[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)天然氣的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510388914.4
• 申請日: 2015-07-03
• 公開（公告）號: CN105018165B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 崔曉曦;李曉;曹會博;李德寶;賈麗濤;孫德魁;林明桂
• 申請（專利權）人: 賽鼎工程有限公司;中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10;C10K1/00;C10K3/02;C10K1/16
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 魏樹巍

技術領域

本發(fā)明屬于一種生產(chǎn)天然氣的方法。

技術背景

天然氣是一種清潔、高效的能源資源。是世界能源結構的三大支柱之一，被廣泛應用于發(fā)電、化工、城市燃氣、汽車燃料等行業(yè)。在目前的世界能源消費結構中，天然氣占24％，而我國天然氣所占比例不足5％，遠低于世界平均水平。急需提高天然氣的消費量。

我國是缺油、少氣、煤炭資源豐富的國家，發(fā)展以煤為主的化學工業(yè)是必然趨勢，也是我國化學工業(yè)的基本特色。據(jù)測算全國按年產(chǎn)焦炭1.8億噸計，可副產(chǎn)焦爐煤氣540億Nm³，由于一直以來我國焦化產(chǎn)業(yè)重焦炭生產(chǎn)而輕綜合利用，目前約有1/3的焦爐煤氣未能加以利用，而是直接燃燒排空，既浪費了大量的寶貴資源有嚴重污染了環(huán)境，

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)大量焦爐煤氣。焦爐煤氣的主要成分為(體積比)：50-60％的氫氣，20-28％的甲烷，10-15％的CO+CO₂。此外，還有微量的H₂S、COS、HCN等有害成分。這些焦爐煤氣一部分用來制甲醇、合成氨以及工廠燃氣，而偏遠地區(qū)則被白白排放掉。目前焦爐煤氣除生產(chǎn)合成氨和甲醇外每年富余近300億立方米焦爐氣，由于焦爐煤氣組成“氫多碳少”的特點，導致焦爐煤氣現(xiàn)階段的能量利用率約為55％左右，造成巨大能源浪費和環(huán)境污染。

我國煤炭資源豐富，特別是內蒙、新疆等地的低質褐煤經(jīng)氣化爐制得的合成氣進行化工產(chǎn)品的合成，由煤制合成氣的碳多氫少特點(氣體組成體積百分比為：CO：45-60％，H₂：22-28％，CO₂：12-20，CH₄：8-12％，H₂S：0.21)可知，由焦爐煤氣或煤制氣單獨生產(chǎn)合成氨、天然氣、甲醇、乙二醇，低碳烯烴，合成油等產(chǎn)品，都存在組分比例不均衡、利用不充分的問題：焦爐煤氣氫多碳少，單獨用于合成產(chǎn)品必然出現(xiàn)大量氫剩余，或者需要另外補充碳源；而煤制氣碳多氫少，單獨使用將會出現(xiàn)大量碳剩余，或者需要另外大量補充氫源。

目前實際生產(chǎn)中，對煤制氣碳多氫少的特點，普遍通過水汽變換，制得合理的氫碳比；對焦爐煤氣氫多碳少，甲烷含量高的特點，通常采用甲烷二氧化碳重整來解決，但不管是水汽變換，還是甲烷重整都存在投資高、耗能大、操作運行復雜等問題。

如果將焦爐煤氣和合成氣按比例混合，能達到取長補短，形成滿足合成不同化工產(chǎn)品的氣體組成，實現(xiàn)焦爐煤氣和煤制氣的“氣盡其用”，變廢為寶，減少水汽變換或甲烷重整工段，達到工藝流程簡單、投資少、運行、管理費用低。該方法不僅產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，對能源結構調整也具有重要意義。

專利CN200810147848.1公開了以焦爐煤氣和煤為原料制甲醇合成氣和壓縮天然氣的方法，是將焦爐煤氣凈化、變換后分離出甲烷和氫氣，甲烷作為產(chǎn)品，氫氣作為水煤氣補氫，制成合成氣，該專利考慮到焦爐煤氣和煤制氣的特點，將兩者綜合利用，但是，顯而易見的是，該專利是將焦爐煤氣通過技術手段分離出氫氣，作為了水煤氣補氫來用，分離出的壓縮天然氣僅是副產(chǎn)物，而焦爐煤氣中大量的CO和CO₂未加利用，存在巨大的能量浪費。

專利CN201310293572.9公開了一種焦爐煤氣聯(lián)合煤氣化爐煤氣合成天然氣的工藝，可有效地減少分離工序及煤氣化過程中的CO變換段，實現(xiàn)碳氫比可控性。該工藝具有一定的先進性，但是該工藝也明顯存在幾點缺陷：(1)該專利中煤氣只針對水煤漿氣化爐產(chǎn)生的水煤氣，而現(xiàn)在工業(yè)中大規(guī)模應用的氣化技術是魯奇氣化爐，碎煤加壓氣化爐，灰熔聚氣化爐，BGL氣化爐、水煤漿氣化爐、殼牌干粉氣化爐等，既有固定床、流化床、氣流床形式的氣化爐，也有適用于碎煤，粉煤和水煤漿的氣化爐，而氣化煤氣的組分根據(jù)氣化煤種和氣化爐的不同，存在較大差異。(2)該專利未給出焦爐煤氣與氣化煤氣的混合比例，在實際操作運行過程中實現(xiàn)難度較大。(3)該專利給出的工藝焦爐煤氣經(jīng)過一次脫除硫化氫，焦爐煤氣與水煤漿氣化煤氣混合成混合煤氣后還要經(jīng)過兩次脫除硫化氫，即甲烷化之前需進行三次凈化處理，從目前凈化技術看，三次凈化處理明顯存在設備投資大、運行操作復雜、能耗高的缺點。