專利名稱：一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種煤制天然氣(SNG)的方法，具體地說(shuō)涉及一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn) 煤制天然氣(SNG)的工藝。
背景技術(shù)：
迄今為止，全球范圍內(nèi)以煤為原料生產(chǎn)替代天然氣(SNG)的工廠只有美國(guó)北達(dá)科 他州大平原合成燃料廠(GPSP) —家，但其工藝(生產(chǎn))系統(tǒng)存在如下缺陷
1.煤氣化技術(shù)相對(duì)落后，氣化率較低、氣化強(qiáng)度較低、消耗較高、能耗較高。
2.蒸汽消耗量大、煤氣水量大、煤氣水有機(jī)物含量較多，成分復(fù)雜，回收處理困難。
3.粗煤氣雜質(zhì)成分眾多，凈化工藝流程長(zhǎng)且復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣化率高，氣化強(qiáng)度大，消耗低，煤氣水量少的碎煤熔渣 氣化生產(chǎn)煤制天然氣(SNG)的工藝。 本發(fā)明是將碎煤熔渣氣化生產(chǎn)的含CH4的粗煤氣直接經(jīng)耐硫變換、煤氣冷卻、低 溫甲醇洗凈化、甲烷化而制取煤制天然氣(SNG)的工藝，最終經(jīng)壓縮干燥送長(zhǎng)輸管網(wǎng)。
本發(fā)明具體的制備方法如下 碎煤熔渣氣化生產(chǎn)的含CH4的粗煤氣， 一部分粗煤氣經(jīng)耐硫變換，另一部分走副 線與經(jīng)過(guò)耐硫變換的氣體匯合后進(jìn)行冷卻，冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)凈化，脫除C02、 4S、石腦油、 H^等雜質(zhì)后得到滿足甲烷合成H/C比要求的合成氣，合成氣在甲烷轉(zhuǎn)化催化劑作用下進(jìn)行 甲烷合成，甲烷合成的天然氣(SNG)經(jīng)壓縮，干燥送長(zhǎng)輸管網(wǎng)。 如上所述的碎煤熔渣氣化可以是指BGL (British Gas-Lurgi英國(guó)燃?xì)?魯奇)碎 煤熔渣氣化生產(chǎn)技術(shù)。它是20世紀(jì)70年代中期英國(guó)煤氣公司(British Gas)和德國(guó)魯奇能 源與環(huán)境(LurgiEnergie and Umwelk Gmbh)公司在魯奇干灰排渣氣化爐的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的 液態(tài)排渣氣化技術(shù)。在英國(guó)煤氣化公司(British Gas)私有化過(guò)程中轉(zhuǎn)至英國(guó)Advantica 公司，現(xiàn)為德國(guó)勞氏船級(jí)社所有。 所述的碎煤熔渣氣化還可以是指國(guó)內(nèi)云南煤化工集團(tuán)有限公司、賽鼎工程有限公 司與Advantica公司合作開(kāi)發(fā)的碎煤熔渣氣化技術(shù)。2005年上述各方合作在云南解化集 團(tuán)改造了一臺(tái)原固定床加壓氣化爐，進(jìn)行熔渣氣化工業(yè)化試驗(yàn)，探索試燒含水量達(dá)35%的 褐煤，取得階段性成果。2008年應(yīng)用熔渣氣化技術(shù)，云南煤化集團(tuán)的云南瑞氣20萬(wàn)噸甲醇 /15萬(wàn)噸二甲醚裝置順利投產(chǎn)。為區(qū)別于BGL熔渣氣化技術(shù)我們將其泛稱碎煤熔渣氣化。
渣熔氣化爐上部仍是沿襲魯奇氣化爐從頂部加入的煤與產(chǎn)品氣逆流接觸的氣化 流程，而下部則更近似氣流床的熔渣氣化。所以熔渣氣化實(shí)質(zhì)是將高溫熔渣氣化技術(shù)與碎 煤加壓氣化技術(shù)結(jié)合在一起，兼?zhèn)淞穗p方的優(yōu)勢(shì)，克服了各自的某些缺點(diǎn)。
熔渣氣化具有以下顯著的特征與優(yōu)勢(shì)。 1.保持了 Lurgi加壓氣化對(duì)煤種選擇范圍廣，對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
