一种焦炉煤气联合秸秆气制取合成天然气的方法技术

本发明专利技术公开了一种焦炉煤气联合秸秆气制取合成天然气的方法。该方法包括调整原料气组份、压缩净化、预热处理及加入水蒸汽、一段甲烷化反应、二段甲烷化反应、气液分离、变压吸附提纯甲烷共七个步骤，最后得到CH4浓度90%以上的合成天然气。本发明专利技术的利用焦炉煤气联合秸秆气制取合成天然气的方法根据焦炉气中氢多碳少、而秸秆气中氢少碳多的特点，综合利用焦炉煤气与生物质再生能源秸秆气制取合成天然气，充分利用能量互换，减少循环压缩，节能减排，提高经济效益；并有利于环境保护，开发可再生的生物质新能源替代石化能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焦炉煤气和秸杆气的综合利用
，具体地，涉及一种以焦炉煤气联合秸杆气为原料制取合成天然气的方法。
技术介绍
焦炉煤气是焦炭生产过程中的副产品，我国是焦炭生产大国，每年的生产能力在3 亿吨以上，根据每I吨焦炭产品约有400m3焦炉煤气副产品生成，我国每年产生的焦炉煤气约有1200亿m3，除了生产焦炭自用、发热、发电等外，约有200亿m3没有得到合理利用。近几年来，焦炉煤气的利用越来越广泛，包括制氢、制甲醇、深度净化或者甲烷化反应后作为城市燃气等。焦炉煤气组份比较复杂，其主要成份中H2含量占5(T60%，CH4含量占22 28%，CO含量占5 8%，CO2含量占Γ4%, N2含量占2 7%，CnHm含量占1 3%，O2含量占O. 3 O. 8%，同时还含有少量的苯、萘、焦油和硫化物等。秸杆气主要成份中H2含量占45 60%，CH4含量占3 10%，CO含量占15 25%，CO2含量占15 25%，N2含量占O. 3 3%，CmHn含量占O. 2 2%，O2含量占O. I O. 8%，同时还含有少量的苯、氯化物、焦油和硫化物等。现有的公开文献中也有往焦炉煤气中补碳的报道，如CN101607859A的“一种焦炉气生产甲烷的工艺”，该专利中通过加入100%的CO2或者是液态CO2经过气化后补入到焦炉气甲烷化反应前，通过调整CO2加入量将多余H2反应掉；CN101712897A的“一种补碳返氢工艺实现焦炉煤气甲烷化合成天然气的方法”，该专利中通过将烟道气通过低分压提纯CO2 后与变压吸附分离出来的H2同时返回到补碳返氢工段再次进行甲烷化反应；CN101818087A 的“焦炉气制合成天然气的新工艺”，该专利中通过补碳气(C02+C=2C0)与循环气加入到甲烷化反应前，将多余的H2反应掉。整个甲烷化反应工艺过程中90%以上的电耗都用在气体压缩机上，补充的I体积CO2与4体积H2反应生成I体积CH4和2体积H2O,因此无论是将甲烷化反应后的气体返回第一级甲烷化反应前进行循环，还是将CO2补充到原料气中和多余的H2反应都无法将经济效益提高到最大值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气联合秸杆气制取合成天然气的方法，该方法根据焦炉气中氢多碳少、而秸杆气中氢少碳多的特点，综合利用焦炉煤气与生物质再生能源秸杆气制取合成天然气，充分利用能量互换，减少循环压缩，节能减排，提高经济效益；并有利于环境保护，开发可再生的生物质新能源替代石化能源。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种焦炉煤气联合秸杆气制取合成天然气的方法，包括下述步骤(I)调整原料气组份调整焦炉煤气与秸杆气的流量大小，使焦炉煤气与秸杆气混合后的混合气组分中H2与CO的摩尔比3. (Γ4. O 1.0 ；3(2)采用现有的加压、净化、预处理技术，除去苯、萘、焦油、重烃化合物及硫化物；(3)甲烷化反应将净化后的气体换热至30(T35(TC后，加入蒸汽，再通过装有镍系催化剂的反应床层完成甲烷化反应过程；蒸汽加入量与净化后的气体的摩尔比为O. I O.2:1 ；(4)气液分离将甲烷化反应后的气体冷却至3(T40°C，用现有方法将反应气体中冷却水除去；(5)变压吸附提纯甲烷采用变压吸附技术将气液分离后气体中的杂质除去，得到CH4 浓度90%以上的合成天然气。