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聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法

文檔序號(hào):3570800閱讀:232來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法。
背景技術(shù)
甲烷化反應(yīng)包括氫與一氧化碳催化反應(yīng)產(chǎn)生甲烷。這種甲烷有時(shí)也被稱為合成天然氣(SNG),和可以用作天然氣的替代氣。在可利用天然氣較少的地區(qū),可以在氣化方法中部分氧化其它能源如煤或石油焦來(lái)產(chǎn)生包含氫和一氧化碳的氣體。這種包含氫和一氧化碳的氣體有時(shí)也被稱為合成氣。所述合成氣隨后可用于在甲烷化過(guò)程中生產(chǎn)合成天然氣 (SNG)。甲烷化反應(yīng)在合適的甲烷化催化劑存在下按下式進(jìn)行C0+3H2 = CH4+H20+熱量(1)⑶=CH4+2H20+ 熱量(2)取決于所述催化劑、溫度和存在濃度,反應(yīng)過(guò)程中形成的水隨后在水煤氣變換反應(yīng)中按下式與一氧化碳原位反應(yīng)CCHH2O = C02+H2+ 熱量(3)反應(yīng)(1)被認(rèn)為是主反應(yīng),而反應(yīng)(2)和(3)被認(rèn)為是副反應(yīng)。所有反應(yīng)均是放熱的。甲烷化反應(yīng)是可逆的,和升高溫度將使平衡向低產(chǎn)率方向移動(dòng)。為了控制溫度,甲烷化反應(yīng)可以在一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻的反應(yīng)器內(nèi)實(shí)施,其中反應(yīng)物可以用冷卻劑冷卻。US 4839391描述了一種用于合成氣甲烷化以產(chǎn)生甲烷和過(guò)熱蒸汽的一段式方法。 所述甲烷化反應(yīng)器包括具有不同溫度區(qū)域的催化劑床層,冷卻系統(tǒng)通過(guò)這些床層。冷卻介質(zhì)即水流過(guò)冷卻系統(tǒng),合成氣則與冷卻介質(zhì)逆流流過(guò)催化劑床層。在所述方法中,合成氣連續(xù)流過(guò)流入?yún)^(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)域和氣體流出區(qū)域。冷卻水在反應(yīng)器的也稱為蒸發(fā)器的氣體流出區(qū)域和熱點(diǎn)區(qū)域中通過(guò)傳熱轉(zhuǎn)化為蒸汽。隨后蒸汽在反應(yīng)器的也稱為過(guò)熱器的熱點(diǎn)區(qū)域中過(guò)熱。在水進(jìn)入反應(yīng)器之前,應(yīng)用外部換熱器利用來(lái)自反應(yīng)器的流出甲烷/合成氣混合物預(yù)熱水。在US4839391的圖2的實(shí)施方案中,在蒸發(fā)器和過(guò)熱器之間置入蒸汽室。從蒸發(fā)器流出的蒸汽在蒸汽室中收集,在其中被蒸汽夾帶的仍未蒸發(fā)的冷卻水分離出來(lái)。收集的干蒸汽引入過(guò)熱器管子系統(tǒng)和發(fā)生轉(zhuǎn)化。在US4839391的圖8的實(shí)施方案中,冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器延伸至催化劑床層的整個(gè)長(zhǎng)度,包括甲烷化反應(yīng)器的氣體流出區(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)域和氣體流入?yún)^(qū)域。過(guò)熱器位于熱點(diǎn)區(qū)域,但伸入氣體流出區(qū)域,從而過(guò)熱器與蒸發(fā)器沿過(guò)熱器的全長(zhǎng)有所重疊。描述了包括如下的一種設(shè)計(jì)蒸汽過(guò)熱管在包含催化劑的催化劑管內(nèi),從而反應(yīng)熱可以傳遞至圍繞所述催化劑管的待蒸發(fā)的冷卻劑以及待過(guò)熱的蒸汽。在熱點(diǎn)區(qū)域中分隔過(guò)熱蒸汽和催化劑的管壁需要能夠承受高溫和高壓。熱點(diǎn)區(qū)域的溫度及由此造成的分隔過(guò)熱蒸汽和催化劑的管壁的溫度可能超過(guò)700°C。因此所述管子需要昂貴的壁結(jié)構(gòu)材料。另外,冷卻系統(tǒng)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),這甚至進(jìn)一步提高了管子系統(tǒng)的成本。在US4839391的圖6的實(shí)施方案中,甲烷反應(yīng)器包含冷卻劑蒸發(fā)器和冷卻劑過(guò)熱器,它們形成反應(yīng)器的催化劑床層中的管子系統(tǒng)。所述反應(yīng)器包括在氣體流入?yún)^(qū)域內(nèi)的冷卻劑預(yù)熱器、單獨(dú)位于甲烷化反應(yīng)器的氣體流出區(qū)域中的蒸發(fā)器以及熱點(diǎn)區(qū)域,所述熱點(diǎn)區(qū)域只通過(guò)使蒸汽過(guò)熱而冷卻。雖然在熱點(diǎn)區(qū)域中的反應(yīng)通過(guò)使蒸汽過(guò)熱而冷卻,但熱點(diǎn)區(qū)域中的反應(yīng)溫度仍然很高。熱點(diǎn)區(qū)域中的溫度及由此造成的反應(yīng)器壁的溫度可能高達(dá) 730°C。因此熱點(diǎn)區(qū)域中的反應(yīng)器壁需要能夠承受高溫和高壓。另外,熱點(diǎn)區(qū)域中的反應(yīng)器壁可能需要保溫。因此,反應(yīng)器的熱點(diǎn)區(qū)域需要比反應(yīng)器其它部分更昂貴的壁結(jié)構(gòu)材料。US 4431751描述了一種用包含一氧化碳、二氧化碳和氫的合成氣的催化甲烷化的熱量產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的方法。該方法使氣體物流首先流過(guò)第一內(nèi)部水冷反應(yīng)器,隨后流過(guò)絕熱反應(yīng)器和后續(xù)的換熱器,和最終流過(guò)第二內(nèi)部水冷反應(yīng)器。所述內(nèi)部水冷反應(yīng)器包括設(shè)置在催化劑床層內(nèi)部的其中有水流過(guò)的冷卻系統(tǒng)。應(yīng)用含鎳催化劑作為催化劑。水連續(xù)地首先流過(guò)第二內(nèi)部水冷反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng),將其預(yù)熱至約飽和蒸汽溫度的溫度,然后進(jìn)入第一內(nèi)部水冷反應(yīng)器轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽,和隨后至絕熱反應(yīng)器之后的換熱器進(jìn)行過(guò)熱。US 4431751的方法的缺點(diǎn)是需要一個(gè)單獨(dú)的絕熱反應(yīng)器使蒸汽過(guò)熱。如果能夠提供聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的便宜且經(jīng)濟(jì)的方法,則是現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步。 