焦炉气的综合利用处理方法技术

焦炉气的综合利用处理方法。对来自焦化生产阶段的焦炉气经预处理净化和精脱硫后的焦炉气进行甲烷化处理，分离出甲烷化气中的甲烷作为天然气产品，其特征是剩余气体作为返回炼焦炉的回炉气使用。在此基础上，根据回炉气的实际热值情况，还可以对其中各阶段的处理方式进行适当调整，以得到符合要求的回炉气。该方法能使焦炉气中氢气及所含的CO、CO2和C2+烃类都得到充分利用，既可得到天然气或液化天然气产品，同时也能得到合格“回炉气”，且在甲烷化过程无需额外“补碳”，也无剩余氢气，实现了全部有效气体的充分回收利用，处理全过程实现了无任何尾气需要排空或需再处理回收。

【技术实现步骤摘要】
焦炉气的综合利用处理方法
本专利技术涉及一种对炼焦生产过程中产生的焦炉气进行综合利用的处理方法。
技术介绍
炼焦过程必然副产大量焦炉煤气，例如，目前每生产一吨焦炭通常会产生380~440Nm3的焦炉气。因此，对焦炉气的综合利用符合发展低碳经济的方向，也是实现煤化工领域节能环保的重要措施。焦炉气是含有H2、CH4、N2、CO、CO2和C2+烃类等多种组分的混合气，其中以H2为主，比例约为50~60(v)%，其余为CH4和C2+的烃类气体约为20~30%，CO+CO2约为5~10%；N2约为5~10%。其中的H2、CO、CH4及C2+烃类气体等，都是应回收和利用的有效组分。近年来对焦炉气的开发利用大多集中在生产合成天然气（包括液化天然气）、合成氨和甲醇原料气等方面。目前焦化企业对焦炉气的一般处理及利用方式，是将炼焦炉产出焦炉气的约40-60%量经化产车间净化后，直接作为炼焦炉燃气（即回炉气）返回炼焦炉，为炼焦干馏工序提供热量。目前的炼焦炉都是按照以焦炉气为“回炉气”设计、建造和运行的，因此炼焦生产中对作为燃料的“回炉气”热值有一定的要求，一般焦炉气低位热值为16.5MJ/Nm3左右。“回炉气”燃烧后的烟气如果直接排空，因其中的SO2高达数百mg/Nm3或更高，是造成空气污染的一个重要原因。除“回炉气”部分外的外供焦炉气主要经甲烷化处理，利用其中的H2以及CH4、CO、CO2和C2+烃类等碳源组分制合成天然气（SNG）或液化天然气（LNG），以及外供作为其它化工产品的原料或发电等使用。以焦炉气为原料经甲烷化处理制成合成天然气（SNG）或液化天然气（LNG），目前已多有报道，如公开号CN101280235A、CN101649232A、CN101747965A、CN101391935A、CN101508922A等中国专利已分别报道了相应的制备方法。由于焦炉气成分的组成特点是“氢多碳少”，这些制备方法存在的一个共同问题，是不能充分有效利用完焦炉气中的氢气。为此，公开号CN101818087A、CN101597527A等中国专利分别提出了通过“补碳”，即通过向焦炉气中一次或数次补入CO或CO2的方式，以实现能充分利用完焦炉气中过量的氢气。这种采用“补碳”方式以利用和消化掉焦炉气中多余的氢气，显然增加了甲烷化制天然气过程的复杂性和处理成本。公开号CN102031159A的中国专利文献中提出了不采用甲烷化，而是将初步净化、压缩、深度净化后的焦炉气，经-95~-168℃的深度冷凝分离，冷凝后的烃类成分作为液化天然气产品（LNG），不凝性的可燃气体则返回作为焦炉的燃料气。该方法虽然省去了甲烷化处理过程，但由于不凝气体中的主要成分是含量高达75%以上的氢气，其热值仅为目前直接作为回炉气的焦炉气热值的约2/3，而气量则约为目前回炉气气量的1.5倍，因此直接返回炼焦炉的前提，必然要对目前设计、建造和运行的炼焦炉进行改造，这无疑很难推广应用。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术以目前已有报道和使用的成熟技术/操作单元为基础，提供了一种焦炉气的综合利用处理方法，在可由焦炉气制得天然气或液化天然气产品的基础上，使其余气体可满足作为炼焦炉燃料热值要求而作为合格的“回炉气”返回使用，而且处理全过程中既无需“补碳”，也没有任何多余或尾气需要排空或还需再进一步处理回收，实现了全部有效气体的充分回收利用和零排放。本专利技术的焦炉气综合利用处理方法的基本过程，是对来自焦化生产阶段的焦炉气经预处理净化和精脱硫后的焦炉气进行甲烷化处理，分离出甲烷化气中的甲烷作为天然气产品，剩余气体则全部返回炼焦炉作为回炉气使用。对进行甲烷化处理的所说焦炉气的预处理净化，可以采用包括前述文献在内的已有报道和/或使用的各种方法。