一种煤制代用天然气的系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开一种煤制代用天然气的系统及工艺，该系统包括原煤筛分装置、鲁奇炉和热解炉，原煤筛分装置块煤出口与鲁奇炉入口连通，鲁奇炉气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器气体入口连通，原煤筛分装置粉煤出口与热解炉入口连通，热解炉油气出口与高效分离器入口连通，高效分离器气体出口经热净化处理系统与甲烷化反应器气体入口连通，热解炉粉焦出口经粉焦气化系统与甲烷化反应器气体入口连通；通过本发明专利技术的煤制天然气工艺路线，解决了粉煤的利用问题，实现了煤全方位粒径的利用，有效提高了粗合成气中CH4含量，有效地控制净化装置的规模及相关工艺过程的消耗，降低了煤制天然气项目的运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种煤制代用天然气的系统及工艺
本专利技术属于煤化工
，涉及煤制代用天然气（SNG）技术，具体涉及一种煤制代用天然气的系统及工艺。
技术介绍
我国是煤资源丰富而天然气资源相对短缺的国家，随着国民经济的快速发展，我国对天然气的需求持续增长。国家发改委网站公布了2012年度天然气行业运行简况，数据显示，天然气进口量（含液化天然气）425亿m3，同比增长31.1%。中国石油集团经济技术研究院发布《2012年国内外油气行业发展报告》称，我国天然气消费持续快速增长，2012年对外依存度达29%，比2011年增加5个百分点；预计2013年对外依存度将上升至32%。为了缓解国民经济对进口天然气的依赖性发展，因此以煤为原料生产天然气的技术已成为关系到国家能源安全的战略问题。目前常用的煤制天然气技术主要为间接合成天然气技术，即以煤为原料，通过气化、变换、净化和甲烷化等过程，得到天然气产品。鉴于鲁奇气化技术生成的粗煤气中CH4含量高（8-12%）。故煤制天然气气化过程多采用鲁奇炉，但是鲁奇炉对原煤粒径有一定要求（5-50mm），原料来源受到限制；且目前机械化采煤中粉煤量约占70%-80%，使得绝大部分的粉煤（0-6mm）无法通过鲁奇气化得到尽可能多的甲烷，而可以利用粉煤的气化技术如GSP、壳牌、德士古等得到的甲烷含量几乎为零。粉煤直接气化得到的粗煤气，需要配套大规模的净化装置，来脱除其中的H2S，增加了过程能耗及成本。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种煤制代用天然气的系统及工艺，解决现有煤制天然气技术中粉煤难以利用，粉煤气化得到的粗合成气中甲烷含量低以及净化脱硫能耗成本较高的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种煤制代用天然气的系统，包括原煤筛分装置、鲁奇炉和热解炉，原煤筛分装置块煤出口与鲁奇炉入口连通，鲁奇炉气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器气体入口连通，鲁奇炉产生的粗煤气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器中；原煤筛分装置粉煤出口与热解炉入口连通，热解炉油气出口与高效分离器入口连通，高效分离器气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器气体入口连通，高效分离器分离出的热解油气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器中，热解炉粉焦出口经粉焦气化系统与甲烷化反应器气体入口连通，热解炉产生的粉焦经粉焦气化系统生成粗合成气通入甲烷化反应器中。所述鲁奇炉气体出口连通有变换塔，变换塔气体出口与冷凝塔入口相连，冷凝塔气体出口与净化塔入口相连，净化塔气体出口与甲烷化反应器气体入口相连。所述高效分离器气体出口连通有冷凝塔，冷凝塔气体出口与变换塔气体入口相连，变换塔的气体出口与净化塔的气体入口相连，净化塔的气体出口与甲烷化反应器的气体入口相连。