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可氣化石油焦、無(wú)煙煤、煙煤、褐煤以及這些煤種的混合材料，通過(guò)添加石灰石等 助燃劑可氣化高熔點(diǎn)煤種。高水分褐煤水分小于35%時(shí)不需要干燥，過(guò)剩粉煤可以噴入熔 渣層氣化。強(qiáng)粘結(jié)性煤經(jīng)實(shí)驗(yàn)也可以完全氣化。而且在操作過(guò)程中對(duì)煤質(zhì)的變化不敏感。
2.可以摻燒粉煤 供熱鍋爐消耗不完的粉煤可以噴入熔渣池氣化，最大噴量可達(dá)氣化用煤的30%以 上。 3.技術(shù)成熟可靠，操作維護(hù)穩(wěn)定。 熔渣氣化爐是基于Lurgi加壓氣化爐開(kāi)發(fā)的。除排渣方式外基本與Lurgi技術(shù)一 樣。Lurgi氣化爐目前全球約有170臺(tái)，其中Sasol有97臺(tái)，國(guó)內(nèi)有30余臺(tái)在使用。對(duì)于 Lurgi氣化爐的工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造以及操作控制國(guó)內(nèi)都有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
熔渣氣化爐工藝簡(jiǎn)單、輔助設(shè)備少、可靠性高、操作穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活。
4.氣化率高、氣化強(qiáng)度大 熔渣氣化在爐內(nèi)形成局部溫度高達(dá)200(TC的燃燒區(qū)，氣化溫度130(Tl60(TC。因
此氣化反應(yīng)速度大大提高，氣化率較Lurgi氣化爐大幅提高，氣化強(qiáng)度成倍提高。 與其他氣化技術(shù)相比，熔渣氣化技術(shù)的冷煤氣效率最高(> 89% )，碳轉(zhuǎn)化率最高
(> 99. 5% )。煤中90%以上的能量被轉(zhuǎn)化成可利用的燃料，而殼牌煤氣化為83%，德士古
水煤漿為76 79%。 5.氧耗低 逆流氣化和高溫熔渣氣化的結(jié)合，加之較低的粗煤氣出爐溫度決定了熔渣氣化熱 產(chǎn)率高，降低了氧氣消耗。熔渣氣化生產(chǎn)單位(C0+H2)的煤耗，氧耗較Shell和Texaco氣 化要低的多。 6.汽/氧比低、蒸汽消耗低 熔渣氣化不必像Lurgi爐需要加過(guò)量蒸汽用以冷卻灰渣，防止燒結(jié)。只需要加入 滿足氣化反應(yīng)的蒸汽量即可。況且其蒸汽分解產(chǎn)率高(高達(dá)95%)。所以熔渣氣化所需的 汽/氧比低、蒸汽消耗很少，僅為L(zhǎng)urgi氣化的10-15%。 7.煤氣水量較魯奇氣化大大減少，減輕了對(duì)煤氣水處理的難度，減少了煤氣水處 理的投資。污水密閉循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)污水的"近零"排放。 熔渣氣化的低汽/氧比，及蒸汽的高分解率，導(dǎo)致粗煤帶出的蒸汽很少。粗煤氣從 氣化爐帶出的水分基本上全部來(lái)自煤中的水分，煤氣水量較魯奇大大減少。
8.有效氣產(chǎn)率高 氣化石油焦有效氣成份可> 90%，無(wú)煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤氣化有效氣88 90%，褐煤 氣化有效氣> 84% 。另外粗煤氣中較高的甲烷組分，不僅不需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化脫除處理，而 且是SNG的有效組分。
9.備煤系統(tǒng)及進(jìn)料形式簡(jiǎn)單 原料6 50mm的碎煤通過(guò)備煤機(jī)運(yùn)系統(tǒng)從爐頂煤鎖加入氣化爐，相對(duì)于Shel 1粉煤 的制備及Texaco的水煤漿制備系統(tǒng)來(lái)講，熔渣氣化原料的制備及進(jìn)料形式要簡(jiǎn)單的多。電 耗僅為Shell氣化的1/25， Texaco水煤漿氣化的1/3，投資僅為Shell、Texaco氣化的1/3。
