一种利用焦炉气制取合成天然气的方法技术

一种利用焦炉气制取合成天然气的方法，是向粗脱硫后的焦炉气中补入碳源，使焦炉气气体体积百分比满足（Ｈ↓［２］－３ＣＯ）／ＣＯ↓［２］≈４的化学计量比，压缩升压至０．５～５．４ＭＰａ，精脱硫进入甲烷化反应器，在Ｎｉ系催化剂作用下进行甲烷化反应，得到人工天然气，进而制备得到液化天然气。本发明专利技术通过向焦炉气中补碳，优化焦炉气中Ｈ↓［２］、ＣＯ、ＣＯ↓［２］的化学计量比，提高了合成天然气的产率。本发明专利技术的制取合成天然气工艺适合于与几十到几百吨的焦化厂配套，使焦炉气中的Ｈ↓［２］、ＣＯ、ＣＯ↓［２］及补充的ＣＯ↓［２］得到充分利用，对于提高资源利用率和加强环境保护具有现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合成天然气的制取方法，具体涉及。
技术介绍
我国是一个焦炭生产大国，生产能力约3亿吨/年，外排焦炉气约600亿NmV年。其中的 焦炉气除了作为民用燃料、发电、合成甲醇外，很大一部分直接进入火炬中燃掉，既浪费了 资源，又污染了环境。焦炉气中含有的苯、萘、焦油等组分已经在化产部分回收，其余组分 为H2 54 59%、 CH4 24 28%、 N2 3 6%、 C02 1.4 2. 5%、 CO 5 8%、 02 0. 3 0. 7%，还有少 量的杂质硫化物。其资源特征是CH4含量约1/4， ^含量近60%。随着国内可持续发展战略和加强环保等政策的实施，国内对天然气的需求与日俱增，预 计2010年我国天然气的需求量将达到1000 1100亿m3，而同期的产量只能达到900 950亿 m3; 2020年我国天然气的需求量将达到2000亿m3，同期产量只能达到1400 1600亿m3。因 此，为了解决我国天然气供求矛盾的问题，除了充足国内现有资源外，还必须多渠道、多方 式地扩大资源供给，合成天然气就是有效渠道之一。最近几年，国内关于由焦炉气合成人工天然气(SNG)和液化天然气(LNG)的技术已经有许 多专利作了相关的阐述CN1935956A、 CN1952082A、 CN1952083A、 CN1952084A以及US4318997 等均公开了用焦炉气多段催化甲垸化反应制备人工天然气的方法，其显著的缺点是由于碳源 不足，焦炉气中的H2没有得到充分利用。CN101100622A公开了一种向焦炉气中补碳，利用多段催化甲垸化反应和PSA分离技术生 产合成天然气的方法。该方法虽然充分利用了焦炉气中的H2资源，但也存在着流程长、投资 大、CH4和热能回收利用率低的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法通过向焦炉气中补 碳，优化焦炉气中H2、 CO、 C02的化学计量比，以提高合成天然气的产率。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 ，包括以下步骤a) .焦炉气经粗脱硫，去除绝大多数无机硫和部分有机硫；b) .向粗脱硫后的焦炉气中补入碳源，使焦炉气中气体的体积百分比满足(H2—3C0)/C02 "4的化学计量比，将混合气压縮升压至0. 5 5. 4MPa;c) .压縮后的混合气精脱硫，使其中的总硫《0. lppm;d) .净化后的混合气进入甲烷化反应器，在Ni系催化剂作用下进行甲烷化反应，得到轻 烃含量80 95%的人工天然气；e) .将制成的人工天然气进行深度脱碳和深度脱水；f) .除杂后的人工天然气经深冷分离，制备得到液化天然气，其热值约为8500Kcal/Nm3 (35530KJ/Nm3)。本专利技术中所述的补充碳源，可以是C02、 CO、水煤气或它们的混合物。这些补充碳源可以 由化肥厂或甲醇厂的脱碳工序废气供给，也可以由化肥厂或甲醇厂的脱硫工序废气供给，还 可以从锅炉排出的烟气中回收。本专利技术中的粗脱硫和精脱硫净化技术可以参照目前焦炉气制甲醇工艺中的方法。粗脱硫 采用湿式氧化法脱硫，经过该工序的焦炉气中H2S《20mg/Nm3，有机硫脱除率不低于50%。精 脱硫采用干法脱硫，使其中的总硫《0. lppm，其他杂质满足甲烷化要求。本专利技术的甲垸化反应采用水冷式列管甲烷化反应器，水从反应器的管程中通过，Ni系催 化剂以Al203为载体，装在反应器的壳程内，反应气从壳程中通过。甲烷化反应的反应压力 0.5 5.4MPa，温度250 400°C。反应放出的反应热将冷却水加热成中高压蒸汽，可以回收 作为压縮机的动力。本专利技术还在进水冷式列管甲烷化反应器前的进水管上安装有水泵，可以加快水的流动速 度，控制催化剂床层的反应温度，防止催化剂过热。