[发明专利]一种由碳氢工业尾气合成代用天然气的甲烷化方法

说明书

【技术领域】

本发明属于碳氢工业尾气合成代用天然气技术领域。更具体地，本发明涉及由碳氢工业尾气合成代用天然气的甲烷化方法。

【背景技术】

我国炼焦、电石、兰碳、炼钢等工业发达，副产大量工业尾气，这些富含碳、氢的工业尾气得不到有效利用，不仅造成资源浪费，而且污染环境。如果以这些碳氢工业尾气为原料，合成代用天然气，不仅能够变废为宝，还能够节能减排，具有较高的经济效益和社会效益。

合成代用天然气的甲烷化反应如下：CO+3H₂→CH₄+H₂O十206.2KJ/molCO₂十4H₂→CH₄十2H₂O+165kj/mol

甲烷化是目前解决我国天然气短缺的有效补充渠道，尤其是能够解决我国偏远地区资源短缺，缺乏天然气困境。目前合成天然气主要来源于煤气化过程，通过变换、净化、合成等工艺获得天然气产品。整个工艺复杂，操作单位多，投资规模大，资源利用率低。

另一方面，我国炼焦、电石、炼钢、兰炭等工业发达，副产大量碳氢工业尾气，这些富含碳氢的工业尾气得不到有效利用，不仅造成资源浪费，而且污染环境。如果以这些碳氢工业尾气为原料，生产合成代用天然气，不仅能够变废为宝，还能够节能减排，具有较高的经济效益和社会效益。

目前碳氢工业尾气，特别是焦炉煤气的应用方面，已经有了许多努力和进展，CN191985A、CN101391935A和CN101100622A等均公开了利用焦炉煤气合成天然气的方法，但均不能充分利用焦炉煤气中的H₂，不能将CO₂完全转化为甲烷，反应后的气体需要通过PAS或者低温甲醇洗提纯，同时反应过程需要通过压缩机将工艺气体部分循环来降低放热，其投资和运行成本均较高。CN101607859A，CN10712897A，CN101818087A也采用循环工艺，并通过在焦炉煤气中配入纯CO₂或补碳气，将多余H₂消耗掉。整个甲烷化工艺过程中气体压缩机的能耗占整个工艺90%以上。上述专利申请中，无论是将甲烷化反应后的气体返回一段甲烷化反应器前进行循环，降低CO+CO₂含量，还是将外界CO₂或者补碳气补入原料气中进行循环，均需要循环压缩机，甲烷化工艺能耗高，经济效益低。ZL101597521B采用在焦炉气中补充CO₂方法来调节氢碳比，达到合理利用焦炉煤气目的，其CO₂来自外界或者甲烷化后的CO₂循环。

因此，本发明针对上述合成甲烷方法中碳氢资源利用低，设备投资大、运行成本高、效益差等缺点，提出了一种新的合理利用包括焦炉煤气、黄磷尾气、电石炉气、炼钢转炉气、乙炔尾气和兰炭尾气等在内的碳氢工业尾气的新途径。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种由碳氢工业尾气合成代用天然气的甲烷化方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明针对现有技术存在的这些问题，提供一种合理高效利用碳氢工业尾气合成代用天然气的新方法。该方法根据碳氢比不同让碳氢工业尾气一次通过甲烷化反应器，或者让碳氢工业尾气通过一段甲烷化反应器后进行碳氢调节，再依次通过甲烷化反应器，这样可以完全利用碳氢工业尾气中的CO、CO₂和H₂，无须循环便可以直接制成符合国标的天然气，同时有效回收热量。

本发明涉及一种由碳氢工业尾气合成代用天然气的甲烷化方法。

该甲烷化方法步骤如下：

在所述碳氢工业尾气中，氢气、一氧化碳与二氧化碳含量符合关系式(H₂-3CO)/CO₂=4要求时，将所述碳氢工业尾气预热达到温度200～300℃，然后进入第一段甲烷化反应器，在Ni系甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应，将其中60～90体积%CO和一部分CO₂转换为CH₄，得到第一段甲烷化混合气体，它的温度同时升高至350～650℃；接着它由第一段甲烷化反应器进入第一段废热锅炉进行冷却，将所述的甲烷化混合气体冷却降温至230-350℃；然后