10.設(shè)備簡(jiǎn)單、國(guó)產(chǎn)化率高 熔渣氣化爐采用頂部煤鎖進(jìn)料，雙層筒體水夾套取熱，筒體以耐高溫的碳化硅耐火材料做內(nèi)襯，水夾套用鍋爐給水取熱產(chǎn)生蒸汽，外筒體承壓，內(nèi)筒體由于夾套中鍋爐水的 壓力與氣化爐的壓力相近承壓很小。 爐內(nèi)靠近爐壁處的溫度和氣化爐的溫度均較低(30(T55(TC )。煤氣中凝結(jié)的焦油 和油類可保護(hù)爐壁及管道金屬表面不受腐蝕。因此，氣化爐爐體和襯里設(shè)備及管道均可采 用碳鋼材料，并在國(guó)內(nèi)制造，大大降低了制造、運(yùn)輸和安裝成本。 如上所述的耐硫變換是在主變爐前設(shè)置有兩個(gè)互為備用的預(yù)變爐，采用具有高水 解功能的Co-Mo耐硫變換催化劑，低水/氣比的中溫耐硫變換工藝。 預(yù)變爐填裝與主變爐型號(hào)相同的耐硫變換催化劑，或主變爐更換的廢舊催化劑。 在本發(fā)明中，由于系統(tǒng)不要求全部CO深度變換，因此利用粗煤氣中水蒸汽含量低
的特點(diǎn)，在低水/氣比條件下通過(guò)副線調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)CO的變換要求。變換壓力應(yīng)該
是氣化壓力減去氣化到變換爐的阻力降，應(yīng)為3. 9-4. 4MPa，變換溫度為220_450°C 。水/氣
比在0. 25-0. 40之間，以干氣計(jì)算體積空速為3000-5000h一1。 所述的具有高水解功能的Co-Mo耐硫變換催化劑包括如下催化劑。 國(guó)外催化劑主要有德國(guó)BASF公司的K8-ll，丹麥托普索的SSK，日本宇部興產(chǎn)株
式會(huì)社的C113，美國(guó)UCI公司的C25-2-02，上述4種催化劑都曾在國(guó)內(nèi)得到工業(yè)利用，但只
有K8-11在大中型化肥廠獲得成功使用。 BASF公司已將生產(chǎn)K8-11催化劑的生產(chǎn)廠賣出，以后不再生產(chǎn)K8-11催化劑。多 年來(lái)國(guó)內(nèi)耐硫變換催化劑已有多種系列成功開(kāi)發(fā)，已經(jīng)可以完全代替國(guó)外催化劑。
國(guó)內(nèi)催化劑主要有 1、中國(guó)專利200410008740. 6公開(kāi)的一種高水解功能的耐硫變換催化劑。該催化 劑以鎂鋁尖晶石為載體，Co-Mo為活性組分并添加堿金屬助劑，其活性組分重量含量為CoO 1.8-30%、MoO 37-15 %、K20 6-15% 。 2、國(guó)內(nèi)齊魯石化研究院科力化工公司生產(chǎn)QCS系列耐硫變換催化劑。其中QCS-04 耐硫變換催化劑特別適應(yīng)于以煤為原料的中壓變換裝置使用。具有強(qiáng)度高，低溫活性好，易 流化和再生的優(yōu)點(diǎn)。QCS-04催化劑以鈷和鉬為活性組分，以氧化物表示的化學(xué)重量組分如 下CoO 1.8±0. 2% Mo03 8. 0±1.0%載體+助劑余量 QCS-04催化劑的活性組分只有處于硫化狀態(tài)下才有活性，對(duì)工藝氣中硫含量的上 限不加限制，而對(duì)下限要求硫化物含量^ 0. 05%。 3、青島聯(lián)信化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)QDB系列耐硫變換催化劑。其中QDB-04耐硫 變換催化劑在載體中添加了活性助劑，使催化劑不僅具有較高的活性、穩(wěn)定性，而且可以抑 制在低水/氣比時(shí)的甲烷化副反應(yīng)。QDB-04催化劑活性組分Co、Mo以CoO、Mo03的形態(tài)存 在。 4、上?；ぱ芯克L(zhǎng)年研究耐硫變換觸媒，其開(kāi)發(fā)的BS耐硫變換催化劑系列多 用于中小型氮肥廠使用。 5、湖北省化學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的EB系列耐硫變換催化劑已在國(guó)內(nèi)600余家中小型氮 肥廠應(yīng)用。 本專利耐硫變換工藝具有以下顯著的特征與優(yōu)勢(shì) 1.為解決不飽和烴的結(jié)碳。本裝置在主變爐前設(shè)置兩個(gè)互為備用的預(yù)變爐，以備 預(yù)變爐結(jié)碳后切換備用爐。預(yù)變爐填裝與主變爐型號(hào)相同的耐硫變換催化劑，或主變爐更
