一种煤制液化天然气方法技术

一种煤制液化天然气方法

【技术实现步骤摘要】
一种煤制液化天然气方法


[0001]本专利技术属于能源化工领域，特别涉及以煤为为原料生产液化天然气的技术方法
。

技术介绍

[0002]现行煤制液化天然气主要采用两步法工艺，即通过三个步骤将煤制成液化天然气：第一是是将煤气化为
CO+H2，并脱除其中硫化物等有害物质
、
调整
H2/CO
的比例和脱除
CO2；第二步是经专门的催化合成工艺
CO+3H2＝
CH4+H2O
制成天然气，并脱除去
H2O
，这是典型的费托合成工艺路线；第三步，即最后再通过专门的天然气深冷液化工艺，将气态天然气液化为
LNG
液化天然气
。
其次是一步法工艺，即煤直接加氢反应
C+2H2＝
CH4生成天然气，在
CH4占
30
至
50
％，其余为
H2的氢气甲烷混合中，分离出去
H2后，再通过专门的天然气液化工艺，将常温的天然气液化为
LNG
液化天然气
。
这两种方法中，第一种已有多套工业化装置，由于第一步骤煤气化及其净化
、
第二步骤合成转化的能源转化效率低，所以都难以盈利
。
后者因人们选择的技术路线存在关键缺陷，而尚未有商业化装置
。
[0003]这两种煤制天然气在转化为液化天然气需要的全部冷量，均必须由专门的制冷系统提供
。
制冷花费的全部动力能耗均需由专门的动力系统提供，这不仅增加制冷动力消耗，还增加其设备投资
、
水资源消耗
、CO2排放
。
尤其是煤制天然气采用
PSA
变压吸附分离工艺，在吸附相获得的常压煤制天然气，如
《
低温超导
》2012
年第2期刊载的煤制天然气液化流程初步研究，液化1标准立方米天然气，即使采用能耗最低的混合制冷剂流程，仅
SNG
压缩
+
制冷剂的压缩的能耗就达
0.34kwh/Nm3以上，再加上
SNG
压缩后的冷却和制冷剂的冷却能耗，则将使天然气液化的单位能耗，达到
0.4kwh/Nm3CH4以上
。
[0004]若采用深冷进行
CH4/H2分离直接获得液化天然气，也由于
CH4‑
H2混合气中的有效能没有被利用，其分离
H2气加上
CH4液化电耗，更将达到
0.5kwh/Nm3CH4以上
。
[0005]若采用膜分离，若还想节省膜的投资，则须将甲烷氢气混合气由
36bar
升压到
90bar
以上，且渗透出来的还是常压氢气，仍然还需加压
。
其氢气加压到
40bar
，电耗达
0.2kwh/Nm3，才能再次回到系统循环使用；再加上
CH4液化能耗和空冷
、
水冷系统的电耗，其总电耗也达
0.5kwh/Nm3CH4，还要增加氢气压缩系统的投资
、
占地费用，这显然仍是不尽合理的
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的，就是向社会提供一种新的煤制液化天然气的方法，这种煤制
LNG
方法与现有的：煤气化
→
净化
→
脱碳
→
合成
→
脱水
→
液化工艺相比，没有合成
、
脱水两大工序，且还能生产工艺中副产电力和冷量的煤制
LNG
方法
[0007]1.
一种煤制液化天然气的方法，
[0008]①
将煤气炉设计为由氢煤气段
(Q1)
与水煤气段
(Q2)
组成的加压移动床煤气炉
(MQL)
，使煤在加压移动床中，先后与氢气和富氧水蒸汽反应，分别生产出富含甲烷及煤焦油的富烃氢煤气
(H)、
富氧水煤气
(S)
，
[
见图
1]；
[0009]其特征在于：
[0010]②
氢煤气段
(Q1)
由环形布置的中心气化室
(5)、
内环气化室
(6)、
外环气化室
(7)
的多个气化室组成，其平面布置见图6；
[0011]③
将分别流出煤气炉的富烃氢煤气
(H)、
富氧水煤气
(S)
分别进行前期净化处理
(H1、S1)
，即将富烃氢煤气处理为仅含氢气和甲烷的常温富甲烷氢煤气
(QMQ)[
见图
1]，以防止
H2O、CO2、H2S
在深冷温度下凝固
、
沉积堵塞吸附剂；水煤气处理为仅含氢气和二氧化碳的常温变换气
(BHQ)[
见图
1]，其中的
H2O
含量低于其
IPSA
等熵变压吸附分离最低温度时的蒸汽分压，以防
H2O
在低温下凝固
、
沉积堵塞吸附剂，
H2S≤20mg/Nm3(
以达到后续工序气排放要求为限
)
；
[0012]④
富甲烷氢煤气
(QMQ)
和变换气
(BHQ)
，分别进入在均压管路
(1)、
顺放管路
(2)、
终升压管路
(3)、
低压产品管路
(4)[
见图
