[發(fā)明專利]一種焦?fàn)t煤氣制天然氣的耐硫甲烷化工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410320014.1
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104046399B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔曉曦;張慶庚;李曉;曹會博;左永飛;史郭曉
• 申請（專利權(quán)）人: 賽鼎工程有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司)14105
• 代理人: 魏樹巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種合成天然氣工藝，具體涉及一種焦?fàn)t煤氣進(jìn)行耐硫甲烷化制合成天然氣的工藝。

背景技術(shù)

我國是世界上第一大焦炭生產(chǎn)國，生產(chǎn)焦炭同時副產(chǎn)大量焦?fàn)t煤氣。這些焦?fàn)t煤氣除生產(chǎn)合成氨和甲醇外每年富余約200億立方米焦?fàn)t氣，造成巨大能源浪費和環(huán)境污染，利用焦?fàn)t煤氣進(jìn)行甲烷化制天然氣不僅產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整也具有重要意義。

焦?fàn)t煤氣的主要成分大概為(體積比)：H₂含量50-60％，CH₄含量20-28％，CO含量5.5-8.5％，CO₂含量2-2.5％。此外，還有微量的H₂S、COS、HCN、NH₃等有害成分。焦?fàn)t煤氣主要成分具體含量取決于煤質(zhì)煤種，煤種不同，焦?fàn)t煤氣的主要成分含量也有所差異。

焦?fàn)t煤氣甲烷化制合成天然氣工藝過程中，甲烷化是一個重要環(huán)節(jié)。焦?fàn)t煤氣中的有效成分H₂、CO、CO₂進(jìn)行甲烷化反應(yīng)制取人工天然氣，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

CO+3H₂＝CH₄+H₂O

CO₂+4H₂＝CH₄+2H₂O

現(xiàn)有甲烷化催化劑主要是鎳基催化劑，對焦?fàn)t煤氣中的有機(jī)硫、無機(jī)硫(如H₂S、COS)異常敏感，極少量的硫就能使甲烷化催化劑中毒，失去甲烷化活性，該類催化劑在甲烷化反應(yīng)之前必須將原料中的硫脫除到0.1ppm以下。這一過程典型的脫硫工藝為低溫甲醇洗工藝，使原料氣溫度經(jīng)過200-400℃到-40℃從而將原料中的硫脫除到0.1ppm以下。再將原料氣升高到300℃以上的反應(yīng)溫度，這一典型的脫硫工藝需大量能量消耗，運(yùn)行成本極高。因此，急需開發(fā)一種適于焦?fàn)t煤氣合成天然氣的耐硫甲烷化新工藝，實現(xiàn)焦?fàn)t煤氣合成天然氣項目的節(jié)能降耗、高效利用，提高焦?fàn)t煤氣合成天然氣的市場競爭力。

專利CN200910018047公開了一種焦?fàn)t煤氣甲烷化合成天然氣的工藝，該工藝的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過預(yù)凈化、脫硫、一段甲烷化、二段甲烷化、天然氣分離值得合格天然氣。專利CN201210159464.8公開了一種焦?fàn)t煤氣制甲烷的工藝，該工藝是將焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化、變換和脫碳后得到的原料氣，與由褐煤或長焰煤干餾得到的炭材料進(jìn)行甲烷化生產(chǎn)天然氣的工藝。專利CN200910256481.1和200810055168.7公開了一種利用焦?fàn)t煤氣制備天然氣的方法。該方法將焦?fàn)t煤氣脫硫后，在0.8-5.0MPa和250-600℃條件下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)。專利CN201110233478.5公開了一種焦?fàn)t煤氣合成天然氣方法及裝置。該方法將甲烷化后的部分富甲烷氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后再回流至甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口，如進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器的CO和CO₂氣體混合后一期進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器，以調(diào)節(jié)甲烷氣體的流量是甲烷化反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在催化劑最好耐受范圍內(nèi)。

上述文獻(xiàn)的工藝流程均以焦?fàn)t煤氣為原料氣經(jīng)甲烷化制取天然氣，但甲烷化反應(yīng)都對焦?fàn)t煤氣要求苛刻，為避免甲烷化催化劑硫中毒，在甲烷化反應(yīng)前需要進(jìn)行高耗能的精脫硫工序，造成工藝流程復(fù)雜，能源浪費嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣合成天然氣甲烷化過程中，甲烷化催化劑不耐硫，微量硫就使催化劑中毒失活的缺點，提供一種能源利用率高，設(shè)備投資及運(yùn)行費用低，易操作的適合于焦?fàn)t煤氣合成天然氣的耐硫甲烷化工藝。

甲醇和醇胺在脫硫凈化與其他凈化工藝相比為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

(1)焦?fàn)t煤氣經(jīng)補(bǔ)碳形成原料氣壓縮后，一部分原料氣從裝有耐硫甲烷化催化劑的漿態(tài)床反應(yīng)器底部進(jìn)入耐硫漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化反應(yīng),產(chǎn)品氣經(jīng)原料氣換熱后,進(jìn)入氣液固分離器,液固相有分離器底部排出,回流至耐硫漿態(tài)床反應(yīng)器,氣相由分離器頂部排出，另一部分原料氣走側(cè)線進(jìn)入固定床耐硫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行耐硫甲烷化；

(2)分離器頂部分離的氣相與另一部分走側(cè)線的原料氣從裝有耐硫催化劑的固定床底部進(jìn)入固定床耐硫甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行耐硫甲烷化,尾氣從頂部排出進(jìn)入熱回收裝置，換熱后經(jīng)凈化裝置獲得滿足國標(biāo)(GB17820-1999)中規(guī)定的合格天然氣產(chǎn)品。