[發明專利]一種焦爐氣生產甲烷的工藝

無效

• 申請號: 200910074977.7
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101607859A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 申曙光;張金龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07C9/04
• 分類號: C07C9/04;C07C1/04;C07C1/12;C07C7/12;C07C7/144
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所
• 代理人: 戎文華

技術領域

一種涉及焦爐氣生產甲烷的工藝，包括對焦爐氣的凈化處理，加壓后進行分離得到甲烷 以及混合產物的一種焦爐氣生產甲烷的工藝。

技術背景

焦炭生產過程中產生大量的焦爐氣，其一般組成為：H₂：40～70％，CH₄：10.0～30.0％， CO：5～15％，N₂：2～10％，CO₂：1～5％，C_nH_m：2～4％，O₂：0.1～1.5％以及少量雜質。其主要用途 是發電，生產甲醇、氨、尿素、氫氣、生產和生活用煤氣，還有部分焦爐氣直接燃燒排放， 利用率不高且污染大氣。

焦爐氣生產甲烷的方法分為兩種，即化學方法和物理方法。其中，化學方法的甲烷化反 應原理如下：

從上述反應方程式可以看出反應是可逆的，所以，如果反應物中含有生成物甲烷，則會 降低反應速率，進而影響收率。

物理方法包括變壓吸附分離、深冷分離和膜分離三種分離方法，其特點是對混合氣體中 的目標氣體進行提純。

現有文獻公開報道的有CN1952082A的“一種采用物理方法分離焦爐氣生產液化天然氣的 方法”，該方法將處理后的焦爐氣加壓至一定壓力，脫硫、脫焦油和除雜凈化工序后進行變 壓吸附，分別得到氫氣、一氧化碳、氮氣和低碳烴。低碳烴處理后得到液態甲烷，氫氣、一 氧化碳等儲存備用，氮氣排入空氣。該方法是單純的物理提純方法，甲烷產量僅限于原料氣 中存在的甲烷，其體積百分比在10～30％之間。單純采用物理方法獲得甲烷存在的一個共同問 題是分離出甲烷后，剩余的氫氣、一氧化碳等被儲存或者是用作燃料，因此，焦爐氣生產甲 烷的收率受到了很大影響。

現有文獻公開報道的有CN?101100622A的“一種利用焦爐氣生產合成天然氣的方法及其裝 置”，該專利的焦爐氣經脫焦油、脫硫脫氨、壓縮和精脫硫凈化工序后進行補碳，然后在催 化劑的作用下直接進行甲烷化反應，得到以甲烷為主的混合氣，混合氣再進行濃縮、提純得 到合成天然氣。存在的問題是凈化后的焦爐氣未經甲烷分離，而直接進行甲烷化反應，降低 了反應速率和反應收率；其次是將焦爐氣生產合成天然氣后剩余的二氧化碳直接除去，PAS 尾氣直接進入焦爐系統進行燃燒，這樣焦爐氣生產合成天然氣的收率也同樣受到了很大影響。

現有文獻公開報道的有CN?1919985A的“一種利用焦爐氣制備合成天然氣的方法”，該方 法是將焦爐氣進行脫硫、脫焦油和除雜凈化工序后，在催化劑的作用下直接進行甲烷化反應， 反應完成后，以甲烷為主的混合氣(其中，按體積百分比為：H₂42.76％，N₂5.2％，CH₄+C_nH_n51.76％) 分為兩部分，一部分返回甲烷化裝置以稀釋反應器中一氧化碳和二氧化碳的濃度，另一部分 則進入變壓吸附裝置進行分離，分離出氫氣(39.48％)和以甲烷、氫氣、氮氣為主的合成天 然氣(其中，按體積百分比為：H₂3.28％，N₂5.44％，CH₄+C_nH_n90.85％)，分離出的氫氣(39.48％) 用作燃料。該方法存在的不足之處是：①凈化后的焦爐氣沒有經過甲烷分離，而直接進行甲 烷化反應。由甲烷化反應原理以及焦爐氣的組成可知，反應可逆且反應物中含有一部分甲烷， 所以，降低了甲烷化反應的速率。②甲烷化反應后，以甲烷為主的混合氣體，一部分返回甲 烷化裝置，使甲烷化反應器中的甲烷濃度提高，由反應原理可知，甲烷化反應速率進一步降 低，直接導致反應時間、循環周期以及催化劑用量的增加。③焦爐氣中一氧化碳和二氧化碳 含量較少，而氫氣的含量較多，多達39.48％的氫氣沒有轉化為甲烷。

發明內容