合成气换热；加热的天然气与水蒸汽通过一段转化炉进料管路27送到一段转化炉10，在其中加热的天然气与水蒸汽进行催化转化反应，得到的一段转化气通过一段转化炉出料管路28、氧气通过氧气管路29以及水蒸汽通过过热蒸汽管路34同时送到二段转化炉11顶部，所述的一段转化气、氧气与水蒸汽在二段转化炉11中进行天然气部分氧化反应与蒸汽催化转化反应，得到含有CO、CO2、H2的合成气；
[0020] 所述的合成气通过二段转化炉炉底排出管路30返回到一段转化炉10中为天然气与水蒸汽转化反应提供所需的热量；换热的合成气通过一段转化炉合成气排出管路31送到蒸汽过热器12，它与通过2#换热水蒸汽排出管路35送来的水蒸汽换热回收合成气的热量；所述的合成气通过2#换热合成气进料管路32送到2#换热器13，它与来自水蒸汽输入管路36的水蒸汽换热，实现进一步降温，降温的合成气通过2#换热合成气排出管路33与上述料浆气化得到的合成气合并，配气后送到后续处理系统处理。
[0024] 根据本发明的另一种优选实施方式，所述的高温辐射锅炉是一种在其底部配置布气管41、顶部配置集气管42、其中间以一段加热炉3和二段加热炉2的轴线为基准，由耐高温高级合金钢管制成列管或绕制盘管40组成的锅炉。
[0025] 根据本发明的另一种优选实施方式，脱硫塔9中装填的脱硫剂是钴钼加氢脱硫剂和/或氧化锌脱硫剂。
[0026] 根据本发明的另一种优选实施方式，一段转化炉10的结构是管式转化炉，在管内装填由湖南省醴陵市协华科技实业有限公司以商品名FZ-3销售的一段转化催化剂。
[0027] 根据本发明的另一种优选实施方式，二段转化炉11的结构是填料式转化炉，炉内装填由四川天一科技股份有限公司以商品名Z204销售的二段转化催化剂。
[0028] 根据本发明的另一种优选实施方式，料浆气化步骤得到的合成气与天然气转化步骤得到的合成气在配气后得到的合成气的H/C是1.0～2.0，它的干基组成是以体积计30～60％CO、30～60％H2、10～25％CO2以及余量的N2、CH4和H2S。
[0029] 下面将更详细地描述本发明。
[0030] 本发明涉及一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法。
[0031] 该方法的步骤如下：
[0032] A、料浆气化
[0033] 首先将含碳氢物质原料、添加剂与溶剂制成一种浓度为以干碳氢物质重量计50～70％的料浆；所述的含碳氢物质原料是一种或多种选自煤、生物质、油渣及其它原料；所述的溶剂是一种或多种选自水、有机废水、一氧化碳变换冷凝液及其它溶剂；所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠、高聚合萘磺酸钠或非胶状高磷瓷土的添加剂。然后，让所述的料浆通过料浆管路14以及让氧气通过氧气管路15同时经喷嘴8喷到气化炉1中；所述的料浆与氧气在压力1.0～10.0MPa与温度1200～1400℃的条件下进行部分氧化还原反应，生成含有CO、H2、CO2、CH4、H2O主要成分的粗合成气与熔融灰渣。
从气化炉1排出的粗合成气的温度是1200～1400℃、压力是1.0～10.0MPa，水蒸汽含量是以粗合成气体积计为10～30％。所述的熔融灰渣先后通过二段加热炉2与一段加热炉3时被降温，以固态形式从锁斗4排出界外。
从气化炉1排出的粗合成气的温度是1200～1400℃、压力是1.0～10.0MPa，水蒸汽含量是以粗合成气体积计为10～30％。所述的熔融灰渣先后通过二段加热炉2与一段加热炉3时被降温，以固态形式从锁斗4排出界外。
[0034] 所述的粗合成气先后通过二段加热炉2和一段加热炉3与来自天然气管路24的天然气换热，回收粗合成气的显热；换热的粗合成气通过含固体颗粒合成气管路16进入蒸汽过热器5，将来自水蒸汽管路22的水蒸汽加热，回收粗合成气的热量。所述的粗合成气接着通过固体颗粒分离器进料管路17进入固体颗粒分离器6，在其中分离除去该粗合成气夹带的细灰；所述的细灰由固体颗粒分离器底部管路20排出界外；除去细灰的合成气由固体颗粒分离器顶部管路18送到1#换热器7，与来自水蒸汽输入管路21的水蒸汽换热，被冷却的合成气通过合成气排出管路19与由天然气转化得到的合成气合并，经配气后送到后续的处理系统。
