CN101747131B - 利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，步骤依次为：焦炉煤气压缩至0.12～0.15MPa、冷却至20～40℃后脱除硫、苯、萘和焦油；压缩至2.2～4.0MPa水解脱除H₂S；N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂；吸附法脱除硫化物、汞、水分及C5以上物质；1.5～4.0MPa，20～60℃进入膜分离装置，氢与CH₄、N₂和CO分离；分离的氢压缩到2.0～5.0MPa进入液氢装置得液氢；焦炉煤气进切换板式换热器，降温除去沸点在-50℃以上的物质；再进入低温精馏塔，从塔底抽出液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98％，一氧化碳含量小于0.5％，液态甲烷经升温得气态甲烷。

Description

利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法

发明领域

本发明属于生产氢和甲烷的方法，具体地说是涉及一种利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法。

背景技术

焦炉煤气是指用炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。

焦炉煤气的热值约为17580kJ/m³～18420kJ/m³，天然气的热值约为35588kJ/m³，焦炉煤气的热值约为天然气热值的一半。焦炉煤气的密度为0.45kg/m³～0.48kg/m³。着火温度为600℃～650℃，具有燃烧速度快、着火快、火焰短的特点，理论燃烧温度为1800℃～2000℃。

每炼1吨焦炭，会产生430m³左右的焦炉煤气。这些焦炉煤气中的一半用于回炉助燃，另外约200m³必须使用专门的装置进行回收，否则只能直接排入大气，或者燃烧排放(俗称“点天灯”)。国家统计局的数据显示，2007年全国规模以上焦化企业共生产焦炭3.28亿吨，超过了全球焦炭总产量的50％。如此算来，全国白白排放掉或者低值利用(例如发电、玻璃制造等)的焦炉煤气就有600多亿立方米。若以0.2元/立方米的价格计，这些焦炉煤气价值达到上百亿元。

焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭经高温干馏出来的气体产物。在干馏温度为550℃，焦炉煤气中有大量的H₂、CH₄、CO、H₂S、COS、CS₂、NH₃、HCN、噻吩、硫磺、硫醚、焦油、萘、苯等化学物质。在炼焦产品中，按重量计算，焦炉煤气占15％-18％，为全部产品的第二位，仅次于焦炭产品。焦炉煤气的具体组成如表1所示。

表1：

可以看出在焦炉煤气中，氢气的含量在60％左右，甲烷含量在25％左右。即每生产一吨焦炭，将产生200立方米的氢气和约100立方米的甲烷，全国每年从焦炭生产过程产生的氢气将达到近600多亿立方米、甲烷近200亿立方米。

随着工业的发展，污染日益严重，以氢能为代表的高效清洁能源越来越成为社会生存与发展的必然选择。氢能燃料电池电动汽车已被列为21世纪十大高技术之首。

以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽车公司的试验，技术是可行的，目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料，每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时，几乎等于汽油燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能量低(容易点着)，所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20％。当然，氢的燃烧主要生成物是水，只有极少的氮氧化物，绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但是各种用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。为了调节峰荷，电网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电就最适合扮演这个角色。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机，它不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停。在电网低负荷时，还可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰时发电用。这种调节作用对于电网运行是有利的。另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力。例如氢氧燃烧组成磁流体发电，利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用迟早将进入家庭，首先是发达的大城市，它可以像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用金属氢化物贮罐将氢气贮存，然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等，并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道，可以代替煤气、暖气甚至电力管线，连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统，将给人们创造舒适的生活环境，减轻许多繁杂事务。

作为新能源，其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲，氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强，氢泄漏或燃烧时，可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪，氢本身没有毒性及放射性，不会对人体产生伤害，也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验，证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中，分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃，结果氢气作为燃料的汽车着火后，氢气剧烈燃烧，但火焰总是向上冲，对汽车的损坏比较缓慢，车内人员有较长得时间逃生，而天然燃料的汽车着火后，由于天然气比空气重，火焰向汽车四周蔓延，很快包围了汽车，伤及车内人员的安全。

氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料与物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢；氢还可用来还原铁矿石；用氢制成燃料电池可直接发电；采用燃料电池和氢气——蒸气联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和储氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。

目前，分离氢气的成本过高是开发氢能经济的最大问题之一。氢气并不单纯地存在于自然界中，而必须要把它从其他物质中分离出来。最好是用风能、太阳能或地热能发的电，从水中分离它。制取氢气的技术已在工业上长期应用，但生产成本太高。只有将生产氢气的成本降到目前的1/10以下，才能真正启动氢能经济。科学家正在研究利用生化或是生物的方法来制造氢气，以降低生产成本。

