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基于地下 煤 气化生产 天然气的甲烷化工艺

阅读：608发布：2020-09-21

专利汇可以提供基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，解决了目前为止尚无基于煤炭地下气化技术生产天然气的甲烷化工艺的问题，方法为将原料气经预热后分为2股，第1股原料气与来自第3级反应器的部分合成气一起进入第1级反应器进行甲烷化反应；第2股原料气与出第1级反应器的合成气一起进入第2级反应器进行甲烷化反应；出第2级反应器经降温之后的合成气进入第3级反应器进一步甲烷化反应；出第3级反应器的合成气部分降温后循环至第1级反应器，其余部分合成气经降温后进入第4级反应器进行进一步甲烷化反应，出第4级反应器的气体经冷却降温分离冷凝液之后得到合成天然气。本发明工艺简单、循环气量小，热回收率高，甲烷化操作温度范围宽、能耗低、对环境友好，生产出的天然气满足国家标准（GB17820-2012）的要求。，下面是基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，将原料气先经过预热，再分为2股，第1股原料气与来自第3级反应器的部分合成气一起进入第1级反应器进行甲烷化反应；第2股原料气与出第1级反应器的合成气一起进入第2级反应器进行甲烷化反应；出第2级反应器经降温之后的合成气进入第3级反应器进一步甲烷化反应；出第3级反应器的合成气部分降温后循环至第1级反应器，其余部分合成气经降温后进入第4级反应器进行进一步甲烷化反应，出第4级反应器的气体经冷却降温分离冷凝液之后得到合成天然气。
2.如权利要求1所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，所述原料气由地下煤气化生产得到粗煤气经净化预处理、压缩、脱苯脱萘、CO变换、脱硫脱碳处理后得到。
3.如权利要求1或2所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，所述原料气组成为(H2-CO2)/(CO+CO2)=2.90~3.10，总硫低于0.1ppm。
4.如权利要求1所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，第
1级反应器入口温度控制在280~350℃，出口温度控制在600~650℃；第2级反应器的入口温度控制在250~350℃，出口温度控制在600~650℃；第3级反应器的入口温度控制在
250~280℃，出口温度控制在450~490℃；第4级反应器的入口温度控制在220~250℃，出口温度控制在320~350℃。
5.如权利要求1或4所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，出所述第1级反应器的合成气经换热降温至290~350℃后再与第2股原料气一起送入第2级反应器；出所述第2级反应器的合成气经换热降温至250~280℃后进入第3级反应器进行甲烷化反应。
6.如权利要求5所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，出所述第3级反应器的部分合成气先换热降温至130~170℃分离出冷凝液，再经循环气压缩机增加至2.0~3.0MPag，最后再与第1股原料气混合进入第1级反应器，出所述第3级反应器的其余部分合成气换热降温至200~250℃后送入第4级反应器。
7.如权利要求1所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，所述原料气中进第1级反应器的第1股原料气的量占总原料气量的40~65％mol。
8.如权利要求1或6所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，出第3级反应器的合成气中30~60％mol的合成气用于循环至第1反应器。
9.如权利要求1或6所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，所述系统的操作压力为2.0~3.0MPag。
10.如权利要求1或6所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，出所述第4级反应器的气体经换降温后再送入第5级反应器进行甲烷化反应，出第5级反应器的气体再经换热降温脱水之后得到合成天然气，所述第5级反应器的入口温度控制在
200~220℃，出口温度控制在230~250℃。
11.如权利要求1或6所述的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，其特征在于，出所述第1级反应器和第2级反应器的合成气的反应热通过废锅和过热器副产中压或高压蒸汽；出第3级反应器的合成气的反应可用来预热原料气，预热锅炉给水或除盐水，出第
4级、第5级反应器的合成气的反应热可用来预热锅炉给水或除盐水，60℃以下的余热则通过循环冷却水移除。

说明书全文

基于地下煤 气化生产 天然气的甲烷化工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种甲烷化工艺，具体的说是一种基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺。

背景技术

[0002] 煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该技术与传统上的气化最大的不同在于利用地下气化炉的气化通道替代了传统的气化炉。从而很大程度上降低了设备的投资。与传统的方法相比，煤炭地下气化省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺的设备，具有安全性好、投资少、效益高等优点。

