CN103351894B - 焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺 - Google Patents

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一种焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺，可实现煤气化炉煤气与焦炉煤气有机的结合，充分利用煤气化炉煤气中碳多氢少以及焦炉煤气中氢多碳少的特点，合理的调配混合煤气中的碳氢比，使混合煤气甲烷化后的合成天然气中的甲烷含量直接达到大于95％(摩尔分率)的商用天然气标准，可有效地减少分离工序及煤气化过程中的CO的变换段，实现碳氢比的可控性。同时，还能顺应市坊的需求，减少焦炭产量，增加煤化工的产能，提高焦化企业的盈利能力。

Description

焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺
技术领域
本发明涉及一种合成天然气工艺，特别是焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺。它是利用焦炉煤气和煤气化炉生产出来的合成气经过一定比例的配比后再经甲烷化反应合成天然气的工艺
背景技术
焦炉煤气是炼焦副产品，又是重要的有机合成化工原料，目前将焦炉煤气经甲烷化反应合成天然气的工艺是焦炉煤气科学利用的一种方式。这种方式具有广阔的市场前景。
焦炉煤气的主要成分(体积比)大概为：H2含量50-60％；CH4含量20-28％；CO+CO2含量10-15％；需要说明的是，上述主要成分为范围值，具体含量取决煤质的情况。煤质不同，焦炉煤气的主要成分也有所差异。
由于焦炉煤气中氢气含量较高，经过甲烷化反应后合成天然气中甲烷含量约为60-70％(摩尔分率)，其余大部分为过量氢气，如果将合成天然气的热值水平提高到商用天然气的热值水平，还需要用低温或其他方法进行提纯。
然而，煤气化炉(水煤浆气流床煤气化炉)生产出来的合成气的主要成分(体积比)为：CO含量为50-55％；H2含量30-35％；CO2含量10％。因此，在甲烷化反应之前，对焦炉煤气补充适量的煤气化炉生产出来的合成气，使焦炉煤气比煤气化炉生产出来的合成气的体积比为4.6-2.3∶1，这样合理地调配甲烷化反应的碳氢比，也就是提高甲烷化反应后的合成天然气(SNG)甲烷含量及合成天然气(SNG))的产量，使合成天然气的热值达到商用天然气标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺，它能够将传统炼焦及焦炉煤气净化工艺和煤气化工艺结合起来，互相补充，为后面的甲烷化反应提供合理的体积比为4.6-2.3∶1的碳氢比，使甲烷化反应后的合成天然气(SNG)的热值达到商用天然气标准。从而可实现焦化企业的产业链延伸、增加其煤化工的产能，实现焦炭和天然气产能的合理配置，减少焦煤的消耗，提高经济效益，同时，还能减少CO变换段相关设备的设置及低温分离设备的设置，降低设备投资。
其具体工艺步骤如下：
1、将煤加氧、加压气化：由空分装置及煤气化炉组成气化岛，通过空分装置将空气分离成纯度≥99.6％(摩尔分率)、压力为4.0-6.0MPa的纯氧气，并将纯氧气送入煤气化炉内与一并投入煤气化炉中的水煤浆一起参加反应，在煤气化炉中煤经过加氧、加压气化后得到压力为4.0-6.0MPa、温度为1400-1600℃的煤气，气化后的煤气经废锅将其温度降至250℃以下，与此同时废锅回收煤气的热量，冷却后的煤气送到除尘器除尘，除尘后的气化煤气送到下一单元--混合煤气净化单元。
2、混合煤气并净化：将来自焦炉的、压力为4000-7000Pa(G)、温度为800℃的荒煤气，经初冷器冷却至23℃后进入电捕焦油器脱去部分苯、萘、煤焦油，而后经一段鼓风机加压至30KPa后，先后进入喷淋式饱和塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔进行再一次脱苯、脱萘、脱硫化氢，形成焦炉煤气。之后进入二段鼓风机，经二段鼓风机加压至30KPa后，进入吸附器1粗脱其中的萘、煤焦油，而后进入气柜中经压缩机压缩至压力为4.0-6.0MPa后的焦炉煤气，与来自煤气化炉的煤气混合成混合煤气；混合煤气经冷却器冷却至40℃后进入吸附器2精脱其中的萘、煤焦油，冷却产生的蒸汽去废锅单元，被再利用。而精脱萘、煤焦油的混合煤气再进入吸附器3粗脱其中的硫化氢，而后经加热器加热到大于250℃后进入加氢催化反应器除去羰基硫后送出，经冷却至40℃后进入吸附器4精脱其中的硫化氢，而冷却产生的高温蒸汽去废锅单元，被再利用。精脱硫化氢后的混合煤气称为原料气进入下一单元--甲烷化单元。