所以能开发出利用焦炭生产的废气(焦炉煤气)生产出洁净的、我国急需的洁净能源氢气及甲烷，不但将对我国目前正在大力推行的节能减排工作具有重要的意义，而且将大大加速我国氢能时代的到来。

发明内容

本发明的目的在于提供利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，该方法可高效、廉价地从焦炉煤气中提取气液态氢和气液态甲烷。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，首先将从焦炭生产中收集到的焦炉煤气经加压进入粗脱硫及预处理过程，除掉硫、苯、萘与煤焦油等杂质成分后，再次增压，经水解脱除H₂S、；并利用N-甲基二乙醇胺溶液湿法除掉二氧化碳酸性气体后，经吸附过程脱掉硫化物、汞、水分及高碳类化合物(C5以上化合物)后进入膜分离装置；经过膜分离装置后的焦炉煤气气体中，氢与CH₄、N₂、CO分离，分离出的氢经过变压吸附纯化纯度达到99.999％；分离出的氢进入液氢装置，在液氢装置中经过低温净化、正-仲氢转化、制冷液化成液态氢产品后进入液氢贮罐；液氢经升温、减压成为高纯气态氢；经过膜分离装置后的焦炉煤气中组分主要为CH₄、少量H₂、N₂和CO；该焦炉煤气经降温进入低温精馏塔，液态甲烷将在低温精馏塔底部排出，装入液态甲烷槽车或储罐；H₂、N₂和CO从低温精馏塔顶部抽出，进入焦炉煤气回收装置，完成液态甲烷的生产；液态甲烷还可以经升温至气态，形成气态甲烷。

本方法中的液氢装置中的液化流程主要分为两大部分：氢液化系统和氮液化系统；氮液化系统主要是为液化流程提供液氮温区的冷量，氢液化系统主要是为液化流程提供液氮温区至液氢温区的冷量。

本发明提供的利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其步骤如下：

(1)将从焦炭生产中收集到的焦炉煤气压缩至0.12～0.15MPa、温度冷却至20～40℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；

(2)经过粗脱硫及预处理的焦炉煤气压缩至2.2～4.0MPa，进行水解脱除H₂S；

(3)经水解后的焦炉煤气采用N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂，使焦炉煤气中CO₂含量降至痕量；

(4)经过N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂的焦炉煤气采用吸附的方法脱除其中的硫化物、汞、水分及C5以上的高碳类化合物；

(5)经过(1)～(4)处理的焦炉煤气压力在1.5～4.0MPa，温度在20～60℃进入膜分离装置，经过膜分离装置后的焦炉煤气气体中，氢与CH₄、N₂和CO分离，分离得到的氢经过变压吸附纯化纯度达到99.999％；

(6)分离得到的氢压缩到2.0～5.0MPa进入液氢装置进行氢液化，首先经过液氮预冷至60～90K，再经液氢装置的主换热器被冷却过冷至20～30K，减压成液态氢后送入液氢储槽；液态氢经升温、减压成为气态氢；

经步骤(5)分离进入液氢装置的氢在液氢装置所覆盖的不同温度下进行正-仲氢转化；

所述的正-仲氢转化是采用固态催化剂来加速正-仲态转化反应；

所采用的固态催化剂为活性炭、金属氧化物、氢氧化铁、镍、铬或锰；

(7)经过膜分离装置后的焦炉煤气，温度在20～60℃，压力为1.5～4.0MPa，进入切换板式换热器，降温除去焦炉煤气中残存的沸点在-50℃以上的物质；

(8)经步骤(7)之后的焦炉煤气进入低温精馏塔，在低温精馏塔中进行热交换和质交换，气态物质向塔顶运动，液态物质向塔底运行，最终从塔底抽出液态物质，从塔顶抽出气态物质为含少量甲烷的氮、氢气及一氧化碳气体混合物；塔底抽出的液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98％，一氧化碳含量小于0.5％；液态甲烷经升温至气态，得到气态甲烷。

所述的膜分离装置中的聚合物薄膜为聚酰亚胺膜、聚砜膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、HTV膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚乙烯醇膜、聚苯并咪唑膜、聚苯醚膜、芳香族聚酰胺膜，或者为所述聚合物中的两种或多种物质任意配比形成的共混物膜。

