CN106010697A - 煤基排放气制天然气的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤基排放气制天然气的系统和方法，包括依次连接的过滤压缩单元、脱硫单元、变换单元、脱碳单元、甲烷合成单元；过滤压缩单元包括常压过滤器和往复式压缩机；脱硫单元包括预脱硫槽、一级加氢反应器、二级加氢反应器和氧化锌脱硫槽；变换单元包括变换炉；脱碳单元包括MDEA脱碳装置；甲烷合成单元包括深脱硫反应器、富H2换热器、一级甲烷合成反应器、二级甲烷合成反应器、三级甲烷合成反应器、四级甲烷合成反应器、五级甲烷合成反应器、六级甲烷合成反应器、废热锅炉降温装置、汽包、一级油水分离器、二级油水分离器。以煤为基础的各类排放气体为原料生产清洁能源‑‑液化天然气，让煤基废气包括煤热解气和电石炉尾气以及高炉和烟囱排放的煤气得以充分有效的利用，提高了煤的利用价值，减少了煤气排放对环境的污染。

Description

煤基排放气制天然气的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种煤化工技术，尤其涉及一种煤基排放气制天然气的系统和方法。

背景技术

以煤为基础的各类排放气体，如热解气、电石炉尾气、高炉和烟囱排放的煤气浪费原料、污染环境。

现有技术中，无热载体蓄热式预热炉煤热解技术，可以提高能效，降低热解物质的污染物排放量。以该技术为基础的蓄热式燃气高温熔融电石生产工艺将煤炭热解和电石生产工艺结合，具有能耗低、经济性好、减少热解原料中的硫、汞等有害元素，减少硫氧化物和粉尘的排放。

上述现有技术虽然有诸多优点，但如何使煤炭的效益最大化，让煤基废气包括煤热解气和电石炉尾气以及高炉和烟囱排放的煤气得以充分有效的利用，提高了煤的利用价值，减少了煤气排放对环境的污染，现有技术中还没有有效的办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能、环保的煤基排放气制天然气的系统和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤基排放气制天然气的系统，包括依次连接的过滤压缩单元、脱硫单元、变换单元、脱碳单元、甲烷合成单元；

所述过滤压缩单元包括常压过滤器和往复式压缩机；

所述脱硫单元包括预脱硫槽、一级加氢反应器、二级加氢反应器和氧化锌脱硫槽；

所述变换单元包括变换炉；

所述脱碳单元包括MDEA脱碳装置；

所述甲烷合成单元包括深脱硫反应器、富H₂换热器、一级甲烷合成反应器、二级甲烷合成反应器、三级甲烷合成反应器、四级甲烷合成反应器、五级甲烷合成反应器、六级甲烷合成反应器、废热锅炉降温装置、汽包、一级油水分离器、二级油水分离器。

本发明的上述的煤基排放气制天然气的系统实现煤基排放气制天然气的方法，包括步骤：

煤基排放气首先进入常压过滤器，滤去气体中的焦油和萘后，进入往复式压缩机进行升压，然后进入脱硫单元；

来自压缩单元的原料气经常压滤器脱除焦油后，进入预脱硫槽，脱除其中的无机硫，预脱硫之后的原料气依次进入一级加氢反应器和二级加氢反应器，进行有机硫加氢反应，在此过程中大部分有机硫转化为无机硫，使残余的有机硫全部转化为无机硫，最后经过氧化锌脱硫槽脱除其中的硫化氢，使气体中的总硫含量小于0.1ppm，出氧化锌脱硫槽的高温气体送往变换单元；