如果提供的便宜且經(jīng)濟(jì)的使蒸汽過(guò)熱的方法既不需要任何絕熱反應(yīng)器也不需要任何昂貴的結(jié)構(gòu)材料,則是現(xiàn)有技術(shù)的特別進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。因此,本發(fā)明提供一種聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法,所述方法包括使包含一氧化碳和氫的氣體在一系列甲烷化區(qū)域中反應(yīng)以產(chǎn)生包含甲烷的產(chǎn)品氣,其中所述包含一氧化碳和氫的氣體在通過(guò)所述系列甲烷化區(qū)域時(shí),依次流過(guò)至少第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域;用水冷卻第一和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域,其中水在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)以產(chǎn)生蒸汽,和所述蒸汽隨后在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)過(guò)熱以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,其中所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域包括填充有甲烷化催化劑的管子和圍繞所述管子的空間;和其中所述包含一氧化碳和氫的氣體和/或產(chǎn)品氣流過(guò)所述管子,和水流過(guò)圍繞所述管子的空間。本發(fā)明的方法允許在不需要絕熱反應(yīng)器的情況下聯(lián)產(chǎn)甲烷和過(guò)熱蒸汽,同時(shí)甲烷化區(qū)域的結(jié)構(gòu)材料成本保持較低。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中,管壁的溫度可以類似于沸水的溫度,所述沸水的溫度可以例如為約300°C。在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中,催化劑的溫度可能已經(jīng)低于第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中的催化劑溫度。第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中的管壁溫度可以類似于蒸汽溫度,所述蒸汽的溫度可以例如為約450-500°C。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于管壁金屬溫度可以降低和因此在甲烷化區(qū)域中可以應(yīng)用較便宜的結(jié)構(gòu)材料(例如較便宜的金屬)。


用如下附圖描述本發(fā)明的方法。圖1示意性給出了本發(fā)明的第一種方法。圖2示意性給出了本發(fā)明的第二種方法。圖3示意性給出了本發(fā)明的第三種方法。
具體實(shí)施例方式不希望受任何一種理論所束縛,據(jù)信通過(guò)用仍待蒸發(fā)的水冷卻其中催化劑和原料的溫度可能最高的第一甲烷化區(qū)域,可以實(shí)現(xiàn)更有效的冷卻。所述仍待蒸發(fā)的水能夠比待過(guò)熱的蒸汽吸收更多的熱。結(jié)果是第一甲烷化區(qū)域內(nèi)總的金屬溫度可以較低,和需要略不昂貴的材料構(gòu)造所述第一甲烷化區(qū)域。在第二甲烷化區(qū)域中,催化劑和原料的溫度可能較低和需要較少的冷卻。第二甲烷化區(qū)域內(nèi)總的金屬溫度可以避免使用特殊的管壁材料。包含一氧化碳和氫的氣體可以是包含一氧化碳和氫的任何氣體。包含一氧化碳和氫的氣體的例子是合成氣。在這里合成氣被理解為至少包含氫和一氧化碳的氣體。另外, 所述合成氣可以包含其它化合物如二氧化碳、水、氮、氬和/或含硫化合物??稍诤铣蓺庵写嬖诘暮蚧衔锏睦影蚧瘹浜汪驶?。合成氣可以通過(guò)使碳質(zhì)原料與氧化劑在氣化反應(yīng)中反應(yīng)而獲得。碳質(zhì)原料被理解為含一些形式的碳的原料。所述碳質(zhì)原料可以為本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知適合于產(chǎn)生合成氣的任何碳質(zhì)原料。所述碳質(zhì)原料可以包括固體、液體和/或氣體。實(shí)例包括煤如褐煤(棕褐煤)、煙煤、亞煙煤、無(wú)煙煤、浙青、油頁(yè)巖、油砂、重油、泥煤、生物質(zhì)、石油煉制殘余物如石油焦、浙青、減壓渣油或它們的組合。在甲烷化方法中應(yīng)用合成氣時(shí),所述合成氣優(yōu)選通過(guò)氣化固態(tài)或液態(tài)碳質(zhì)原料來(lái)獲得。在優(yōu)選實(shí)施方案中,合成氣通過(guò)氣化包括煤或石油焦的固態(tài)碳質(zhì)原料獲得。氧化劑被理解為能夠氧化其它化合物的化合物。所述氧化劑可以為本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知能夠氧化碳質(zhì)原料的任何化合物。例如所述氧化劑可以包括氧、空氣、富氧空氣、二氧化碳(在反應(yīng)中產(chǎn)生一氧化碳)或它們的混合物。如果將含氧氣體用作氧化劑,則所使用的含氧氣體可以為純氧、氧和蒸汽的混合物、氧和二氧化碳的混合物、氧和空氣的混合物、或純氧、空氣和蒸汽的混合物。在特定實(shí)施方案中,氧化劑為含大于80vol %、大于90vol %或大于99vol %氧的含氧氣體。基本上純的氧是優(yōu)選的。這種基本上純的氧例如可以由空分裝置(ASU)制備。在一些氣化方法中,也可以向反應(yīng)器中弓丨入溫度調(diào)節(jié)劑。合適的調(diào)節(jié)劑包括蒸汽和二氧化碳。合成氣可以按照本領(lǐng)域中已知的任何方法通過(guò)使碳質(zhì)原料與氧化劑反應(yīng)而產(chǎn)生。 在優(yōu)選實(shí)施方案中,合成氣在氣化反應(yīng)器中通過(guò)用含氧氣體部分氧化碳質(zhì)原料如煤或石油焦來(lái)產(chǎn)生。離開氣化反應(yīng)器的合成氣有時(shí)也稱為粗合成氣。該粗合成氣可以在多個(gè)后續(xù)冷卻和純化步驟中進(jìn)行冷卻和純化。氣化反應(yīng)器及冷卻和純化步驟一起有時(shí)也被稱為氣化裝置。合適的氣化方法、用于這種氣化方法的反應(yīng)器和氣化裝置的例子ChristopherHigman和Maarten van der Burgt在〃 Gasification"、特別是其第4和第5章分別進(jìn)行了描述,該文獻(xiàn)由ElsevieH200;3)出版。合適的氣化方法、反應(yīng)器和裝置的進(jìn)一步例子在 US2006/026019U W02007125047, US20080172941、EP0722999、EP0661373、US20080142408、 US20070011945、US20060260191 和 US6755980 中進(jìn)行了描述。在用作本發(fā)明方法的含一氧化碳和氫的氣體之前,在氣化方法中通過(guò)使碳質(zhì)原料和氧化劑反應(yīng)而產(chǎn)生的粗合成氣優(yōu)選進(jìn)行冷卻和純化。離開氣化反應(yīng)器的粗合成氣可以例如通過(guò)用水或蒸汽直接急冷、用循環(huán)合成氣直接急冷、用換熱器或這些冷卻步驟的組合而冷卻,從而產(chǎn)生冷卻后的合成氣。