CN103289768B - 一种电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法，是针对电石尾气、焦炉煤气在生产过程中的排放情况，既造成了环境污染，又造成了有用资源的浪费，先对电石尾气冷凝、除尘，对焦炉煤气冷却、脱焦油、除萘，然后两种气体混合，经耐硫变换、脱碳、脱硫、合成甲烷气体，两经脱水、变压吸附，最终合成天然气，经工业化冷凝储存，供民用、工业使用；这种合成天然气的方法既减少了污染，保护了环境，又使两种废气得到了利用，此合成方法工艺先进、步骤合理、使用的辅助材料安全稳定可靠、合成的天然气纯度好、达到了同类气体的国家标准，可在多种工业领域使用，是十分理想的用电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法。

Description

一种电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法
技术领域
本发明涉及一种电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法，属煤化工类天然气燃料合成及应用的技术领域。
背景技术
电石炉尾气是电石生产过程中的废气，在密闭电石炉生产系统中，每产一吨电石可副产尾气400立方米，电石炉尾气中含CO75%～90%、H22.5～6%、CO22～3%、N21～8%、CH40～5%及粉尘、煤焦油等副产物；这些气体除少量得到利用外，大部分通过点火炬烧掉，不仅对环境造成极大污染，而且造成资源的浪费。
电石附带的焦化产业，焦炭作为合成电石的原料，焦炉煤气作为焦炭生产过程中的副产品，主要包括H258～66%、CH421～25%、CO5～8%、CmHn1.6～2.0%、CO21.9～2.3%、N22～6%以及少量杂质，这些气体除了少量得到利用外，也大部分排入空气中，既污染了环境，也浪费了资源。
电石尾气和焦炉煤气的综合开发利用对于节能减排和新能源开发具有重要的战略意义；目前电石尾气和焦炉煤气都是单独利用，如CN101372628A、CN102745647A、CN102977960A、CN101649232A、CN101921641A、CN101391935A、CN1919985A、CN101597527A、CN101775319A；单独利用电石尾气需要复杂的变换工艺，而焦炉煤气则富余大量的氢气得不到合理利用，电石尾气与焦炉煤气的集成混合利用既可以合理利用资源又可提高能效；电石尾气富碳、焦炉煤气富氢，二者混合后经过净化、甲烷化反应和分离工序可以得到甲烷浓度94%以上的合成天然气。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的情况，把电石尾气和焦炉煤气进行混合，通过除尘、冷却、除萘、混合、脱硫、脱碳、甲烷化；使两种气体合成为天然气，供民用、工业使用，以减少污染，保护环境。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：电石尾气、焦炉煤气、一乙醇胺、钴-钼宽温耐硫变换催化剂、钴-钼加氢催化剂、轻柴油、氨水、大孔活性焦炭、氧化锌、碳酸钠、氢氧化钠、镍基甲烷化催化剂、洁净水，其准备用量如下：
以米3、升、千克为计量单位
Figure GDA0000456869660000021
Figure GDA0000456869660000031
合成方法如下：
（1）焦炉煤气初冷
将焦炉煤气引入集气管，然后用70～75℃的冷却剂氨水喷洒，使焦炉煤气冷却到80～85℃，在冷却过程中，焦炉煤气中的焦油蒸汽冷凝并收集；
（2）焦炉煤气冷凝冷却
焦炉煤气进入冷却塔，用流动的循环洁净水冷却焦炉煤气，使焦炉煤气冷却至30℃；
（3）焦炉煤气脱焦油、除萘
冷却后的焦炉煤气送到脱焦油塔，经离心鼓风机加压到25KPa，进行电捕焦油，使焦油含量降到0.05g/m3；然后焦炉煤气进入吸收塔，通过轻柴油吸收，将萘含量降至0.5g/m3；
（4）电石尾气冷凝
将电石尾气引入集气管，经外水循环冷却，电石尾气温度降至250℃，然后将电石尾气引入沉降室，进行自然沉降；