3、甲烷化：将来自混合煤气净化单元的原料气经预热器加热至200℃左右后，进入水冷式甲烷化反应器在250℃～700℃之间的温度条件下进行甲烷化反应，生成甲烷含量大于95％(摩尔分率)的合成天然气(SNG)，再经冷却器冷却至40℃，而后，小部分经循环压缩机加压返回预热器，大部分可直接送入天然气管网被利用，或进入合成天然气液化单元，通过天然气液化装置进行合成天然气液化，生成甲烷含量大于98％(摩尔分率)的合成液化天然气，送出并储运。
本发明采用上述工艺步骤，可实现煤气化炉煤气与焦炉煤气有机的结合，充分利用煤气化炉煤气中碳多氢少及焦炉煤气中氢多碳少的特点，合理的调配混合煤气中的碳氢比，能使甲烷化后的合成天然气中的甲烷含量直接达到大于95％(摩尔分率)的商用天然气标准，从而可实现焦化企业的产业链延伸、增加其煤化工的产能，实现焦炭和天然气产能的合理配置，减少焦煤的消耗，提高经济效益，同时，还能减少CO变换段相关设备的设置及低温分离设备的设置，降低设备投资。
另外，可以避免由于目前炼焦行业生产能力过剩，炼焦用煤价格高。且焦化行业又受上游煤炭成本高及下游钢铁价格低迷的双重挤压，而造成利润空间狭小的弊端，
附图说明
附图为焦炉煤气联含煤气化炉煤气合成天然气工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合工艺流程图详细描述本发明的具体实施方式。
本发明的具体工艺步骤如下：
1、将煤加氧、加压气化：由空分装置及煤气化炉组成气化岛。通过空分装置将空气分离成纯度≥99.6％(摩尔分率)、压力为4.0-6.0MPa的纯氧气，并送至煤气化炉参加气化反应；通过输送泵将煤粉与水的质量比为30-35％的水煤浆加压至4.0-6.0MPa后送入煤气化炉参加气化反应。煤在煤气化炉内经过加氧、加压气化后得到压力为4.0-6.0MPa、温度为1400-1600℃的气化煤气，其主要成分为：CO54.69％(摩尔分率)、H234.00％(摩尔分率)、CO211.00％(摩尔分率)、CH40.01％(摩尔分率)、H2S(COS)0.30％(摩尔分率)、N20.00％(摩尔分率)。该气化煤气经废锅(包括辐射废锅及对流废锅)将温度降至250℃以下，送除尘器除尘，除尘精度为≥99.99％(2μm)再进入混合煤气净化单元。并且，在将煤加氧、加压气化的过程中，由废锅回收煤气化炉产生煤气的过程中产生的高温蒸汽，该高温蒸汽可用于发电，还可以为整个工艺系统提供热量。
2、混合煤气并净化：来自焦炉，压力为4000-7000Pa(G)，温度为800℃的荒煤气，经初冷器冷却至23℃后进入电捕焦油器首次脱去部分苯、萘、煤焦油。出电捕焦油器的荒煤气经一段鼓风机加压至30KPa后，先后进入喷淋式饱和塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔进行再一次脱苯、脱萘、脱硫化氢，之后进入二段鼓风机。而脱硫塔底部的富液进入再生塔加热再生，再生所需热量来自废锅，再生后的废液由泵送回脱硫塔，再生塔内的酸气经真空泵抽出，再经克劳期装置回初冷器。
而由脱硫塔出来的焦炉煤气经二段鼓风机加压至30KPa后，进入吸附器1粗脱其中的萘、煤焦油后进入气柜。气柜中的焦炉煤气经压缩机压缩至4.0-6.0MPa压力后，与来自煤气化炉除尘后的煤气混合成混合煤气。该混合煤气经冷却器冷却至40℃后进入吸附塔2精脱其中的萘、煤焦油，而冷却产生的蒸汽去废锅被再利用。冷却后的混合煤气进入吸附器3粗脱其中的硫化氢。粗脱硫后的混合煤气经加热器加热到大于250℃后进入加氢催化反应器除去羰基硫后送出，经冷却至40℃后进入吸附器4精脱其中的硫化氢，使之含量少于0.1PPM。而冷却产生的蒸汽去废锅被再利用。
吸附器1至吸附器4各分两组，一组工作，另一组再生，而再生所需热量来自废锅。再生气为净化后混合煤气，该混合煤气送回初冷器。精脱硫化氢后的混合煤气称为原料气进入下一单元-甲烷化。
3、甲烷化：将来自混合煤气净化单元的原料气，经预热器加热至200℃左右，预热器所需热量来自废锅。加热后的原料气进入单段或多段水冷式甲烷化反应器，在250℃～700℃之间的温度条件下进行甲烷化反应，生成合成天然气(SNG)，其中甲烷含量大于90％(摩尔分率)。而所述甲烷化反应器产生的蒸汽去废锅，被再利用。该合成天然气经冷却器冷却至40℃后，少部分经循环压缩机加压返回预热器。大部分可直接送入天然气管网，提供给用户。也可以进入下一道工序，进行合成天然气液化。而冷却器产生的蒸汽去废锅，被再利用。
4、合成天然气液化：将甲烷含量大于95％(摩尔分率)的合成天然气送入天然气液化装置进行液化处理，形成纯度大于98％(摩尔分率)的液化天然气(LNG)，而后进入低温贮槽储存，经转注泵注入充槽车运输，并经BOC压缩机将气化的LNG液化气送回到合成天然气液化单元的入口，同时充槽车运输车在停车时的废气排放燃烧是由火炬单元及相应的管道来完成的。