[0003] 随着我国天然气消费量的不断增加，天然气供需缺口逐年扩大。为解决国内天然气的缺口问题，扩大天气然供给，近年来国内开展了多个煤制天然气项目的建设，即以煤为原料通过甲烷化合成生产天然气。煤气化装置生产的粗煤气经CO变换、酸性气体脱除后得到净化气，净化气再经甲烷化反应及干燥后得到满足国家相关标准天然气。其中甲烷化技术均是采用国外技术，国外甲烷化技术的工艺商主要有：丹麦的托普索公司、英国的戴维公司及德国的鲁奇公司。

[0004] 国内外甲烷化工艺的开发主要基于地面气化制天然气、焦炉气制天然气的甲烷化工艺。由于典型的焦炉气中CH4高达25%以上，(H2-CO2)/(CO+CO2)远大于3.0。焦炉气制天然气的甲烷化工艺反应深度浅，温升低，工艺较为简单。如专利CN102021054A公开的一种焦炉气制天然气的甲烷化工艺。

[0005] 基于地面煤气化生产天然气的甲烷化工艺则通常通过补入水蒸气、CO2或合成气循环的方式控制反应温度。专利CN12329671公布了一种合成天然气的甲烷化工艺。该工艺通过将原料气分成三股分别与循环气、第1级甲烷反应合成气、第2级甲烷反应合成气混合进入第1级甲烷化反应器、第2级甲烷化反应器和第3级甲烷化反应器。前三级甲烷化入口温度控制250~300℃，出口温度控制在650~700℃，通过5级以上的甲烷化反应合成符合国家天然气标准的合成天然气。该方案原料气分三股进料，工艺控制复杂，设置了三级高温甲烷化反应器，操作温度高达650℃，需要对设备进行特殊设计，造成设备制造成本的提高。

[0006] 专利CN101560134A公布的甲烷化工艺通过补入CO2或水蒸气的方式控制甲烷化反应温度，这两种方法可以省去循环气压缩机。但是明显降低了系统的能效。补入的水蒸气在反应过程中通过循环水被冷却分离出来，增加了循环水的用量，给系统带来了冷热病的问题，降低了系统能效。补入的CO2在甲烷化反应结束之后还需要另外设置脱碳系统以满足天然气中CO2及热值的要求，增加了后续系统的投资。

[0007] 另外，由于煤炭地下气化技术生产的粗煤气具有与普通粗煤气不同的特点，如甲烷浓度通常在2.0~5.0％体积百分数，这个数值低于焦炉气及Lugri气化生产的粗煤气中甲烷的浓度，但是高于干粉煤气化的粗煤气中甲烷的浓度。而甲烷的含量对甲烷化工艺技术具有很大的影响，因此不适用现有的常规甲烷化工艺，或造成反应深度过深，导致操作温度过高，增加设备投资；或反应深度过浅，导致生产的天然气不合格，即不符合满足国家标准（GB17820-2012）。又如地下煤气化出口粗煤气压力较低，通常低于0.15MPaA（Ａ表示绝压），这个压力远低于现有的甲烷化工艺的粗煤气压力，这种低压下如何保证系统的正常运行的情况下，尽可能的降低能耗也是技术人员需要解决的技术问题。

[0008] 目前，对于基于煤炭地下气化技术生产天然气的甲烷化工艺尚未见报导。

发明内容

[0009] 本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、循环气量小，热回收率高，甲烷化操作温度范围宽、能耗低、对环境友好的基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺，生产出的天然气满足国家标准（GB17820-2012）的要求。

[0010] 技术方案为: 将原料气预热后分为2股，第1股原料气与来自第3级反应器的部分合成气一起进入第1级反应器进行甲烷化反应，第2股原料气与出第1级反应器的合成气一起进入第2级反应器进行甲烷化反应；出第2级反应器经降温之后的合成气进入第3级反应器进一步甲烷化反应；出第3级反应器的合成气部分降温后循环至第1级反应器，其余部分合成气经降温后进入第4级反应器进行进一步甲烷化反应，出第4级反应器的气体经冷却降温分离冷凝液之后得到合成天然气。

[0011] 所述原料气由地下煤气体生产得到粗煤气经净化预处理、压缩、脱苯脱萘、CO变换、脱硫脱碳处理后得到。原料气的预处理方法为现有技术，本领域技术人员可根原料气的组成要求合理控制。