6換的廢舊催化劑。 2.為控制變換爐出口 CO和H2的含量， 一部分含CH4的煤氣不經(jīng)過(guò)耐硫變換，以適 應(yīng)全系統(tǒng)對(duì)甲烷化合成氣H/C比調(diào)節(jié)的需要。不經(jīng)過(guò)耐硫變換的含CH4的粗煤氣的流量控 制在不小于碎煤熔渣氣化生產(chǎn)的含CH4的煤氣總流量的20%。 3.在CO變換的同時(shí)，粗煤氣中大部分不飽和烴、高級(jí)酚類、氰化氫和有機(jī)酸被催
化加氫。而其反應(yīng)溫度要求^ 38(TC，所以變換反應(yīng)熱點(diǎn)溫度應(yīng)滿足上述條件。 4.熔渣氣化粗煤氣中CO高達(dá)55_60%左右，但傳統(tǒng)的變換流程中CO含量一般低
于48%。如此不僅加重了 CO變換負(fù)荷，而且還可能引起高熱的甲烷化副反應(yīng)，使催化劑出
現(xiàn)"飛溫"。 在本發(fā)明中熔渣氣化產(chǎn)生的煤氣中水/氣比在0. 25-0. 40，煤氣中水蒸氣含量不 足以滿足變換反應(yīng)所需的蒸氣量，為此變換工藝可以采取維持系統(tǒng)既有低水氣比，通過(guò)噴 射少量(酚)水，激冷降溫并增加水/氣比的工藝。 在低水/氣比工藝條件下，變換裝置的反應(yīng)條件溫和，操作平穩(wěn)，能明顯節(jié)省蒸氣 用量，減少工藝?yán)淠旱漠a(chǎn)生，節(jié)省一次性投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 如上所述的凈化采用低溫甲醇洗工藝，是設(shè)置有預(yù)洗及預(yù)洗再生系統(tǒng)的低溫甲醇 洗凈化工藝。凈化出口的合成氣中總S < 0. lppm。 眾所周知碎煤熔渣氣化是逆流氣化過(guò)程，煤氣出爐溫度低，粗煤氣成分復(fù)雜。其 氣體組分包括C0、 H2、 C02、 CH4、 H^、有機(jī)硫、C2H4、 C2H6、 C3H8、 C4H1Q、 HCN、 N2、 Ar以及焦油、脂肪 酸、單酚、復(fù)酚、石腦油、油、灰塵等。在這些組分中除CO、 112有效組分和(^4、^、 Ar以及烴 類屬惰性氣體外，其余所有組分包括C02和硫化物都是需要脫除的有害雜質(zhì)，可見(jiàn)其凈化任 務(wù)的艱巨?？v觀當(dāng)今各種氣體凈化工藝，能擔(dān)當(dāng)此重任者非低溫甲醇洗莫屬。這是因?yàn)橹?有低溫甲醇洗凈化才可以在同一裝置內(nèi)全部干凈地脫除各種有害成分，諸如C02、 H2S、 COS、 C4H4S、HCN、NH3、H20、C2以上烴類(包括輕油、芳香烴、石腦油、烯烴及膠質(zhì)物等)以及其他羰 基化合物等，而其他任何凈化工藝都無(wú)法做到。另外熔渣氣化原料氣壓力較高，氣體中C02、 H2S分壓相對(duì)較高，所以本身就有利于發(fā)揮低溫甲醇洗物理吸收的特性。除此之外，低溫甲 醇洗工藝與其他凈化工藝相比還有著如下各種顯著的優(yōu)點(diǎn) [OO59] 參吸收能力強(qiáng)，溶液循環(huán)量小
參再生能耗低
參氣體凈化度高 參溶劑熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，溶劑不降解、不起泡，純甲醇對(duì)設(shè)備不腐蝕
參溶液粘度小，有利于節(jié)省動(dòng)力 參甲醇和水可以任意比例互溶，利用此特性可以用其干燥原料氣，而且利用其與 水的互溶性可以將甲醇從石腦油中萃取出來(lái)
參甲醇溶劑價(jià)廉易得
