[发明专利]一种煤联产天然气和氢气的方法

说明书

本发明公开了一种煤联产天然气和氢气的方法。所述方法包括如下步骤：(1)煤气与水蒸气进行CO变换反应制备CO的摩尔含量＜3％的变换气；(2)所述变换气经换热降温后进行低温甲醇洗，得到提纯后的CO₂和富氢工艺气；(3)部分量的所述富氢工艺气经变压吸附得到氢气；(4)剩余的所述富氢工艺气与步骤(2)得到的所述CO₂进行CO₂甲烷化反应，得到天然气。本发明通过对工艺流程的调整和集成，使煤制天然气项目同时生产天然气和高纯氢气双产品。本发明把原本要排放的高纯度CO₂资源化利用，CO₂甲烷化制备天然气，大幅降低了煤制天然气项目的碳排放量；产生得氢气纯度满足燃料电池汽车使用和加氢站气质要求。

技术领域

本发明涉及一种煤联产天然气和氢气的方法，属于煤化工领域。

背景技术

氢能具有热值高、无污染的优点，是一种优越、清洁、高效的新能源。目前的制氢技术主要有煤制氢、天然气制氢、核能制氢、太阳能制氢、生物质制氢等方式。我国资源禀赋中煤炭占约80％，煤炭的清洁化利用是保障我国能源安全的必经之路。煤制氢是现阶段获得大宗氢源的主要方式之一。近年来我国煤制天然气项目发展火热，已经有四个项目正在运行，且有多个项目已经拿到发改委路条。本专利即是基于煤制天然气的工艺流程，对其进行适当的技术改造，使其具备天然气和氢气双清洁能源产品生产功能。经过查询，国内对于煤制天然气和氢气双产品的技术专利尚稀少。

公开号为CN101338231的专利申请公开了一种类天然气燃料及煤等能源物质和水通过中间产物氢气做为气化剂生产以甲烷为主要成份的类天然气或高纯氢的方法，煤与氢气在气化装置中气化转化为类天然气，部分或全部类天然气经精脱硫后与系统产生的过热蒸汽重整制取氢气，氢气与煤气化制类天然气，循环过程向系统外提供类天然气或氢气，将煤等能源物质的化学能量转化为类天然气或氢气的化学能，化学能转化率高于煤的间接液化、直接液化或生产醇醚燃料，是一种高效洁净煤技术，类天然气可用于民用、工业、商业或燃气—蒸汽联合循环发电供热。但其氢气是通过部分类天然气经精脱硫，蒸汽重整或部分氧化蒸汽重整，重整气体经变换、脱碳后获得。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤联产天然气和氢气的方法，本发明利用变换阶段把CO基本全部消耗，利用低温甲醇洗排放的CO₂和氢气(工艺气)进行CO₂甲烷化，实现了天然气和氢气的联产。

本发明所提供的煤联产天然气和氢气的方法，包括如下步骤：

(1)煤气与水蒸气进行CO变换反应制备CO的摩尔含量＜3％的变换气；

(2)所述变换气经换热降温后进行低温甲醇洗，得到提纯后的CO₂和富氢工艺气；

(3)部分量的所述富氢工艺气经变压吸附得到氢气；

(4)剩余的所述富氢工艺气与步骤(2)得到的所述CO₂进行CO₂甲烷化反应，得到天然气。

上述方法中，步骤(1)中，可进行两级或多级、深度的CO变换反应，把CO基本全部转化，得到的所述变换气中CO的摩尔含量尽量低，最大程度转化为CO₂和H₂；

所述CO变换反应可包括依次进行的中温耐硫CO变换反应和深度CO变换反应，均可在常规的条件下进行；

本发明通过所述CO变换反应把CO基本全部消耗，得到主要组成为CO₂、H₂、CH₄的变换气，这与煤制天然气工艺中的CO变换控制一定量的CO以实现甲烷化的氢碳比的方法具有很大差异。

上述方法中，步骤(2)中，所述换热降温后的温度为40～80℃；