Способ получения метансодержащего газа из синтез-газа и установка для его осуществления

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к способу получения метансодержащего газа из синтез-газа, в котором синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, подают для метанизации в реакторную систему, содержащую катализаторный материал, выходящий из реакторной системы (1) поток технологического газа разделяют на поток продуктового газа и поток рециркулирующего газа,поток рециркулирующего газа для восполнения падения давления транспортируют через эжектор(5) и вместе с синтез-газом направляют в реакторную систему (1) для охлаждения. Согласно изобретению поток продуктового газа сжимают до давления, которое больше давления синтезгаза, поступающего в реакторную систему (1). В эжектор в качестве перемещающей среды подают или сжатый продуктовый газ, или полезный газ из трубопроводной сети (9) для полезного газа. Объектом изобретения является также установка получения метана для осуществления указанного способа.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ (DE) Изобретение относится к способу получения метансодержащего газа из синтез-газа, в котором синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, подают для метанизации в реакторную систему с катализаторным материалом, выходящий из реакторной системы поток технологического газа разделяют на поток продуктового газа и поток рециркулирующего газа, поток рециркулирующего газа транспортируют через эжектор и направляют в реакторную систему (1) для охлаждения. Данным способом, например, твердые вещества, такие как уголь, биомасса в форме древесины и соломы, а также различные жидкие углеродсодержащие эдукты могут быть превращены в синтетический природный газ, который может подаваться в транспортную сеть для природного газа. Превращение монооксида углерода и водорода в метан, с одной стороны, происходит согласно уравнению Кроме этого, следует учитывать следующую равновесную реакцию: поэтому дополнительно происходит образование метана согласно реакции Метанизация на катализаторе происходит обычно с выделением большого количества тепла. При этом проявляется недостаток, заключающийся в том, что по причине реакционного равновесия выход метана с повышением температуры уменьшается. Чтобы охлаждать реакторную систему, как известно,поток технологического газа, который покидает реакторную систему, разделяют на поток продуктового газа и поток рециркулирующего газа, причем после охлаждения поток рециркулирующего газа снова подают во впускное отверстие реакторной системы. При возврате рециркулирующего газа произошедшее падение давления должно восполняться. Если для этой цели используется компрессор, возникает проблема, заключающаяся в том, что для работы при повышенных температурах порядка 300 С должна значительно усложняться его конструкция, поэтому покидающий реакторную систему поток технологического газа подвергается обычно значительному охлаждению, при котором также происходит конденсация содержащейся в технологическом газе воды. Из GB 1516319 известно, что для транспортировки рециркулирующего газа и компенсирования падения давления используется струйный насос, называемый также эжектором. Эжектор просто устроен и вполне может эксплуатироваться при повышенных температурах, например 300 С. В качестве перемещающей среды эжектора предусмотрен подведенный к реакторной системе синтез-газ или водяной пар. При использовании в качестве перемещающей среды синтез-газа давление его в эжекторе снижается,поэтому метанизация в реакторной системе происходит при пониженном давлении. По причине равновесного характера реакции метанизации в результате уменьшении давления уменьшается также выход метана, поэтому уменьшается эффективность способа. Недостатком использования водяного пара в качестве перемещающей среды является то, что при этом ускоряется процесс старения обычных катализаторных материалов. По выше отмеченным причинам в основе изобретения лежит задача, предложить способ получения метансодержащего газа из синтез-газа, который может осуществляться с повышенной эффективностью и меньшими затратами. Исходя из способа с описанными вначале признаками, эта задача в соответствии с изобретением решается за счет того, что поток продуктового газа сжимают до давления, которое выше давления синтез-газа, подаваемого в реакторную систему, причем или сжатый таким образом продуктовый газ, или полезный газ из трубопроводной системы для полезного газа подают в эжектор в качестве перемещающей среды. Чтобы направить продуктовый газ на дальнейшее использование, предусмотрено сжатие, причем согласно первому варианту осуществления изобретения часть этого сжатого продуктового газа предусмотрена в качестве перемещающей среды для эжектора. Отмеченные в уровне техники недостатки, а именно уменьшение давления синтез-газа или ускоренное старение катализаторного материала, за счет этого могут исключаться. Часть продуктового газа, которая не используется в качестве перемещающей среды, может накапливаться после приложения давления, например, в емкости для хранения под давлением или