[0012] 所述原料气组成为(H2-CO2)/(CO+CO2)=2.90~3.10，总硫低于0.1ppm（mol）。可通过预处理方法中的CO变换来调节原料气组成的比值。

[0013] 第1级反应器入口温度控制在280~350℃，出口温度控制在600~650℃；第2级反应器的入口温度控制在250~350℃，出口温度控制在600~650℃；第3级反应器的入口温度控制在250~280℃，出口温度控制在450~490℃；第4级反应器的入口温度控制在220~250℃，出口温度控制在320~370℃。

[0014] 出所述第1级反应器的合成气换热降温至290~350℃后再与第2股原料气一起送入第2级反应器；出所述第2级反应器的合成气换热降温至250~280℃，再与第3级反应器循环而来的部分合成气继续换热降温至130~170℃后循环至第1级反应器。

[0015] 出所述第3级反应器的部分合成气换热降温至130~170℃分离出冷凝液，再经循环气压缩机增加至2.0~3.0MPag（表压），最后再与出第2反应器的合成气换热至320~390℃后送入第1反应器，出所述第3级反应器的其余部分合成气换热降温至220~250℃后送入第4级反应器。

[0016] 原料气中进第1级反应器的第1股原料气的量占总原料气量的40~65％mol。

[0017] 出第3级反应器的合成气中30~60％mol的合成气用于循环至第1反应器。

[0018] 所述系统的操作压力为1.5~8.0MPag（g表示表压），优选2.0~3.0MPag（表压），从而与地下煤气化生产的粗煤气的出口压力匹配，以降低系统的能耗。

[0019] 出所述第4级反应器的气体换热降温后再送入第5级反应器进行甲烷化反应，出第5级反应器的气体再经换热降温脱水之后得到合成天然气，所述第5级反应器的入口温度控制在200~220℃，出口温度控制在230~250℃。

[0020] 出所述第1级反应器和第2级反应器的合成气的反应热可副产中压或高压蒸汽；出第3级反应器的合成气反应热根据温度的等级分别被用来预热原料气，预热锅炉给水和除盐水，出第4级、第5级反应器余热根据温度的等级分别用来预热锅炉给水和除盐水。如出第1级和第2级的合成气流量最大，温度最高，因此用来副产中/高压蒸汽。出第3级反应器的合成气可先被用来预热原料气，之后自身被降温至330℃左右，这个时候高温余热已经很少了，如果用来副产蒸汽的话投资会太高，经济上不合理，因此这些余热用来预热锅炉给水较为合适。经预热锅炉给水后，反应余热温度只有160℃左右，用来预热除盐水较为合适。

[0021] 出第3级反应器的部分合成气(又称循环气)进循环气压缩机之前被降温至130~170℃，在满足控制第1级甲烷化反应温度的同时，还通过控制循环气的温度及流量达到降低循环气压缩机功耗的目的。

[0022] 所述出各级反应器的反应余热根据温度的等级分别综合利用；循环气压缩机可以采用蒸汽透平驱动，透平用蒸汽可采用甲烷化工艺本身副产的过热蒸汽。也可以根据项目-1实际情况，采用电机驱动。各反应器床层空速控制在10000 h 以上，可使床层散热能力增加，避免局部过热出现飞温现象，进一步降低了生产成本、提高了安全可靠性。所述甲烷化的催化剂并不特别限定，本领域技术人员可根据反应器的操作温度以及催化剂说明书中标明的反应温度进行合理选择，在此不作详述。

[0023] 有益效果:

[0024] 1，本发明针对地下煤气化生产的粗煤气的特点发明了以生产天然气为目的的甲烷化技术，一方面通过控制多级反应器中甲烷化反应的进、出口温度，更好的控制适于地下煤气化生产的粗煤气的甲烷化反应深度，而不采用向合成气添加蒸汽或惰性气体CO2来控制反应温度的方式，解决了冷热病问题，减少了运行成本和配套脱系统带来的后续投资大的问题；另一方面，尽可能的简化了反应级数，最低通过4级反应即可得到满足标准的天然气，同时减少了高温反应器的设置数量，降低了设备投资成本，利用第三级反应器的合成气中CH4及H2O含量高于前两级反应器的特点，利用出第3级反应器的部分合成气循环，在达到控制前两级反应温度的前提下，减少了循环气的流量，与采用第2级反应器的气体循环的方案相比，本方案循环气流量可降低30~45%。

