本发明专利技术涉及一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，属于焦炉煤气综合利用领域。首先将焦炉煤气经预处理系统进行预处理，除去大部分的硫、焦油、苯和萘；经预处理后的焦炉煤气与水蒸气混合进入耐硫变换系统，经过低温耐硫变换，焦炉煤气中大部分的CO转化为H2，同时焦炉气中的有机硫大一部分被转化为无机硫；经变换后的焦炉煤气经过变压吸附系统或膜分离，分离出纯氢气产品、粗甲烷气及解吸废气；经变压吸附后得到的粗甲烷气经过净化系统，脱除酸性气体及有机硫，得到天然气产品。本工艺过程具有流程简单、能耗低、投资省、操作方便、可大量副产氢气的优点，最终达到高效综合利用焦炉气的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，属于焦炉煤气综合利用领域。
技术介绍
焦炉煤气是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏产出焦炭和焦油产品的同时所得到的一种可燃性气体，一般每吨干煤可生产焦炉气300-350标准立方米。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，其主要成分为H2(55％-70％)和CH4(15％-30％)、CO(5％-9％)、CO2(2％-5％)、N2(2％-6％)，另外还含有少量的其它成分。目前焦化行业为减少环境污染、提高经济效益，越来越重视焦炉煤气的综合利用。除供城市燃气、发电、合成氨、生产甲醇等传统利用途径外，焦炉煤气制天然气(或液化天然气)近年来越来越受到人们的广泛重视。焦炉煤气甲烷化制天然气得到的甲烷更多，但消耗掉了煤气中的大部分氢气，不能满足大型焦化企业建设焦油加氢、蒽油加氢等加氢装置的用氢需求，而焦炉煤气直接分离甲烷得到的甲烷较少，且能量消耗较高，煤气中的一氧化碳难以再进行化工利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于结合我国焦化行业实际，提出一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的工艺。一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，包括如下步骤：(1)首先将焦炉煤气经预处理系统进行预处理，除去大部分的硫、焦油、苯和萘等杂质；(2)经预处理后的焦炉煤气与水蒸气混合进入耐硫变换系统，经过低温耐硫变换，焦炉煤气中大部分的CO转化为H2，同时焦炉气中的有机硫大一部分被转化为无机硫；(3)经变换后的焦炉煤气经过变压吸附系统或膜分离，分离出纯氢气产品、粗甲烷气及解吸废气；(4)经变压吸附后得到的粗甲烷气经过净化系统，脱除CO2和H2S等酸性气体及有机硫，得到天然气产品。所述的预处理系统包括螺杆式压缩机或经罗茨风机，变温吸附装置和往复式压缩机。焦炉煤气先经螺杆式压缩机或经罗茨风机加压后，进入变温吸附装置，焦炉煤气中大部分的硫、焦油、苯、萘等杂质被吸附在吸附塔内的吸附剂上除去，再通过往复式压缩机加压。焦炉煤气经螺杆式压缩机压缩至0.1～1MPa，或经罗茨风机压缩至0.01～0.1MPa；焦炉煤气通过往复式压缩机压缩至1.5～3MPa。所述的耐硫变换系统包括预热器、加热炉、变换炉和分离罐，预热器、加热炉、变换炉之间通过管道串连，变换炉再经预热器后与分离罐连接，变换炉可为1～3个串联连接。所述的低温耐硫变换的温度为200～500℃。变换炉为固定床反应器，装有2～4段变换触媒，每段触媒床层设有脱盐水喷淋装置。在其中大部分的CO在低温耐硫变换触媒的作用下与水蒸气反应转化为H2，同时焦炉气中的有机硫很大一部分也被转化为无机硫。所述的变压吸附系统包括至少两个变压吸附单元，每个变压吸附单元均由多台缓冲罐和多台吸附塔组成。所述的净化系统包括吸收塔与再生塔及其附属设备，所述的吸收塔中根据气体组分的情况选用环丁砜、复方MDEA等溶剂，吸收CO2、H2S等酸性气体及有机硫，再生塔用于溶剂的循环再生。本专利技术采用焦炉煤气为原料规模化地生产天然气与氢气两种产品，最终得到的天然气产品满足天然气国标(GB17820)一类技术规格，可直接送入管网或销售压缩天然气(CNG)，或再经过脱水、脱汞与深冷生产液化天然气(LNG)，中间过程中得到的副产品氢气可供焦化企业加氢装置使用。本工艺过程较现有的各种焦炉煤气生产天然气工艺过程，具有流程简单、能耗低、投资省、操作方便、可大量副产氢气的优点，最终达到高效综合利用焦炉气的目的。附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图。