一种制天然气的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制天然气的方法及装置。将主要含高炉煤气或/和转炉煤气的第一气体通过变压吸附方法分离CO和N

A method and device for producing natural gas

【技术实现步骤摘要】
一种制天然气的方法及装置
本专利技术涉及一种生产天然气的方法及装置，特别涉及一种由高炉煤气和\或转炉煤气同焦炉煤气联合制备天然气的工艺方法及装置，属于化工

技术介绍
工业生产过程中，会伴随产生大量的焦炉煤气(炼焦)、高炉煤气(炼铁)及转炉煤气(炼钢)，简称“三气”。同时，其它的黑色金属和有色金属的冶炼过程中也会产生高炉煤气、转炉煤气以及气体组分类似于高炉煤气、转炉煤气的尾气。在钢厂“三气”中，高炉煤气虽然有效气体含量最低，但其排放量最大。高炉煤气主要成分为：CO，CO2，N2，H2，CH4等，其中CO含量约占25％左右，CO2和N2的含量分别占15％、55％，H2、CH4的含量很少。高炉煤气热值低，仅为3300～3800kJ/Nm3。由于高炉煤气中的CO2，N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低，只有1300℃左右。高炉煤气常温下燃烧不稳定，一般工业炉不能单一以高炉煤气为燃料，需与焦炉煤气或转炉煤气等高热值煤气参混使用，但是高炉煤气与焦炉煤气或与转炉煤气混合使用热值波动大，不但对燃烧装置提出了更高要求，而且对产品质量亦有不同程度的影响。如何有效利用这些热值低、杂质含量高、产量巨大、净化困难、环境污染严重的高炉煤气，是国内外都需要解决的难题。现在高炉煤气普遍是用来燃烧，但由于其热值低，不燃组分含量高，燃烧效率和利用率差，并且浪费了含有的大量的宝贵的可以用来做高附加价值的化工原料的CO。现在转炉煤气普遍是用来燃烧或发电，但由于其热值低，燃烧效率和利用率差，并且发电所产生的收益要远低于用其处理后作为化工原料生产高附加价值的化工产品的收益。焦炉煤气普遍的处理方法是把焦炉煤气中所含的CO2也作为原料，甚至是把焦炉煤气中所含的CH4和CmHn也通过反应生成CO、CO2和H2，但其需要增加额外的反应步骤，需要增加投资额和运行费用，还会消耗已有的高热值组分并且还会多消耗和浪费有用的组分。另外，变压吸附(PressureSwingAdsorption，PSA)的基本原理是利用气体组份在固体材料上吸附特性的差异，通过周期性的压力变换过程来实现气体的分离或提纯。任何一种吸附对于同一被吸附气体(吸附质)来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。如果温度基本不变，在加压的情况下吸附，用减压(抽真空)、用弱吸附气体吹扫或低压解吸的方法，称为变压吸附。变压吸附一般包括吸附、解吸(抽真空、吹扫或抽真空加吹扫)以及可能存在的均压、充压、顺放、逆放、置换等。可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。有压力变化就存在着能量的损失，而现在的变压吸附的方法是没有对这部分的能量进行回收的，造成了能量的白白损失，降低了变压吸附的经济效益，从而造成了在压力过高的情况下应该变压吸附方法，成本过高的情况。随着工业的发展，出现了很多高压条件下的气体分离的情况，操作压力越高，越导致过高的运行能耗。另一方面，由于在变压吸附的工业操作过程中，众多设备之间的加压、降压之间的变换非常频繁，导致了很难将其能量较好地回收。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供工艺流程简单、设备投资少和功耗小的由高炉煤气和\或转炉煤气同焦炉煤气为主要气体联合经过多种处理步骤制备符合准要求的天然气的工艺，该工艺不但能够缓解国内的能源短缺及高炉煤气浪费严重的现状，且能进一步增大煤气如高炉煤气或转炉煤气同焦炉煤气的经济和环境效益，且不需要采用深冷这一不经济的方法分离氮气。技术方案：一种制天然气的方法，包括：将主要含高炉煤气或/和转炉煤气的第一气体通过变压吸附方法分离CO和N2，将N2从体系中除去后，与经第二除杂预处理的主要含焦炉煤气的第二气体混合后进行甲烷化反应，制得天然气；其中，第二气体经第二除杂预处理后的气体主要含有H2，氮气的含量≤3.4％。进一步，氮气的含量≤2％。所述第二气体经第二除杂预处理后的气体还含有CH4、CmHn、CO和CO2中的至少一种。进一步，所述第二气体经第二除杂预处理后的气体含有H2和CH4，在此基础上进一步含有CmHn和CO，上述气体中还可以进一步含有CO2或/和N2。其中，CO2的含量≤3.4％，进一步≤2％。变压吸附过程中产生的顺放气、逆放气、置换尾气中的至少一种气体与第二气体来料气混合或与第二除杂预处理环节中的气体混合。变压吸附分离方法分离CO和N2前，第一气体还经过第一除杂预处理，所述的第一除杂预处理包括：除尘、除磷、除砷、脱水、脱氢脱氧、脱硫、脱CO2、或者除CH4中的一步或几步的组合；第二除杂预处理包括除尘、除焦油、除重组分、脱水、脱硫、脱O2、脱CH4、脱CmHn、脱CO、脱CO2或者除N2中的一步或几步的组合。进一步，所述的第一除杂预处理包括：脱硫和脱CO2，脱CO2与脱硫同步进行或者脱CO2处于脱硫步骤后；所述的第二除杂预处理包括脱硫，或脱硫和脱CO2，脱CO2与脱硫同步进行或者脱CO2处于脱硫步骤后。进一步，所述的第一除杂预处理还包括：除CH4或/和脱氢脱氧；除CH4处于脱硫步骤之后；脱氢脱氧处于除CH4步骤之后；所述的第二除杂预处理还包括同时脱CmHn、脱CO的步骤，该步骤处于处于脱硫后；所述的第二除杂预处理包括脱硫和脱CO2时，该步骤处于脱CO2后或与其同时进行。对于第一除杂预处理，即当含除CH4时，除CH4处于脱硫装下游侧，脱硫装和脱CO2分开时，除CH4处于脱硫下游侧，脱CO2上游侧；当含脱氢脱氧时，脱氢脱氧处于脱硫装下游侧，脱硫和脱CO2分开时，脱氢脱氧处于脱硫下游侧，脱CO2上游侧，如果还含除CH4，脱氢脱氧装处于除CH4下游。第二除杂预处理中，脱除的CmHn、CO最终作为要混合进行甲烷化的气体成分。进一步，第二除杂预处理中，脱CmHn、脱CO还同时脱CH4。脱除的CH4最终作为要混合进行甲烷化的气体成分。进一步，所述的第二除杂预处理还包括除N2，除N2处于脱CmHn、脱CO的步骤后。将N2和H2分离，得到H2。所述的第一除杂预处理和第二除杂预处理都含有脱CO2，脱CO2采用变压吸附分离方法或吸收法，采用吸收法时，第一除杂预处理中的吸收剂脱CO2后用于第二除杂预处理中的CO2脱除，或第二除杂预处理中的吸收剂脱CO2后用于第一除杂预处理中的CO2脱除；第一除杂预处理中，除CH4是通过催化燃烧反应脱除CH4；脱氢脱氧是通过催化反应方法进行脱除；第二除杂预处理中，除N2通过变压吸附分离方法脱除。对第一气体通过变压吸附分离方法分离CO和N2时，用天然气或A气体作为冲洗气，得到含CO和天然气，或者含CO和A的混合气体，混合气体再进行甲烷化反应；其中A气体为第二气体经第二除杂预处理后的气体成分，H2，或H2与CH4的混合气。以天然气作为冲洗气，所述的天然气源于甲烷化反应后最终制得的天然气；以A气体作为冲洗气，A气体提取自第二气体。A气体直接源于第二气体经第二除杂预处理后的气体，或者在第二除杂预处理后的气体中提取出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制天然气的方法，其特征在于，包括：/n将主要含高炉煤气或/和转炉煤气的第一气体通过变压吸附方法分离CO和N