（5）电石尾气干法除尘
电石尾气经过冷凝、沉降后进入旋风除尘器除尘，使电石尾气含尘量降至＜50g/m3；然后将电石尾气引入电除尘器除尘，使电石尾气含尘量降至＜0.5g/m3；
（6）电石尾气湿法除尘
将干法除尘后的电石尾气送入引风机，经过引风机加压后送入水洗塔，用洁净水洗涤灰尘，并冷却至＜40℃，经过除尘、冷却和净化的电石尾气含尘量降至＜0.5mg/m3；
（7）焦炉煤气、电石尾气混合
①将脱焦油、除萘的焦炉煤气送入气体混合塔；
②将湿法除尘、冷却后的电石尾气送入气体混合塔；
③气体混合塔中装填大孔活性焦炭，电石尾气和焦炉煤气在混合塔中充分混合均匀，成混合气体；
④大孔活性焦炭吸附混合气体中的灰尘、硫化物和杂质，成洁净混合气体；
（8）耐硫变换
洁净混合气体的耐硫变换是在变换炉中进行的，变换炉中加入钴-钼宽温耐硫变换催化剂50000kg，变换炉进口温度300～350℃，出口变换炉的温度在400～450℃，经列管换热器换热，洁净混合气体的温度降至＜40℃；
（9）脱碳
洁净混合气体的脱碳是在脱碳炉中进行的，洁净混合气体进入脱碳塔，脱碳采用一乙醇胺法工艺，一乙醇胺浓度为20%，一乙醇胺加入量20000kg，在压强100KPa、吸收温度35～40℃下回收脱碳，脱碳后CO2含量降至＜4%；
（10）粗脱硫
洁净混合气体进入粗脱硫塔，粗脱硫采用栲胶法工艺，碳酸钠浓度20g/L、氢氧化钠浓度40g/L、粗脱硫塔操作温度35～40℃、压力＜0.8MPa进行粗脱硫，粗脱硫后出塔气体含硫量＜100mg/m3；
（11）精脱硫
①粗脱后的洁净混合气体，进入精脱硫塔，精脱硫采用加氢催化-氧化锌吸收工艺；
②钴-钼加氢催化剂25000kg，在加热温度380～450℃，加压到1.5～2.0MPa、在空速300～500h-1条件下，有机硫转化为H2S；
③然后进入吸收塔，在温度300～350℃、压力1.0～1.8MPa，加入氧化锌25000kg，经氧化锌吸收后，总硫＜0.1ppm；
（12）合成甲烷
①精脱硫后的混合气体进入甲烷合成塔，加入镍基甲烷化催化剂10000kg，用等温列管反应器与绝热反应器结合使用；
②洁净混合气进入等温列管反应器，并加热到200～250℃，等温列管外部用洁净水冷却，反应放出的热量通过水相汽化带走，热量回收到汽包，产生3.5～5.0MPa的蒸汽，出口反应温度稳定在450～500℃；
③经等温列管反应器二次回收热量后，温度降至200～250℃，进入绝热反应器，反应后二次换热回收热量，使出口气体温度降至＜40℃，出口气体即为甲烷气体；
（13）合成天然气
①甲烷气体进入变压吸附装置，首先增压通过分子筛吸附H2O和CO2气体；
②经过变压吸附装置吸附后，出口甲烷含量大于94%，即为天然气。
有益效果
本发明是针对电石尾气、焦炉煤气在生产中排放的情况，既造成了环境的污染，也造成了有用资源的浪费；先对电石尾气冷凝、除尘，对焦炉煤气冷却、脱焦油、除萘，然后将两种气体混合，经耐硫变换、脱硫、脱碳、合成甲烷气体，经脱水、变压吸附，最终合成天然气，经工业化冷凝储存，可供民用、工业使用；这种合成天然气的方法既减少了污染，保护了环境，又使两种废气得到了利用，此合成方法工艺先进、步骤合理、使用的辅助材料安全稳定可靠；合成的天然气纯度好，达到了同类气体的国家标准，可在多种工业领域使用，是十分理想的用电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法。
附图说明
图1为电石尾气与焦炉煤气合成天然气流程图
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
图1所示，为电石尾气与焦炉煤气合成天气流程图，电石尾气、焦炉煤气在合成过程中要严格按照工艺流程进行，使用的添加剂、冷却剂、催化剂要严格按照计算用量使用，合成使用的冷却塔、除尘器、电捕焦油塔、列管反应器、绝热反应器、水洗塔、气体混合塔、变换炉、脱碳炉、脱硫塔、甲烷合成塔、变压吸附装置、分子筛等设备要正常运转，参数选择合理，以保证合成过程的连续性、准确性，以使产物天然气得到质量保证。