направляться в трубопроводную систему для полезного газа. Так, в рамках изобретения может быть получен, в частности, синтетический природный газ, который после дополнительного сжатия подается в транспортную сеть для природного газа. Обычно в такой трубопроводной системе для полезного газа давление находится в диапазоне от 60 до 80 бар, в то время как подаваемый для метанизации в реакторную систему синтез-газ, как правило, имеет давление от 30 до 50 бар. По причине значительной разницы давлений необходимо лишь относительно небольшое количество перемещающей среды, чтобы можно было восполнить потери давления потока рециркулирующего газа. Если поток продуктового газа после дополнительного сжатия направляют в трубопроводную систему для полезного газа, имеется возможность направлять в эжектор в качестве перемещающей среды полезный газ из трубопроводной системы для полезного газа вместо части потока продуктового газа. В частности, если трубопроводная система для полезного газа является транспортной сетью для природно-1 021667 го газа, целесообразно проводить обессеривание полезного газа, направляемого в эжектор в качестве перемещающей среды, чтобы защитить катализаторный материал от повреждения. Если в качестве перемещающей среды для эжектора используется полезный газ из трубопроводной системы для полезного газа, дополнительным преимуществом является то, что эжектор может использоваться также для введения установки в действие. Объектом изобретения является также установка для получения метана для осуществления описанного выше способа. Установка для получения метана содержит реакторную систему для метанизации,содержащую катализаторный материал, к впускному отверстию которой подключен подводящий трубопровод для синтез-газа, причем на выходной стороне реакторной системы присоединена трубопроводная система. В рециркуляционной линии предусмотрен эжектор, причем сторона всасывания эжектора присоединена к трубопроводной системе, а нагнетательная сторона эжектора присоединена к впускному отверстию реакторной системы. Чтобы охладить рециркулирующий газ до нужной температуры, предусмотрен по меньшей мере один охладитель, который установлен в рециркуляционной линии или предпочтительно между реакторной системой и эжектором в трубопроводной системе. В частности, может быть предусмотрено направление всего покидающего реакторную систему потока технологического газа через предусмотренный для выработки пара охладитель. Согласно изобретению в трубопроводную систему входит компрессор, расположенный, если смотреть по направлению потока, за ответвлением рециркуляционной линии, причем входящий во впускное отверстие для перемещающей среды эжектора трубопровод для перемещающей среды, расположенной,если смотреть по направлению потока, после компрессора, присоединен к трубопроводной системе или к связанной с трубопроводной системой трубопроводной системе для полезного газа для метансодержащего газа, в частности транспортной сети для природного газа. Так как в отдельно взятом реакторе по причине химического равновесия достигается лишь ограниченная степень конверсии метана, например 20%, целесообразно, чтобы реакторная система включала в себя несколько подключенных последовательно реакторных ступеней, в каждой из которых имеется катализаторный материал. В рамки изобретения входит также охлаждение продуктового газа между отдельными реакторными ступенями. В зависимости от целевого назначения могут быть предусмотрены и другие стадии подготовки синтез-газа, как, например, сушка газа и удаление СО 2, причем эти стадии подготовки могут реализовываться в пределах реакторной системы или отдельно от реакторной системы. Далее изобретение рассматривается с использованием чертежей, отображающих варианты осуществления изобретения, на которых: фиг. 1 - установка для получения метана, предназначенная для получения метансодержащего газа из синтез-газа; фиг. 2 - вариант отображенной на фиг. 1 установки для получения метана. Фиг. 1 и 2 показывают установку для получения метана с реакторной системой 1, содержащей катализаторный материал, для метанизации синтез-газа, содержащего монооксид углерода и водород. К впускному отверстию реакторной системы 1 присоединен подводящий трубопровод 2 для синтез-газа, причем к выходной стороне реакторной системы 1 примыкает трубопроводная система 3. Выходящий из реакторной системы 1 поток технологического газа разделяется на поток продуктового газа и поток рециркулирующего газа, причем поток рециркулирующего газа по рециркуляционной линии 4 направляется обратно к впускному отверстию реакторной системы 1 эжектором 5. Для этого эжектор 5 стороной всасывания присоединен к трубопроводной системе 3, а стороной нагнетания - к впускному отверстию реакторной системы 1. Между реакторной системой 1 и эжектором 5 в трубопроводной системе 3 расположен охладитель 6. Трубопроводная система 3 включает в себя, если смотреть в направлении потока, за ответвлением рециркуляционной линии 4 компрессор 7, который дополнительно сжимает поток продуктового газа. Между ответвлением рециркуляционной линии 4 и компрессором 7 установлен по меньшей