[0025] 2，减少循环量的基础上，配合控制压缩机入口的温度，能有效降低循环气压缩机功耗。

[0026] 3，与采用末级反应器的合成气进行部分循环的工艺相比，第3级甲烷化反应器出口的合成气压力更高，可使循环气压缩机的压比更小，循环气压缩机功耗可降低7~10%。

[0027] 4，甲烷化反应条件范围宽，适应于目前国内外的多种甲烷化催化剂，甲烷化催化剂的选择范围广。

[0028] 5．可分级回收大量的余热，副产中压或高压蒸汽、预热锅炉给水，余热除盐水等使热能达到最大化的利用。附图说明

[0029] 图1为本发明实施例基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺流程简图（4级反应）。

[0030] 图2为本发明实施例基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺流程简图（5级反应）。

[0031] 其中，1为废热锅炉及过热器系统，2为废热锅炉，3为循环气换热器，4、5、6、7、8为冷却器、9、10为分离器、11为原料气预热器。

[0032] R001——第1级反应器；

[0033] R002——第2级反应器；

[0034] R003——第3级反应器；

[0035] R004——第4级反应器；

[0036] R005——第5级反应器；

[0037] K001——循环气压缩机。

具体实施方式

[0038] 实施例1：(参见图1)

[0039] 经净化及预处理的原料气组成为：H2：68.90%mol、CO：21.26%mol、CH4：6.16%mol、CO2：1.29%mol、N2：2.39%mol。(H2-CO2)/(CO+CO2)=3.0。压力：2.0MPag，温度：30℃。

[0040] 原料气经原料气预热器11预热至180℃之后被分为两股，第1股原料气（原料气总气量的40%~50%mol）与来自第3级反应器R003的循环气混合后进入第1级反应器R001，第1级反应器R001入口合成气温度为270℃，气体在催化剂的作用下进行甲烷化反应，第1级反应器R001出口合成气温度为600℃。出第1级反应器R001的合成气经废热锅炉及过热器系统1回收反应热之后被降温(副产中/高压蒸汽)至330℃后与第2股原料气混合后进入第2级反应器R002进一步甲烷化反应，第2级反应器R002的入口合成气温度为
290℃，出口合成气温度为611℃，出第2级反应器R002的合成气先经废热锅炉2换热降温(副产中/高压蒸汽)至340℃，再经循环气换热器3被降温至260℃之后进入第3级反应器R003，第3级反应器R003的出口合成气温度为450℃，出口合成气经冷却器4通过预热原料气冷却降温至330℃后，部分合成气（出第3级反应器的合成气的总气量的50%~60%mol）再经冷却器5换热降温至150~170℃，再通过分离器9分离出冷凝液，再通过循环气压缩机K001增压至2.0MPag后在循环气换热器3中与来自第2级反应器R002的合成气换热升温至290~320℃，最后送入第1级反应器R001，通过向进入第1级反应器R001的原料气中补充CH4及H2O以控制该反应器的反应平衡，以控制反应温度。第3级反应器R003出来的其余部合成气则经过冷却器6换热降温至220℃之后进入第4级反应器R004进行最后一级甲烷化反应。经甲烷化反应后出口气体温度为322℃，该合成气经冷却器7降温至40℃，然后利用分离器10分离出冷凝液(脱水)之后即为合格的天然气。其中，第1级反应器R001及第2 级反应器R002的最高操作温度为600~620℃，内衬绝热材料，以降低筒体的设计温度，R003及R004反应器最高操作温度为320~450℃，按普通的绝热反应器设计。

[0041] 得到的天然气压力为：1.59MPag，温度：40℃。主要组成为：CH4：89.7%mol、H2：3
1.9%mol、CO：59ppm、CO2：0.50%mol、N2：7.51%mol、H2O：0.42%mol。低热值为30.14MJ/m，高
3
热值达33.55 MJ/m，各项指标满足GB 17820-2012对天然气的要求。