[0035] 所述的二段加热炉2与一段加热炉3是高温辐射锅炉。
[0036] 所述的高温辐射锅炉是一种内附换热管的钢制耐压与耐温设备，通常将二段加热炉2与一段加热炉3与气化炉1做成一体化设备。在这种设备中，所述的换热管由底部为布气管41、顶部为集气管42，以二段加热炉2与一段加热炉3轴线为基准，由耐高温高级合金钢管制成列管或绕制盘管40构成，该高级合金例如是目前市场上销售的耐高温的Incoly600合金材料，具体结构参见附图2。在与高温气体接触的盘管表面涂敷耐高温非金属材料，例如耐高温的SiC涂层。所述的换热管也可以是中间为直管的耐高温高级合金钢管，该合金钢管例如是目前市场上销售的耐高温的Incoly600合金钢管。在与高温气体接触的换热管表面涂有耐高温非金属材料，例如耐高温的SiC涂层。
[0038] 蒸汽过热器5和1#换热器7是目前市场上销售的产品，例如哈尔滨锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器、东方锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器，其中管内通过冷流体或热流体。本发明使用的热流体是合成气，在换热器内，热合成气与水蒸汽进行热交换，合成气被冷却，水蒸汽被加热/过热。
[0039] 根据本发明，所述的喷嘴8、气化炉1、锁斗4等多元料浆气化系统部分情况具体可以参见ZL 200810132975.4。
[0040] 在这个步骤中，所述的合成气中的CO、H2、CO2、CH4的分析方法都是采用GB/T27885-2011及GB/T10410-2008标准分析的。
[0041] 这个步骤所得到合成气的化学组成是以体积计38～48％CO、30～40％H2、15～25％CO2，余量的N2、CH4和H2S。
[0042] B、天然气转化
[0043] 将天然气压力提升至3.0～3.5MPa，让天然气通过天然气管路24进入一段加热炉3，与来自二段加热炉2的粗合成气间接换热，天然气从常温被加热到320～340℃；预热的天然气通过预热天然气管路25进入脱硫塔9，脱除所述天然气中的硫化物，使原料气中的硫含量降至0.1ppm以下。
[0044] 脱硫的天然气通过脱硫天然气管路26与由过热蒸汽管路23送来的水蒸汽一起送到二段加热炉2，它们在这里与来自气化炉1的粗合成气换热；加热的天然气与水蒸汽通过一段转化炉进料管路27送到一段转化炉10，所述的一段转化炉10管内装填有一段转化催化剂，在其中加热的天然气与水蒸汽进行催化转化反应，从一段转化炉10排出的一段转化气中，甲烷含量约为以体积计30％，温度约660～690℃。
[0045] 得到的一段转化气通过一段转化炉出料管路28、氧气通过氧气管路29以及水蒸汽通过过热蒸汽管路34同时送到二段转化炉11顶部，所述的一段转化气、氧气与水蒸汽在二段转化炉11中进行天然气部分氧化反应与蒸汽催化转化反应，一段转化气中剩余的天然气基本转化完全，得到含有CO、CO2、H2的合成气；所述的二段转化炉11装填有二段转化催化剂，生成的合成气温度约960～1000℃。
[0046] 所述的合成气通过二段转化炉炉底排出管路30返回到一段转化炉10中为天然气与水蒸汽转化反应提供所需的热量；换热的合成气通过一段转化炉合成气排出管路31送到蒸汽过热器12，它与通过2#换热水蒸汽排出管路35送来的水蒸汽换热回收合成气的热量。所述的合成气通过2#换热合成气进料管路32送到2#换热器13，它与来自水蒸汽输入管路36的水蒸汽换热，实现进一步降温，降温的合成气通过2#换热合成气排出管路33与上述料浆气化得到的合成气合并，配气后送到后续处理系统处理。
