一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的能源國情是“富煤、缺油、少氣”，煤炭的消費在一次能源消費中的比例占到了 70%以上，其中煤炭的終端使用方式還是以傳統(tǒng)的燃燒為主，造成煤炭中含有的寶貴化學品不能夠有效利用，而且煤炭直接燃燒，尤其是燃燒低階煤熱值都較低，不僅浪費資源，而且造成了嚴重的環(huán)境污染，尤其是當今環(huán)境日益惡化，亟待需要我們開發(fā)煤的分級利用技術(shù)，增加煤炭的附加值，并提高煤炭熱值，減少污染物排放。
[0003]天然氣作為一種高效、安全、清潔的化石能源，在全球能源消費中的比例逐年上升；隨著人們環(huán)保意識的增強以及生活質(zhì)量的提高，特別是我國霧霾天氣的加重，天然氣的需求量逐年加大，深入開發(fā)煤的低溫干餾聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，利用熱值較低的干餾煤氣，將之轉(zhuǎn)變成清潔、高效的天然氣，同時富產(chǎn)煤焦油和蘭炭，不僅實現(xiàn)了煤炭資源的綜合利用，且符合煤的清潔高效利用技術(shù)路線，同時也緩減了我國油氣資源相對短缺的現(xiàn)象，且對維護我國能源安全，實現(xiàn)節(jié)能節(jié)排，保護環(huán)境生態(tài)等都具有重要意義。
[0004]煤的低溫干餾所產(chǎn)生的煤氣中甲烷含量較少，煤氣熱值低，直接從煤氣中提純甲烷的工藝成本較高，且能源利用率低，不利于工業(yè)化放大，而且甲烷分離后的解析氣中含有大量的H2、C0和高級烴類等寶貴資源，直接將解析氣通入鍋爐燃燒，會損失煤的附加值造成資源浪費，且不符合煤炭的清潔利用路線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)及方法，具有能耗低、操作方便，同時實現(xiàn)低階煤清潔高效利用。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)，包括低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1，低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1的干餾煤氣出口與水洗凈化單元2的氣體入口連接，水洗凈化單元2的氣體出口與加氫單元3的氣體入口相連，加氫單元3的氣體出口與精脫硫單元4的氣體入口連接，精脫硫單元4的氣體出口與預(yù)轉(zhuǎn)化單元5的氣體入口連接，預(yù)轉(zhuǎn)化單元5的氣體出口與甲烷化單元6的氣體入口連接，甲烷化單元6的氣體出口與變壓吸附單元7的氣體入口連接；其中精脫硫單元4的氣體通過跨線與變壓吸附單元7的氣體相連。
[0008]一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的方法，包括以下步驟:
[0009](1)、通過低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1將備煤系統(tǒng)送來的低階煤通過隔絕空氣在400-600°C加熱，副產(chǎn)蘭炭、煤焦油和干餾煤氣，其中干餾煤氣的組分按體積比包括有014含量 28-40%，C0 含量 10-15%，H2含量 25-40%，C0 2含量 5-10%，C 2H6含量 2-8%, C 2H4含量1-4%, C3H6含量 0.5-3%, C 3HS含量 0.4-2.5%, C 4HS含量 0.2-2%, H2S 含量 2000_6000ppm以及 NH3含量 300-800ppm ；
[0010](2)通過水洗凈化單元2采用的噴淋水洗凈化工藝，將預(yù)處理后的低溫干餾煤氣進一步凈化，除去干餾煤氣中的氨氣以及硫化物，以降低后續(xù)脫硫工序的負荷；
[0011](3)通過加氫單元3將煤氣中的所有不飽和烴轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的飽和烴類，同時將有機硫轉(zhuǎn)變成h2s ;
[0012](4)通過精脫硫單元4采用干法脫硫工藝，利用固體ZnO脫硫，將原料氣中的H2S含量降低到〈0.lppm ；
[0013](5)將脫硫后氣體通過預(yù)轉(zhuǎn)化單元5，采用高鎳含量的烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑，其中催化劑中按質(zhì)量比N1含量48-68%，A1203含量15-36%、MgO含量1.2-4.8%, La 203含量1.2-4.8%，CaO含量5-12%，K20含量0.5-1.2 %，石墨1.5-4.5% ;該單元在壓力1.5-3.5MPa、溫度400-800°C和水碳比2_4條件下，使煤氣中C2以上的高級烴發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)而生成甲烷；其中預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)后的煤氣中包括的組分有:CH4含量30-50%，C0含量13-18%，H2含量30-60%，C0 2含量10-15%以及含有少量的水蒸汽和其它雜質(zhì)氣體；
[0014](6)將預(yù)轉(zhuǎn)化后氣體通過甲烷化單元6，采用低鎳含量的甲烷化催化劑，其中甲烷化催化劑組分按質(zhì)量比是N1含量12-24%，A1203含量32-74%、Mg0含量1.2-4.8%,La 203含量1.2-4.8%, CaO含量5-12%，K20含量0.5-1.2%，石墨含量1.5-4.5% ;通過甲烷化催化劑將原料氣中的有效組分:Η2、C0和0)2發(fā)生甲烷化反應(yīng)，使得其生成的甲烷濃度可達到 75-90% ；