мере еще один охладитель 6'. Он предназначен для того, чтобы снижать температуру продуктового газа настолько,что отпадает необходимость специального исполнения компрессора 7 в расчете на высокие температуры. Согласно фиг. 1 часть сжатого потока продуктового газа после компрессора 7 отделяют и направляют по трубопроводу 8 для перемещающей среды к эжектору 5. В то время как синтез-газ в подводящем трубопроводе 2 направляется в реакторную систему 1 под давлением от 30 до 50 бар, давление продуктового газа после компрессора предпочтительно составляет от 60 до 80 бар. Благодаря значительно более высокому давлению достаточно небольшой части потока продуктового газа, чтобы можно было транспортировать поток рециркулирующего газа и компенсировать соответствующие потери давления. Согласно фиг. 1 часть не использованного в качестве перемещающей среды продуктового газа может без ограничения направляться для дальнейшего использования в накопительный резервуар под давлением или транспортную систему для полезного газа. Фиг. 2 показывает вариант осуществления, в котором в отличие от фиг. 1 весь продуктовый газ после сжатия компрессором 7 подается в транспортную систему 9 для полезного газа, например в транспортную сеть для природного газа. Трубопровод 8 для перемещающей среды при этом присоединен к трубопроводной системе для полезного газа. С помощью изображенной установки для получения метана синтетический природный газ (SNG) может направляться в транспортную сеть для природного газа. Достигается преимущество, что трубопровод 8 для перемещающей среды может использоваться также для введения в действие установки для получения метана. Чтобы защитить реакторную систему 1 от содержащих серу веществ, которые могут содержаться в полезном газе, согласно фиг. 2 в трубопроводе 8 для перемещающей среды предусмотрено устройство 10 для обессеривания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения метансодержащего газа из синтез-газа, в котором синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, подают для метанизации в реакторную систему (1), содержащую катализаторный материал; выходящий из реакторной системы (1) поток технологического газа разделяют на поток продуктового газа и поток рециркулирующего газа; поток рециркулирующего газа транспортируют через эжектор (5) и направляют в реакторную систему (1) для охлаждения,отличающийся тем, что поток продуктового газа сжимают до давления, которое больше давления синтез-газа, поступающего в реакторную систему (1), и тем, что часть сжатого продуктового газа подают в эжектор (5) в качестве перемещающей среды. 2. Способ получения метансодержащего газа из синтез-газа, в котором синтез-газ, содержащий монооксид углерода и водород, подают для метанизации в реакторную систему (1), содержащую катализаторный материал; выходящий из реакторной системы (1) поток технологического газа разделяют на поток продуктового газа и поток рециклирующего газа; поток рециклирующего газа транспортируют через эжектор (5) и направляют в реакторную систему(1) для охлаждения,отличающийся тем, что продуктовый газ сжимают до давления, которое больше давления синтезгаза, поступающего в реакторную систему (1), тем, что сжатый продуктовый газ подают в трубопроводную систему (9) для полезного газа, и тем, что полезный газ из трубопроводной системы (9) для полезного газа подают в эжектор (5) в качестве перемещающей среды. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что полезный газ, подаваемый в эжектор (5) в качестве перемещаемой среды, подвергают обессериванию (10). 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что трубопроводная система (9) для полезного газа представляет собой транспортную сеть для природного газа. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что синтез-газ подают в реакторную систему (1) с давлением от 30 до 50 бар. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что поток продуктового газа сжимают до давления от 60 до 80 бар. 7. Установка получения метана для осуществления способа по п.1 или 2, содержащая реакторную систему (1) для метанизации, содержащую катализаторный материал, к впускному отверстию которой присоединен трубопровод (2) для синтез-газа; трубопроводную систему (3), присоединенную к выпускной стороне реакторной системы (1); эжектор (5), расположенный в рециркуляционной линии (4), причем сторона всасывания эжектора(5) присоединена к трубопроводной системе (3), а сторона нагнетания эжектора (5) - к впускному отверстию реакторной системы (1); по меньшей мере один охладитель (6), расположенный в рециркуляционной линии (4) или между реакторной системой (1) и эжектором (5) в трубопроводной системе (3),отличающаяся тем, что трубопроводная система (3) содержит компрессор (7), расположенный после по ходу потока от ответвления рециркуляционной линии (4), причем трубопровод (8) для перемещающей среды, входящий в впускное отверстие для перемещающей среды эжектора (5), присоединен после по ходу потока от компрессора (7) к трубопроводной системе (3) или к связанной с трубопроводной системой (3) трубопроводной системе (9) для метансодержащего газа.