CN101591578B - 焦炉气提纯天然气工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦炉气提纯天然气工艺，其包括：a、对焦炉气进行预处理；b、在预处理之后的焦炉气中加入适量氧气，以铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂作为常温氢氧化合催化剂使得在常温下进行氧气和氢气反应以除去焦炉气中的氢气；和c、采用变压吸附装置对步骤b脱除氢气之后的气体进行处理以脱除氧气、氮气和二氧化碳。
Description
技术领域
本发明涉及炼焦工业的副产品处理，具体地说涉及从焦炉气提纯出天然气的工艺。
背景技术
焦炉气是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300-350m3(标准状态)。其主要成分为氢气(55％-60％)和甲烷(23％-27％)，另外还含有少量的其它成分。现在很多工业城市在炼焦过程中，将产生的大量焦炉气直接点燃烧掉，造成了能源的浪费。根据以上问题，本发明提出了一种焦炉气提纯天然气工艺，能够从炼焦过程产生的焦炉气中提纯出天然气，并且有助于焦炉气的净化排放，从而改善人类生存环境。
发明内容
本发明提供了一种焦炉气提纯天然气工艺，其包括：a、对焦炉气进行预处理；b、在预处理之后的焦炉气中加入适量氧气，以铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂作为常温氢氧化合催化剂使得在常温下进行氧气和氢气反应以除去焦炉气中的氢气；和c、采用变压吸附装置对步骤b脱除氢气之后的气体进行处理以脱除氧气、氮气和二氧化碳。
其中，将聚四氟乙烯乳液涂覆到单晶态的二氧化硅表面，再将铂沉积在载体表面，以获得铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂。其中，步骤b中，分数次加入氧气，所加入氧气的量与焦炉气中的氢气含量的摩尔比为1∶2。其中，在步骤b中，采取冷却水喷淋反应器外表面降温，使氢氧反应温度在20-90℃之间。其中，所述变压吸附装置分为三段：PSA-1、PSA-2和PSA-3段，分别用于脱除氧气、氮气、二氧化碳，每段均由多台缓冲罐和吸附塔所组成。其中，变压吸附脱氧气、氮气、二氧化碳的压力在常压至6个大气压，温度在40～60℃。其中，步骤a包括：将焦炉气经过自循环水池除去气体中含有的灰尘及颗粒杂质；利用脱硫液，在精脱硫塔中在常温常压条件下进行脱硫反应以除去焦炉气中的硫化物分子；和在精脱苯塔中，利用异戊烷作为苯吸收剂，在常温常压下将气体中所含的苯进行吸收。其中，所述脱硫液是由双氧水、过氧化氯等强氧化剂与稳定剂混合制成的。
附图说明
图1是本发明的整体工艺流程图。
具体实施方式
焦炉气经洗涤、脱硫、脱苯、常温氢氧催化脱氢、变压吸附脱氮气、氧气、二氧化碳气体后，所得气体符合国家天然气标准GB17820-1999。
根据本发明，焦炉气提纯天然气工艺如下：
1、焦炉气洗涤、脱硫、脱苯：将焦炉气经过自循环水池、精脱硫塔、精脱苯塔与其中的介质充分接触以达到除去焦炉气中灰尘、硫化物、苯系物质。焦炉气通过自循环水池，除去气体中含有的灰尘及颗粒杂质。脱硫反应在精脱硫塔中在常温常压条件下进行。采用双氧水、过氧化氯等强氧化剂与稳定剂混合制成脱硫液，能够迅速氧化焦炉气中的硫化物分子，通过氧化反应将其脱除。脱硫过程中存在的主要化学反应：H2S+O2 2-→H2SO4+H2O；脱硫液需根据反应状况定期更换。在精脱苯塔中，采用异戊烷作为苯吸收剂，将气体中所含的苯吸收下来，脱苯过程在常温常压下进行，苯吸收剂需根据反应状况定期更换。焦炉气经上述工序后，主要组分为甲烷、氢气、氮气和少量氧气、二氧化碳。根据本发明的实施例，在对焦炉气进行洗涤、脱硫、脱苯之后，接下来对洗涤、脱硫、脱苯之后的焦炉气进行脱氢处理。
