[發(fā)明專利]一種低氫碳比焦爐煤氣補氫甲烷化合成天然氣的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810049343.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108219880A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉彥厚;王業(yè)選;黃騰;林立新;閆紅艷;侯欽宇
• 申請（專利權(quán)）人: 棗莊薛能天然氣有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10
• 代理公司: 濟南信達專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 馮春連

本發(fā)明提供一種低氫碳比焦爐煤氣補氫甲烷化合成天然氣的方法，包括：將制取焦炭過程中產(chǎn)生的焦爐煤氣經(jīng)化產(chǎn)車間初步凈化后依次送入煤氣緩沖裝置、壓縮機、精脫硫裝置、甲烷化裝置、冷箱，在精脫硫裝置和甲烷化裝置之間接入煤氣在線全組分分析儀對深度脫硫后的焦爐煤氣組分進行分析，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果計算焦爐煤氣的氫碳比和氫氣補入量；在煤氣緩沖裝置進口端連接氫氣補入管，氫氣補入管設(shè)氫氣流量計和流量調(diào)節(jié)閥，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算得出的氫氣補入量輸出至氫氣流量計，由氫氣流量計根據(jù)PID調(diào)節(jié)控制流量調(diào)節(jié)閥調(diào)出相應(yīng)的流量，用于調(diào)節(jié)氫碳比的氫氣通過氫氣補入管送入煤氣緩沖裝置，促使甲烷化反應(yīng)的充分進行，避免催化劑表面積碳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焦爐煤氣甲烷化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種低氫碳比焦爐煤氣補氫甲烷化合成天然氣的方法。

背景技術(shù)

焦爐煤氣是制取焦炭時產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是煤焦化過程得到的可燃氣體。主要成份一般為：H₂:54.6％～58.6％、CH₄:22.43％～23.31％、N₂:3.55％～5.31％、CO:9.54％～10.42％、CO₂:3.48％～3.78％、O₂:0.46～0.6％、C_mH_n:1.98％～2.02％。焦爐煤氣如何得到有效利用，一直是焦化行業(yè)研究的問題，目前焦爐煤氣甲烷化生產(chǎn)液化天然氣工藝已經(jīng)成熟，為焦爐煤氣的利用提供了一個方向。

國內(nèi)已有多家焦爐煤氣制液化天然氣工廠運行，然而在運行過程中由于焦化廠配煤組成的變化，導(dǎo)致焦爐煤氣組分隨之波動，以某焦化廠運行數(shù)據(jù)為例，在極端條件下，焦爐煤氣組分組成如下CH₄:29.36％、C₂H₆:3.26％、N₂:6.81％、CO₂:5.78％、CO:7.45％、H₂:47.33％，此時焦爐煤氣氫碳比為2.89，甲烷化反應(yīng)難以維持，反應(yīng)床層有發(fā)生積碳的可能,積碳會逐漸覆蓋催化劑的表面，從而阻擋催化劑與合成氣原料的接觸，從而導(dǎo)致催化劑逐漸失活，與此同時，后續(xù)深冷單元的冷箱換熱也難以調(diào)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利號為CN200910199076的“一種補碳返氫工藝實現(xiàn)焦爐煤氣甲烷化合成天然氣的方法”的專利中提出了一種將氫氣補入甲烷化反應(yīng)器的方法，來調(diào)節(jié)焦爐煤氣的組分，此方法存在氫氣與煤氣混合不充分的情況，容易導(dǎo)致氫碳比變化劇烈，最終結(jié)果是甲烷化反應(yīng)床層溫度急劇變化，由于補入氫氣壓力高(1MPa)，如果操作不當，極易發(fā)生爆炸，同時補入的氫氣溫度低，需要經(jīng)過換熱升溫至250℃才能與高溫反應(yīng)氣體混合來達到甲烷化反應(yīng)入口要求的溫度，能耗較高。較為安全的方法往往只能通過調(diào)整焦化廠配煤組成、配煤揮發(fā)份、調(diào)整焦爐溫度等方法來調(diào)節(jié)焦爐煤氣組分，響應(yīng)速度較慢，無法對氫碳比進行迅速調(diào)節(jié)。如何安全的在低氫碳比煤氣條件下運行是一直困擾著焦爐煤氣甲烷化生產(chǎn)液化天然氣裝置的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有甲烷化技術(shù)中存在的甲烷化裝置由于原料焦爐煤氣組分變化，低氫碳比運行時甲烷化反應(yīng)無法控制問題，提供一種低氫碳比焦爐煤氣補氫甲烷化合成天然氣的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種低氫碳比焦爐煤氣補氫甲烷化合成天然氣的方法，其步驟包括：

1)將制取焦炭過程中產(chǎn)生的焦爐煤氣經(jīng)化產(chǎn)車間初步凈化后送入煤氣緩沖裝置；

2)煤氣緩沖裝置將接收的焦爐煤氣直接送入壓縮機進行升壓；

3)壓縮機將升壓至2.5MPa后的焦爐煤氣送至精脫硫裝置進行深度脫硫，將焦爐煤氣的總硫含量脫至0.1ppm以下；

4)煤氣在線全組分分析儀對深度脫硫后的焦爐煤氣組分進行分析，并將分析結(jié)果傳入DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)首先計算焦爐煤氣的氫碳比，然后根據(jù)氫碳比計算氫氣補入量；