【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工
,具体为一种带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置和方法。
技术介绍
中国作为世界上最大的焦炭生产国,2015年焦炭总产量达到44778万吨,按照1吨干煤产0.74吨焦炭和325立方米焦炉煤气计算,每年可生产焦炉煤气2.0×1011立方米。目前阶段,每年有大约70%的焦炉煤气是用于焦炉燃烧、热电厂发电和城市燃气等。焦炉煤气中大约含有55%~60%氢气和23%~27%的甲烷,直接用于燃烧将造成资源的极大浪费,同时燃烧排放还会造成大气的污染。近年来,焦炉煤气制天然气备受关注,该技术能量利用效率高,工艺流程简单,市场前景看好,正逐渐成为焦炉煤气综合利用的具有较强竞争力的新领域之一。关于焦炉煤气甲烷化反应装置主要有等温式和绝热式两种,等温反应装置所需换热面积大,投资成本较高;目前应用较为广泛的是绝热式反应装置,但是绝热式反应装置存在能耗高、反应器使用效率低的问题。专利CN205398571U提供了一种焦炉煤气甲烷化装置,该反应装置由上段的等温段反应器和位于下段的绝热段反应器构成,该反应装置等温段由列管构成,但是列管填装催化剂困难,并且甲烷化过程中产生较多的富氢尾气。专利CN103697661A提供了从焦炉煤气中制取液化天然气和富氢产品的装置及方法,装置包括混合冷剂压缩机制冷系统、预冷系统、液化冷箱系统,该系统在制备液化天然气过程中耗能较多。公开号为CN101712897A和CN101100622A的专利技术专利,针对焦炉气碳源不足、H2得不到有效利用的缺点开发了焦炉煤气制天然气工艺,主要是通过补入外界烟气、尿素合成剩余的二氧化碳、高炉煤气或转 ...
【技术保护点】
一种带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置,包括位于上部的焦炉煤气甲烷化段(1)、位于中部的氢气膜分离段(2)和位于下部的煤加氢甲烷化段(3);其特征在于:所述焦炉煤气甲烷化段(1)顶部设置有焦炉煤气进气口(4),焦炉煤气进气口(4)与第一气体分布板(5)连接,所述第一气体分布板(5)由圆锥形气体分布装置(6)和气体混合装置(7)构成;其中,圆锥形气体分布装置(6)下端是由若干伞状结构的复合金属条构成,气体混合装置(7)的上端通过法兰连通有焦炉煤气进气口(4),第一气体分布板(5)下端为焦炉煤气催化反应床层(8);所述氢气膜分离段(2)设置有第一富甲烷气排放口(9)和膜组件(10),所述膜组件(10)包括合金膜(11)和氢气通道(12),所述合金膜(11)固定在焦炉煤气甲烷化段(1)下方,所述氢气通道(12)沿煤加氢甲烷化段内壁向下延伸,直至与位于煤加氢甲烷化段下方的氢气导管(13)连接,所述氢气导管(13)联通第二气体混合室(15);所述煤加氢甲烷化段(3)设置有富氢煤气入口(14),所述富氢煤气入口(14)与第二气体混合室(15)连接,所述第二气体混合室(15)上端设有第二气体分布板(1 ...
【技术特征摘要】
1.一种带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置,包括位于上部的焦炉煤气甲烷化段(1)、位于中部的氢气膜分离段(2)和位于下部的煤加氢甲烷化段(3);其特征在于:所述焦炉煤气甲烷化段(1)顶部设置有焦炉煤气进气口(4),焦炉煤气进气口(4)与第一气体分布板(5)连接,所述第一气体分布板(5)由圆锥形气体分布装置(6)和气体混合装置(7)构成;其中,圆锥形气体分布装置(6)下端是由若干伞状结构的复合金属条构成,气体混合装置(7)的上端通过法兰连通有焦炉煤气进气口(4),第一气体分布板(5)下端为焦炉煤气催化反应床层(8);所述氢气膜分离段(2)设置有第一富甲烷气排放口(9)和膜组件(10),所述膜组件(10)包括合金膜(11)和氢气通道(12),所述合金膜(11)固定在焦炉煤气甲烷化段(1)下方,所述氢气通道(12)沿煤加氢甲烷化段内壁向下延伸,直至与位于煤加氢甲烷化段下方的氢气导管(13)连接,所述氢气导管(13)联通第二气体混合室(15);所述煤加氢甲烷化段(3)设置有富氢煤气入口(14),所述富氢煤气入口(14)与第二气体混合室(15)连接,所述第二气体混合室(15)上端设有第二气体分布板(16),所述第二气体分布板(16)由上下两层多孔金属平板构成,所述第二气体分布板(16)上端为煤加氢反应床层(17),所述煤加氢反应床层(17)末端设置有第二富甲烷气排放口(18)。2.根据权利要求1所述的带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置,其特征在于:所述圆锥型气体分布装置(6)与焦炉煤气甲烷化段的直径比为0.4~0.7,并位于焦炉煤气甲烷化段内上端面以下的320~370mm处;所述圆锥型气体分布装置(6)的复合金属条与水平面的夹角为130°~180°,层数为3~9层。3.根据权利要求1所述的带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置,其特征在于:所述第二气体分布板(16)上层多孔金属平板的孔直径为0.01mm~0.02mm,而下层多孔金属平板的孔直径为0.03~0.07mm。4.根据权利要求1所述的带有膜分离器的焦炉煤气甲烷化装置,其特征在于:所述焦炉煤气甲烷化段(1)和氢气膜分离段(2)外周设置保温层(22);所述煤加氢甲烷化段(3)外周上部设置投料口(21)、下部设置灰仓(20)。5.一种采用权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:王莉萍,屈江文,郭武杰,吴新龙,
申请(专利权)人:山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司,
类型:发明
国别省市:山西;14
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