參流程合理，操作簡(jiǎn)便 低溫甲醇洗在同一裝置中實(shí)現(xiàn)了多種雜質(zhì)的脫除，相對(duì)于其他凈化方法的多種凈 化工藝組合而言，工序相對(duì)單一、合理，便于操作管理。 所以鑒于熔渣氣化復(fù)雜的氣體雜質(zhì)，基于低溫甲醇洗凈化獨(dú)特的可以一次性綜合 脫除各種雜質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑熔渣氣化配套低溫甲醇洗是最合理的組合。
如上所述的甲烷合成可以采用托普索TREMP 甲烷化循環(huán)工藝、也可以采用戴維 的CRG甲烷化工藝或魯奇工藝。 甲烷化在合成氨生產(chǎn)中作為最后一步精制微量CO及(A已應(yīng)用多年。但SNG生產(chǎn) 中CO和C02反應(yīng)濃度高，劇烈的大量反應(yīng)熱，決定了生產(chǎn)SNG的甲烷化工藝更加復(fù)雜。甲 烷化反應(yīng)熱的量占合成氣熱值的20%左右。因此，對(duì)于反應(yīng)熱的有效回收成為甲烷化技術(shù) 工業(yè)化重要課題。 丹麥托普索公司開(kāi)發(fā)的TREMP 甲烷化循環(huán)工藝就是重點(diǎn)解決了熱量回收的問(wèn) 題。 TREMP 工藝推出的托普索MCR-2X甲烷化催化劑在250-70(TC都具有很高且穩(wěn)定 的活性。因此決定了大量的反應(yīng)熱可以在高溫狀態(tài)下回收，可以付產(chǎn)高壓過(guò)熱蒸汽回收熱 量。其次，允許甲烷化反應(yīng)器中大幅度溫升會(huì)降低循環(huán)氣比例。節(jié)約了能源，降低了設(shè)備投資。 戴維公司推出CRG甲烷化技術(shù)及最新的CEG-LH甲烷化催化劑。CEG-LH催化劑具 有一定的變換功能，轉(zhuǎn)化率高。CRG甲烷化技術(shù)同樣可以副產(chǎn)高壓過(guò)熱蒸氣(8. 6-12. OMPa， 535 °C )回收余熱。 魯奇公司亦擁有甲烷化技術(shù)，美國(guó)太平原合成染料廠甲烷化裝置即是由魯奇公司 設(shè)計(jì)，而使用的催化劑則是戴維公司生產(chǎn)的催化劑。 1.本工藝系統(tǒng)的甲烷化裝置中甲烷化反應(yīng)器前設(shè)有干法脫硫保護(hù)槽作為精脫硫 把關(guān)，精脫硫采用干法水解型脫硫劑工藝，使合成氣總S小于lOppb。 2.為控制第一甲烷化反應(yīng)器熱點(diǎn)溫度，第一甲烷化反應(yīng)器入口合成氣中配有循環(huán) 氣。 3.根據(jù)對(duì)甲烷化反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率分配及熱量回收的優(yōu)化，甲烷化依次經(jīng)過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)化 器反應(yīng)，最終達(dá)到SNG要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 如上所述的壓縮是將甲烷合成的產(chǎn)物壓力加壓到長(zhǎng)輸管網(wǎng)的壓力。 一般為 8. OMpa-12. OMPa。 天然氣壓縮機(jī)可選離心式或往復(fù)式壓縮機(jī)。但根據(jù)長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范"壓氣 站宜采用離心壓縮機(jī)"。離心壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)可采用電動(dòng)機(jī)，燃?xì)馔钙?、蒸汽輪機(jī)。但SNG生產(chǎn) 廠一般均有高溫高壓的動(dòng)力蒸汽，采用蒸氣透平驅(qū)動(dòng)為宜。 如上所述的干燥是三甘醇TEG脫水和固態(tài)吸附法或膜分離，優(yōu)選三甘醇TEG脫水 干燥。 不難看出，本發(fā)明碎煤熔渣氣化生產(chǎn)替代天然氣(SNG)的工藝，從根本上克服了 魯奇(lurgi)加壓氣化(固態(tài)排渣)煤制SNG工藝煤氣化技術(shù)落后，煤氣水量大的主要缺 點(diǎn)。