将经过脱硫脱碳的原料气分为两部分，一部分变换转化为一氧化碳含量较低的合成气即富氢气，另一部分不进行变换的合成气即富一氧化碳气，出变换炉的变换气体去脱碳单元；

来自变换单元的变换气经脱碳后的原料气送往甲烷合成单元，其中CO₂含量小于1.5％；

甲烷合成的原料气分为两部分，一部分是来自脱碳工段的含氢气较多的原料气即富H₂气，另一部分是未经变换、含CO较多的原料气即富CO气；

富H₂气先经过深脱硫反应器进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，然后进入富H₂换热器进行预热，另一股富CO气进入进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，预热后的富H₂气与一部分富CO气混合，并加入少量蒸汽进入一级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温，与另一股富CO气混合后进入二级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温与另一股富CO气混合后进入三级甲烷合成反应器反应，温度达到550-600℃左右，并经废热锅炉降温后进入四级甲烷合成反应器；废热锅炉回收一级至三级甲烷合成反应器的反应热后进入汽包副产4MPaG的饱和蒸汽，来自三级甲烷合成反应器的合成气直接进入四级甲烷合成反应器，出四级甲烷合成反应器的甲烷气与富H₂换热冷却到45-50℃后，进入一级油水分离器分离掉冷凝液后，经换热进入五级甲烷合成反应器，出五级、六级甲烷合成反应器的甲烷气与富CO气换热后冷却到45℃后，进入二级油水分离器分离掉冷凝液后送出界区。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的煤基排放气制天然气的系统和方法，用于以煤为基础的各类排放气体，如热解气、电石炉尾气、高炉和烟囱排放的煤气为原料生产清洁能源--液化天然气，让煤基废气包括煤热解气和电石炉尾气以及高炉和烟囱排放的煤气得以充分有效的利用，提高了煤的利用价值，减少了煤气排放对环境的污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤基排放气制天然气的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的煤基排放气制天然气的系统，其较佳的具体实施方式是：

包括依次连接的过滤压缩单元、脱硫单元、变换单元、脱碳单元、甲烷合成单元；

所述过滤压缩单元包括常压过滤器和往复式压缩机；

所述脱硫单元包括预脱硫槽、一级加氢反应器、二级加氢反应器和氧化锌脱硫槽；

所述变换单元包括变换炉；

所述脱碳单元包括MDEA脱碳装置；

所述甲烷合成单元包括深脱硫反应器、富H₂换热器、一级甲烷合成反应器、二级甲烷合成反应器、三级甲烷合成反应器、四级甲烷合成反应器、五级甲烷合成反应器、六级甲烷合成反应器、废热锅炉降温装置、汽包、一级油水分离器、二级油水分离器。

本发明的上述的煤基排放气制天然气的系统实现煤基排放气制天然气的方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

煤基排放气首先进入常压过滤器，滤去气体中的焦油和萘后，进入往复式压缩机进行升压，然后进入脱硫单元；

来自压缩单元的原料气经常压滤器脱除焦油后，进入预脱硫槽，脱除其中的无机硫，预脱硫之后的原料气依次进入一级加氢反应器和二级加氢反应器，进行有机硫加氢反应，在此过程中大部分有机硫转化为无机硫，使残余的有机硫全部转化为无机硫，最后经过氧化锌脱硫槽脱除其中的硫化氢，使气体中的总硫含量小于0.1ppm，出氧化锌脱硫槽的高温气体送往变换单元；

将经过脱硫脱碳的原料气分为两部分，一部分变换转化为一氧化碳含量较低的合成气即富氢气，另一部分不进行变换的合成气即富一氧化碳气。出变换炉的变换气体去脱碳单元；

来自变换单元的变换气经脱碳后的原料气送往甲烷合成单元，其中CO₂含量小于1.5％；

甲烷合成的原料气分为两部分，一部分是来自脱碳工段的含氢气较多的原料气即富H₂气，另一部分是未经变换、含CO较多的原料气即富CO气；

富H₂气先经过深脱硫反应器进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，然后进入富H₂换热器进行预热，另一股富CO气进入进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，预热后的富H₂气与一部分富CO气混合，并加入少量蒸汽进入一级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温，与另一股富CO气混合后进入二级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温与另一股富CO气混合后进入三级甲烷合成反应器反应，温度达到550-600℃左右，并经废热锅炉降温后进入四级甲烷合成反应器；废热锅炉回收一级至三级甲烷合成反应器的反应热后进入汽包副产4MPaG的饱和蒸汽，来自三级甲烷合成反应器的合成气直接进入四级甲烷合成反应器，出四级甲烷合成反应器的甲烷气与富H₂换热冷却到45-50℃后，进入一级油水分离器分离掉冷凝液后，经换热进入五级甲烷合成反应器，出五级、六级甲烷合成反应器的甲烷气与富CO气换热后冷却到45℃后，进入二级油水分离器分离掉冷凝液后送出界区。