制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以米3、升、千克为计量单位。

Claims (1)

1.一种电石尾气与焦炉煤气合成天然气的方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：电石尾气、焦炉煤气、一乙醇胺、钴-钼宽温耐硫变换催化剂、钴-钼加氢催化剂、轻柴油、氨水、大孔活性焦炭、氧化锌、碳酸钠、氢氧化钠、镍基甲烷化催化剂、洁净水，其准备用量如下：
以米3、升、千克为计量单位
合成方法如下：
（1）焦炉煤气初冷
将焦炉煤气引入集气管，然后用70～75℃的冷却剂氨水喷洒，使焦炉煤
气冷却到80～85℃，在冷却过程中，焦炉煤气中的焦油蒸汽冷凝并收集；
（2）焦炉煤气冷凝冷却
焦炉煤气进入冷却塔，用流动的循环洁净水冷却焦炉煤气，使焦炉煤气冷却至30℃；
（3）焦炉煤气脱焦油、除萘
冷却后的焦炉煤气送到脱焦油塔，经离心鼓风机加压到25KPa，进行电捕焦油，使焦油含量降到0.05g/m3；然后焦炉煤气进入吸收塔，通过轻柴油吸收，将萘含量降至0.5g/m3；
（4）电石尾气冷凝
将电石尾气引入集气管，经外水循环冷却，电石尾气温度降至250℃，然后将电石尾气引入沉降室，进行自然沉降；
（5）电石尾气干法除尘
电石尾气经过冷凝、沉降后进入旋风除尘器除尘，使电石尾气含尘量降至＜50g/m3；然后将电石尾气引入电除尘器除尘，使电石尾气含尘量降至＜0.5g/m3；
（6）电石尾气湿法除尘
将干法除尘后的电石尾气送入引风机，经过引风机加压后送入水洗塔，用洁净水洗涤灰尘，并冷却至＜40℃，经过除尘、冷却和净化的电石尾气含尘量降至＜0.5mg/m3；
（7）焦炉煤气、电石尾气混合
①将脱焦油、除萘的焦炉煤气送入气体混合塔；
②将湿法除尘、冷却后的电石尾气送入气体混合塔；
③气体混合塔中装填大孔活性焦炭，电石尾气和焦炉煤气在混合塔中充分混合均匀，成混合气体；
④大孔活性焦炭吸附混合气体中的灰尘、硫化物和杂质，成洁净混合气体；
（8）耐硫变换
洁净混合气体的耐硫变换是在变换炉中进行的，变换炉中加入钴-钼宽温耐硫变换催化剂50000kg，变换炉进口温度300～350℃，出口变换炉的温度在400～450℃，经列管换热器换热，洁净混合气体的温度降至＜40℃；
（9）脱碳
洁净混合气体的脱碳是在脱碳炉中进行的，洁净混合气体进入脱碳塔，脱碳采用一乙醇胺法工艺，一乙醇胺浓度为20%，一乙醇胺加入量20000kg，在压强100KPa，吸收温度35～40℃下回收脱碳，脱碳后CO2含量降至＜4%；
（10）粗脱硫
洁净混合气体进入粗脱硫塔，粗脱硫采用栲胶法工艺，碳酸钠浓度20g/L、氢氧化钠浓度40g/L、粗脱硫塔操作温度35～40℃、压力＜0.8MPa进行粗脱硫，粗脱硫后出塔气体含硫量＜100mg/m3；
（11）精脱硫
①粗脱后的洁净混合气体，进入精脱硫塔，精脱硫采用加氢催化-氧化锌吸收工艺；
②钴-钼加氢催化剂25000kg，在加热温度380～450℃，加压到1.5～2.0MPa、在空速300～500h-1条件下，有机硫转化为H2S；
③然后进入吸收塔，在温度300～350℃、压力1.0～1.8MPa，加入氧化
锌25000kg，经氧化锌吸收后，总硫＜0.1ppm；
（12）合成甲烷
①精脱硫后的混合气体进入甲烷合成塔，加入镍基甲烷化催化剂10000kg，用等温列管反应器与绝热反应器结合使用；
②洁净混合气进入等温列管反应器，并加热到200～250℃，等温列管外部用洁净水冷却，反应放出的热量通过水相汽化带走，热量回收到汽包，产生3.5～5.0MPa的蒸汽，出口反应温度稳定在450～500℃；
③经等温列管反应器二次回收热量后，温度降至200～250℃，进入绝热反应器，反应后二次换热回收热量，使出口气体温度降至＜40℃，出口气体即为甲烷气体；
（13）合成天然气
①甲烷气体进入变压吸附装置，首先增压通过分子筛吸附H2O和CO2气体；
②经过变压吸附装置吸附后，出口甲烷含量大于94%，即为天然气。
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