CN105713686B - 一种利用焦炉与甲烷化过程生产民用燃气的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用焦炉与甲烷化过程生产民用燃气的工艺，把焦碳生产过程产生的焦炉气全部用作合成甲烷原料一，甲烷化过程副产的3.5MPa蒸汽发电降压到0.3MPa后，一部分蒸汽与焦炭、纯氧固定床法生产一氧化碳与氢汽用作合成甲烷原料二，原料一与原料二混合甲烷化制成民用燃气，合成气直接压缩做压缩民用燃气，或进一步脱碳脱水后制LNG；甲烷化副产的剩余蒸汽与焦炭、富氧空气固定床生产空气煤气取代焦炉气用作焦炉燃料。

Description

一种利用焦炉与甲烷化过程生产民用燃气的工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，是一种有效利用生产废气与廉价焦炭生产新能源气体的方法。
背景技术
对于煤炼制焦碳的生产技术，惯常使用的方法为将大约一半的焦炉气用于燃烧使焦炉升温。焦炉气中的高浓度氢气直接用作燃料不如使用低浓度氢气气体用作燃料经济性好。
通常的焦炉气分离甲烷与高碳烃工艺只是利用不回炉的焦炉气，而不是全部焦炉气。
通常的焦炉气合成甲烷工艺只是利用不回炉的焦炉气，而不是全部焦炉气。
对于已建焦炉的生产企业，焦炭与焦炉气销售不畅的情况下，利用焦炭与焦炉气生产民用燃气是一条可选的出路。
焦炉气制天然气工艺，需要把焦炉气中的氢气与一氧化碳、二氧化碳转化成甲烷，还需要新增加一氧化碳、二氧化碳气源与焦炉气中的氢气反应，生成甲烷。
采用焦炭造气补充碳源与氢源是一种可选的方法。
焦炭造气技术成熟可靠。采用纯氧与二氧化碳、焦炭生产一氧化碳，纯氧与水蒸气、焦炭连续制取氢气与一氧化碳气体符合国家产业政策。
全部使用焦炉气合成甲烷，势必使焦炉燃料无法保障。
焦炭与富氧空气连续造气技术成熟可靠。采用富氧空气与焦炭制取空气煤气符合国家产业政策。
氢气的燃烧热大约为286kJ/mol。
甲烷的燃烧热大约为803kJ/mol。
CN105132055A公开了一种利用焦炉气和甲醇制备合成天然气的工艺。在习用的焦炉气制备合成天然气的方法中，由于焦炉气中氢含量很高，焦炉气甲烷化后其甲烷含量仅60％左右，必须再经过分离工序其甲烷含量才能达到《天然气》现行国家标准GB17820-2012。本发明在焦炉气中配入与过量氢相等摩尔数的甲醇，进行甲烷化反应。甲烷化后其甲烷含量达90％以上，已可达到《天然气》现行国家标准，不需要分离工序，且提高了甲烷收率。同时可增加合成天然气产量，也为甲醇的利用提供了一条新途径。但是甲醇已经是高附加值产品，这个工艺的甲烷生产成本比较高。
CN204509232U公开了一种煤和焦炉气联供制天然气的系统。所述煤和焦炉气联供制天然气的系统包括煤气化单元、酸性气体脱除单元、甲烷化单元和焦炉气净化单元，煤气化单元与酸性气体脱除单元依次连接，焦炉气净化单元与酸性气体脱除单元并联后同时接入甲烷化单元。本发明省去水煤变换单元，并将CO2循环回气化炉再反应，同时用焦炉气替代了一部分煤，实现了气化过程的CO2和污水的减排，且将过程能效提高8％以上。
发明内容
本发明特征在于，把焦碳生产过程产生的焦炉气全部用作合成甲烷原料一，需要脱除的有害成分为硫化物、磷化物、重烃、重金属、氯化物等，二氧化碳不需要脱除。充分利用焦炉气惰性气体少的特点，取消惰性气体分离工程，降低了生产成本。甲烷化过程副产的一部分蒸汽，该蒸汽压力达到3.5MPa，经过发电降压到0.3MPa，与焦炭、纯氧固定床法生产一氧化碳与氢气，用作合成甲烷原料二，这个过程，也不带入惰性气体。原料一与原料二混合，甲烷化制成民用燃气，燃气安全而且可燃物浓度高，不需要另外去除惰性气体，可以直接 压缩成为压缩天然气，也可以经过脱碳脱水液化成为液化合成天然气；甲烷化副产的其余蒸汽与焦炭、(富氧)空气固定床常压生产空气煤气，空气煤气取代焦炉气用作焦炉燃料。
本发明工艺与传统焦炉气回炉燃烧工艺比较有如下的特点。
新燃烧气比普通回炉焦炉气具有更低的热值，有利于提高焦炉气的高附加值，降低焦炉燃料成本。采用焦炭空气煤气没有焦油产生，不需要降温除焦油，因此煤气的显热全部利用，比使用常温焦炉气热效率提高。
全部焦炉气都是可以直接用于化工生产的有效气体。