【技术特征摘要】
20181026 CN 20181125757941.一种制天然气的方法，其特征在于，包括：
将主要含高炉煤气或/和转炉煤气的第一气体通过变压吸附方法分离CO和N2，将N2从体系中除去后，与经第二除杂预处理的主要含焦炉煤气的第二气体混合后进行甲烷化反应，制得天然气；其中，第二气体经第二除杂预处理后的气体主要含有H2，氮气的含量≤3.4％。


2.根据权利要求1所述的制天然气的方法，其特征在于，所述第二气体经第二除杂预处理后的气体还含有CH4、CmHn、CO和CO2中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的制天然气的方法，其特征在于，所述第二气体经第二除杂预处理后的气体含有H2和CH4，进一步含有CO2或/和N2。


4.根据权利要求3所述的制天然气的方法，其特征在于，所述第二气体经第二除杂预处理后的气体还含有CmHn和CO。


5.根据权利要求1所述的制天然气的方法，其特征在于，变压吸附过程中产生的顺放气、逆放气、置换尾气中的至少一种气体与第二气体来料气混合或与第二除杂预处理环节中的气体混合。


6.根据权利要求1所述的制天然气的方法，其特征在于，变压吸附分离方法分离CO和N2前，第一气体还经过第一除杂预处理，所述的第一除杂预处理包括：除尘、除磷、除砷、脱水、脱氢脱氧、脱硫、脱CO2、或者除CH4中的一步或几步的组合；第二除杂预处理包括除尘、除焦油、除重组分、脱水、脱硫、脱O2、脱CH4、脱CmHn、脱CO、脱CO2或者除N2中的一步或几步的组合。


7.根据权利要求6所述的制天然气的方法，其特征在于，所述的第一除杂预处理包括：脱硫和脱CO2，脱CO2与脱硫同步进行或者脱CO2处于脱硫步骤后；所述的第二除杂预处理包括脱硫，或脱硫和脱CO2，脱CO2与脱硫同步进行或者脱CO2处于脱硫步骤后。


8.根据权利要求7所述的制天然气的方法，其特征在于，所述的第一除杂预处理还包括：除CH4或/和脱氢脱氧；除CH4处于脱硫步骤之后；脱氢脱氧处于除CH4步骤之后；所述的第二除杂预处理还包括同时脱CmHn、脱CO的步骤，该步骤处于处于脱硫后；所述的第二除杂预处理包括脱硫和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春风，丁艳宾，赵猛，马正飞，杨东昊，
申请(专利权)人：苏州盖沃净化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32