[0015](7)甲烷化反應(yīng)后的氣體通入變壓吸附單元7，通過變壓吸附工藝生產(chǎn)高濃度的甲燒即廣品LNG并聯(lián)廣尚純度氣氣；
[0016]所述的精脫硫單元4在整個系統(tǒng)運行前通過跨線將精脫硫后的潔凈煤氣直接與變壓吸附單元7連接，生產(chǎn)高純度氫氣，在系統(tǒng)運行初期為預(yù)轉(zhuǎn)化單元5和甲烷化單元6的催化劑還原提供所需要的氫氣，同時根據(jù)工況條件變化，降低甲烷化單元6的生產(chǎn)負荷。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0018]采用煤的低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了低階煤的清潔高效利用，生產(chǎn)高熱值的壓縮天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣；該系統(tǒng)生產(chǎn)的干餾煤氣在甲烷化單元之前先進行預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將干餾煤氣中的高級烴類全部轉(zhuǎn)化成甲烷，實現(xiàn)了碳的高效利用，且有效避免了甲烷化催化劑的積碳，提高催化劑的使用壽命，同時通過改變預(yù)轉(zhuǎn)化工藝中水蒸汽的量，可以調(diào)節(jié)下游甲烷化工段的氫碳比；本系統(tǒng)的變壓吸附單元富產(chǎn)高純度的氫氣，不僅解決了預(yù)轉(zhuǎn)化與甲烷化的催化劑還原時所需高純氫氣的需求，同時在生產(chǎn)過程中通過調(diào)變甲烷化生產(chǎn)負荷，聯(lián)產(chǎn)高純度氫氣，并且利用高純度氫氣可以對低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的煤焦油進行加氫提質(zhì)以得到高級油品。
【附圖說明】
[0019]附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021]一種低溫干餾煤氣制天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)，包括低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1，低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1的干餾煤氣出口與水洗凈化單元2的氣體入口連接，水洗凈化單元2的氣體出口與加氫單元3的氣體入口相連，加氫單元3的氣體出口與精脫硫單元4的氣體入口連接，精脫硫單元4的氣體出口與預(yù)轉(zhuǎn)化單元5的氣體入口連接，預(yù)轉(zhuǎn)化單元5的氣體出口與甲烷化單元6的氣體入口連接，甲烷化單元6的氣體出口與變壓吸附單元7的氣體入口連接，通過變壓吸附工藝分離高濃度的甲烷裝罐得到產(chǎn)品LNG，分離出的其它氣體可直接供給鍋爐燃燒，或進一步分離聯(lián)產(chǎn)高濃度氫氣；
[0022]所述低溫干餾多聯(lián)產(chǎn)單元1是將備煤系統(tǒng)送來的低階煤通過隔絕空氣在400-600 °C加熱，副產(chǎn)蘭炭、煤焦油和干餾煤氣，其中干餾煤氣的主要組分有014含量28-40 %，C0 含量 10-15 %，H2含量 25-40 %，C0 2含量 5-10 %，C 2H6含量 2-8%, C 2H4含量1-4%, C3H6含量 0.5-3%, C 3HS含量 0.4-2.5%, C 4HS含量 0.2-2%, H2S 含量 2000_6000ppm以及 NH3含量 300-800ppm ；
[0023]所述水洗凈化單元2是采用的噴淋水洗凈化工藝，主要是將預(yù)處理后的干餾煤氣進一步凈化，以除去干餾煤氣中的氨氣以及少量硫化物，以降低后續(xù)脫硫工序的負荷；其噴淋后的污水參與備煤系統(tǒng)的原煤洗選工藝，之后通過生化處理、蘭炭過濾提純、磷酸軟化和汽提塔處理等一系列措施直接用于鍋爐給水使用，從而有效防止污水的大量排放，提高水資源的循環(huán)利用率；
[0024]所述加氫單元3采用鐵鉬加氫催化劑，將煤氣中的所有不飽和烴轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的飽和烴類，同時將有機硫轉(zhuǎn)變成h2s ;
[0025]所述精脫硫單元4采用干法脫硫工藝，利用固體ZnO脫硫，將原料氣中的H2S含量降低到〈0.1PPm，以保證下游工段所使用的催化劑不會產(chǎn)生因硫中毒而出現(xiàn)的催化劑活性降低的工況。
[0026]所述預(yù)轉(zhuǎn)化單元5采用高鎳含量的烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑，其中預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑中N1 含量 48 %，A1203含量 32 %、MgO 含量 3.2 %，La 203含量 2.3%, CaO 含量 11%, K20 含量
0.6%，石墨含量2.9% ;向原料氣中配以定量的水蒸汽，使煤氣中C2以上的高級烴發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)而生成甲烷，其預(yù)轉(zhuǎn)化單元的工況控制在壓力1.5-3.5MPa、溫度400_800°C、