在換熱器中可以回收熱量。這些熱可用來(lái)產(chǎn)生蒸汽或過(guò)熱蒸汽??赡茉谒a(chǎn)生的合成氣中存在的礦渣和/或其它熔融態(tài)固體可以合適地從氣化反應(yīng)器的下端排出。冷卻后的合成氣可以進(jìn)行干法固體脫除如旋風(fēng)分離器或高溫高壓陶瓷過(guò)濾器和/或濕法洗滌,以產(chǎn)生純化的合成氣。在優(yōu)選實(shí)施方案中,在用于本發(fā)明的方法之前使含一氧化碳和氫的氣體脫硫。因此在用作本發(fā)明方法中的含一氧化碳和氫的氣體之前,優(yōu)選可以使冷卻和純化后的合成氣進(jìn)行脫硫以產(chǎn)生脫硫合成氣。脫硫可以在脫硫裝置內(nèi)實(shí)施,在其中可以將含硫化合物如硫化氫和羰基硫從含一氧化碳和氫的氣體中脫除。脫硫例如可以通過(guò)所謂的物理吸收和/或化學(xué)溶劑提取方法來(lái)實(shí)施。另外,可以處理含一氧化碳和氫的氣體以減少合成氣中的二氧化碳含量。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中,在組合的硫/ 二氧化碳脫除裝置中脫除含一氧化碳和氫的氣體中的含硫化合物和二氧化碳。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,在本發(fā)明方法中應(yīng)用所述氣體之前,提高含一氧化碳和氫的氣體中氫與一氧化碳的摩爾比。例如通過(guò)在水煤氣變換反應(yīng)中使所述氣體中的一氧化碳與水反應(yīng)可以提高所述氣體中氫與一氧化碳的摩爾比。水煤氣變換反應(yīng)可以在含一氧化碳和氫的氣體脫硫之前實(shí)施,此時(shí)也稱為含硫水煤氣變換反應(yīng),或者在含一氧化碳和氫的氣體脫硫之后進(jìn)行,此時(shí)也稱為脫硫水煤氣變換反應(yīng)。水煤氣變換反應(yīng)優(yōu)選在含一氧化碳和氫的氣體脫硫之前實(shí)施。水煤氣變換反應(yīng)可以包括在溫度優(yōu)選高于250°C和更優(yōu)選在300_450°C的溫度下實(shí)施的所謂高溫水煤氣變換反應(yīng),和/或在溫度優(yōu)選低于250°C和更優(yōu)選在150-225°C下實(shí)施的所謂低溫水煤氣變換反應(yīng)。在優(yōu)選實(shí)施方案中,在脫硫前在高溫水煤氣變換反應(yīng)中提高含一氧化碳和氫的氣體中氫與一氧化碳的摩爾比。水煤氣變換催化劑可以為已知適合于此目的的任何催化劑。例如水煤氣變換催化劑可以包含銅、鋅、鐵和/或鉻,任選為氧化物形式和/或由載體載帶。高溫水煤氣變換反應(yīng)優(yōu)選應(yīng)用含鐵和/或鉻的催化劑實(shí)施。低溫水煤氣變換反應(yīng)優(yōu)選應(yīng)用含銅和/或鋅氧化物的催化劑實(shí)施。變換后的氣體可以包含一氧化碳、二氧化碳、水和氫,和另外還可以包含含硫化合物。另外,變換后的氣體可以包含其它化合物如氮和氬。水可以通過(guò)已知適合于此目的的任何方法從變換后的氣體中脫除。例如,可以用閃蒸罐脫除水,分離出優(yōu)選至少70wt%或更優(yōu)選至少90wt%的水。最優(yōu)選幾乎所有的水均在閃蒸罐中脫除。在酸性氣體脫除裝置中可以從變換后的氣體中脫除二氧化碳。二氧化碳可以通過(guò)已知適合于此目的的任何方法來(lái)脫除。例如二氧化碳可以通過(guò)低溫冷卻或物理吸收或化學(xué)溶劑提取方法來(lái)脫除。在一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方案中,含一氧化碳和氫的氣體例如合成氣在水煤氣變換裝置內(nèi)進(jìn)行處理,和隨后從中脫除含硫化合物、二氧化碳和水,之后用于本發(fā)明方法中。在本發(fā)明的方法中,在系列甲烷化區(qū)域中使含一氧化碳和氫的氣體中的至少部分一氧化碳和氫反應(yīng)以產(chǎn)生含甲烷的產(chǎn)品氣。所述系列甲烷化區(qū)域至少包括第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。所述系列甲烷化反應(yīng)器優(yōu)選還包括至少后續(xù)的第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。所述后續(xù)的第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以有利地用于預(yù)熱有待于在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)的水。當(dāng)需要制備高壓過(guò)熱蒸汽時(shí),優(yōu)選使用 3個(gè)甲烷化區(qū)域。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域用水冷卻。水在這里被理解為液相、氣相或它們的混合物形式的水。例如,水可以為液態(tài)水、蒸汽或過(guò)熱蒸汽。各內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包括內(nèi)部冷卻的甲烷化反應(yīng)器的一部分或各內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包括一個(gè)內(nèi)部冷卻的甲烷化反應(yīng)器。所述第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域優(yōu)選由第一內(nèi)部冷卻的甲烷化反應(yīng)器組成,和所述第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域優(yōu)選由第二內(nèi)部冷卻的甲烷化反應(yīng)器組成。如果存在,第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域優(yōu)選由第三內(nèi)部冷卻的甲烷化反應(yīng)器組成。第一和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包括本領(lǐng)域已知適合于甲烷化過(guò)程的任何內(nèi)部冷卻的反應(yīng)器(部分)。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域例如可以包括含甲烷化催化劑的固定床,所述催化劑床層通過(guò)包括一個(gè)或多個(gè)其中有水流過(guò)的管子的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。在另一個(gè)實(shí)施方案中,所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)包含甲烷化催化劑的管子,所述管子通過(guò)圍繞管子的其中有水流過(guò)的空間進(jìn)行冷卻。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域優(yōu)選包括其中填充有甲烷化催化劑且含一氧化碳和氫的氣體從中流過(guò)的管子和圍繞所述管子且其中有水流過(guò)的空間。通過(guò)使水流過(guò)管外和 (反應(yīng)器)容器內(nèi)部之間的空間(而不是流過(guò)管子),可以實(shí)現(xiàn)更均勻分布的冷卻,避免了在內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中產(chǎn)生熱點(diǎn)和/或冷點(diǎn)。