[0042] 甲烷化工艺反应88%~91%的反应热用于副产中/高压过热蒸汽及预热原料气，其余12%~9%热量温度等级在160℃以下，可以用来余热除盐水。60℃以下的余热通过循环冷却水移除。

[0043] 实施例2：(参见图1)

[0044] 经净化及预处理的原料气组成为：H2：68.33%mol、CO：21.83%mol、CH4：6.16%mol、CO2：1.29%mol、N2：2.39%mol。(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.9。压力：2.0MPag，温度：30℃。

[0045] 原料气经原料气预热器11预热至150℃之后被分为两股，第1股原料气（原料气总气量的45%~55%mol）与来自第3级反应器R003的循环气混合后进入第1级反应器R001，第1级反应器R001入口合成气温度为280℃，气体在催化剂的作用下进行甲烷化反应，第1级反应器R001出口合成气温度为628℃。出第1级反应器R001的合成气经废热锅炉及过热器系统1回收反应热之后被降温(副产中/高压蒸汽)至295℃后与第2股原料气混合后进入第2级反应器R002进一步甲烷化反应，第2级反应器R002的入口合成气温度为250℃，出口合成气温度为628℃，出第2级反应器R002的合成气先经废热锅炉2换热降温(副产中/高压蒸汽)至350℃，再经循环气换热器3被降温至250℃之后进入第3级反应器R003，第3级反应器R003的出口合成气温度为450℃，出口合成气经冷却器4通过预热原料气冷却降温至390℃后，部分合成气（出第3级反应器的合成气的总气量的30%~45%mol）再经冷却器5通过预热锅炉给水换热降温至130~150℃，再通过分离器9分离出冷凝液，再通过循环气压缩机K001增压至2.0MPag后在循环气换热器3中与来自第2级反应器R002的合成气换热升温至320~350℃，最后送入第1级反应器R001，通过向进入第1级反应器R001的原料气中补充CH4及H2O以控制该反应器的反应平衡，以控制反应温度。第3级反应器R003出来的其余部合成气则经过冷却器6通过换热预热锅炉给水降温至250℃之后进入第4级反应器R004进行最后一级甲烷化反应。第4级反应器R004入口气体温度为250℃，经甲烷化反应后出口气体温度为350℃，该合成气经冷却器7降温至40℃。然后利用分离器10分离出冷凝液(脱水)之后即为合格的天然气。

[0046] 天然气压力为：1.55MPag，温度：40℃。主要组成为：CH4：88.16%mol、H2：1.83%mol、3
CO：36ppm、CO2：2.21%mol、N2：7.38%mol、H2O：0.42%mol。低热值为29.61MJ/m，高热值达
3
32.94 MJ/m，各项指标满足GB 17820-2012对天然气的要求。

[0047] 甲烷化工艺反应88%~91%的反应热用于副产中/高压过热蒸汽及预热原料气，其余12%~9%热量温度等级在160℃以下，可以用来余热除盐水。60℃以下的余热通过循环冷却水移除。

[0048] 实施例3：(参见图2)

[0049] 经净化及预处理的原料气组成为：H2：68.90%mol、CO：21.26%mol、CH4：6.16%mol、CO2：1.29%mol、N2：2.39%mol。(H2-CO2)/(CO+CO2)=3.0。压力：2.0MPag，温度：30℃。

[0050] 原料气经原料气预热器11预热至360℃之后被分为两股，第1股原料气（原料气总气量的50%~65%mol）与来自第3级反应器R003的循环气混合后进入第1级反应器R001，第1级反应器R001入口合成气温度为360℃，气体在催化剂的作用下进行甲烷化反应，第1级反应器R001出口合成气温度为645℃。出第1级反应器R001的合成气经废热锅炉及过热器系统1回收反应热之后被降温(副产中/高压蒸汽)至340℃后与第2股原料气混合后进入第2级反应器R002进一步甲烷化反应，第2级反应器R002的入口合成气温度为
350℃，出口合成气温度为650℃，出第2级反应器R002的合成气先经废热锅炉2换热降温(副产高压蒸汽)至379℃，再经循环气换热器3被降温至280℃之后进入第3级反应器R003，第3级反应器R003的出口合成气温度为490℃，出口合成气经冷却器4通过预热锅炉给水冷却降温至290℃后，部分合成气（出第3级反应器的合成气的总气量的50%~60%mol）再经冷却器5换热降温至130~150℃。再通过分离器9分离出冷凝液，再通过循环气压缩机K001增压至2.0MPag后在循环气换热器3中与来自第2级反应器R002的合成气换热升温至300~350℃，最后送入第1级反应器R001，通过向进入第1级反应器R001的原料气中补充CH4及H2O以控制该反应器的反应平衡，以控制反应温度。第3级反应器R003出来的其余部合成气则经过冷却器6换热降温至220℃之后进入第4级反应器R004进行甲烷化反应。经反应后出口气体温度为370℃，该合成气经冷却器7降温至220℃(通过换热预热锅炉给水)后进入第5级反应器R005 ，第5级反应器R005出口合成气温度为240℃，该气体经冷却器8冷却至40℃，然后经分离器10分离出冷凝液之后即为合格的天然气。