2]中设置了膨胀气轮机
(TP)
的
IPSA
等熵变压吸附
CH4‑
H2分离装置
[
图
2、
图
3]、IPSA
等熵变压吸附
CO2‑
H2分离装置
[
图
4]；
[0013]⑤
在利用富甲烷氢煤气
(QMQ)
和变换气
(BHQ)
的压力和吸附剂管路阀门的特征功能，通过程控切换相关工艺阀门，分别进行
CH4‑
H2、CO2‑
H2变压吸附分离时，使变压吸附分离工艺的再生气流
[
即均压
、
顺放
、
逆放
、
终冲气流的统称
]，必须通过膨胀气轮机
(TP)
，才能从高压吸附塔
、
或高压容器，泄向低压吸附塔
、
或低压容器，从而使膨胀气轮机
(TP)
将再生气流
(
尤其是其高压差时段
)
释放的有效能转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤制液化天然气方法，将煤气炉设计为由氢煤气段
(Q1)
与水煤气段
(Q2)
组成的加压移动床煤气炉
(MQL)
，使煤在加压移动床中，先后与氢气和富氧水蒸汽反应，分别生产出富含甲烷及煤焦油的富烃氢煤气
(H)、
富氧水煤气
(S)
；其特征在于：氢煤气段
(Q1)
由环形布置的中心气化室
(5)、
内环气化室
(6)、
外环气化室
(7)
的多个气化室组成；将分别流出煤气炉
(MQL)
的富烃氢煤气
(H)、
富氧水煤气
(S)
分别进行前期净化处理
(H1、S1)
，即将富烃氢煤气处理为仅含氢气和甲烷的常温富甲烷氢煤气
(QMQ)
；水煤气处理为仅含氢气和二氧化碳的常温变换气
(BHQ)
，其中的
H2O
含量低于其
IPSA
等熵变压吸附分离最低温度时的蒸汽分压；富甲烷氢煤气
(QMQ)
和变换气
(BHQ)
，分别进入在均压管路
(1)、
顺放管路
(2)、
终升压管路
(3)、
低压产品管路
(4)
中设置了膨胀气轮机
(TP)
的
IPSA
等熵变压吸附
CH4‑
H2分离装置
、IPSA
等熵变压吸附
CO2‑
H2分离装置；在利用富甲烷氢煤气
(QMQ)
和变换气
(BHQ)
的压力和吸附剂管路阀门的特征功能，通过程控切换相关工艺阀门，分别进行
CH4‑
H2、CO2‑
H2变压吸附分离时，使变压吸附分离工艺的再生气流
[
即均压
、
顺放
、
逆放
、
终冲气流的统称
]
，必须通过膨胀气轮机
(TP)
，才能从高压吸附塔
、
或高压容器，泄向低压吸附塔
、
或低压容器，从而使膨胀气轮机
(TP)
将再生气流释放的有效能转化为机械能及电能，同时还使其气流以等熵膨胀方式降低焓值与温度进入低压吸附塔
、
或低压容器；进而在吸附塔顶获得具有冷量利用价值的高压低温
H2气，在吸附塔底分别获得比塔顶温度更低的低压低温
CH4气
、
低压低温
CO2气；通过冷量交换，使冷量集中于
IPSA
等熵变压吸附
CH4‑
H2分离装置产出的
CH4气，成为分离装置中温度最低的深冷甲烷气
(SLJWQ)
，并直接进入天然气液化装置
(YHZZ)
，可大幅减小煤制天然气液化装置
(YHZZ)
的制冷装置规模
、
能耗；将膨胀气轮机
(TP)
通过发电机
(FD)
获得的电力直接供给制冷剂压缩机
(LJYS)
，可进一步降低制冷剂压缩机
(LJYS)
对补充电力
(BCDL)
的需求
。2.
根据权利要求1所述的一种煤制液化天然气方法，其特征在于，将
IPSA
等熵变压吸附
CO2‑
H2分离装置的吸附塔顶排出的高压低温
H2气
(DWQQ)
，通过冷交换器
I(LJHQ1)
将冷量交换给常温变换气
(CWBHQ)
，高压低温
H2气
(DWQQ)
成为高压常温
H2气；常温变换气
(CWBHQ)
成为低温变换气
(DWBHQ)
后，再进入
IPSA
等熵变压吸附
CO2‑
H2分离装置的吸附塔进行
CO2‑
H2分离，将使
IPSA
等熵变压吸附
CO2‑
H2分离装置产出的低温冲洗气
(DWCXQ)CO2、
低温逆放气
(DWNFQ)CO2温度更低
。3.
根据权利要求1所述的一种煤制液化天然气方法，其特征在于，将
IPSA
等熵变压吸附
CH4‑
H2分离装置的吸附塔顶排出的低温氢气
I(DWQQ1)
经冷交换器
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李开建，李宁，
申请(专利权)人：成都聚实节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：