另外,相比于催化劑的固定床層或流化床層通過(guò)管子系統(tǒng)中水的流動(dòng)進(jìn)行冷卻,該方法在管子中產(chǎn)生的熱需要輸送的距離更短, 因此熱控制得到改進(jìn)。另外,還可以避免反應(yīng)器壁的高溫。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以立式放置或水平放置。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域優(yōu)選立式放置。在這種立式放置的內(nèi)部冷卻區(qū)域中,含一氧化碳和氫的氣流可以從下往上或從上往下。含一氧化碳和氫的氣流優(yōu)選為從上往下。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)多管式反應(yīng)器。這種多管式反應(yīng)器優(yōu)選包括基本垂直延伸的容器、在容器內(nèi)與其中心縱軸平行設(shè)置的多個(gè)終端開口的反應(yīng)器管、為頂部流體腔提供含一氧化碳和氫的氣體的供應(yīng)設(shè)施和在底部流體腔中設(shè)置的流出物出口。所述終端開口的反應(yīng)器管的上端優(yōu)選固定在上管板上,并與上管板上方的頂部流體腔流體連通,和終端開口的反應(yīng)器管的下端固定在下管板上,并與下管板下方的底部流體腔流體連通。多管式反應(yīng)器中的管子數(shù)目可在寬范圍內(nèi)變化,并且還取決于想要的容量。對(duì)于實(shí)際用途來(lái)說(shuō),10-20,000的管子數(shù)是優(yōu)選的,和100-10,000 的管子數(shù)是更優(yōu)選的。管子的內(nèi)徑應(yīng)該足夠小,以使反應(yīng)熱充分傳遞給用于冷卻的水,也應(yīng)該足夠大以避免不必要的材料成本。反應(yīng)器管的最優(yōu)直徑?jīng)Q定于反應(yīng)物的量和所應(yīng)用的催化劑。在本發(fā)明的方法中,反應(yīng)器管內(nèi)徑為IO-IOOmm是優(yōu)選的,和反應(yīng)器管內(nèi)徑為20_70mm是更優(yōu)選的。所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包含一種或多種甲烷化催化劑。甲烷化催化劑可以為已知適合于此目的的任何甲烷化催化劑。甲烷化催化劑優(yōu)選包含鎳和/或釕。甲烷化催化劑最優(yōu)選為含鎳甲烷化催化劑。 除了鎳外,所述催化劑可以任選包含鉬、鈷和/或釕。甲烷化催化劑可以包括載體,所述載體可以包括例如氧化鋁、二氧化硅、鎂、氧化鋯或它們的混合物。所述催化劑優(yōu)選為包含 10-60wt %鎳和更優(yōu)選10-30wt %鎳的含鎳催化劑。所有催化劑可以以本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知合適的任何形式存在于內(nèi)部冷卻的反應(yīng)器內(nèi)。這些催化劑可以作為固定床層或流化床層存在,所述催化劑可以裝填在反應(yīng)器內(nèi)存在的管子內(nèi),或者所述催化劑可以涂覆于填充在反應(yīng)器內(nèi)的顆粒上或者涂覆于例如反應(yīng)器內(nèi)的管狀或螺旋狀結(jié)構(gòu)上。優(yōu)選地,含一氧化碳和氫的氣體在250-500 °C、優(yōu)選260-400 V和更優(yōu)選 200-300°C的溫度下和10-60bar、優(yōu)選20_50bar、更優(yōu)選25_45bar的壓力下進(jìn)料入第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中?;诿刻飚a(chǎn)生0. 141億標(biāo)準(zhǔn)立方米含甲烷產(chǎn)品氣的裝置,進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的氣體混合物的流量?jī)?yōu)選等于或小于150kmol/s和優(yōu)選至少 10kmol/so含一氧化碳和氫的氣體可以以與水流錯(cuò)流、并流或逆流的方向流過(guò)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。優(yōu)選地,含一氧化碳和氫的氣體流過(guò)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的方向與水流過(guò)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的方向逆流。如果存在,水優(yōu)選在低于其沸點(diǎn)20_120°C、優(yōu)選低于其沸點(diǎn)30-110°C和更優(yōu)選低于其沸點(diǎn)50-100°C的溫度下進(jìn)入第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。水優(yōu)選在低于275°C、更優(yōu)選為200-270°C的溫度下進(jìn)入任意的第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。替代地,水可以在換熱器中應(yīng)用例如在氣化或甲烷化過(guò)程中的其它位置產(chǎn)生的熱預(yù)熱。預(yù)熱后的水優(yōu)選在低于其沸點(diǎn)T 50°C至其沸點(diǎn)T的溫度下進(jìn)料至第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域,和在沸點(diǎn)下從第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域獲得蒸汽。蒸汽優(yōu)選在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)過(guò)熱到高于沸點(diǎn)50°C至高于沸點(diǎn)約200°C的溫度。優(yōu)選地,水在50_150bar、優(yōu)選60_125bar的壓力下進(jìn)料至內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。在第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi),水可以被加熱至較高溫度。優(yōu)選地,水在第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)被加熱至其沸點(diǎn)。離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的水可以完全為液體或部分為液體,即加熱后的水可以作為液體或液體/蒸氣混合物離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。優(yōu)選地,離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的水至少50wt%、更優(yōu)選至少 75wt%和最優(yōu)選至少90wt%作為液體離開該區(qū)域。更優(yōu)選地,離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的水幾乎全部為液體。