[发明专利]焦炉煤气与发生炉煤气制备天然气及余热利用方法和系统

权利要求书

1.一种焦炉煤气与发生炉煤气制备天然气及余热利用的方法，其特征在于以焦炉煤气和发生炉煤气为原料，按比例将用作原料的焦炉煤气和发生炉煤气送入甲烷化装置进行甲烷化处理，经甲烷化处理后的气体的主要成分为甲烷和N₂，对经甲烷化处理后的气体进行气体分离，形成氮气和由甲烷构成的天然气，所述氮气作为氮气源接入干熄焦的氮气循环系统，经过余热锅炉进行放热后的氮气作为冷却气经除尘后回用于熄焦炉，经过熄焦炉进行吸热后的氮气做为热介质经除尘后用于余热锅炉进行余热利用。

2.如权利要求1所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于依据甲烷化反应所需H₂、CO和CO₂三者之间的比例要求，根据用作原料的焦炉煤气和发生炉煤气中H₂、CO和CO₂的含量，计算焦炉煤气和发生炉煤气之间的配比。

3.如权利要求2所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于在甲烷化完全反应的理论比例上适度增大焦炉煤气的添加量，适度提高甲烷化反应中施加氢气的比例，焦炉煤气的添加量采用使甲烷化后的气体中氢含量为0.25-0.8%时的添加量。

4.如权利要求3所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于所述作用原料的焦炉煤气和发生炉煤气采用经过净化后的净焦炉煤气和净发生炉煤气，去除其中的焦油、苯、萘、硫化物等杂质。

5.如权利要求1所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于所述发生炉煤气以无烟煤、烟煤或褐煤制得，根据发生炉煤气所用原料的煤种分别计算或设定所述用作原料的焦炉煤气与发生炉煤气的配比，当所述发生炉煤气为无烟煤制得的发生炉煤气时，焦炉煤气用量相对于两种煤气总用量的体积百分比为79-82%，当所述发生炉煤气为以烟煤制得的发生炉煤气时，焦炉煤气用量相对于两种煤气总用量的体积百分比为80-83%，当所述发生炉煤气为以褐煤为原料制得的发生炉煤气时，焦炉煤气用量相对于两种煤气总用量的体积百分比为78-81%。

6.如权利要求1所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于采用相互串联的三级或多于三级的甲烷化设备实现和完成所述的甲烷化反应，在第一级甲烷化设备中只送入全部或大部分所述发生炉煤气进行甲烷化反应，在后续的甲烷化设备中送入前一级甲烷化设备反应后的气体以及用作原料的所述焦炉煤气或所述焦炉煤气和所述发生炉煤气的剩余部分，其中所述焦炉煤气分成多份分别送入第一级之后的各级甲烷化设备。

7.如权利要求6所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于所述甲烷化装置为三级相互串联的甲烷化设备，将全部的发生炉煤气送入第一级甲烷设备进行甲烷化反应，在第二级甲烷化设备中送入第一级甲烷化设备反应后的气体和40%的焦炉煤气进行甲烷化反应，在第三级甲烷化设备中送入第二级甲烷化设备反应后的气体和剩余60%的发生炉煤气进行甲烷化反应。

8.如权利要求6所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于所述甲烷化装置为四级相互串联的甲烷化设备，将80%的发生炉煤气送入第一级甲烷设备进行甲烷化反应，在第二级甲烷化设备中送入第一级甲烷化设备反应后的气体和40%的焦炉煤气进行甲烷化反应，在第三级甲烷化设备中送入第二级甲烷化设备反应后的气体、20%的焦炉煤气和剩余20%的发生炉煤气进行甲烷化反应，在第四级甲烷化设备中送入第三级甲烷化设备反应后的气体和剩余40%的焦炉煤气进行甲烷化反应。

9.如权利要求1所述的焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的方法，其特征在于所述甲烷化装置由一级或多级甲烷化设备构成，对经过所述甲烷化设备反应之后的气体进行降温，以适应后续工艺的要求，所述降温采用热交换方法并回收利用降温所释放出来的热量，对甲烷化反应完成后的气体进行气体分离，将其中所含的氮气分离出来，分离氮气后的气体主要包含甲烷，经净化处理或者不经净化处理作为天然气。

10.一种焦炉煤气与发生炉煤气耦合生产天然气的生产装置，其特征在于包括相互连接的甲烷化装置和氮分离装置，以焦炉煤气和发生炉煤气为原料，依据甲烷化反应所需H₂、CO和CO₂三者之间的比例要求，根据用作原料的焦炉煤气和发生炉煤气中H₂、CO和CO₂的含量，计算焦炉煤气和发生炉煤气之间的配比，按比例将用作原料的焦炉煤气和发生炉煤气送入甲烷化装置进行甲烷化处理，经过甲烷化反应后的气体进入氮分离装置进行气体分离，所述氮分离装置设有天然气出口和氮气出口，所述氮气出口通过管道接入干熄焦的氮气循环系统，所述熄焦炉的高温气出口经第一除尘器除尘接入余热锅炉的高温气进口，所述余热锅炉的低温气出口经第二除尘器接入熄焦炉的冷却气进口。