以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣的方法
【專利摘要】一種以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣的方法，其所述方法是將碳酸鹽補碳原料粉加入到煤料中混合后裝入干餾爐進行加熱，然后熄焦降溫，篩分后即為固體清潔燃料，生成CO2和CO氣體直接進入干餾煤氣中與過剩的H2氣體匹配，溢出的干餾煤氣，經(jīng)化產(chǎn)回收工序、深度凈化工序，獲得甲烷合成氣，再經(jīng)甲烷化工序得到粗合成天然氣，后經(jīng)脫碳工序、干燥工序、純化工序，得到凈合成天然氣，然后深冷液化制的液化天然氣。本發(fā)明將碳酸鹽類礦物直接添加到干餾入爐煤中，利用其熱分解所產(chǎn)生的CO2和CO氣體為干餾煤氣補碳，具有原料來源豐富、工藝過程簡單、設備投資省、補碳成本低、經(jīng)濟性好等特點，廣泛應用于高、中溫干餾煤氣的綜合利用項目。
【專利說明】以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液化天然氣的方法，進一步地是以干餾煤氣為原料，經(jīng)過進行補碳實現(xiàn)生產(chǎn)液化天然氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的低碳能源。目前，天然氣占我國一次能源消費比重為4.6%，與國際平均水平(23.8%)差距較大。2010年我國天然氣消費量為1075億Nm3，對外依存度已超過15%，到2015年將達2300億Nm3，對外依存度超過35%。因此，加快天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高天然氣在一次能源消費中的比重，對我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、提高人民生活水平、促進節(jié)能減排、應對氣候變化具有重要的戰(zhàn)略意義。[0003]LNG (Liquefied Natural Gas),即液化天然氣的英文縮寫。LNG是將常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至_162°C以下，使之凝結(jié)成液體。天然氣液化后體積縮小約600倍，大大節(jié)約儲運空間和成本，且具有熱值大、性能高等特點。LNG作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將LNG列為首選燃料，在能源供應中的比例迅速增加。目前，LNG正以每年約12%的高速增長，成為全球增長最迅猛的能源行業(yè)之一。全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG已成為稀缺清潔資源，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點。
[0004]煤炭燃燒是我國目前乃至今后相當長時間獲取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃燒，導致我國大氣環(huán)境污染嚴重，霧霾天氣頻發(fā)，同時未有效利用煤中化學品，浪費嚴重，導致過程經(jīng)濟性差。因此對燃用煤炭實施干餾(拔頭)，充分回收煤中所含化學品，已在業(yè)內(nèi)高效梯級利用煤炭方面形成廣泛共識。
[0005]煤炭干餾氣經(jīng)化產(chǎn)回收后，主要成分為H2、CH4, CO、CO2, N2, CA等，經(jīng)深度凈化、甲烷化、深冷液化等工序可用于生產(chǎn)液化天然氣(LNG)，從而提高干餾煤氣的附加值，使干餾煤氣得以有效利用。但是無論是高溫干餾煤氣，還是中溫干餾煤氣，均存在H2含量過剩，氫碳比不符合甲烷合成氣的摩爾比要求?，F(xiàn)有高溫干餾技術(shù)如冶金焦生產(chǎn)，其干餾煤氣中H2含量達50%以上，碳含量約10%，氫碳比高達5以上；現(xiàn)有中溫干餾技術(shù)如蘭炭(中溫)生產(chǎn)，其干餾煤氣中H2含量達40%以上，氫碳比達3.5以上。
[0006]欲將過剩氫氣完全反應必須對干餾煤氣補碳。通常采用煤炭氣化補碳，為降低甲烷合成氣中的含氮量，需空分制純氧作為氣化劑。如現(xiàn)有固定床純氧煤氣化補碳技術(shù)，以焦炭或無煙煤為原料，純氧、CO2或水蒸氣為氣化劑，需配套純氧生產(chǎn)裝置和變壓吸附(PSA)裝置；再如規(guī)模較大的德士古粉煤氣化技術(shù)，單臺爐投資達數(shù)億元，并需配較大的空分裝置，原料煤要求很高。
[0007]上述現(xiàn)有技術(shù)工藝復雜，一次性投資很大，較難在我國煤干餾企業(yè)推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問題是以碳酸鹽補碳原料作為補碳原料，直接添加到干餾入爐煤中，通過熱分解對甲烷合成氣進行補碳，其目的是提供一種工藝簡單、投資少且成本低的以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的方法。
[0009]上述目的是通過以下一種以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣的方法技術(shù)方案實現(xiàn)的，其所述方法按下列步驟進行:
(I)確定入爐煤符合要求，質(zhì)量指標為=FCd≤50%,Vadf≤25%，Ad ( 25%，St，d < 1.5% ； ⑵確定碳酸鹽補碳原料的燒損率、入爐煤的產(chǎn)氣率及原干餾煤氣的組成；
⑶將干燥的碳酸鹽補碳原料經(jīng)粗破、干式研磨，使礦粉粒度<80目；
⑷研磨好的碳酸鹽補碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料，將混合爐料裝入干餾爐；
中溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量為入爐煤量的0.5~15wt% ；
高溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量則為入爐煤量的4~20wt% ；
(5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過熱分解與過剩的H2氣匹配進行補碳； 中溫干餾持續(xù)加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ；