本发明以煤热解气和电石炉尾气生产LNG(液化天然气)，用于以煤为基础的各类排放气体，如热解气、电石炉尾气、高炉和烟囱排放的煤气为原料生产清洁能源--液化天然气，让煤基废气包括煤热解气和电石炉尾气以及高炉和烟囱排放的煤气得以充分有效的利用，提高了煤的利用价值，减少了煤气排放对环境的污染。

具体实施例的工艺方法为：

1、以煤基排放气为原料；

2、首先滤去气体中的焦油和萘；

3、脱硫单元；

预脱硫，脱除其中的无机硫(硫化氢)。预脱硫之后的原料气进行有机硫两级加氢反应，在此过程中大部分有机硫转化为无机硫，另外，气体中的氧气也与氢反应生成水，不饱和烃转化为饱和烃。最后经过氧化锌脱硫槽脱除其中的硫化氢，使气体中的总硫含量小于0.1ppm。

4、变换单元；

将脱硫后的部分原料气变换，生成富含H₂和CO₂的变换气,另一部分未有变换的、含CO较多的气体称之为富CO气。

5、脱碳单元；

将变换气脱CO_2，,让变换气CO₂含量少于1.5％(V)，这部分气体称之为富氢气，脱碳后富氢气中CO₂含量小于1.5％(V)，满足甲烷合成单元要求。

6、甲烷合成合成单元；

富氢气和富CO气进一步深脱硫达到甲烷合成催化剂的要求，富H₂气与一部分富CO气经换热热后加入少量蒸汽后进入甲烷合成过程。

本发明特点如下：

1、将以往排入大气中的各种煤基气体得以充分利用，减少了对环境的污染。

2、甲烷合成单元无循环气压缩机，与循环工艺相比，高温设备飞温的可能性大大降低。

3、甲烷合成中的氢碳比值易调节，富CO气分别从二级和三级反应器补入系统，通过调节其流量可精确控制甲烷合成合成系统的总氢碳比。

4、采用国产化的耐高温甲烷合成催化剂。

5、与进口甲烷合成合成技术相比投资额、能耗均降低较多。

具体实施例的系统结构如图1所示：

(1)过滤压缩单元

煤基排放气首先进入常压过滤器，滤去气体中的焦油和萘后，进入往复式压缩机进行升压，然后进入脱硫工段。

(2)脱硫单元

来自压缩单元的原料气经常压滤器脱除焦油后，进入预脱硫槽，脱除其中的无机硫(硫化氢)，预脱硫之后的原料气依次进入一级和二级加氢反应器，进行有机硫加氢反应，在此过程中大部分有机硫转化为无机硫，使残余的有机硫全部转化为无机硫(硫化氢)，最后经过氧化锌脱硫槽脱除其中的硫化氢，使气体中的总硫含量小于0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的高温气体送往变换单元。