本發(fā)明方法任選在一系列甲烷化區(qū)域中實(shí)施,其中所述系列包括上述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)附加的甲烷化區(qū)域。所述附加的甲烷化區(qū)域可以包括一個(gè)或多個(gè)附加的內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域、一個(gè)或多個(gè)絕熱的甲烷化區(qū)域、或內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域與絕熱的甲烷化區(qū)域的組合。所述附加的甲烷化區(qū)域可以包含與上述包含含鎳甲烷化催化劑的內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域相同或不同的甲烷化催化劑。優(yōu)選地,所述系列甲烷化區(qū)域由第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域、第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和任選的第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域組成。優(yōu)選地,所有內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域均包括填充有含鎳甲烷化催化劑的管子和圍繞所述管子其中有水流過(guò)的空間。在優(yōu)選實(shí)施方案中,第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和/或第二或第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域除甲烷化催化劑之外,還可以包含水煤氣變換催化劑。水煤氣變換催化劑可以為如上所述已知適合于此目的的任何催化劑。當(dāng)存在時(shí),所述水煤氣變換催化劑優(yōu)選在甲烷化催化劑上游只作為單獨(dú)的水煤氣變換催化劑層而存在。當(dāng)水煤氣變換催化劑在甲烷化催化劑上游存在時(shí),進(jìn)入甲烷化區(qū)域的含一氧化碳和氫的氣體首先流過(guò)水煤氣變換催化劑,之后與甲烷化催化劑接觸。在第一和最上游的甲烷化區(qū)域中存在這種水煤氣變換催化劑是最有利的。不希望被任何一種理論所束縛,據(jù)信水煤氣變換催化劑有利地使水和含一氧化碳和氫的氣體中的一氧化碳反應(yīng)而產(chǎn)生熱,所述熱使所述含一氧化碳和氫的氣體迅速升溫至足以引發(fā)甲烷化反應(yīng)的溫度。例如,這種水煤氣變換反應(yīng)可以迅速將(變換后的)含一氧化碳和氫的氣體的溫度升高至高于300°C但低于400°C的溫度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,所述第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和/或第二和/或第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域可以包括含一氧化碳和氫的氣體從中流過(guò)但不含任何催化劑的空區(qū)。例如,在內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中的管子可以包括包含催化劑的第一區(qū)和位于第一區(qū)上游不含任何催化劑的第二區(qū)。不含任何催化劑的第二區(qū)可用于預(yù)熱氣流,之后所述氣流與第一區(qū)中的催化劑接觸。除了用一個(gè)或多個(gè)其它的甲烷化區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的熱過(guò)熱所產(chǎn)生的蒸汽外,也可以應(yīng)用其它熱源預(yù)熱所產(chǎn)生的蒸汽。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽在過(guò)熱前優(yōu)選輸送至蒸汽分離器中。 因?yàn)樗赡馨赡茉谡羝蛛x器內(nèi)積累的溶解礦物質(zhì)(如鐵、鈣或鎂的氧化物),因此所述蒸汽分離器優(yōu)選包括可以脫除礦物質(zhì)的排放物流。借助于該排放物流,礦物質(zhì)的濃度可以保持低于可發(fā)生沉淀的任何水平。當(dāng)希望控制蒸汽分離器中的液體/蒸氣比時(shí),該排放物流可能更有利。針對(duì)實(shí)踐目的,所述排放物流優(yōu)選少于總水流量的lwt%。如果必須向蒸汽分離器中加入液態(tài)水,該液態(tài)水可以方便地由用于在甲烷化區(qū)域上游或下游排出水的閃蒸罐獲得。所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可用于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的任何目的。例如所述過(guò)熱蒸汽可用于發(fā)電。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,將至少部分所產(chǎn)生的蒸汽或過(guò)熱蒸汽加入含一氧化碳和氫的氣體中,以減少內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中焦炭的形成。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,至少部分所產(chǎn)生的蒸汽或過(guò)熱蒸汽用于氣化反應(yīng)以產(chǎn)生合成氣。所述蒸汽或過(guò)熱蒸汽例如可以在氣化反應(yīng)中用作溫度調(diào)節(jié)劑、為氣化反應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)力或用于預(yù)熱氣化反應(yīng)的反應(yīng)物。本發(fā)明的方法產(chǎn)生包含甲烷的產(chǎn)品氣。除了甲烷外,所述產(chǎn)品氣還可以包含其它化合物如二氧化碳、水、未反應(yīng)的一氧化碳、未反應(yīng)的氫、氮和/或氬。所述產(chǎn)品氣優(yōu)選具有250_350°C的溫度,更優(yōu)選為275-325°C。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,所述產(chǎn)品氣用于預(yù)熱含一氧化碳和氫的氣體和/或預(yù)熱冷卻水。以這種方式,獲得最有利的熱整合。包含甲烷的產(chǎn)品氣隨后可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何方法純化,以提高產(chǎn)品氣中的甲烷含量。任選純化的包含甲烷的產(chǎn)品氣可用作天然氣的替代品。在圖1中給出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)例。在煤氣化裝置(101)中,煤物流(102)用含氧物流(10 氧化,以產(chǎn)生合成氣物流(104)。所述合成氣物流(104)包含一氧化碳和氫, 并且還可以任選包含水和二氧化碳。合成氣物流(104)與蒸汽物流(10 組合以提供水煤氣變換原料物流(106)。將所述水煤氣變換原料物流(106)輸送至溫度為約300-350°C的高溫水煤氣變換反應(yīng)器(108)中,并在約550°C的溫度下離開所述高溫水煤氣變換反應(yīng)器。 