[0047] 本发明中脱硫塔9所使用的钴钼加氢脱硫剂和/或氧化锌脱硫剂都是目前市场上销售的产品。例如由西北化工研究院以商品名T201销售的钴钼加氢脱硫剂；由北京三聚环保新材料股份有限公司以商品名T201销售的钴钼加氢脱硫剂。由西北化工研究院以商品名T305销售的氧化锌脱硫剂；由湖南环达环保有限公司以商品名EZ-2销售的氧化锌脱硫剂；由山东迅达化工有限公司以商品名Z919销售的氧化锌脱硫剂。
[0048] 在本发明中，所述的天然气转化采用分段方式转化。一段转化炉10结构为管式转化炉，管内装填有一段转化催化剂，天然气和水蒸汽通过其中，转化所需热量由二段转化炉11产生的合成气提供。二段转化炉11结构为填料式转化炉，炉内装填有二段转化催化剂，一段转化气、氧气和水蒸汽在炉内发生转化反应，生成合成气。
[0049] 所述的天然气一段、二段转化炉是目前市场上销售的一种产品，例如南京化工机械制造有限公司生产的耐压、耐高温天然气转化炉，核工业西安524厂生产的天然气转化炉。
[0050] 所述的天然气转化中一段转化催化剂、二段转化催化剂都是目前市场上销售的产品。例如由湖南省醴陵市协华科技实业有限公司以商品名FZ-3销售的一段转化催化剂；由四川天一科技股份有限公司以商品名Z204销售的二段转化催化剂。
[0051] 天然气转化后的合成气组成是以体积计25-35％CO、55-65％H2、3-20％CO2、0.2-1.1％CH4，余量的N2和H2S。
[0052] 在这个步骤中，所述的合成气中的CO、H2、CO2、CH4的分析方法都是采用GB/T27885-2011及GB/T10410-2008标准分析的。
[0053] 所述的蒸汽过热器12和2#换热器13都是目前市场上销售的一种产品，例如哈尔滨锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器、东方锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器。
[0054] 本发明步骤A与步骤B得到的合成气经合理配气后气体的H/C约为1.0～2.0，该合成气的干基组成是以体积计:30～60％CO、30～60％H2、10～25％CO2，余量的N2、CH4和H2S。
[0055] 本发明步骤A与步骤B得到的合成气在配气后气体可以不用或少量变换，能够直接用于甲醇合成和/或费托合成油品的原料。气化每吨煤产生的合成气少变换40～600Nm3/吨煤，CO2减排20～300Nm3/吨煤。
[0056] 本发明以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气方法具有下述特点：
[0057] 1、料浆气化合成气中H/C比0.5～0.9，天然气转化H/C比1.8～3.0。本发明方法采用料浆气化、天然气两段转化相结合的方法，将料浆气化和天然气转化得到的合成气进行合理配气，H/C比调节到0.8～2.0，避免了采用单一料浆气化合成气中H/C比过低，而采用单一天然气转化H/C比过高的问题，减少碳、氢资源及动力的浪费。
[0058] 2、将两种合成气进行合理配气，便可降低料浆气化过程变换程度。气化每吨煤产生的合成气少变换40～600Nm3/吨煤，CO2减排20～300Nm3/吨煤，减少了变换工艺中温室气体CO2的排放，同时为天然气转化补充足够的碳，提高化工合成产品的产量。
[0059] 3、料浆气化产生的合成气温度高，显热大，可以用来预热天然气，合理利用高温合成气的高位热能，减少天然气作为燃料的消耗。两者工艺结合，能耗降低值为天然气与料浆气化的合成气的换热量，折合成天然气体积约200～2000Nm3/h。
[0060] 4、本发明采用的料浆气化工艺和天然气转化工艺均为成熟工艺，工艺过程易于实现，将两种工艺进行合理组合，装置的布置更趋紧凑，提升装置的利用率。
[0061] 5、本发明为料浆气化、天然气转化联合制备合成气装置，装置需要的工艺物料种类较少，本发明可实现物流的内部循环，实现水、蒸汽、部分原料的内部供给，实现了资源最大化利用的目的。