Claims (1)

1.一种焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺，其特征在于具体工艺步骤如下：
1〉、将煤加氧、加压气化：由空分装置及煤气化炉组成气化岛，通过空分装置将空气分离成纯度≥99.6%摩尔分率、压力为4.0－6.0MPa的纯氧气，并将纯氧气送入煤气化炉内与一并投入煤气化炉中的水煤浆一起参加反应，在煤气化炉中煤经过加氧、加压气化后得到压力为4.0－6.0MPa、温度为1400－1600℃的煤气，气化后的煤气经废锅将其温度降至250℃以下，与此同时废锅回收煤气的热量，冷却后的煤气送到除尘器除尘，除尘后的气化煤气送到下一单元--混合煤气净化单元；
2〉、混合煤气并净化：将来自焦炉的、压力为4000–7000PaG、温度为800℃的荒煤气，经初冷器冷却至23℃后进入电捕焦油器脱去部分苯、萘、煤焦油，而后经一段鼓风机加压至30KPa后，先后进入喷淋式饱和塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔进行再一次脱苯、脱萘、脱硫化氢，形成焦炉煤气，之后进入二段鼓风机，经二段鼓风机加压至30KPa后，进入吸附器1粗脱其中的萘、煤焦油，而后进入气柜中经压缩机压缩至压力为4.0－6.0MPa后的焦炉煤气，与来自煤气化炉的煤气混合成混合煤气，混合煤气经冷却器冷却至40℃后进入吸附器2精脱其中的萘、煤焦油，冷却产生的蒸汽去废锅单元，被再利用，而精脱萘、煤焦油的混合煤气，再进入吸附器3粗脱其中的硫化氢，而后经加热器加热到大于250℃后进入加氢催化反应器除去羰基硫后送出，经冷却至40℃后进入吸附器4精脱其中的硫化氢，而冷却产生的高温蒸汽去废锅单元，被再利用，精脱硫化氢后的混合煤气称为原料气进入下一单元--甲烷化单元；
3〉、甲烷化：将来自混合煤气净化单元的原料气经预热器加热至200℃后，进入水冷式甲烷化反应器在250℃～700℃之间的温度条件下进行甲烷化反应，生成甲烷含量大于95 %摩尔分率的合成天然气﹙SNG﹚，再经冷却器冷却至40℃，而后，小部分经循环压缩机加压返回预热器，大部分直接送入天然气管网被利用，或进入合成天然气液化单元，进行合成天然气液化，生成甲烷含量大于98 %摩尔分率的合成液化天然气。
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