所述粉焦气化系统包括与热解炉的粉焦出口连通的粉焦气化炉，粉焦气化炉气体出口与旋风分离器气体入口相连，旋风分离器气体出口与变换塔气体入口相连，变换塔气体出口与水洗塔气体入口相连，水洗塔气体出口与甲烷化反应器气体入口相连。所述鲁奇炉气体出口和高效分离器气体出口连通后经同一净化处理系统后与甲烷化反应器气体入口连通，鲁奇炉产生的粗煤气与高效分离器分离出的热解油气混合经同一净化处理系统处理后通入甲烷化反应器中。所述鲁奇炉气体出口和高效分离器气体出口连通后与一级冷凝塔入口相连，一级冷凝塔的气体出口与变换塔的入口相连，变换塔气体出口与二级冷凝塔入口相连，二级冷凝塔的气体出口与净化塔的入口相连，净化塔的气体出口与甲烷化反应器的气体入口相连。一种煤制代用天然气的工艺，包括以下步骤：（1）、将原料煤经原煤筛分装置分成粉煤和块煤；（2）、块煤送去鲁奇炉气化生成粗煤气，煤气化产生的灰渣排出，粗煤气经净化处理系统处理后形成符合甲烷化的粗煤气，再通入甲烷化反应器中；粉煤送入热解炉中，热解产生粉焦和热解油气混合物，粉焦经粉焦气化系统处理生成的粗合成气通入甲烷化反应器中；热解油气混合物通过高效分离器去粉尘后，经净化处理系统去油得到洁净的热解气，热解气通入甲烷化反应器中；（3）、通入甲烷化反应器中的粗煤气、粗合成气、净化的热解气在甲烷化反应器中反应，得到代用天然气。所述步骤（2）中鲁奇炉气化生成的粗煤气中CH4含量8-12.5%，CO含量12-20%，H2含量36-38.5%，CO2含量28.5%-32%，其余为微量气体，粗煤气在装有钴-钼催化剂的变换塔内与水蒸气进行变换，生成氢气，使粗煤气中H2和CO的比值符合甲烷化的需要，比值约大于3:1，变换后的粗煤气在冷凝塔中进行冷却，冷却后在净化塔中，采用低温甲醇洗涤，将粗煤气进一步净化，形成符合甲烷化的粗煤气。所述步骤（2）中粉焦进入粉焦气化炉，生成粗合成气，粗合成气的CO含量65-69%，H2含量25-26.5%，CO2含量7-8%，其余为微量气体，粗合成气经过旋风分离器除去固体杂质后进入变换塔内与水蒸气进行变换，变换气在水洗塔中除去CO2，与鲁奇炉中的原料气一并进入甲烷化反应器中进行甲烷化反应。所述步骤（2）中热解炉热解产生的热解油气混合物通过高效分离器去粉尘后得到的除尘热解气中CH4含量28-32%，CO含量22-26%，H2含量27-30.5%，CO2含量8-10%，其余为微量气体，热解气进入净化处理系统的变换塔中进行变换，生成氢气，使粗煤气中H2和CO的比值符合甲烷化的需要，调整H2和CO的比值约为3:1。所述步骤（2）中鲁奇炉气化生成的粗煤气与高效分离器除尘后的热解油气混合后经过一级冷凝塔处理后得到的气体，在装有钴-钼催化剂的变换塔内与水蒸气进行变换，生成氢气，使混合气中H2和CO的比值符合甲烷化的需要，变换后的混合气在二级冷凝塔中进行冷却，冷却后气体在净化塔中，采用低温甲醇洗涤，将粗煤气进一步净化，得到符合甲烷化要求的原料气。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）通过本专利技术的煤制天然气工艺路线，解决了粉煤的利用问题，实现了煤全方位粒径的利用。（2）通过热解-气化一体化与鲁奇气化耦合的过程，有效提高了粗合成气中CH4含量。（3）通过热解-气化一体化过程实现了H2S的浓缩，有效地控制净化装置的规模及相关工艺过程的消耗，降低了煤制天然气项目的运行成本。附图说明图1为本专利技术的煤制代用天然气系统的示意图；图2为本专利技术的煤制代用天然气系统的另一种示意图；图中各标记的含义如下：1-原煤筛分装置2-鲁奇炉3-变换塔4-冷凝塔41-一级冷凝塔42-二级冷凝塔5-净化塔6-热解炉7-粉焦气化炉8-旋风分离器10-水洗塔11-高效分离器15-甲烷化反应器19-冷却煤气管道21-粉煤管道22-块煤管道23-排灰渣管道24-粗煤气管道25-变换气管道26-煤气水管道27-冷却变换气管道28-硫化合物管道29-合成气管道30-热解油气混合物31-粉焦管道32-粗合成气管道33-固体杂质34-脱尘粗合成气管道35-变换气管道36-净化变换气管道37-排粉尘管道38-除尘热解油气管道39-煤焦油管道40-热解气管道42-硫回收管道44-代用天然气A-鲁奇炉气化系统B-煤热解系统C-粉焦气化系统。