[0062] [有益效果]
[0063] 本发明具有下述的积极效果：
[0064] 1、采用料浆气化法所得到合成气的H/C比是0.5～0.9，采用天然气转化法所得到合成气的H/C比是1.8～3.0。本发明的方法是料浆气化与天然气转化两段相结合的方法，将它们得到的合成气进行合理配气，H/C比可以达到0.8～2.0，于是可以避免单一料浆气化合成气中H/C比过低，而单一天然气转化H/C比过高的问题，减少碳、氢资源及动力的浪费。
[0065] 2、将两种合成气进行合理配气，便可降低料浆气化过程变换程度。气化每吨煤产生的合成气少变换40～600Nm3/吨煤，CO2减排20～300Nm3/吨煤，减少了变换工艺中温室气体CO2的排放，同时为天然气转化补充足够的碳，提高化工合成产品的产量。
[0066] 3、料浆气化产生的合成气温度高，显热大，可以用来预热天然气，合理利用高温合成气的高位热能，减少天然气作为燃料的消耗。这两种工艺结合，能耗减少量即为天然气与料浆气化合成气的换热量，折合成天然气体积约200～2000Nm3/h，其降低能耗非常明显。
[0067] 4、本发明采用的料浆气化工艺和天然气转化工艺均为成熟工艺，工艺过程易于实现，将两种工艺进行合理组合，装置的布置更趋紧凑，提升装置的利用率。
[0068] 5、本发明为料浆气化、天然气转化联合制备合成气装置，装置需要的工艺物料种类较少，本发明可实现物流的内部循环，实现水、蒸汽、部分原料的内部供给，实现了资源最大化利用的目的。
[0069] 本发明是以料浆气化、天然气转化为基础联合制备合成气工艺，以含碳氢物质原料、天然气、氧气为主要原料，同时综合利用周边的废水、废气，减少了废物处理成本，降低了生产成本，改善了环境，提高了资源利用率，节约了资源，扩大了产品种类和生产规模，符合国家实施的循环经济政策，也符合国家提出的建设资源节约型、环境友好型社会的要求。
[0070] 总之，本发明的方法利用碳氢物质、天然气为原料，通过优化组合的方式以较低成本且环境友好地生产出具有高附加值的合成气，为我国不可再生资源高附加值利用、化工行业发展、环境保护任务作出重要贡献。【附图说明】
[0071] 图1是本发明以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气方法的流程图。
[0072] 图中：
[0073] 1-气化炉、2-二段加热炉、3-一段加热炉、4-锁斗、5-蒸汽过热器、6-固体颗粒分离器、7-1#换热器、8-喷嘴、9-脱硫塔、10-一段转化炉、11-二段转化炉、12-蒸汽过热器、13-2#换热器、14-料浆管路、15-氧气管路、16-含固体颗粒合成气管路、17-固体颗粒分离器进料管路、18-固体颗粒分离器顶部管路、19-合成气排出管路、20-固体颗粒分离器底部管路、21-水蒸汽输入管路、22-水蒸汽管路、23-过热蒸汽管路、24-天然气管路、25-预热天然气管路、26-脱硫天然气管路、27-一段转化炉进料管路、28-一段转化炉出料管路、29-氧气管路、
30-二段转化炉炉底排出管路、31-一段转化炉合成气排出管路、32-2#换热合成气进料管路、33-2#换热合成气排出管路、34-过热蒸汽管路、35-2#换热水蒸汽排出管路、36-水蒸汽输入管路。
30-二段转化炉炉底排出管路、31-一段转化炉合成气排出管路、32-2#换热合成气进料管路、33-2#换热合成气排出管路、34-过热蒸汽管路、35-2#换热水蒸汽排出管路、36-水蒸汽输入管路。
[0074] 图2是一段加热炉3与二段加热炉2换热管结构示意图；
[0075] 图中：
[0076] a-布气管剖面图；b-换热管布置侧视图；c-集气管剖面图。
[0077] 40-盘管、41-布气管、42-集气管。【具体实施方式】
[0078] 通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
