[发明专利]一种干馏煤气制甲烷合成气的补碳方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干馏煤气制甲烷合成气的方法，尤其是一种用于干馏煤气制甲烷合成气时调节氢碳比的补碳方法。

背景技术

煤炭燃烧是我国目前乃至今后相当长时间获取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃烧，导致我国大气环境污染严重，雾霾天气频发，同时未有效利用煤中化学品，浪费严重，导致过程经济性差。因此对燃用煤炭实施干馏（拔头），充分回收煤中所含化学品，已在业内高效梯级利用煤炭方面形成广泛共识。

煤炭干馏气经化产回收后，主要成分为H₂、CH₄、CO、CO₂、N₂、C_mH_n等，经深度净化、甲烷化等工序可用于生产合成天然气（SNG）或液化天然气（LNG），从而提高干馏煤气的附加值，使干馏煤气得以有效利用。但是无论是高温干馏煤气，还是中温干馏煤气，均存在H₂含量过剩，氢碳比不符合甲烷合成气的摩尔比要求。现有高温干馏技术如冶金焦生产，其干馏煤气中H₂含量达50%以上，碳含量约10%，氢碳比高达5以上；现有中温干馏技术如兰炭（中温）生产，其干馏煤气中H₂含量达40%以上，氢碳比达3.5以上。

欲将过剩氢气完全反应必须对干馏煤气补碳。通常采用煤炭气化补碳，为降低甲烷合成气中的含氮量，需空分制纯氧作为气化剂。如现有固定床纯氧煤气化补碳技术，以焦炭或无烟煤为原料，纯氧、CO₂或水蒸气为气化剂，需配套纯氧生产装置和变压吸附（PSA）装置；再如规模较大的德士古粉煤气化技术，单台炉投资达数亿元，并需配较大的空分装置，原料煤要求很高。

上述现有技术工艺复杂，一次性投资很大，较难在我国煤干馏企业推广。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是以碳酸盐矿物作为补碳原料，直接添加到干馏入炉煤中，通过热分解对甲烷合成气进行补碳，其目的是提供一种工艺简单、投资少且成本低的干馏煤气制甲烷合成气的补碳方法。

基于上述目的，本发明所采取的措施是一种干馏煤气制甲烷合成气的补碳方法，其所述方法是按下列步骤进行：

⑴ 确定入炉煤的质量指标为：FC_d≥50%，V_adf≥25%，A_d≤25%，S_t,d＜1.5%；

⑵ 确定碳酸盐补碳原料的烧损率、入炉煤的产气率及原干馏煤气的组成；

⑶ 将干燥的碳酸盐补碳原料经粗破、干式研磨，使矿粉粒度≤80目；

⑷ 将研磨好的碳酸盐补碳原料加入至入炉煤中混合均匀，得到混合炉料；

将混合炉料装入干馏炉；

中温干馏，碳酸盐补碳原料加入量为入炉煤量的0.5～15wt%；

高温干馏，碳酸盐补碳原料加入量则为入炉煤量的4～20wt%；

⑸ 将干馏炉中的混合炉料隔绝空气加热，通过热分解与过剩的H₂气进行匹配；

中温干馏持续加热6～12h，炉料中心温度逐渐升至700～900℃；

高温干馏则持续加热12～24h，炉料中心温度逐渐升至900～1100℃；

然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分后，即得到固体清洁燃料；

⑹ 干馏炉加热过程溢出的荒干馏煤气，经除焦油、湿法脱硫、洗氨、洗苯的化产回收工序后，即获得补碳后的净干馏煤气，其补碳后的净干馏煤气的焦油≤0.02g/m³、H₂S≤0.2g/m³、NH₃≤0.05g/m³、苯≤4g/m³；

⑺ 补碳后的净干馏煤气再经预处理、粗脱硫、精脱硫的深度净化工序，即制得甲烷合成气；

其甲烷合成气的氢碳比为：R=(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)=3.0～3.3；

总硫≤0.1ppm，芳香烃≤20mg/m³。

基于上述技术方案，进一步地附加技术方案如下。

所述碳酸盐补碳原料的加入量是按下列公式计算的：

其中：M_S——碳酸盐的烧损率，wt%；

V_R——干入炉煤产气率，Nm³/t；