在所述高溫水煤氣變換反應(yīng)器中,蒸汽與一氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生包含更高氫與一氧化碳比的變換后合成氣物流(110)。變換后合成氣物流(110)可以任選與未變換的合成氣物流(112) 混合ο變換后合成氣物流(110)在換熱器(114)中冷卻,和隨后在脫硫裝置(116)中脫硫,以產(chǎn)生脫硫后的合成氣物流(118)。脫硫后的合成氣物流(118)在換熱器(120)中進(jìn)一步冷卻下來(lái),之后將冷卻后的脫硫的合成氣物流(12 輸送至閃蒸罐(IM)以脫除水。在閃蒸罐(124)中,水分離出來(lái)并經(jīng)物流(126)脫除。所得物流(128)被輸送至二氧化碳脫除裝置(130),在其中脫除二氧化碳。二氧化碳脫除裝置(130)產(chǎn)生包含冷卻并干燥的貧二氧化碳的合成氣的物流(132),該物流可以用作進(jìn)料至內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的含一氧化碳和氫的氣體。該含一氧化碳和氫的氣體物流(13 在壓縮機(jī)(134)中壓縮,并在換熱器(136)中預(yù)熱,以產(chǎn)生溫度為270-300°C和壓力為約35bar的含一氧化碳和氫的氣體物流 (138)。含一氧化碳和氫的氣體物流(138)被輸送至包括至少兩個(gè)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的系列甲烷化區(qū)域(140)。在系列甲烷化區(qū)域中,產(chǎn)生包含甲烷的產(chǎn)品氣流(142)。在圖1 中,描述了包含甲烷化催化劑(146)的第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(144)和包含甲烷化催化劑(150)的第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(148)的系列。但正如隨后在圖3中所述,這種系列甲烷化區(qū)域例如也可以包括三個(gè)包含甲烷化催化劑的內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域。第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(144)和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(148)均用水冷卻。液態(tài)水流(152)在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(144)中從78bar壓力下的溫度232°C 加熱至其在78bar下的沸點(diǎn)(即293°C ),從而產(chǎn)生包含蒸汽的物流(154)。在包括排放物流(156)的蒸汽分離器(155)中收集來(lái)自物流(154)的蒸汽。隨后僅包含蒸汽的進(jìn)一步物流(158)從蒸汽分離器(155)中抽出,并在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(148)中過(guò)熱,以產(chǎn)生包含過(guò)熱蒸汽的物流(159)。包含部分過(guò)熱蒸汽的物流(160)可以由包含過(guò)熱蒸汽的物流(159)分割出來(lái)。該物流(160)可以用來(lái)在膨脹機(jī)(161)中發(fā)電,且隨后可以加入到含一氧化碳和氫的氣體物流(138)中,以避免在甲烷化區(qū)域中結(jié)焦。產(chǎn)品氣流(142)在換熱器(136)中冷卻,和冷卻后的產(chǎn)品氣流(162)被輸送至閃蒸罐(164)以脫除水。在閃蒸罐(164)中,水被分離出來(lái)并經(jīng)物流(166)脫除,和產(chǎn)生包含冷卻并干燥的產(chǎn)品氣的物流(168)。物流(168)被輸送至二氧化碳脫除裝置(170),在其中從冷卻并干燥的產(chǎn)品氣中脫除二氧化碳。二氧化碳脫除裝置(170)產(chǎn)生包含冷卻并干燥的貧含二氧化碳的產(chǎn)品氣的最終產(chǎn)品物流(172),所述最終產(chǎn)品物流可以在壓縮機(jī)(174)中加壓至理想的壓力。在圖2中,描述了可在本發(fā)明方法中應(yīng)用的兩個(gè)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域系列的實(shí)例。包含一氧化碳和氫、溫度為約270-約300°C的氣體物流經(jīng)管線(202)進(jìn)入包括含鎳基甲烷化催化劑的多個(gè)管子(206)的第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204,圖中的Rl)。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)中,一氧化碳和氫部分轉(zhuǎn)化,包含甲烷和未反應(yīng)的一氧化碳和氫、 溫度為約320°C的中間產(chǎn)品汽流經(jīng)連接第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)與第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(210,圖中的R2)的管線(208)離開內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)。中間產(chǎn)品氣流進(jìn)料至包括含鎳基甲烷化催化劑的多個(gè)管子012)的第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域 (210) 0在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域O10)中,至少部分剩余的一氧化碳和氫反應(yīng),包含甲烷、溫度為約300°C的產(chǎn)品氣流經(jīng)管線(214)離開第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域010)。第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域O10)均由水流冷卻。水流(220)在換熱器022)中預(yù)熱。水在的溫度和78bar的壓力下經(jīng)管線 (224)從底部進(jìn)入第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域004)。水通過(guò)流過(guò)圍繞管子O06)的空間 (226)而冷卻第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域O04)中的管子006)。水在該空間0 )中的流動(dòng)方向與管子O06)中的氣流方向逆流。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)中,293°C 和78bar壓力的液態(tài)水轉(zhuǎn)化為293°C和78bar的蒸汽。蒸汽經(jīng)管線(228)離開第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域并流入蒸汽分離器(230)。所述蒸汽分離器(230)包括排放物流(232)。