[0079] 实施例1：本发明以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气
[0080] 该实施例使用煤的组成列于表1中，天然气的组成(以干基体积计)列于表2中。
[0081] 表1：原料煤的组成
[0082]
[0083] 表2：天然气干基组成，以总体积计
[0084]
[0086] 具体实施步骤如下：
[0087] 含水分10％的原料煤约25010.66kg/h，与水及少量添加剂(高聚合萘磺酸钠)制成一种浓度以干煤重量计60％的料浆，料浆流量约37515.98kg/h，该料浆通过料浆管路14送至喷嘴8，经喷嘴8与来自氧气管路15流量为15463.54Nm3/h的氧气一起喷入气化炉1。
[0088] 所述的料浆、氧气在压力6.5MPa和温度1350℃的条件下进行部分氧化还原反应，生成含有CO、H2、CO2、CH4、H2O为主要成分的高温粗合成气与熔融热渣的混合物。高温合成气总气量约为52391.91Nm3/h，含H2O约22％，其干基组成以体积计如下：CO～46％、H2～34％、CO2～19％，其它N2、CH4、H2S≤1％，煤气温度约1350℃、压力6.4MPa。产生的熔融灰渣流量4437.36kg/h，在二段加热炉2和一段加热炉3中降温后，以固态形式从锁斗4排出界外。
[0089] 所述的粗合成气经二段加热炉2和一段加热炉3与来自天然气管路24的天然气换热，回收合成气的显热。一段加热炉3和二段加热炉2是高温辐射锅炉，合成气由温度1350℃降低至温度550℃，天然气从常温被加热到温度480℃。
[0090] 换热的粗合成气经合成气管路16进入蒸汽过热器5，加热由水蒸汽管路22送来的流量为118267.62Nm3/h的水蒸汽，粗合成气由温度550℃降低至温度350℃，水蒸汽从温度310℃被加热到温度340℃，回收粗合成气的热量。所述的粗合成气通过固体颗粒分离器进料管路17送到固体颗粒分离器6，分离除去在合成气中夹带的细灰，所述的细灰由固体颗粒分离器底部管路20排出界外。
[0091] 除去细灰的合成气由固体颗粒分离器顶部管路18送到1#换热器7，与水蒸汽输入管路21的水蒸汽换热，被冷却的合成气由温度350℃降低至温度200℃，水蒸汽从温度160℃被加热到温度270℃。降温后的合成气经合成气排出管路19与天然气转化后得到的合成气合并，进行合理配气。
[0092] 天然气的流量为20740.39Nm3/h，压力提升至3.2MPa，经天然气管路24进入一段加热炉3，与来自二段加热炉2的合成气间接换热，预热的天然气温度约340℃，经预热天然气管路25进入装填有钴钼加氢脱硫剂的脱硫塔9，脱除天然气中的硫化物，使原料气中的硫含量降至0.1ppm以下。
[0093] 脱硫天然气温度320℃，它通过脱硫天然气管路26与由过热蒸汽管路23送来的温度340℃的水蒸汽一起送到二段加热炉2，它们在这里与来自气化炉1的粗合成气换热，天然气和水蒸汽从温度340℃被加热到温度480℃。天然气与料浆气化的合成气换热，能耗降低值为两者的换热量，折合成天然气体积约1155.67Nm3/h。
[0094] 加热的天然气与水蒸汽通过一段转化炉进料管路27送到一段转化炉10。一段转化炉10管内装填有一段转化催化剂，天然气与水蒸汽通过管中时进行一段转化反应，转化反应所需要的热量由二段转化炉11得到的合成气提供。在从一段转化炉10排出的一段转化气中甲烷含量是以体积计30％，它的温度是690℃。
[0095] 得到的一段转化气通过一段转化炉出料管路28、氧气以流量15401.69Nm3/h通过氧气管路29以及水蒸汽以流量2000.42Nm3/h通过过热蒸汽管路34同时送到二段转化炉11顶部。所述的一段转化气、氧气与水蒸汽在二段转化炉11中进行天然气部分氧化反应与蒸汽催化转化反应，一段转化气中剩余的天然气基本完全转化，得到含有CO、CO2、H2的合成气，其干基组成如下：以体积计31％CO、64％H2、3.0％CO2、CH4<0.5％,其它O2、H2S<1.5％，它的温度约980℃、流量约69862.13Nm3/h。