高溫干餾則持續(xù)加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ；
然后將紅熱的爐 料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分后即為合格的固體清潔燃
料；
(6)干餾爐加熱過程溢出的荒干餾煤氣，經(jīng)除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產(chǎn)回收工序后，即為補碳后的凈干懼煤氣，其焦油≤0.02g/m3、H2S ( 0.2g/m\ NH3 ( 0.05g/m3、苯(4g/m3,
(7)補碳后的凈干餾煤氣再經(jīng)預處理、第一次有機硫轉(zhuǎn)化、粗脫硫、第二次有機硫轉(zhuǎn)化及精脫硫的深度凈化工序，總硫≤0.1ppm,芳香烴≤20mg/m3 ；
(8)所得氣體碳元素的氫碳比R=(H2-CO2)/(C(HCO2) =3.0~3.3，即為甲烷合成氣；
O)甲烷合成氣經(jīng)甲烷化工序，在催化劑作用下，其中的CO、CO2分別與H2發(fā)生反應，生成CH4和H2O,即為粗合成天然氣；
CO)粗合成天然氣經(jīng)脫碳工序脫除未反應的C02，CO2 ( 20ppm ;再經(jīng)干燥工序脫水后，水露點< -65°C ;然后經(jīng)純化工序，芳香烴< lOppm，即為凈合成天然氣；
(II)凈合成天然氣進入深冷液化工序，在-137~-172°C、10~800kPa條件下變?yōu)橐后w，同時脫除不能液化的N2、H2，甲燒純度(CJCfC3) ^ 99%，N2 ( 0.7%,即為液化天然氣。
[0010]進一步地，附加技術(shù)方案如下。
[0011]上述碳酸鹽補碳原料的加入量是按下列公式計算的:
【權(quán)利要求】
1.一種以干餾煤氣為原料經(jīng)自主補碳生產(chǎn)液化天然氣的方法，其所述方法按下列步驟進行: (I)確定入爐煤符合要求，質(zhì)量指標為=FCd ≥50%,Vadf≥25%，Ad ≤ 25%，St，d < 1.5% ； ⑵確定碳酸鹽補碳原料的燒損率、入爐煤的產(chǎn)氣率及原干餾煤氣的組成； ⑶將干燥的碳酸鹽補碳原料經(jīng)粗破、干式研磨，使礦粉粒度≤80目； ⑷研磨好的碳酸鹽補碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料，將混合爐料裝入干餾爐； 中溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量為入爐煤量的0.5~15wt% ； 高溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量則為入爐煤量的4~20wt% ； (5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過熱分解與過剩的H2氣匹配進行補碳； 中溫干餾持續(xù)加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ； 高溫干餾則持續(xù)加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ； 然后將紅熱的爐料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分后即為合格的固體清潔燃料； (6)干餾爐加熱過程溢出的荒干餾煤氣，經(jīng)除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產(chǎn)回收工序后，即為補碳后的凈干懼煤氣，其焦油≤ 0.02g/m3、H2S ≤0.2g/m\ NH3 ≤0.05g/m3、苯≤4g/m3, (7)補碳后的凈干餾煤氣再經(jīng)預處理、第一次有機硫轉(zhuǎn)化、粗脫硫、第二次有機硫轉(zhuǎn)化及精脫硫的深度凈化工序，總硫≤0.1ppm,芳香烴≤20mg/m3 ； (8)所得氣體碳元素的氫碳比R=(H2-CO2)/(C(HCO2) =3.0~3.3，即為甲烷合成氣； O)甲烷合成氣經(jīng)甲烷化工序，在催化劑作用下，其中的CO、CO2分別與H2發(fā)生反應，生成CH4和H2O,即為粗合成天然氣； CO)粗合成天然氣經(jīng)脫碳工序脫除未反應的C02，CO2 ≤20ppm ;再經(jīng)干燥工序脫水后，水露點≤ -65°C ;然后經(jīng)純化工序，芳香烴≤ lOppm，即為凈合成天然氣； (II)凈合成天然氣進入深冷液化工序，在-137~-172°C、10~800kPa條件下變?yōu)橐后w，同時脫除不能液化的N2、H2，即為液化天然氣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補碳原料的加入量是按下列公式計算的:
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補碳原料是石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其所述石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的陰離子是[CO3]2-，陽離子是 Ca2+、Mg2+ 或 Fe2+。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述固體清潔燃料的金屬氧化物含量是0.3~16wt% ；質(zhì)量指標是=FCd ≥ 65%，Vadf ≤ 6%，Ad ≤ 35%，St，d < 1.0%。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述甲烷合成氣的主要成分為H2、CO、CO2和CH4，余量為 N2 和 CmHn。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述液化天然氣的甲烷純度(CJCdC3)≥ 99%,N2 ≤0.7%。
【文檔編號】C10K1/00GK103881776SQ201410138723
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】杜文廣, 劉守軍, 張智聰, 上官炬, 楊頌 申請人:太原理工大學