[发明专利]一种焦炉气甲烷化制合成天然气的工艺

说明书

技术领域

本发明属于焦炉气综合应用技术领域，涉及焦炉气甲烷化生产合成天然气的工艺。

背景技术

中海油于2012年1月4日宣布，将一个焦炉气与额外CO₂转化成合成天然气(SNG)和液化天然气(LNG)合同授予托普索公司。该公司将焦炉气生产SNG的技术转让、工程开发和催化剂。该技术对焦炉气有价值的化合物加以利用，消耗来自外部的CO₂，从而减少CO₂排放。还将TREMP技术用于甲烷化，TREMP技术已在中国、韩国的6套大型SNG装置上使用。承建商为中海油子公司中海石油天然气与发电集团。装置位于山东省菏泽市。进料气为焦化厂“废弃”的焦炉煤气，CO₂来自化肥厂。产品SNG将利用中海油的技术平台转换成LNG，并分销至当地市场。

山西国新楼俊能源有限公司与西南化工研究设计院(简称西南院)签订了焦炉气合成天然气(SNG)项目的合作协议，以炼焦所产生的焦炉气作为原料气制SNG，装置规模为5×10⁴m³/h(以标准状态计)，2011年底建成投产。该项目建设投资为同等规模煤制天然气的30％～40％，项目建成后年产SNG2×10⁸Nm³，实现焦炉煤气零排放，年减排二氧化碳338kt、二氧化硫1.21kt、粉尘总量16t。该装置采用西南院焦炉气制SNG专利技术属国家“十一五”科技支撑计划重点项目，通过科技部组织的专家验收。

2010年8月，大连普瑞特、山东铁雄能源、成都五环新瑞合作完成的焦炉气制天然气试验装置完成1000h连续试验，该项目通过山东省技术鉴定。焦炉气中CH₄、CO、CO₂总含量为40％，H含量高。焦炉气通过甲烷化反应，大部分CO、CO₂等转化成CH₄，得到含H₂、CH₄、N₂的混合气体，后经变压吸附或膜分离技术可得到90％以上的天然气。该项目采用了二段绝热低压尾气不循环补加水蒸气多项创新技术，甲烷化催化剂和工程工艺的研究由大连普瑞特化工科技有限公司承担。

2010年12月18日，由武汉科林精细化工有限公司与北京溯希公司合作开发的“乌海华清能源科技有限公司12万Nm3/天焦炉气甲烷化制CNG”装置成功开车，标志着焦炉气甲烷化制CNG成功实现国产化，是国内焦炉气综合利用项目的里程碑。“乌海华清能源科技有限公司12万Nm3/天焦炉气甲烷化制CNG”性装置主要由焦炉气深度净化系统、甲烷化系统、变压吸附系统部分组成，通过净化脱除杂质、使焦炉气中硫含量≤0.1mg/m³，通过多级甲烷化反应、PSA分离甲烷等步骤得到甲烷浓度90%以上的产品。该套装置特点为：1、甲烷化反应采用循环与多级冷激工艺，控制甲烷化入口CO含量，控制甲烷化出口温度，利于甲烷化反应的顺利进行，抑制副反应的发生；2、甲烷化催化剂活性好，热稳定性好，抗积碳性佳，具有良好低温活性特点，同时还能将高烃转化以及良好的抗氧化性能；3、所需热量由甲烷化反应获取，多余热量附产蒸汽可作它用，设备投资少，工艺简单。随着对环境保护工作的重视和能源结构战略设想的调整，天然气技术在中国也得到快速发展及推广应用，而乌海华清焦炉气甲烷化制CNG装置成功开车展示出了焦炉气综合利用的广阔前景。

2010年6月，林达公司、同世达集团、太原理工工程公司以及普瑞特公司签订协议，共同开发中低温换热式焦炉气合成天然气新工艺。上述工艺的合成压力初步定为0.4MPa～0.8MPa，热点温度为300℃～500℃。日处理焦炉气量5000m³。

山西河津焦炉煤气综合利用制取液化天然气(LNG)工程由中科院理化技术研究所作为负责方，合格的LNG产品经过7天联动，顺利产出。焦炉气中的杂质采用联合净化工艺脱除，氢气的提取利用陶瓷膜分离装置，进入液化精馏单元的是富甲烷气体。合格的LNG通过低温精馏最后得到，再装入产品储罐。

发明内容

本发明目的在于提供一种能量利用合理、循环比小、经济效益好的工艺，是以焦炉气经甲烷化反应制取天然气的工艺方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：