(3)变换单元

将经过脱硫脱碳的原料气分为两部分，一部分变换转化为一氧化碳含量较低的合成气即富氢气，另一部分不进行变换的合成气即富一氧化碳气。出变换炉的变换气体去脱碳工序。

(4)脱碳单元

来自变换单元的变换气进入MDEA脱碳单元，脱碳后的原料气送往甲烷合成单元，其中CO₂含量小于1.5％(V)。

(5)甲烷合成单元

甲烷合成的原料气分为两部分，一部分是来自脱碳工段的含氢气较多的原料气即富H₂气，另一部分是未经变换、含CO较多的原料气即富CO气。

富H₂气先经过深脱硫反应器进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，然后进入富H₂换热器进行预热。另一股富CO气进入进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求。预热后的富H₂气与一部分富CO气混合，并加入少量蒸汽进入一级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温，与另一股富CO气混合后进入二级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温与另一股富CO气混合后进入三级甲烷合成反应器反应，温度达到550-600℃左右，并经废热锅炉降温后进入四级甲烷合成反应器；废热锅炉回收一级至三级甲烷合成反应器的反应热后进入汽包副产4MPaG的饱和蒸汽。来自三级甲烷合成反应器的合成气直接进入四级甲烷合成反应器；出四级甲烷合成反应器的甲烷气与富H₂换热冷却到45-50℃后，进入一级油水分离器分离掉冷凝液后，经换热进入五级甲烷合成反应器，出五级、六级甲烷合成反应器的甲烷气与富CO气换热后冷却到45℃后，进入二级油水分离器分离掉冷凝液后送出界区。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种煤基排放气制天然气的系统，其特征在于，包括依次连接的过滤压缩单元、脱硫单元、变换单元、脱碳单元、甲烷合成单元；

所述过滤压缩单元包括常压过滤器和往复式压缩机；

所述脱硫单元包括预脱硫槽、一级加氢反应器、二级加氢反应器和氧化锌脱硫槽；

所述变换单元包括变换炉；

所述脱碳单元包括MDEA脱碳装置；

所述甲烷合成单元包括深脱硫反应器、富H₂换热器、一级甲烷合成反应器、二级甲烷合成反应器、三级甲烷合成反应器、四级甲烷合成反应器、五级甲烷合成反应器、六级甲烷合成反应器、废热锅炉降温装置、汽包、一级油水分离器、二级油水分离器。

2.一种权利要求1所述的煤基排放气制天然气的系统实现煤基排放气制天然气的方法，其特征在于，包括步骤：

煤基排放气首先进入常压过滤器，滤去气体中的焦油和萘后，进入往复式压缩机进行升压，然后进入脱硫单元；

来自压缩单元的原料气经常压滤器脱除焦油后，进入预脱硫槽，脱除其中的无机硫，预脱硫之后的原料气依次进入一级加氢反应器和二级加氢反应器，进行有机硫加氢反应，在此过程中大部分有机硫转化为无机硫，使残余的有机硫全部转化为无机硫，最后经过氧化锌脱硫槽脱除其中的硫化氢，使气体中的总硫含量小于0.1ppm，出氧化锌脱硫槽的高温气体送往变换单元；

将经过脱硫脱碳的原料气分为两部分，一部分变换转化为一氧化碳含量较低的合成气即富氢气，另一部分不进行变换的合成气即富一氧化碳气，出变换炉的变换气体去脱碳单元；

来自变换单元的变换气经脱碳后的原料气送往甲烷合成单元，其中CO₂含量小于1.5％；

甲烷合成的原料气分为两部分，一部分是来自脱碳工段的含氢气较多的原料气即富H₂气，另一部分是未经变换、含CO较多的原料气即富CO气；

富H₂气先经过深脱硫反应器进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，然后进入富H₂换热器进行预热，另一股富CO气进入进一步脱硫，达到满足甲烷合成催化剂的要求，预热后的富H₂气与一部分富CO气混合，并加入少量蒸汽进入一级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温，与另一股富CO气混合后进入二级甲烷合成反应器反应，温度达到650℃左右，并经废热锅炉降温与另一股富CO气混合后进入三级甲烷合成反应器反应，温度达到550-600℃左右，并经废热锅炉降温后进入四级甲烷合成反应器；废热锅炉回收一级至三级甲烷合成反应器的反应热后进入汽包副产4MPaG的饱和蒸汽，来自三级甲烷合成反应器的合成气直接进入四级甲烷合成反应器，出四级甲烷合成反应器的甲烷气与富H₂换热冷却到45-50℃后，进入一级油水分离器分离掉冷凝液后，经换热进入五级甲烷合成反应器，出五级、六级甲烷合成反应器的甲烷气与富CO气换热后冷却到45℃后，进入二级油水分离器分离掉冷凝液后送出界区。