[发明专利]一种用于高压粉煤气化的高压气相二氧化碳的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于高压粉煤气化的高压气相二氧化碳的制备方法，利用低温甲醇洗工艺产生的冷能预冷原料气，再深冷分离制备中压液体CO₂，所得中压液体CO₂通过低温液体泵增压后，经所述低温甲醇洗工艺回收中压液体CO₂的冷能，使其气化生成高压气相CO₂，并送至上游粉煤气化单元。与现有技术相比，本发明极大地降低了气相CO₂压缩的功耗，同时结合低温甲醇洗工艺回收液体CO₂的冷能，减少了后续低温甲醇洗脱碳的负荷和公用工程消耗，大大提高了煤制天然气技术的经济性。

技术领域

本发明涉及煤制天然气、气体净化领域，尤其是涉及一种用于高压粉煤气化的高压气相二氧化碳的制备方法。

背景技术

传统煤制天然气(SNG)技术是将固体的煤经气化炉与氧气、水蒸汽反应制得合成气，然后经变换热回收单元调整好氢碳比后，送入气体净化单元，以脱除合成气中的H₂S等硫化物以及绝大部分CO₂气体，经过气体净化后的合成气，送入甲烷化单元发生甲烷化反应，合成满足管网输送要求的SNG产品。

当煤气化单元采用粉煤气化技术时，煤气化过程需要大量高压力等级的CO₂气体，以操作压力为6.5MPa(G)的粉煤气化技术为例，煤气化过程一般需要一股9MPa(G)以上的超高压CO₂气体，经超高压缓冲罐缓冲后，主要用于煤粉锁斗、灰锁斗、飞灰气提等间断、大流量用户，另外需要一股高压7.8MPa(G)左右的CO₂气体用于煤粉给料罐、煤粉输送及各种吹扫的连续使用。粉煤气化所需的CO₂气体来自气体净化单元，气体净化技术几乎均采用低温甲醇洗工艺，如附图1所示，该工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体，是一种物理吸收法。低温甲醇吸收H₂S、COS和CO₂的过程是在高压下进行的，其压力随着上游气化压力而定，甲醇溶剂再生的过程却是在低压下进行的，吸收了H₂S、COS和CO₂的富甲醇溶液通过减压、气提的方式使溶解在甲醇中的CO₂气体释放出来，以此获得高浓度CO₂气体，此时富集的CO₂气体其压力比较低，一般在0.2MPa(G)左右，此过程使得CO₂在合成气脱碳前的压力得不到有效回收利用。为满足粉煤气化所需要的高压力等级CO₂气体，需要用CO₂气体压缩机将气体净化单元制得的低压CO₂气体增压至高压粉煤气化所需的各压力等级，此过程压缩比较大，压缩机功耗及冷却水消耗都很高，同时由于低压CO₂气体体积量较大，也使得CO₂气体压缩机造价高、占地大。

煤制天然气(SNG)技术中当以粉煤气化技术制得的合成气依次经CO变换、净化脱硫、甲烷化等单元制得粗甲烷气，粗甲烷气再经净化脱碳制得SNG产品的工艺中，粗甲烷气中CO₂气体的浓度一般会高达60％-75％，而净化脱碳过程无论采用物理吸收法还是化学吸收法，通过溶剂再生得到的只是浓度高、压力低的气相CO₂，CO₂气体在粗甲烷气中的压力能并没有得到有效回收利用，这部分气体返回至煤气化单元时还需要重新被增压、冷却，使得CO₂气体压缩机功耗及冷却水消耗特别高，同时在溶剂再生过程中得到的这部分高浓度CO₂气体中还夹带约200ppm的甲醇气体，这不但造成甲醇溶剂的损失，而且也不能满足越来越严格的环保要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于高压粉煤气化的高压气相二氧化碳的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：