本专利技术所述的深度脱碳采用MDEA法，深度脱水采用分子筛法，经这两步工序处理后的人 工天然气中杂质C02《100ppm， H20《0. lppm，总硫《0. lppm。同时，由深度脱碳工序分出的 C02气体作为补碳碳源返回循环使用，深度脱水工序的再生尾气外供作为燃料气。本专利技术利用深冷分离的方法将人工天然气中的&除去，以制取优质清洁的能源和化工原 料——液化天然气，同时，本专利技术中的焦炉气甲垸化反应和深冷分离均在同一压力等级下完 成，甲烷化工序不设循环回路， 一次通过甲烷化反应器后的反应器中^《1%、 C02《1%、 CO测 不出，即可达到工艺指标。本专利技术的焦炉气制取合成天然气工艺适合于与几十到几百吨的焦化厂配套，使焦炉气中 的仏、CO、 C02及补充的C02得到充分利用，对于提高资源利用率和加强环境保护具有现实意 义。本专利技术的焦炉气制取合成天然气工艺有效地利用了产生温室效应的C02废气，使焦炉气中 的H" CO、 C02得到充分的化学反应，甲垸回收率近于98%，反应产生的热能可以生产4.0 10. 0MPa的高品位蒸汽，作为压縮机的动力。因此，本专利技术从客观上减少了C02排放，合理利 用了资源，是一个减排、节能、合理利用资源的能源工程。本专利技术的焦炉气制取合成天然气工艺在同一压力等级下完成焦炉气的甲烷化反应和天然 气的深冷分离，甲烷化不设循环回路， 一次通过甲烷化反应后即可制得轻烃含量大于90%的 人工天然气，脱出的C02可以循环利用，再生尾气可用作燃料气，与PSA分离工艺比较，深冷 分离的Oi回收率高，本专利技术从总体上工艺流程短，投资省。本专利技术的焦炉气制取合成天然气工艺采用水冷式列管甲垸化反应器，并在进水管上设有 水泵，可以加快水的流动速度，保证催化剂床层不超温；还在工艺中设有粗脱硫和精脱硫工 序，保证原料气的总硫《0. lppm。这两项措施的使用，可使催化剂的使用寿命延长，甲垸化 转化产率高，生产成本低。具体实施方式以下给出一个利用焦炉气制取合成天然气的具体实例，该实例中工艺过程的气体平衡表 见表1。表l焦炉气制取合成天然气气体平衡表<table>table see original document page 5</column></row><table>焦化厂化产回收送来的焦炉气，气体组成见表1中组分1，经湿式氧化法粗脱硫后，与 约占焦炉气体积5.65%的C02气(包括外来的脱碳废气(组分2)和深度脱碳工序产生的C02气 体(组分3))混合，混合气的组成见表1中组分4，主要组分的化学计量比满足(H2—3C0)/C02 =4. 14， H2S由5.6g/Nnf降至20mg/Nm3，有机硫由600mg/Nm3降至300mg/Nm3。混合气经压縮 机压缩后，升压至5.35MPa，采用干法进行精脱硫，得到表l中组分5所示总硫《0. lppm的 反应气，进入水冷式列管甲垸化反应器中，在300 400。C温度下与负载于A1A载体上的Ni 催化剂接触，在此，H2、 CO、 C02由于Ni催化剂的作用完成甲烷化反应。甲垸化反应过程中产 生的反应热由流动的冷却水带走，产生中高压蒸汽，保证催化剂床层不超温，中高压蒸汽返 回作为压縮机的动力。出甲烷化工序的气体组成见表1中组分6，其中轻烃含量88.21%， H2 含量1.23%， 0)2含量0.20%， CO含量测不出，得到人工天然气。人工天然气采用MDEA法进行 深度脱碳后，由组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用焦炉气制取合成天然气的方法，包括以下步骤：　ａ）．焦炉气经粗脱硫，去除绝大多数无机硫和部分有机硫；　ｂ）．向粗脱硫后的焦炉气中补入碳源，使焦炉气中气体的体积百分比满足（Ｈ↓［２］－３ＣＯ）／ＣＯ↓［２］≈４的化学计量比， 将混合气压缩升压至０．５～５．４ＭＰａ；　ｃ）．压缩后的混合气精脱硫，使其中的总硫≤０．１ｐｐｍ；　ｄ）．净化后的混合气进入甲烷化反应器，在Ｎｉ系催化剂作用下进行甲烷化反应，得到轻烃含量８０～９５％的人工天然气；　ｅ）．将 制成的人工天然气进行深度脱碳和深度脱水；　ｆ）．除杂后的人工天然气经深冷分离，制备得到液化天然气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢克昌，苗茂谦，张文效，乔海星，赵炜，上官炬，王殿忠，白玉祥，张永发，
申请(专利权)人：山西科灵环境工程设计技术有限公司，太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]