所述步骤(2)水解的工作温度为130～430℃。

所述步骤(6)氢液化冷量由采用氢气膨胀机绝热膨胀制冷提供，由氦气膨胀机绝热膨胀制冷提供，或由氢气膨胀机绝热膨胀和高压氢气节流制冷提供。

所述步骤(8)低温精馏塔的冷量由闭式氮气膨胀制冷，闭式氮气甲烷混合物膨胀制冷，或闭式混合工质节流制冷来提供。

所述低温精馏塔的塔板数为10～40或等效填料层，工作温度为-110～-195℃，压力为0.12～3.0MPa。

本发明采用正-仲氢转化，其目的是因为：

标准氢在室温下含有25％仲氢和75％正氢，在没有催化剂情况下，随温度降低会非常缓慢的自动进行正-仲氢的转化，正氢转化成仲氢的过程为放热过程，且正-仲氢的转化热大于液氢的汽化潜热；如果液氢不在低温下予以转化，必将导致液氢在贮存过程中液氢的蒸发损失；为加速转化反应，需采用催化转化方式完成；转化反应可以分多级进行，从而使正-仲氢的转化热尽可能在较高温度下释放；通常在液氢产生过程中采用固态催化剂来加速正-仲态转化反应，最常用的固态催化剂有活性炭、金属氧化物、氢氧化铁、镍、铬或锰。催化转化过程一般在几个不同的温度级进行，如80K、40K、20K等。

本发明提供的利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法具有如下优点：

本发明开发出利用焦炭生产的废气(焦炉煤气)生产出洁净的、我国急需的洁净能源氢气及甲烷，不但将对我国目前正在大力推行的节能减排工作具有重要的意义，而且将大大加速我国氢能时代的到来。

具体实施方式

实施例1：

将从焦炭生产中收集到的氢气含量为56％、甲烷含量为26％的焦炉煤气压缩至0.12MPa、温度冷却至40℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；

经过粗脱硫及预处理的焦炉煤气压缩至2.2MPa，在130℃进行水解脱除H₂S；

经水解后的焦炉煤气采用N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂，使焦炉煤气中CO₂含量降至痕量；

经过N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂的焦炉煤气采用吸附的方法脱除硫化物、汞、水分及C5以上的高碳类化合物；

经过上述步骤处理后的温度为50℃，压力为2.2MPa的焦炉煤气进入膜分离装置，膜分离装置中的聚合物薄膜为聚酰亚胺膜，也可以为聚砜膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、HTV膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚乙烯醇膜、聚苯并咪唑膜、聚苯醚膜、芳香族聚酰胺膜，或者为上述聚合物中的两种以上物质任意配比形成的共混物膜；

经过膜分离得到的氢纯度达到94％，再经过变压吸附纯化纯度达到99.999％，其中一部分氢用于液化的氢进入氢的液化工艺，另一部分氢氢成为循环氢，循环氢用于采用氢气膨胀机绝热膨胀加节流的氢液化循环；

用于液化的氢压缩到2.0MPa进入液氢装置，首先经过液氮预冷至79K，再经液氢装置的主换热器被冷却过冷至23K，减压成液态氢后送入液氢储槽；液态氢经0.2MPa成为气态氢，进入钢瓶，成为气态氢产品；在液氢装置中，用于液化的氢进行一级70K温度下的正-仲氢转化，正-仲氢转化采用氢氧化铁为催化剂加速，催化剂也可采用活性炭、金属氧化物、镍、铬或锰，最终使产品液氢仲氢浓度达到95％以上；

膜分离装置后的焦炉煤气尾气温度在20℃，压力为1.5MPa，进入切换板式换热器，降温除去焦炉煤气中残存的沸点在-50℃以上的物质后，进入等效理论塔板数为25的填料低温精馏塔中，进一步进行热交换和质交换，低温精馏塔处的冷量由闭式氮气膨胀制冷来提供；

在低温精馏塔中，气态物质向塔顶运动，液态物质向塔底运行，最终从塔底抽出温度为-134℃的液态物质，从塔顶抽出含有少量甲烷的氮、氢气及一氧化碳气体混合物；塔底抽出的液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98％，一氧化碳含量小于0.5％；液态甲烷经升温至气态，得到气态甲烷产品。

产品组成为：

液氢纯度≥99.999％；

仲氢浓度≥95％；

甲烷纯度要求(C1+C2+C3)≥98％；

甲烷中N₂含量≤0.7％、CO含量≤0.5％；

焦炉煤气甲烷回收率≥96％；(含C1、C2、C3等)

能耗：≤0.67KWh/Nm³液态CH₄；

能耗：≤15KWh/Nm³液H₂。

实施例2

将从焦炭生产中收集到的氢气含量为61％、甲烷含量为23％的焦炉煤气压缩至0.13MPa、温度冷却至30℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；