其中，特别优选的是采用变温吸附方式，除去焦炉气中的焦油、苯、萘、酚、氨、氰化物及大分子硫化物等杂质，并可根据需要在240~300℃等条件下进行进一步的精脱硫，使焦炉气中的总硫含量≤0.1ppm，以满足甲烷化处理的要求，保护甲烷化催化剂。上述方法中所说的对脱硫净化后的焦炉气进行甲烷化处理，同样可以参照包括前述文献在内的目前已有诸多报道和/或使用的成熟技术和方式，如CN101391935A、CN101649232A、CN102259003A等文献报道的方式进行。经甲烷化处理后的甲烷化气，根据所需的天然气产品形式，可以分别采用目前已有报道和/或使用的变压吸附、膜分离或深冷方式对甲烷进行分离，得到相应形式的天然气产品。例如，预处理净化可采用CN102139860A、CN201923992U等文献报道的技术；甲烷化气中分离甲烷可采用CN101817715A、CN102079999A等文献报道的变压吸附方法，或CN101747132A等文献报道的膜分离方法制得纯度较高的甲烷；也可采用CN202265559U、CN202382517U等文献报道的深冷技术制得液化天然气；上述甲烷或甲烷化气的脱水干燥可以采用CN102079999A、CN201276550Y等文献中报道的变温吸附脱水方法，或CN101126042A等文献报道的变压吸附脱水方法，或CN103013605A中报道的三甘醇脱水方法等脱水干燥方法。其中，从甲烷化气中提取甲烷制SNG时可优选变压吸附和膜分，制备LNG时可优选深冷分离。在上述方法的基本过程基础上，根据返回作为炼焦炉回炉气使用的剩余气体（即尾气）的实际热值情况，还可以单独或以任意组合的方式选择下述的优选方式进行适当调整。方式一，是将所说来自焦化生产阶段的焦炉气总量的70~100%经预处理净化和精脱硫后的焦炉气进行甲烷化处理，分离出甲烷化气中的甲烷作为天然气产品，未进行预处理净化的焦炉气与剩余气体一并作为返回炼焦炉的回炉气使用。方式二，是将所说预处理净化后的焦炉气先分离成富碳气及富氢气后，将分离出的富碳气与其余预处理净化后焦炉气合并进行所说的精脱硫和甲烷化处理，甲烷化处理后的剩余气体与前期分离出的富氢气一并作为返回炼焦炉的回炉气。对焦炉气进行富碳气及富氢气的分离，可以采用CN1355131A等文献报道的变压吸附方法实现。这里所说的先进行富碳气及富氢气分离的焦炉气比例，可以为预处理净化后的全部焦炉气，其中优选的比例是预处理净化后焦炉气量的40~60%。将全部或部分经预处理净化后的焦炉气先分离成富碳气及富氢气（或氢气），只对分离后的富碳气或将其与未进行富碳/富氢分离部分的焦炉气合并再进行甲烷化离，可以显著减少进入甲烷化装置的气体量，有利于减轻甲烷化处理的负荷并减小甲烷化装置，避免了大量富氢气或氢气在甲烷化过程中也同时被毫无意义的升温/降温所带来的不必要能量损失。进一步，上述所说的对预处理净化后的焦炉气，优选采用变压吸附的方式进行富碳气及富氢气的分离。方式三，所说的甲烷化处理后，可以将得到的甲烷化气总量的55~100%，优选为甲烷化气总量的65~85%，分离出甲烷作为天然气产品，其余的甲烷化气与所说的剩余气体（尾气）一并作为返回炼焦炉的回炉气。将部分甲烷化气经变压吸附、深冷或膜分离提取甲烷，可有利于显著减小进入如变压吸附、膜分、深冷等甲烷分离装置的气量，降低了装置能耗，减少装置投资。以由焦炉气生产LNG为例，在本专利技术方法的基本过程基础上，结合上述的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
焦炉气的综合利用处理方法，对来自焦化生产阶段的焦炉气经预处理净化和精脱硫后的焦炉气进行甲烷化处理，分离出甲烷化气中的甲烷作为天然气产品，其特征是剩余气体作为返回炼焦炉的回炉气使用。

【技术特征摘要】
1.焦炉气的综合利用处理方法，包括如下步骤：步骤1，将化产车间净化焦炉气量的75％压缩至0.4Mpa后，采用变温吸附的方法将其中的焦油、苯、萘、酚、氨、氰化物及大分子硫化物杂质脱除，其中总硫脱除至≤10ppm，剩余25％量的焦炉气做为第一部分返回气；将变温吸附净化气48％的量经变压吸附提氢处理，将该部分焦炉气分离成氢气和富碳气，氢气作为第二部分返回气，富碳气加压后与另外的变温吸附净化气52％量混合再经甲烷化换热器升温至260℃，将焦炉气中总...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家鹄，许建，穆春雷，
申请(专利权)人：四川鸿鹄科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51