[0051] 天然气压力为：1.55MPag，温度：40℃。主要组成为：CH4：90.93%mol、H2：0.81%mol、3
CO：23ppm、CO2：0.23%mol、N2：7.60%mol、H2O：0.43%mol。低热值为30.45MJ/m，高热值达
3
33.87MJ/m，各项指标满足GB 17820-2012对天然气的要求。

[0052] 甲烷化工艺反应88%~91%的反应热用于副产中/高压过热蒸汽及预热原料气，其余12%~9%热量温度等级在160℃以下，可以用来余热除盐水。60℃以下的余热通过循环冷却水移除。

[0053] 实施例4：(参见图1)

[0054] 经净化及预处理的原料气组成为：H2：69.14%mol、CO：21.02%mol、CH4：6.16%mol、CO2：1.29%mol、N2：2.39%mol。(H2-CO2)/(CO+CO2)=3.04。压力：3.0MPag，温度：30℃。

[0055] 原料气经原料气预热器11预热至300℃之后被分为两股，第1股原料气（原料气总气量的40%~50%mol）与来自第3级反应器R003的循环气混合后进入第1级反应器R001，第1级反应器R001入口合成气温度为320℃，气体在催化剂的作用下进行甲烷化反应，第1级反应器R001出口合成气温度为650℃。出第1级反应器R001的合成气经废热锅炉及过热器系统1回收反应热之后被降温(副产中/高压蒸汽)至330℃后与第2股原料气混合后进入第2级反应器R002进一步甲烷化反应，第2级反应器R002的入口合成气温度为
320℃，出口合成气温度为650℃，出第2级反应器R002的合成气先经废热锅炉2换热降温(副产中/高压蒸汽)至400℃，再经循环气换热器3被降温至280℃之后进入第3级反应器R003，第3级反应器R003的出口合成气温度为479℃，出口合成气经冷却器4通过预热原料气后被降温至330℃后，部分合成气（出第3级反应器的合成气的总气量的45%~60%mol）再经冷却器5通过预热锅炉给水被降温至130~150℃，再通过分离器9分离出冷凝液，再通过循环气压缩机K001增压至3.0MPag后在循环气换热器3中与来自第2级反应器R002的合成气换热升温至300~350℃，最后送入第1级反应器R001，通过向进入第1级反应器R001的原料气中补充CH4及H2O以控制该反应器的反应平衡，以控制反应温度。第3级反应器R003出来的其余部合成气则经过冷却器6通过换热预热锅炉给水降温至250℃之后进入第
4级反应器R004进行最后一级甲烷化反应。经甲烷化反应后出口气体温度为350℃，该合成气经冷却器7降温至40℃，然后利用分离器10分离出冷凝液之后即为合格的天然气。

[0056] 天然气压力为：2.57MPag，温度：40℃。主要组成为：CH4：89.02%mol、H2：3.16%mol、3
CO：19ppm、CO2：0. 06%mol、N2：7.47%mol、H2O：0.29%mol。低热值为30.05MJ/m，高热值达
3
33.44 MJ/m，各项指标满足GB 17820-2012对天然气的要求。

[0057] 甲烷化工艺反应88%~91%的反应热用于副产中/高压过热蒸汽及预热原料气，其余12%~9%热量温度等级在160℃以下，可以用来余热除盐水。60℃以下的余热通过循环冷却水移除。

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基于地下煤气化生产天然气的甲烷化工艺

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