[發明專利]一種焦爐氣甲烷化制合成天然氣的工藝

在審

• 申請號: 201410754326.3
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN105733716A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 蔡進;魏士新;吳琳;徐本剛;朱艷芳;黃先亮;張杰;蔡成偉;吳學其
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于焦爐氣綜合應用技術領域，涉及焦爐氣甲烷化生產合成天然氣的工藝。

背景技術

中海油于2012年1月4日宣布，將一個焦爐氣與額外CO₂轉化成合成天然氣(SNG)和液化天然氣(LNG)合同授予托普索公司。該公司將焦爐氣生產SNG的技術轉讓、工程開發和催化劑。該技術對焦爐氣有價值的化合物加以利用，消耗來自外部的CO₂，從而減少CO₂排放。還將TREMP技術用于甲烷化，TREMP技術已在中國、韓國的6套大型SNG裝置上使用。承建商為中海油子公司中海石油天然氣與發電集團。裝置位于山東省菏澤市。進料氣為焦化廠“廢棄”的焦爐煤氣，CO₂來自化肥廠。產品SNG將利用中海油的技術平臺轉換成LNG，并分銷至當地市場。

山西國新樓俊能源有限公司與西南化工研究設計院(簡稱西南院)簽訂了焦爐氣合成天然氣(SNG)項目的合作協議，以煉焦所產生的焦爐氣作為原料氣制SNG，裝置規模為5×10⁴m³/h(以標準狀態計)，2011年底建成投產。該項目建設投資為同等規模煤制天然氣的30％～40％，項目建成后年產SNG2×10⁸Nm³，實現焦爐煤氣零排放，年減排二氧化碳338kt、二氧化硫1.21kt、粉塵總量16t。該裝置采用西南院焦爐氣制SNG專利技術屬國家“十一五”科技支撐計劃重點項目，通過科技部組織的專家驗收。

2010年8月，大連普瑞特、山東鐵雄能源、成都五環新瑞合作完成的焦爐氣制天然氣試驗裝置完成1000h連續試驗，該項目通過山東省技術鑒定。焦爐氣中CH₄、CO、CO₂總含量為40％，H含量高。焦爐氣通過甲烷化反應，大部分CO、CO₂等轉化成CH₄，得到含H₂、CH₄、N₂的混合氣體，后經變壓吸附或膜分離技術可得到90％以上的天然氣。該項目采用了二段絕熱低壓尾氣不循環補加水蒸氣多項創新技術，甲烷化催化劑和工程工藝的研究由大連普瑞特化工科技有限公司承擔。

2010年12月18日，由武漢科林精細化工有限公司與北京溯希公司合作開發的“烏海華清能源科技有限公司12萬Nm3/天焦爐氣甲烷化制CNG”裝置成功開車，標志著焦爐氣甲烷化制CNG成功實現國產化，是國內焦爐氣綜合利用項目的里程碑。“烏海華清能源科技有限公司12萬Nm3/天焦爐氣甲烷化制CNG”性裝置主要由焦爐氣深度凈化系統、甲烷化系統、變壓吸附系統部分組成，通過凈化脫除雜質、使焦爐氣中硫含量≤0.1mg/m³，通過多級甲烷化反應、PSA分離甲烷等步驟得到甲烷濃度90%以上的產品。該套裝置特點為：1、甲烷化反應采用循環與多級冷激工藝，控制甲烷化入口CO含量，控制甲烷化出口溫度，利于甲烷化反應的順利進行，抑制副反應的發生；2、甲烷化催化劑活性好，熱穩定性好，抗積碳性佳，具有良好低溫活性特點，同時還能將高烴轉化以及良好的抗氧化性能；3、所需熱量由甲烷化反應獲取，多余熱量附產蒸汽可作它用，設備投資少，工藝簡單。隨著對環境保護工作的重視和能源結構戰略設想的調整，天然氣技術在中國也得到快速發展及推廣應用，而烏海華清焦爐氣甲烷化制CNG裝置成功開車展示出了焦爐氣綜合利用的廣闊前景。

2010年6月，林達公司、同世達集團、太原理工工程公司以及普瑞特公司簽訂協議，共同開發中低溫換熱式焦爐氣合成天然氣新工藝。上述工藝的合成壓力初步定為0.4MPa～0.8MPa，熱點溫度為300℃～500℃。日處理焦爐氣量5000m³。

山西河津焦爐煤氣綜合利用制取液化天然氣(LNG)工程由中科院理化技術研究所作為負責方，合格的LNG產品經過7天聯動，順利產出。焦爐氣中的雜質采用聯合凈化工藝脫除，氫氣的提取利用陶瓷膜分離裝置，進入液化精餾單元的是富甲烷氣體。合格的LNG通過低溫精餾最后得到，再裝入產品儲罐。

發明內容

本發明目的在于提供一種能量利用合理、循環比小、經濟效益好的工藝，是以焦爐氣經甲烷化反應制取天然氣的工藝方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：