经过粗脱硫及预处理的焦炉煤气压缩至3.0MPa，在300℃进行水解脱除H₂S；

经水解后的焦炉煤气采用N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂，使焦炉煤气中CO₂含量降至痕量；

经过N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂的焦炉煤气采用吸附的方法脱除硫化物、汞、水分及C5以上的高碳类化合物；

经过上述步骤处理后的温度为50℃，压力为2.7MPa的焦炉煤气进入膜分离装置，膜分离装置中的聚合物薄膜为聚砜膜，也可以为聚酰亚胺膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、HTV膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚乙烯醇膜、聚苯并咪唑膜、聚苯醚膜、芳香族聚酰胺膜，或者为上述聚合物中的两种以上物质任意配比形成的共混物膜；

经过膜分离得到的氢纯度达到94％，再经过变压吸附纯化纯度达到99.999％，其中一部分氢进入氢的液化工艺，氢液化冷量由氦气膨胀机绝热膨胀制冷提供；

用于液化的氢压缩到4.0MPa进入液氢装置，首先经过液氮预冷至79K，再经液氢装置的主换热器被冷却过冷至23K，减压成液态氢后送入液氢储槽；液态氢经0.2MPa成为气态氢，进入钢瓶，成为气态氢产品；在液氢装置中，用于液化的氢进行一级40K温度、二级27K温度下的正-仲氢转化，正-仲氢转化采用活性炭为催化剂加速，催化剂也可采用金属氧化物、氢氧化铁、镍、铬或锰，最终使产品液氢仲氢浓度达到95％以上；

膜分离装置后的焦炉煤气尾气温度在40℃，压力为2.8MPa，进入切换板式换热器，降温除去焦炉煤气中残存的沸点在-50℃以上的物质后，进入等效理论塔板数为25的填料低温精馏塔中，进一步进行热交换和质交换，低温精馏塔处的冷量由闭式氮气甲烷混合物膨胀制冷来提供；

在低温精馏塔中，气态物质向塔顶运动，液态物质向塔底运行，最终从塔底抽出温度为-134℃的液态物质，从塔顶抽出含有少量甲烷的氮、氢气及一氧化碳气体混合物；塔底抽出的液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98％，一氧化碳含量小于0.5％；液态甲烷经升温至气态，得到气态甲烷产品。

产品组成为：

液氢纯度≥99.999％；

仲氢浓度≥95％；

甲烷纯度要求(C1+C2+C3)≥98％；

甲烷中N₂含量≤0.7％、CO含量≤0.5％；

焦炉煤气甲烷回收率≥96％；(含C1、C2、C3等)

能耗：≤0.67KWh/Nm³液态CH₄；

能耗：≤15KWh/Nm³液H₂。

实施例3

将从焦炭生产中收集到的氢气含量为61％、甲烷含量为23％的焦炉煤气压缩至0.15MPa、温度冷却至20℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；

经过粗脱硫及预处理的焦炉煤气压缩至4.0MPa，在430℃进行水解脱除H₂S；

经水解后的焦炉煤气采用N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂，使焦炉煤气中CO₂含量降至痕量；

经过N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂的焦炉煤气采用吸附的方法脱除硫化物、汞、水分及C5以上的高碳类化合物；

经过上述步骤处理后的温度为50℃，压力为2.7MPa的焦炉煤气进入膜分离装置，膜分离装置中的聚合物薄膜为聚砜膜，也可以为聚酰亚胺膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、HTV膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚乙烯醇膜、聚苯并咪唑膜、聚苯醚膜、芳香族聚酰胺膜，或者为上述聚合物中的两种以上物质任意配比形成的共混物膜；

经过膜分离得到的氢纯度达到94％，再经过变压吸附纯化纯度达到99.999％，其中一部分氢进入氢的液化工艺，氢液化冷量由氢气膨胀机绝热膨胀制冷提供；

用于液化的氢压缩到5.0MPa进入液氢装置，首先经过液氮预冷至79K，再经液氢装置的主换热器被冷却过冷至23K，减压成液态氢后送入液氢储槽；液态氢经0.2MPa成为气态氢，进入钢瓶，成为气态氢产品；在液氢装置中，用于液化的氢进行一级70K温度、二级40K温度、三级27K温度下的正-仲氢转化，正-仲氢转化采用镍为催化剂加速，催化剂也可采用活性炭、金属氧化物、氢氧化铁、铬或锰，最终使产品液氢仲氢浓度达到95％以上；

