[发明专利]利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取甲烷的方法

说明书

发明领域

本发明属于一种生产甲烷的方法，具体地说是涉及一种利用膜分离与低温精 馏从焦炉煤气中提取甲烷的方法。

背景技术

焦炉煤气是指用炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品 的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。

焦炉煤气的热值约为17580kJ/m³～18420kJ/m³，天然气的热值约为 35588kJ/m³，焦炉煤气的热值约为天然气热值的一半。焦炉煤气的密度为 0.45kg/m³～0.48kg/m³。着火温度为600℃～650℃，具有燃烧速度快、着火快、 火焰短的特点，理论燃烧温度为1800℃～2000℃。

每炼1吨焦炭，会产生430m³左右的焦炉煤气。这些焦炉煤气中的一半用于 回炉助燃，另外约200m³必须使用专门的装置进行回收，否则只能直接排入大气， 或者燃烧排放(俗称“点天灯”)。国家统计局的数据显示，2007年全国规模以 上焦化企业共生产焦炭3.28亿吨，超过了全球焦炭总产量的50％。如此算来， 全国白白排放掉或者低值利用(例如发电、玻璃制造等)的焦炉煤气就有600多 亿立方米。若以0.2元/立方米的价格(我国民用天然气价格已超过2元/立方米) 计，这些焦炉煤气价值达到上百亿元。

焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭经高温干馏出来的气体产物。在干馏温度为 550℃，焦炉煤气中有大量的H₂、CH₄、CO、H₂S、COS、CS₂、NH₃、HCN、噻 吩、硫磺、硫醚、焦油、萘、苯等化学物质。在炼焦产品中，按重量计算，焦炉 煤气占15％-18％，为全部产品的第二位，仅次于焦炭产品。焦炉煤气的具体 组成如表1所示。

表1：

可以看出在焦炉煤气中，甲烷的含量在25％左右。即每生产一吨焦炭，将产 生100立方米的甲烷，全国每年从焦炭生产过程产生的甲烷，将达到近200多亿 立方米。

2000年2月正式启动，2002年7月正式开工，2004年10月1日全线建成 投产的西气东输工程设计年输气能力也只有120亿立方米。按西气东输年输天然 气120亿立方米计算，每年可替代1600万吨标准煤，减少排放27万吨粉尘，使 我国一次能源结构中天然气消耗增幅达50％。天然气的热效率远远高于煤炭， 如果按120亿立方米测算，比利用煤炭可节约能源437万吨标准煤。每吨标准煤 按300元计算，则每年可节约燃料价值13亿多元。

所以能开发出利用焦炭生产的废气(焦炉煤气)生产出洁净的、我国急需的 优质能源天然气(甲烷)，将对我国目前正在大力推行的节能减排工作具有重要 的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取甲烷 的方法，该方法可以高效地从焦炉煤气中提取气/液态甲烷。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取甲烷的方法，首 先将从焦炭生产中收集到的焦炉煤气经加压进入粗脱硫及预处理过程，除掉苯、 萘与煤焦油等杂质成分后，再次增压，经水解脱除H₂S、；并利用N-甲基二乙醇 胺溶液湿法除掉二氧化碳酸性气体后，经吸附过程脱掉硫化物、汞、水分及高碳 类化合物(C5以上化合物)后进入膜分离装置；经过膜分离装置后的的焦炉煤 气气体中，组分主要为CH₄、少量H₂、N₂、CO。经过膜分离装置得到的焦炉煤 气经降温至-110～-195℃后，进入低温精馏塔，液态甲烷将在低温精馏塔底部 排出，装入液态甲烷槽车。H₂、N₂、CO等将从低温精馏塔顶部抽出，进入焦炉 煤气尾气回收装置，完成液态甲烷的生产。液态甲烷也可以经升温至气态，形成 气态甲烷产品。

本发明提供的利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取甲烷的方法，其步骤 如下：

(1)将从焦炭生产中收集到的焦炉煤气压缩至0.12～0.15MPa、温度冷却 至20～40℃后，经过粗脱硫及预处理脱除硫、苯、萘和焦油杂质成分；