主要附图标记：1 预处理系统 2 耐硫变换系统3 变压吸附系统 4 净化系统具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但所提供的方式仅作为示例而不应该被理解为限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，包括如下步骤：(1)首先将焦炉煤气经预处理系统1进行预处理，除去大部分的硫、焦油、苯和萘等杂质。预处理系统1包括螺杆式压缩机或经罗茨风机，变温吸附装置和往复式压缩机。焦炉煤气先经螺杆式压缩机或经罗茨风机加压后，进入变温吸附装置，再通过往复式压缩机加压。将焦化厂净化后的焦炉煤气经螺杆式压缩机压缩至0.1～1MPa，或经罗茨风机压缩至0.01～0.1MPa，进入变温吸附装置，焦炉气中大部分的硫、焦油、苯、萘等杂质被吸附在吸附塔内的吸附剂上除去，再通过往复式压缩机压缩至1.5～3MPa。(2)经预处理后的焦炉煤气与水蒸气混合后进入耐硫变换系统2，经换热至200～500℃进入一至三个变换炉进行耐硫变换，在变换炉中大部分的CO在低温耐硫变换触媒的作用下与水蒸气反应转化为H2，同时焦炉气中的有机硫很大一部分也被转化为无机硫，离开变换炉的焦炉气经预热器回收热量、分离罐分离水分后送至后工序。压缩后的焦炉气与水蒸气混合后，经过一至三段低温耐硫变换，在变换炉中发生以下反应：CO+H2O＝H2+CO2，经过此过程焦炉气中大部分的CO转化为H2，同时焦炉气中的有机硫很大一部分被转化为无机硫。耐硫变换系统2包括预热器、加热炉、变换炉和分离罐，预热器、加热炉、变换炉之间通过管道串连，变换炉再经预热器后与分离罐连接。变换炉可为1～3个串联连接，低温耐硫变换的温度为200～500℃。变换炉为固定床反应器，装有2～4段变换触媒，每段触媒床层设有脱盐水喷淋装置。在其中大部分的CO在低温耐硫变换触媒的作用下与水蒸气反应转化为H2，同时焦炉气中的有机硫很大一部分也被转化为无机硫。(3)经变换后的焦炉煤气经过变压吸附系统3或膜分离，分离出纯氢气产品、粗甲烷气及解吸废气；变压吸附系统3包括至少两个变压吸附单元，每个变压吸附单元均由缓冲罐和多台吸附塔组成。变换后的焦炉气经过变压吸附系统3，先分离出粗氢气，并抽出粗甲烷气，之后再对粗氢气进行变压吸附分离，得到纯度在99.9％以上的纯氢气产品及解吸废气。每个变压吸附单元均由多台缓冲罐和多台吸附塔组成，利用不同气体在吸附剂上吸附速率的不同，通过对吸附塔不停进行吸附、解吸、再生状态的切换实现对气体的分离。(4)经变压吸附后得到的粗甲烷气经过净化系统4溶剂吸收，脱除其中的CO2、H2S等酸性气体及有机硫，最终得到纯度在98％以上的天然气产品。从吸附塔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：(1)首先将焦炉煤气经预处理系统进行预处理，除去大部分的硫、焦油、苯和萘；(2)经预处理后的焦炉煤气与水蒸气混合进入耐硫变换系统，经过低温耐硫变换，焦炉煤气中大部分的CO转化为H2，同时焦炉气中的有机硫大一部分被转化为无机硫；(3)经变换后的焦炉煤气经过变压吸附系统或膜分离，分离出纯氢气产品、粗甲烷气及解吸废气；(4)经变压吸附后得到的粗甲烷气经过净化系统，脱除酸性气体及有机硫，得到天然气产品。
【技术特征摘要】
1.一种利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，其特征在于该方法包括
如下步骤：
(1)首先将焦炉煤气经预处理系统进行预处理，除去大部分的硫、焦油、苯
和萘；
(2)经预处理后的焦炉煤气与水蒸气混合进入耐硫变换系统，经过低温耐硫
变换，焦炉煤气中大部分的CO转化为H2，同时焦炉气中的有机硫大一部分被转化
为无机硫；
(3)经变换后的焦炉煤气经过变压吸附系统或膜分离，分离出纯氢气产品、
粗甲烷气及解吸废气；
(4)经变压吸附后得到的粗甲烷气经过净化系统，脱除酸性气体及有机硫，
得到天然气产品。
2.如权利要求1所述的利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，其特征
在于：所述的预处理系统包括螺杆式压缩机或经罗茨风机，变温吸附装置和往复式
压缩机。
3.如权利要求2所述的利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，其特征
在于：焦炉煤气先经螺杆式压缩机或经罗茨风机加压后，进入变温吸附装置，再通
过往复式压缩机加压。
4.如权利要求3所述的利用焦炉煤气联合生产天然气与氢气的方法，其特征
在于：焦炉煤气经螺杆式压缩机压缩至0.1～1MPa，或经罗茨风机压缩至0.01～
0.1MPa；焦...
【专利技术属性】
技术研发人员：王拴虎，韩园元，
申请(专利权)人：新奥能源贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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