2常温氢氧催化剂脱氢
在经过洗涤、脱硫、脱苯后的焦炉气中加入适量氧气，采用铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂作为常温氢氧化合催化剂，在常温下氧气和氢气反应，而不和甲烷反应，不产生火焰，没有爆炸的危险。聚四氟乙烯为一种疏水性高的载体，二氧化硅具有很高的耐温性能，将聚四氟乙烯乳液涂覆到单晶态的二氧化硅表面，得到疏水性良好且耐高温的载体。将铂沉积在载体表面，制得铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂。氢氧化合反应在催化反应器中进行，加入氧气的量总计为氢气含量的1/2(摩尔含量)，分数次加入氧气，让氢氧反应逐步进行，直至气体中没有氢气。氢氧化合反应为放热反应，在反应过程中反应器外表面需采取冷却水喷淋降温措施，保持反应温度在20-90℃之间。催化剂不参加反应，但随着氢氧化合反应时间增加会逐渐失去活性，催化剂失去活性后要及时更换新的催化剂。铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂的活性保持时间为3-4个月。
3、脱氧气、氮气和二氧化碳
采用变压吸附装置脱除氧气、氮气和二氧化碳，使焦炉气中的甲烷含量提纯到90％以上。本装置变压吸附(PSA)分为三段，即PSA-1、PSA-2和PSA-3段。洗涤、脱苯、脱硫、脱氢后的焦炉气送往PSA-1单元、PSA-2单元和PSA-3单元分别脱除氧气、氮气、二氧化碳，每个变压吸附单元均由多台缓冲罐和多台吸附塔组成，流程任意时刻都有吸附塔处于吸附状态，其余处于再生、置换状态，可实现焦炉气的连续分离与提纯。
例如，若PSA-1段内有6个吸附塔，分别以塔1、塔2、塔3、塔4、塔5、塔6表示，在某一时刻，塔1、塔2处于吸附状态，塔3、塔4处于再生状态，塔5、塔6处于置换状态；当塔1、塔2吸附饱和后，进入再生状态，此时塔5、塔6置换结束，进入吸附状态，塔3、塔4再生结束，进入置换状态；当塔5、塔6吸附饱和后，进入再生状态，此时塔3、塔4置换结束，进入吸附状态，塔1、塔2再生结束，进入置换状态；当塔3、塔4吸附饱和后，进入再生状态，此时塔1、塔2置换结束，进入吸附状态，塔5、塔6再生结束，进入置换状态；如此往复循环，总有2个塔处于吸附状态，可实现焦炉气的连续分离与提纯。
原料气中的甲烷组分被停留在吸附剂的表面，从吸附塔的顶部收集得到。变压吸附脱氧气、氮气、二氧化碳的压力变化范围在常压至6个大气压之间， 温度条件在40～60℃之间。经三段变压吸附之后所得到的气体符合国家天然气标准GB17820-1999。
4、压缩部分
焦炉气经洗涤、脱硫、脱苯、脱氢、脱氧气、脱氮气、脱二氧化碳后，所得气体成分符合国家天然气标准GB17820-1999，再经压缩后，采用天然气运输车运送至天然气加气站或供给工业、民用客户使用。
Claims (3)
1.一种焦炉气提纯天然气工艺，其包括：
a、对焦炉气进行预处理；
b、在预处理之后的焦炉气中加入适量氧气，以铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂作为常温氢氧化合催化剂使得在常温下进行氧气和氢气反应以除去焦炉气中的氢气；其中铂/二氧化硅/聚四氟乙烯催化剂由聚四氟乙烯乳液涂覆到单晶态的二氧化硅表面，再将铂沉积在载体表面，以获得；
c、采用变压吸附装置对步骤b脱除氢气之后的气体进行处理以脱除氧气、氮气和二氧化碳。
2.如权利要求1的所述焦炉气提纯天然气工艺，其中，步骤b中，分数次加入氧气，所加入氧气的量与焦炉气中的氢气含量的摩尔比为1∶2。
3.如权利要求1-2任一所述焦炉气提纯天然气工艺，进一步包括步骤：
对步骤c所获得的气体进行压缩，以获得待使用的天然气。
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