所述的甲烷化反应采用两级不同型式的反应器串连完成，其中一级为等温反应器，第二级为绝热反应器。或者所述的甲烷化反应采用一个反应器完成。现有的甲烷化反应一般由3飞段反应器串连完成，如此反应后得到的合成天然气其CO的转化率才能比较高，其转化后的混合气经提纯后CH4浓度才能达到燃气的使用要求；采用本专利技术的工艺方法，只需要采用I段反应器或者2段串连完成，如此经甲烷化反应后其CO就能达到较高的转化率，其转化后的混合气经提纯后得到的合成天然气CH4浓度即可达到90%以上，相对于现有技术而言，减少了反应器的段数，可以减少设备的投入、损耗和维护成本，更便于工业应用推广。所述的变压吸附提纯甲烷的吸附床层是由3A分子筛、4A分子筛、活性氧化铝、沸石分子筛、活性碳、硅胶中的至少两种或多种吸附剂组合而成，在O. 5^1. 5Mpa条件下分离混合气中的CO2以及N2。沸石分子筛可以采用锂X沸石或低Si/Al比的X沸石分子筛。所述步骤(3)中的镍系催化剂包括载体、活性组份和助剂，所述载体为Al203、Mg0， 活性组分为NiO，助剂为La2O3,该镍系催化剂中各组分及其质量百分比为NiO 30^50%, La2O3 Γ5%, Al2O3 30 50%，MgO 12 20%，石墨1 3%。该镍系催化剂的制备方法，包括下述步骤(1)沉淀反应制得镍系催化剂半成品在恒温水浴中放置反应釜，将浓度为 26. 54 44. 24g/L 的 Ni (NO3)2 · 6H20 水溶液；50. 13 83. 50g/L 的 Al (NO3)3 · 9H20 水溶液； 17. 35 28. 92g/L 的 Mg(NO3)2 · 6H20 水溶液以及 O. 60 3· 02g/L 的 La(NO3)3 · 6H20 水溶液加入反应釜中，在搅拌条件下加热至65 75°C时加入沉淀剂K2CO3至K2CO3的质量百分比浓度为1(Γ12%，在整个沉淀反应过程中保持68 70°C，调节溶液pH值至9. (T9. 5 ;过滤洗涤所得到的沉淀物即为镍系催化剂半成品；(2)干燥将镍系催化剂半成品在12(T150°C条件下干燥4飞小时；(3)煅烧将干燥后的镍系催化剂半成品在30(T450°C的温度下煅烧3 4小时；(4)混合将煅烧后的镍系催化剂半成品与石墨按质量比100: f 3加入球磨机中进行研磨与混合，其混合物全部通过200目筛；(5)压制成型加入6 12%的蒸馏水，混合均匀后压制成型即得到镍系催化剂成品。该制备方法中，通过调节各组分的浓度、溶液PH值、温度、时间等参数，可以使得所制备的催化剂其CO转化率高、活性等能够满足工业催化的需要。步骤(I)的硝酸镍，硝酸铝，硝酸镁，硝酸镧皆为化学试剂，26. 54 44. 24g/L的Ni (NO3)2 · 6H20 表示没 L 溶液中 Ni (NO3)2 · 6H20 的重量为 26. 54 44. 24g, Ni (NO3)2 · 6H20、Al (NO3)3 · 9H20、 Mg (NO3) 2 · 6H20、La (NO3) 3 · 6H20等硝酸盐与沉淀剂发生沉淀反应后，煅烧后形成NiO、La203、 A1203、MgO的氧化物和易挥发的挥发性气体，其重量比例经过换算，再加入一定量的石墨， 最终制得的催化剂成品中按氧化物计各组分及其质量百分比为NiO 3(T50%、La2O3 1飞％、Al2O3 30 50%、Mg0 12 20%，石墨 I 3%。本专利技术的秸杆气是农作物如玉米芯、麦秸、棉秸、稻草等经热分解产生的一种可燃气体，这种可燃气体由于气化炉型不同、气化剂不同而组分差异较大。其中以水蒸汽作为气化剂生产的秸杆气可燃气体组份含量高,杂质含量较少,其主要成分中H2含量占45飞0%， CH4含量占3 10%，CO含量占15 25%，CO2含量占15 25%，N2含量占O. 3 3%，CnHm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟娅玲，曾启明，钟雨明，陈天洪，高利梅，
申请(专利权)人：四川亚连科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：