膜分离装置后的焦炉煤气尾气温度在60℃，压力为4.0MPa，进入切换板式换热器，降温除去焦炉煤气中残存的沸点在-50℃以上的物质后，进入等效理论塔板数为25的填料低温精馏塔中，进一步进行热交换和质交换，低温精馏塔处的冷量由闭式混合工质节流制冷来提供；

在低温精馏塔中，气态物质向塔顶运动，液态物质向塔底运行，最终从塔底抽出温度为-134℃的液态物质，从塔顶抽出含有少量甲烷的氮、氢气及一氧化碳气体混合物；塔底抽出的液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98％，一氧化碳含量小于0.5％；液态甲烷经升温至气态，得到气态甲烷产品。

产品组成为：

液氢纯度≥99.999％；

仲氢浓度≥95％；

甲烷纯度要求(C1+C2+C3)≥98％；

甲烷中N₂含量≤0.7％、CO含量≤0.5％；

焦炉气回收率≥96％；(含C1、C2、C3等)

能耗：≤0.67KWh/Nm³液态CH₄；

能耗：≤15KWh/Nm³液H₂。

Claims (5)

1.一种利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其步骤如下：

（1）将从焦炭生产中收集到的焦炉煤气压缩至0.12～0.15MPa、温度冷却至20～40℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；

（2）经过粗脱硫及预处理的焦炉煤气压缩至2.2～4.0MPa，进行水解脱除H₂S；

（3）经水解后的焦炉煤气采用N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂，使焦炉煤气中CO₂含量降至痕量；

（4）经过N-甲基二乙醇胺湿法脱除CO₂的焦炉煤气采用吸附的方法脱除其中的硫化物、汞、水分及C5以上的高碳类化合物；

（5）经过（1）～（4）处理的焦炉煤气压力在1.5～4.0MPa，温度在20～60℃进入膜分离装置，经过膜分离装置后的焦炉煤气气体中，氢与CH₄、N₂和CO分离，分离得到的氢经过变压吸附纯化纯度达到99.999%；

（6）分离得到的氢压缩到2.0～5.0MPa进入液氢装置进行氢液化，首先经过液氮预冷至60～90K，再经液氢装置的主换热器被冷却过冷至20～30K，减压成液态氢后送入液氢储槽；液态氢经升温、减压成为气态氢；

经步骤（5）分离进入液氢装置的氢在液氢装置所覆盖的不同温度下进行正－仲氢转化；

所述的正－仲氢转化是采用固态催化剂来加速正－仲态转化反应；

所采用的固态催化剂为活性炭、金属氧化物、氢氧化铁、镍、铬或锰；

（7）经过膜分离装置后的焦炉煤气，温度在20～60℃，压力为1.5～4.0MPa，进入切换板式换热器，降温除去焦炉煤气中残存的沸点在-50℃以上的物质；

（8）经步骤（7）之后的焦炉煤气进入低温精馏塔，在低温精馏塔中进行热交换和质交换，气态物质向塔顶运动，液态物质向塔底运行，最终从塔底抽出液态物质，从塔顶抽出气态物质为含少量甲烷的氮、氢气及一氧化碳气体混合物；塔底抽出的液态物质为含C1、C2和C3的液态甲烷，其纯度达到98%，一氧化碳含量小于0.5%；液态甲烷经升温至气态，得到气态甲烷；其中，所述低温精馏塔的工作温度为－110～－195℃；

其中，所述的膜分离装置中的聚合物薄膜为聚酰亚胺膜、聚砜膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、HTV膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯腈膜、聚乙烯醇膜、聚苯并咪唑膜、聚苯醚膜、芳香族聚酰胺膜，或者为所述聚合物中的两种或多种物质任意配比形成的共混物膜。

2.按权利要求1所述利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其特征在于，所述步骤（2）水解的工作温度为130～430℃。

3.按权利要求1所述利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其特征在于，所述步骤（6）氢液化冷量由采用氢气膨胀机绝热膨胀制冷提供，由氦气膨胀机绝热膨胀制冷提供，或由氢气膨胀机绝热膨胀和高压氢气节流制冷提供。

4.按权利要求1所述利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其特征在于，所述步骤（8）低温精馏塔的冷量由闭式氮气膨胀制冷，闭式氮气甲烷混合物膨胀制冷，或闭式混合工质节流制冷来提供。

5.按权利要求1所述利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法，其特征在于，所述低温精馏塔的塔板数为10～40或等效填料层，压力为0.12～3.0MPa。