具有工藝流程簡(jiǎn)單，技術(shù)先進(jìn)、成熟、消耗低、投資省、單位熱值成本低的優(yōu)勢(shì)。其主要 的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)如下； 1.選用兼具高溫熔渣氣化技術(shù)與逆流氣化技術(shù)相結(jié)合的碎煤熔渣氣化技術(shù)，熔渣 氣化具有以下綜合優(yōu)勢(shì) 參對(duì)煤種選擇范圍廣，對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)?？蓺饣咚?，高灰份的劣質(zhì)煤。 參煤制備輸送及進(jìn)料方式簡(jiǎn)單 參氣化率高，氣化強(qiáng)度大，消耗低，能耗低
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參氣化過(guò)程生產(chǎn)大量甲烷，在爐內(nèi)放出大量熱量；加之逆流氣化，氣化爐出口爐溫 低，熱效率高，降低了氧的消耗。 參冷煤氣效率高，(> 89% )碳轉(zhuǎn)化率高(> 99. 5% )熱效率高。
參有效氣(C0+H2)產(chǎn)氣率高
參汽/氧比低，水蒸氣消耗低
參設(shè)備簡(jiǎn)單，國(guó)產(chǎn)化率高，投資少。 2.低汽/氧比，蒸汽消耗小，煤氣水很少，減少了煤氣水處理的難度，投資及對(duì)環(huán) 境的污染。 3.氧耗低，減少了空分裝置的能力 4.粗煤氣中CH4含量高，其甲烷含量可占最終產(chǎn)品的20%以上減輕了甲烷化裝置 的負(fù)荷，減小了甲烷化裝置的設(shè)計(jì)能力。 5.甲烷合成其總熱效率可達(dá)62_65%，比發(fā)電高約70%，比生產(chǎn)甲醇高30%，比生 產(chǎn)合成油高30-50% ，煤制天然氣甲烷化C0轉(zhuǎn)化率接近100% ， H2轉(zhuǎn)化率99% ， C02轉(zhuǎn)化率 98%，選擇性接近100%。


圖1為碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣(SNG)的工藝流程圖
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 利用褐煤，采用碎煤熔渣氣化生產(chǎn)含CH4的粗煤氣，粗煤氣中含CH4約8. 0 %、 C052%、H226%。粗煤氣經(jīng)洗滌冷卻、廢熱鍋爐回收熱量后，在4. 5Mpa、175t:下(飽和水蒸 氣)進(jìn)入耐硫變換。 粗煤氣在全部經(jīng)預(yù)變爐后分兩股，其中約65%的粗煤氣進(jìn)入主變爐系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi) 齊魯石化研究院科力化工公司生產(chǎn)QCS-04耐硫變換催化劑的作用下進(jìn)行變換，其水/氣比 約在0. 28、變換溫度22(TC，變換壓力為4. 4Mpa，干氣計(jì)算體積空速SV 5000h—1 ;另一股約 35%的煤氣不經(jīng)變換走付線與變換后的氣體混合，含CO約在13. 5%左右，最終經(jīng)煤氣冷卻 器，4(TC、4. 15MPa的變換氣送低溫甲醇洗進(jìn)行凈化裝置。 變換氣在設(shè)置有予洗及予洗再生系統(tǒng)的低溫甲醇洗裝置中脫除硫化物、C02、石腦 油、HCN、 H20等雜質(zhì)后，使出口合成氣總硫脫至《0. l卯m， H/C值等于3。于3. 3MPa、30。C 下送入甲烷化裝置。在甲烷化裝置內(nèi)，合成氣在戴維CEG-LH甲烷化催化劑作用下，采用戴 維的CRG甲烷化工藝，進(jìn)行甲烷化生產(chǎn)煤制天然氣(SNG)。其后，甲烷化產(chǎn)物經(jīng)壓縮到壓力 10. OMPa，并經(jīng)三甘醇脫水后經(jīng)首站送至長(zhǎng)輸管網(wǎng)。