[0096] 所述的合成气经二段转化炉炉底排出管路30返回到一段转化炉10的管间换热，为天然气和水蒸汽转化反应提供所需的热量，该合成气的温度降至600℃。换热合成气通过一段转化炉合成气排出管路31进入蒸汽过热器12进一步降温，加热由2#换热水蒸汽排出管路35送来的水蒸汽，回收其合成气热量，水蒸汽温度由160℃加热/过热达到270℃。所述的合成气经2#换热合成气进料管路32送到2#换热器13，与来自水蒸汽输入管路36的水蒸汽换热，实现进一步降温，降温合成气的温度进一步降至200℃，得到的蒸汽可以外供或者自身使用；降温的合成气通过2#换热合成气排出管路33与上述料浆气化得到的合成气合并，配气后送到后续处理系统处理。
[0097] 全部料浆气化合成气与全部天然气转化合成气配气的气体流量122250.66Nm3/h，其干基组成是以体积计:30％CO、57％H2、12％CO2，余量的N2、CH4和H2S。H/C比是1.94，气化每吨煤可减少去变换的合成气约422.16Nm3/吨煤，CO2减排191.66Nm3/吨煤。
[0098] 实施例2：本发明以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气
[0099] 以某地煤为主要原料实施本发明，原料煤分析数据列于表3中，天然气干基组成列于表4中。
[0100] 表3：原料煤的组成
[0101]
[0102] 表4：天然气干基组成，以总体积计
[0103]成分 CH4 C2H6 C3H8 N2 H2S
体积vol％ 95.0％ 1.0％ 0.9％ 3.0％ 微量
体积vol％ 95.0％ 1.0％ 0.9％ 3.0％ 微量
[0104] 该实施例的具体实施步骤与实施例1的相同，只是某地原料煤13291.9kg/h，与水及少量添加剂(高聚合萘磺酸钠)制成浓度56％、流量20623.8kg/h的料浆，氧气流量12237.2Nm3/h，料浆和氧气经喷嘴8喷入气化炉1，气化反应压力4.5MPa、温度1320℃。反应
3
后从锁斗4排出的灰渣流量是1460.1kg/h，高温湿合成气流量是15805.3Nm /h，含H2O量为
30％，其干基组成体积比如下：CO 39.2％、H2 35.4％、CO2 24.6％，其它N2、CH4和H2S等小于
1％，合成气的温度1320℃与压力4.5MPa。
3
后从锁斗4排出的灰渣流量是1460.1kg/h，高温湿合成气流量是15805.3Nm /h，含H2O量为
30％，其干基组成体积比如下：CO 39.2％、H2 35.4％、CO2 24.6％，其它N2、CH4和H2S等小于
1％，合成气的温度1320℃与压力4.5MPa。
[0105] 所述的合成气经二段加热炉2和一段加热炉3与天然气换热。换热的合成气进入蒸汽过热器5，将流量4313.18Nm3/h的水蒸汽加热，粗合成气温度降低至350℃。所述的粗合成气进入固体颗粒分离器6，分离合成气中夹带的细灰，细灰排出界外。除去细灰的合成气进入1#换热器7，与水蒸汽换热，该合成气温度降低至200℃。降温的合成气与天然气转化后得到的合成气合并，进行配气。
[0106] 天然气的流量约为12823.78Nm3/h，压力提升至3.0MPa，进入一段加热炉3，与来自二段加热炉2的合成气间接换热，进入脱硫塔9，脱除天然气中的硫化物。脱硫天然气与水蒸汽混合进入二段加热炉2，与气化炉1得到的合成气换热。天然气与料浆气化的合成气换热，能耗降低值为两者的换热量，折合成天然气体积约362.53Nm3/h。加热后的天然气和水蒸汽进入一段转化炉10，进行一段转化反应，生成一段转化气。
