[发明专利]一种低氢碳比焦炉煤气补氢甲烷化合成天然气的方法

说明书

本发明提供一种低氢碳比焦炉煤气补氢甲烷化合成天然气的方法，包括：将制取焦炭过程中产生的焦炉煤气经化产车间初步净化后依次送入煤气缓冲装置、压缩机、精脱硫装置、甲烷化装置、冷箱，在精脱硫装置和甲烷化装置之间接入煤气在线全组分分析仪对深度脱硫后的焦炉煤气组分进行分析，DCS控制系统根据分析结果计算焦炉煤气的氢碳比和氢气补入量；在煤气缓冲装置进口端连接氢气补入管，氢气补入管设氢气流量计和流量调节阀，DCS控制系统根据计算得出的氢气补入量输出至氢气流量计，由氢气流量计根据PID调节控制流量调节阀调出相应的流量，用于调节氢碳比的氢气通过氢气补入管送入煤气缓冲装置，促使甲烷化反应的充分进行，避免催化剂表面积碳。

技术领域

本发明涉及焦炉煤气甲烷化技术领域，具体地说是一种低氢碳比焦炉煤气补氢甲烷化合成天然气的方法。

背景技术

焦炉煤气是制取焦炭时产生的副产品，是煤焦化过程得到的可燃气体。主要成份一般为：H₂:54.6％～58.6％、CH₄:22.43％～23.31％、N₂:3.55％～5.31％、CO:9.54％～10.42％、CO₂:3.48％～3.78％、O₂:0.46～0.6％、C_mH_n:1.98％～2.02％。焦炉煤气如何得到有效利用，一直是焦化行业研究的问题，目前焦炉煤气甲烷化生产液化天然气工艺已经成熟，为焦炉煤气的利用提供了一个方向。

国内已有多家焦炉煤气制液化天然气工厂运行，然而在运行过程中由于焦化厂配煤组成的变化，导致焦炉煤气组分随之波动，以某焦化厂运行数据为例，在极端条件下，焦炉煤气组分组成如下CH₄:29.36％、C₂H₆:3.26％、N₂:6.81％、CO₂:5.78％、CO:7.45％、H₂:47.33％，此时焦炉煤气氢碳比为2.89，甲烷化反应难以维持，反应床层有发生积碳的可能,积碳会逐渐覆盖催化剂的表面，从而阻挡催化剂与合成气原料的接触，从而导致催化剂逐渐失活，与此同时，后续深冷单元的冷箱换热也难以调节。

现有技术中，专利号为CN200910199076的“一种补碳返氢工艺实现焦炉煤气甲烷化合成天然气的方法”的专利中提出了一种将氢气补入甲烷化反应器的方法，来调节焦炉煤气的组分，此方法存在氢气与煤气混合不充分的情况，容易导致氢碳比变化剧烈，最终结果是甲烷化反应床层温度急剧变化，由于补入氢气压力高(1MPa)，如果操作不当，极易发生爆炸，同时补入的氢气温度低，需要经过换热升温至250℃才能与高温反应气体混合来达到甲烷化反应入口要求的温度，能耗较高。较为安全的方法往往只能通过调整焦化厂配煤组成、配煤挥发份、调整焦炉温度等方法来调节焦炉煤气组分，响应速度较慢，无法对氢碳比进行迅速调节。如何安全的在低氢碳比煤气条件下运行是一直困扰着焦炉煤气甲烷化生产液化天然气装置的难题。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有甲烷化技术中存在的甲烷化装置由于原料焦炉煤气组分变化，低氢碳比运行时甲烷化反应无法控制问题，提供一种低氢碳比焦炉煤气补氢甲烷化合成天然气的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低氢碳比焦炉煤气补氢甲烷化合成天然气的方法，其步骤包括：

1)将制取焦炭过程中产生的焦炉煤气经化产车间初步净化后送入煤气缓冲装置；

2)煤气缓冲装置将接收的焦炉煤气直接送入压缩机进行升压；

3)压缩机将升压至2.5MPa后的焦炉煤气送至精脱硫装置进行深度脱硫，将焦炉煤气的总硫含量脱至0.1ppm以下；

4)煤气在线全组分分析仪对深度脱硫后的焦炉煤气组分进行分析，并将分析结果传入DCS控制系统，DCS控制系统首先计算焦炉煤气的氢碳比，然后根据氢碳比计算氢气补入量；