[发明专利]一种煤制天然气工艺

权利要求书

1.一种煤制天然气工艺，其由以下步骤组成：

(A)催化气化：煤粉进入煤气化炉，在煤气化炉内进行催化气化反应，分离出炭渣、焦油以及富含甲烷的合成原料气；

(B)耐硫甲烷化：合成原料气经除尘净化后进入至少一级串联的装填有钼基催化剂的耐硫甲烷化反应器进行耐硫甲烷化反应，出口反应气经换热回收热量后，经冷凝分离进入低温甲醇洗工段，脱除反应气中的无机硫以及大量CO₂；

(C)精脱硫：经净化处理后的反应气进入装有铜系脱硫催化剂的精脱硫反应器中进行微量硫的脱除，使得反应气中硫含量低于0.03ppm；

(D)补充甲烷化：精脱硫后的反应气进入装填镍基甲烷化催化剂的一段补充甲烷化反应器或至少两段串联的补充甲烷化反应器进行补充甲烷化，反应器出口气经冷凝分离后，得到天然气产品，

煤催化气化条件为反应压力1.0～5.0MPa、反应温度600～1000℃；

煤气化炉出口气经分离得到甲烷合成用原料气组成按体积百分数计：H₂:25～35％，CO:12～20％，CO₂:30％～45％，CH₄:15～24％，H₂S:0～1.0％，其他杂质气体1.0％；

其中，耐硫甲烷化出口气体组成按体积百分数计为：H₂:10～20％，CO:10～20％，CO₂:35～50％，CH₄:20～30％，H₂S:0～1.0％，其他杂质气体1.0％；

耐硫甲烷化出口气体采用低温甲醇洗脱硫脱碳，操作条件为：温度-20～-55℃，压力1.0～5.0MPa，硫含量降至0.1ppm以下，二氧化碳含量降至0.1～5.0V％。

2.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，煤粉经预处理工序后进入煤气化炉，预处理工序包括干燥和粉碎。

3.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，步骤(A)中煤催化气化所用催化剂选自碱金属、碱土金属、过渡金属中的至少一种，所述的催化剂以浸渍法、干混法或离子交换法的方式负载在含碳原料上。

4.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，在步骤(B)中，除尘除油后的甲烷合成原料气经换热至200～400℃，进入耐硫甲烷化反应器；耐硫甲烷化反应器为至少一段串联的耐硫甲烷化反应器，反应器类型为固定床、浆态床中的一种；

耐硫甲烷化催化剂为钼系多功能催化剂，催化剂活性组分为MoS₂，占催化剂总质量的5％～30％，载体为Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、TiO₂、SiO₂、MgO中的一种或多种氧化物复合型载体，载体占比为60％～85％，助剂为K、B、W、Ni、Co、La中的一种或多种。

5.根据权利要求1或4所述的煤制天然气工艺，其中，耐硫甲烷化反应器入口原料气的水汽比为0.2～1.0；

耐硫甲烷化反应条件为：反应压力为1～5MPa，反应温度为260～650℃，空速为1000～10000h^-1。

6.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，精脱硫反应器的反应温度150～240℃，反应压力1.0-5.0MPa，空速4000～10000h^-1。

7.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，精脱硫反应器的反应温度170～210℃，空速5000～10000h^-1。

8.根据权利要求1所述的煤制天然气工艺，其中，补充甲烷化反应器为绝热式固定床反应器；

补充甲烷化反应条件为温度260～600℃，压力1.0～5.0MPa，空速5000～12000h^-1；

补充甲烷化反应器水气比为0.05～0.15:1。