另夕卜,水可以任選由排放物流(232)中分割出來(lái),并經(jīng)管線(233)重新引入進(jìn)入第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(204)的管線OM),以允許更好的流量控制且有助于控制蒸汽分離器O30) 中液態(tài)水的量。蒸汽在293°C的溫度和78bar的壓力下經(jīng)管線(234)從蒸汽分離器Q30)中抽出并進(jìn)料至第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域O10)的底部。蒸汽通過(guò)流過(guò)圍繞管子012)的空間 (236)而冷卻第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域O10)中的管子012)。蒸汽在該空間036)中的流動(dòng)方向與管子012)中的氣流方向逆流。在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域OlO)中,蒸汽在78bar的壓力下被過(guò)熱至450°C的溫度,并作為過(guò)熱蒸汽經(jīng)管線(238)離開第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域010)。一部分所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可以經(jīng)管線(270)分割出來(lái),并可以用于在膨脹機(jī)072)中發(fā)電,和/或可以加入到管線(202)中的原料氣中,以防止在甲烷化區(qū)域中結(jié)焦。在圖2的實(shí)施方案中,管線(214)中的產(chǎn)品氣流有利地在換熱器052)中用原料氣物流(250)冷卻,而該原料氣物流O50)同時(shí)被加熱至理想的溫度,用于經(jīng)管線(202)進(jìn)料至第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域004)。在圖3中,給出了本發(fā)明方法的第三個(gè)實(shí)例。圖3的方法類似于圖2的方法,只是在第一冷卻甲烷化區(qū)域(350,圖3中的Rl)和第二冷卻甲烷化區(qū)域(304,圖3中的R2)之后設(shè)置了第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310,圖3中的R 3)。包含一氧化碳和氫的氣體物流(30 進(jìn)入包括含鎳基甲烷化催化劑的多個(gè)管子(352)的第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域 (350)。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350)中,一氧化碳和氫在所述區(qū)域內(nèi)部分轉(zhuǎn)化,和包含甲烷和未反應(yīng)的一氧化碳和氫的第一中間產(chǎn)品氣的第一物流(354)離開第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350),并被輸送至包括含鎳基甲烷化催化劑的多個(gè)管子(306)的第二內(nèi)部冷卻區(qū)域(304)。在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304)中,第一中間產(chǎn)品氣中部分剩余的一氧化碳和氫反應(yīng),和包含甲烷的第二中間產(chǎn)品氣流(308)離開第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304),并被輸送至包括含鎳基甲烷化催化劑的多個(gè)管子(312)的第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)。在第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)中,至少部分剩余的一氧化碳和氫反應(yīng),包含甲烷的產(chǎn)品氣流經(jīng)管線(314)離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)。第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350)、第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304)和第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)均由水流冷卻。在圖3所示的實(shí)施方案中,水在232°C的溫度和78bar的壓力下經(jīng)管線(316)從底部進(jìn)入第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310),也就是說(shuō)水在比所述壓力下沸點(diǎn))低61°C的溫度下進(jìn)入。水通過(guò)流過(guò)圍繞管子(312)的空間(318)而冷卻第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)中的管子(312)。水在該空間(318)中的流動(dòng)方向與管子(312)中的氣流方向逆流。在第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)中,水被加熱至其沸點(diǎn) 293°C。水經(jīng)管線(320)作為混合液體/蒸氣相的加熱水從頂部離開第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)。加熱后的水被輸送至蒸汽分離器(322)。液態(tài)水經(jīng)管線(356)從蒸汽分離器(322)中抽出,并進(jìn)料到第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350)的底部。水通過(guò)流過(guò)圍繞管子(352)的空間(358)而冷卻第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350)中的管子(352)。水在該空間(358)中的流動(dòng)方向與管子(352)中的氣流方向逆流。在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域 (350)中,293°C和78bar壓力下的液態(tài)水部分轉(zhuǎn)化為293°C和78bar的蒸汽。蒸汽和水經(jīng)管線(360)離開第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350),并流回蒸汽分離器(322)。蒸汽在293°C的溫度和78bar的壓力下經(jīng)管線(324)從蒸汽分離器(322)中抽出并進(jìn)料至第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304)的底部。蒸汽通過(guò)流過(guò)圍繞管子(306)的空間 (326)而冷卻第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304)中的管子(306)。蒸汽在該空間(3 )中的流動(dòng)方向與管子(306)中的氣流方向逆流。