[0107] 所述的一段转化气与7630.18Nm3/h氧气、2124.85Nm3/h水蒸汽同时进入二段转化炉11顶部，发生天然气部分氧化反应和蒸汽催化转化反应，生成含有CO、CO2、H2的合成气。该合成气干基组成如下：以体积计28.0％CO、57.0％H2、13.0％CO2、CH4<1％,其它<1％，流量约32447.24Nm3/h。所述的合成气返回到一段转化炉10的管间，提供一段转化反应所需的热量。换热的合成气进入蒸汽过热器12降温，再进入2#换热器13进一步降温。降温的合成气与料浆气化后得到的合成气合并，进行合理配气。
[0108] 全部料浆气化合成气与部分天然气转化合成气配气，气体流量约17427.64Nm3/h，其干基组成是以体积计:～37.8％CO、～38.2％H2、～23.0％CO2，余量的N2、CH4和H2S。H/C约3 3
1.01，气化每吨煤可减少去变换的合成气约92.01Nm/吨煤，CO2减排36.04Nm/吨煤。
1.01，气化每吨煤可减少去变换的合成气约92.01Nm/吨煤，CO2减排36.04Nm/吨煤。
[0109] 实施例3：本发明以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气
[0110] 以某地煤为主要原料实施本发明，原料煤分析数据列于表5中，天然气干基组成列于表6中。
[0111] 表5：原料煤的组成
[0112]
[0113] 表6：天然气干基组成，以总体积计
[0114]
[0115] 该实施例的具体实施步骤与实施例1的相同，选用某地原料煤约14503.07kg/h，与水及少量添加剂(高聚合萘磺酸钠)制成浓度约57％、流量25443.99kg/h的料浆，氧气流量8628.82Nm3/h，料浆和氧气经喷嘴8喷入气化炉1中，气化反应压力4.2MPa、温度1300℃。反应后从锁斗4排出的灰渣流量是1663.13kg/h，高温湿合成气流量是23063.20Nm3/h，含H2O量为29％，其干基组成如下：以体积计，CO 44.2％、H2 33.6％、CO2 21.5％，其它N2、CH4和H2S等小于1％，粗合成气的温度1300℃与压力4.2MPa。
[0116] 所述的粗合成气经二段加热炉2和一段加热炉3与天然气换热。换热的合成气进入蒸汽过热器5，将流量为7863.50Nm3/h的水蒸汽加热，合成气温度降低至～350℃。所述的粗合成气进入固体颗粒分离器6，分离合成气中夹带的细灰，细灰排出界外。除去细灰的合成气进入1#换热器7，与水蒸汽换热，合成气温度降低至200℃。降温的合成气与天然气转化后得到的合成气合并，进行合理配气。
[0117] 天然气的流量约为18883.79Nm3/h，压力提升至3.1MPa，进入一段加热炉3，与来自二段加热炉2的合成气间接换热，再进入脱硫塔9，脱除天然气中的硫化物。脱硫的天然气与水蒸汽混合进入二段加热炉2，与气化炉1得到的合成气换热。脱硫的天然气与由料浆气化得到的合成气换热，能耗降低值即为换热量，折合成天然气体积约522.06Nm3/h。加热的天然气和水蒸汽进入一段转化炉10，进行一段转化反应，得到一段转化气。
[0118] 所述的一段转化气、11669.35Nm3/h氧气与3546.40Nm3/h水蒸汽同时送到二段转化炉11顶部，进行天然气部分氧化反应和蒸汽催化转化反应，得到含有CO、CO2、H2的湿合成气，其流量是51310.7Nm3/h，该合成气的干基组成如下：以体积计28.6％CO、58.9％H2、10.7％CO2、CH4<1％,其它组分<1％。所述的合成气返回到一段转化炉10的管间，为一段转化反应提供所需的热量。换热的合成气送到蒸汽过热器12降温，再进入2#换热器13进一步降温。降温的合成气与料浆气化后得到的合成气合并，配气后送到后续处理系统处理。
[0119] 全部料浆气化合成气与部分天然气转化合成气配气，其气体流量约38456.41Nm3/h，其干基组成是:以体积计37.0％CO、45.2％H2、16.5％CO2，余量的N2、CH4和H2S。它的H/C比是1.22，气化每吨煤可减少去变换的合成气约182.06Nm3/吨煤，CO2减排118.9Nm3/吨煤。
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