新燃烧气比普通回炉焦炉气硫、磷含量低，有利于降低燃气尾气中的硫、磷含量，由此减少环境污染。
具体实施方式
实施例1某80万吨焦炭装置，全部焦炉气脱硫脱磷脱重烃与重金属后成分如下：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.04 0.58 0.26 0.10 0.02
总气量为50000Nm3/h。
将该气体直接用于合成民用燃气原料一。
甲烷化过程产生的3.5MPa蒸汽发电降压到0.3MPa，与焦炭、纯氧进入固定床连续气化炉，生产氢气与一氧化碳，将该气体直接用于合成民用燃气原料二，具体成分如下：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.01 0.56 0.02 0.41 0.02
总气量为11000Nm3/h。
经过净化有毒害成分后，混合成如下气体成分：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.02 0.58 0.22 0.17 0.02
总气量为61000Nm3/h。
经过甲烷化过程形成如下混合气体(干基)：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.03 0.02 0.90 0.00 0.04
总气量为26300Nm3/h。
该气体直接降温压缩可以用作压缩民用燃气，亦可以进一步脱除微量二氧化碳与水份生产液化天然气。
甲烷化剩余蒸汽与焦炭、(富氧)空气一起进入固定床连续造气炉，生产空气煤气总量为40000Nm3/h(热值为焦炉气一半)，空气煤气高温进入焦炉加热系统。
实施例2某40万吨焦炭装置，全部焦炉气脱硫脱磷脱重烃与重金属后成分如下：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.04 0.58 0.26 0.10 0.02
总气量为25000Nm3/h。
将该气体直接用于合成民用燃气原料一。
甲烷化过程产生的3.5MPa蒸汽发电降压到0.3MPa，与焦炭、纯氧进入固定床连续气化炉，生产氢气与一氧化碳，将该气体直接用于合成民用燃气原料二，具体成分如下：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.01 0.56 0.02 0.41 0.02
总气量为5500Nm3/h。
经过净化有毒害成分后，混合成如下气体成分：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.02 0.58 0.22 0.17 0.02
总气量为30500Nm3/h。
经过甲烷化过程形成如下混合气体(干基)：
组份 O<sub>2</sub>+N<sub>2</sub>+A<sub>r</sub> H<sub>2</sub> CH<sub>4</sub> CO+CO<sub>2</sub> C<sub>2</sub>+
(V/V) 0.03 0.02 0.90 0.00 0.04
总气量为13100Nm3/h。
该气体直接降温压缩可以用作压缩民用燃气，亦可以进一步脱除微量二氧化碳与水份生产液化天然气。
甲烷化剩余蒸汽与焦炭、(富氧)空气一起进入固定床连续造气炉，生产空气煤气总量为20000Nm3/h(热值为焦炉气一半)，空气煤气高温进入焦炉加热系统。
把加热焦炉的燃气与甲烷化补碳气分别设置造气炉，可以减少纯氧使用量，空分富氧气也被利用来生产空气煤气节约了能耗，降低了生产成本。
把焦炭分成两种造气方式，分别用作合成甲烷的原料与焦炉燃气的原料，可以降低生产成本。

Claims (1)

1.一种利用焦炉与甲烷化过程生产民用燃气的工艺，其特征在于，把焦碳生产过程产生的焦炉气全部用作合成甲烷原料一，甲烷化过程副产的3.5MPa蒸汽发电降压到0.3MPa后，一部分蒸汽与焦炭、纯氧固定床法生产一氧化碳与氢汽用作合成甲烷原料二，原料一与原料二混合甲烷化制成民用燃气，合成气直接压缩做压缩民用燃气，或进一步脱碳脱水后制LNG；甲烷化副产的剩余蒸汽与焦炭、富氧空气固定床生产空气煤气取代焦炉气用作焦炉燃料。
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