[发明专利]利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法

权利要求书

1.利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

（1）多个地下气化炉或气化炉群通过富氧气化或纯氧气化工艺生产适当经济规模的粗合成气；

（2）粗合成气通过产品井输送至地面，并进入粗合成气冷却、水洗和分离单元，获得干合成气，所述干合成气包括H₂、CO、CO₂、CH₄、H₂S、COS和HCN成分；

（3）干合成气输送至酸性水煤气变换和冷却单元，干合成气中过量的CO与水蒸汽进行催化反应，生成H₂和CO₂，调节下游甲烷化反应期望的碳氢比；

（4）冷却后的合成气输送至酸性气体脱除单元，所述酸性气体脱除单元的入口处设有汞脱除反应器，采用逆流气体吸收法，在吸收塔内利用可再生溶剂吸收合成气中的酸性气体H₂S和CO₂，获得满足下游合成工艺要求H₂S含量<1ppmv的合成气；

（5）合成气中多余的二氧化碳通过酸性气体脱除单元进一步脱除，以进一步校验甲烷化反应要求的合成气中H₂:CO₂化学计量比为4或H₂:CO化学计量比为3，并限制合成天然气中残留的过量CO₂；

（6）合成气通过甲烷化单元合成甲烷，所述甲烷化单元入口设有钴钼氧化锌催化剂的保护反应器，确保脱除合成气中任何残留的硫；湿的合成天然气输送至脱水单元脱除水分，获得最终产品合成天然气。

2.根据权利要求1所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：步骤（2）中采用冷却水洗一步进行的直接冷却工艺，或者采用冷却水洗两步进行的间接冷却工艺。

3.根据权利要求1所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：步骤（3）中催化反应后的合成气经过冷却后，冷凝的液体回收并输送至酸水汽提单元进行处理，冷却过程的余热用于生产低压蒸汽或预热锅炉给水，通过直接或间接加热酸水汽提单元的反应器并同时添加苛性钠将冷凝酸性液体内的酸性气体分离，然后将酸性气体输送至硫磺生产单元，将H₂S转化成硫磺。

4.根据权利要求1所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：步骤（4）中酸性气体脱除单元所采用低温甲醇洗和SELEXOL工艺的物理溶剂吸附技术，离开吸收塔底部的富含酸性气体的溶剂被送到再生反应器中，通过低压蒸汽汽提脱除溶剂吸收的H₂S，然后将其转化成硫磺，通过多级减压和氮气汽提处理，将与H₂S一起被吸收的二氧化碳从溶剂中脱除。

5.根据权利要求1所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：步骤（2）获得的煤焦油，进入煤焦油处理单元，通过蒸馏将煤焦油分为煤焦油石脑油和煤焦油馏出物，然后通过对煤焦油石脑油加氢处理以脱除残留的硫，脱硫后的煤焦油石脑油输送至预重整单元，生产富含甲烷的气体流并输送至自热重整单元，在自热重整单元中，使用二氧化碳或蒸汽和氧气对富含甲烷的气体流进行重整，自热重整单元合成气与干合成气以适宜比例混合后进入酸性水煤气变换和冷却单元进行后续处理。

6.根据权利要求5所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：蒸汽自热重整产品气中H₂:CO化学计量比为2.5:1，二氧化碳自热重整产品气中的H₂:CO化学计量比为1:1。

7.根据权利要求1所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：步骤（3）干合成气，首先输送至酸性气体脱除单元处理，所述酸性气体脱除单元的入口处包含COS水解单元，在自热重整单元的入口处，干合成气通过一个催化剂保护反应器，除去残留杂质，以保护自热重整单元催化剂和下游甲烷化催化剂，然后合成气进入自热重整单元，与空气分离装置生产的氧气、锅炉生产的蒸汽和预重整单元生产的高甲烷含量的产品气反应，生产自热重整单元合成气，之后，自热重整单元合成气再进入水煤气变换和冷却单元，调整甲烷化单元所需的H₂:CO化学计量比。

8.根据权利要求7所述的利用煤炭地下气化产品气生产合成天然气的方法，其特征在于：自热重整单元生成的工艺水，输送至工艺水处理单元处理后再循环利用，过量的二氧化碳通过脱碳单元脱除，所采用的脱碳工艺包括化学吸附、物理吸附、吸附床、吸附再生法、低温分离法或膜分离法。