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的描述：参照图1，本系统由鲁奇炉气化系统A,煤热解系统B和粉焦气化系统C三部分组成。鲁奇炉气化系统A由鲁奇炉2、变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤制代用天然气的系统，其特征在于：包括原煤筛分装置（1）、鲁奇炉（2）和热解炉（6），原煤筛分装置（1）块煤出口与鲁奇炉（2）入口连通，鲁奇炉（2）气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器（15）气体入口连通，鲁奇炉产生的粗煤气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器（15）中；原煤筛分装置（1）粉煤出口与热解炉（6）入口连通，热解炉（6）油气出口与高效分离器（11）入口连通，高效分离器（11）气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器（15）气体入口连通，高效分离器（11）分离出的热解油气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器（15）中，热解炉（6）粉焦出口经粉焦气化系统与甲烷化反应器（15）气体入口连通，热解炉（6）产生的粉焦经粉焦气化系统生成粗合成气通入甲烷化反应器（15）中。

【技术特征摘要】
1.一种煤制代用天然气的系统，其特征在于：包括原煤筛分装置(1)、鲁奇炉(2)和热解炉(6)，原煤筛分装置(1)块煤出口与鲁奇炉(2)入口连通，鲁奇炉(2)气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器(15)气体入口连通，鲁奇炉产生的粗煤气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器(15)中；原煤筛分装置(1)粉煤出口与热解炉(6)入口连通，热解炉(6)油气出口与高效分离器(11)入口连通，高效分离器(11)气体出口经净化处理系统与甲烷化反应器(15)气体入口连通，高效分离器(11)分离出的热解油气经净化处理系统处理后通入甲烷化反应器(15)中，热解炉(6)粉焦出口经粉焦气化系统与甲烷化反应器(15)气体入口连通，热解炉(6)产生的粉焦经粉焦气化系统生成粗合成气通入甲烷化反应器(15)中；所述鲁奇炉(2)气体出口和高效分离器(11)气体出口连通后与一级冷凝塔(41)入口相连，一级冷凝塔(41)的气体出口与变换塔(3)的入口相连，变换塔(3)气体出口与二级冷凝塔(42)入口相连，二级冷凝塔(42)的气体出口与净化塔(5)的入口相连，净化塔(5)的气体出口与甲烷化反应器(15)的气体入口相连；所述鲁奇炉(2)气体出口和高效分离器(11)气体出口连通后经同一净化处理系统后与甲烷化反应器(15)气体入口连通，鲁奇炉产生的粗煤气与高效分离器(11)分离出的热解油气混合经同一净化处理系统处理后通入甲烷化反应器(15)中；所述粉焦气化系统包括与热解炉(6)的粉焦出口连通的粉焦气化炉(7)，粉焦气化炉(7)气体出口与旋风分离器(8)气体入口相连，旋风分离器(8)气体出口与变换塔(3)气体入口相连，变换塔(3)气体出口与水洗塔(10)气体入口相连，水洗塔(10)气体出口与甲烷化反应器(15)气体入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹤翔，郑化安，张生军，李瑶，徐婕，张晶，刘双泰，李学强，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：