在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(304)中,蒸汽在78bar的壓力下被過(guò)熱至450°C的溫度,并經(jīng)管線(328)作為過(guò)熱蒸汽離開第一內(nèi)部冷卻反應(yīng)器(304)。在圖3的實(shí)施方案中,管線(314)中的產(chǎn)品氣流有利地在換熱器(330) 中用40°C的含一氧化碳和氫的氣體物流(33 冷卻,而該40°C的含一氧化碳和氫的氣體物流(332)同時(shí)被加熱至約270-約300°C的理想溫度,用于經(jīng)管線(302)進(jìn)料至第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(350)。在圖3的實(shí)施方案中,管線(314)中的產(chǎn)品氣流可以有利地在換熱器(336)中利用40°C的水流(338)進(jìn)一步冷卻,而該40°C的水流(338)同時(shí)被加熱至低于 275°C的理想溫度,用于經(jīng)管線(316)進(jìn)料至第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域(310)中。另外,所產(chǎn)生的部分過(guò)熱物流可以經(jīng)管線(370)分割出來(lái),并且可以用于在膨脹機(jī)(37 中發(fā)電,和/或可以加入到管線(30 中的包含一氧化碳和氫的氣體中,以防止在甲烷化區(qū)域中結(jié)焦,或者可以加入到過(guò)程中的其它位置。所述蒸汽分離器(32 優(yōu)選包括排放物流(33 ,以防止水流中的任何固體物料在蒸汽分離器(322)中累積。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法,所述方法包括使包含一氧化碳和氫的氣體在一系列甲烷化區(qū)域中反應(yīng)以產(chǎn)生包含甲烷的產(chǎn)品氣,其中所述包含一氧化碳和氫的氣體在通過(guò)所述系列甲烷化區(qū)域時(shí),依次流過(guò)至少第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域;用水冷卻第一和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域,其中水在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)以產(chǎn)生蒸汽,和所述蒸汽隨后在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)過(guò)熱以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽, 其中所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域包括填充有甲烷化催化劑的管子和圍繞所述管子的空間; 和其中所述包含一氧化碳和氫的氣體和/或產(chǎn)品氣流過(guò)所述管子,和水流過(guò)圍繞所述管子的空間。
2.權(quán)利要求1的方法,其中所述包含一氧化碳和氫的氣體和/或產(chǎn)品氣流過(guò)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的方向與水流過(guò)內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的方向逆流。
3.權(quán)利要求1的方法,其中所述系列甲烷化區(qū)域由第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域、第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和第三內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域的序列組成。
4.權(quán)利要求1的方法,其中所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域包含含鎳的甲烷化催化劑。
5.權(quán)利要求1的方法,還包括在蒸汽分離器中貯存在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中產(chǎn)生的蒸汽,和從蒸汽分離器抽出所產(chǎn)生的蒸汽以在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域中生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽。
6.權(quán)利要求1的方法,其中將至少部分所產(chǎn)生的蒸汽和/或至少部分所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽在第一反應(yīng)器的上游添加至包含一氧化碳和氫的氣體中。
7.權(quán)利要求1的方法,其中將至少部分所產(chǎn)生的蒸汽和/或至少部分所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽在氣化反應(yīng)中用作調(diào)節(jié)劑以生產(chǎn)合成氣。
8.權(quán)利要求1的方法,還包括使用包含甲烷的產(chǎn)品氣作為天然氣的替代品。
9.權(quán)利要求1的方法,其中所述包含一氧化碳和氫的氣體為通過(guò)在氣化反應(yīng)中使碳質(zhì)原料與氧化劑反應(yīng)而獲得的合成氣。
10.權(quán)利要求9的方法,其中所述碳質(zhì)原料包括煤或石油焦。
11.權(quán)利要求1的方法,其中所述過(guò)熱蒸汽隨后用于發(fā)電。
全文摘要
一種聯(lián)產(chǎn)過(guò)熱蒸汽和甲烷的方法,所述方法包括使包含一氧化碳和氫的氣體在一系列甲烷化區(qū)域中反應(yīng)以產(chǎn)生包含甲烷的產(chǎn)品氣,其中所述包含一氧化碳和氫的氣體在通過(guò)所述系列甲烷化區(qū)域時(shí),依次流過(guò)至少第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域;用水冷卻第一和第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域,其中水在第一內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)以產(chǎn)生蒸汽,和所述蒸汽隨后在第二內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域內(nèi)過(guò)熱以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,其中所述內(nèi)部冷卻的甲烷化區(qū)域包括填充有甲烷化催化劑的管子和圍繞所述管子的空間。
文檔編號(hào)C07C1/04GK102482174SQ201080040539
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者A·尼勒卡爾, L·A·小克洛博格 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司
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