實(shí)施例2: 利用含水高達(dá)35%的褐煤，采用碎煤熔渣氣化生產(chǎn)含(^4的粗煤氣，粗煤氣中含 CH4約8. 3%、C047. 5%、H226%。粗煤氣經(jīng)洗滌冷卻、廢熱鍋爐回收熱量后經(jīng)4. 0MPa、175。C 下(飽和水蒸氣)進(jìn)入耐硫變換。 粗煤氣在全部經(jīng)預(yù)變爐后分兩股，其中約66%的粗煤氣進(jìn)入主變爐系統(tǒng)，在中 國(guó)專利200410008740. 6公開(kāi)的一種高水解功能的耐硫變換催化劑。該催化劑以鎂鋁尖
9晶石為載體，Co-Mo為活性組分并添加堿金屬助劑，其活性組分含量為CoO 1. 8 30%、 MoO 37 15%、K20 6 15%的耐硫變換催化劑的作用下進(jìn)行變換，其水/氣比約在0. 40、變換溫度 450°C ，變換壓力為3. 9Mpa，干氣計(jì)算體積空速SV4500h—1 ;另一股約34%的煤氣不經(jīng)變換走 付線與變換后的氣體混合，含CO約在12. 5%左右，最終經(jīng)煤氣冷卻器。40°C、3. 65MPa的變 換氣送低溫甲醇洗進(jìn)行凈化裝置。 變換氣在設(shè)置有預(yù)洗及預(yù)洗再生系統(tǒng)的低溫甲醇洗裝置中脫除硫化物、C02、石腦 油、HCN、 H20等雜質(zhì)后，使出口合成氣總硫脫至《0. l卯m， H/C值等于2. 9468。于3. 3MPa、 3(TC下送入甲烷化裝置。在甲烷化裝置內(nèi)，合成氣在托普索MCR-2X甲烷化催化劑作用下， 采用托普索的TREMPTM甲烷化工藝，進(jìn)行甲烷化生產(chǎn)煤制天然氣(SNG)。其后，甲烷化產(chǎn)物 經(jīng)壓縮到壓力8. OMPa，并經(jīng)三甘醇脫水后經(jīng)首站送至長(zhǎng)輸管網(wǎng)。
權(quán)利要求
一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于包括如下步驟碎煤熔渣氣化生產(chǎn)的含CH4的粗煤氣，一部分粗煤氣經(jīng)耐硫變換，另一部分走副線與經(jīng)過(guò)耐硫變換的氣體匯合后進(jìn)行冷卻，冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)凈化，脫除CO2、H2S、石腦油、H2O等雜質(zhì)后得到滿足甲烷合成H/C比要求的合成氣，合成氣在甲烷轉(zhuǎn)化催化劑作用下進(jìn)行甲烷合成，甲烷合成的天然氣(SNG)經(jīng)壓縮，干燥送長(zhǎng)輸管網(wǎng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的碎煤熔渣氣化是指BGL氣化技術(shù)或國(guó)內(nèi)云南煤化工集團(tuán)有限公司、賽鼎工程有限公司與 Advantica公司合作開(kāi)發(fā)的碎煤熔渣氣化生產(chǎn)技術(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 耐硫變換是在主變爐前設(shè)置有兩個(gè)互為備用的預(yù)變爐，采用具有高水解功能的Co-Mo耐硫 變換催化劑，低水/氣比的中溫耐硫變換工藝；煤氣中水蒸氣含量不足以滿足變換反應(yīng)所 需的蒸氣量，為此采取維持系統(tǒng)既有低水氣比，通過(guò)噴射少量(酚)水，激冷降溫并增加水 /氣比的工藝。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 預(yù)變爐填裝與主變爐型號(hào)相同的耐硫變換催化劑，或主變爐更換的廢舊催化劑。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 中溫耐硫變換工藝是變換壓力為3. 9 4. 4MPa，變換溫度為220-45(TC，水/氣比在0. 25 0. 40之間，以干氣計(jì)算體積空速為3000 5000h一1。
6. 如權(quán)利要求3所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 具有高水解功能的Co-Mo耐硫變換催化劑包括如下催化劑國(guó)外催化劑德國(guó)BASF公司的K8-ll、丹麥托普索的SSK、日本宇部興產(chǎn)株式會(huì)社的 C113或美國(guó)UCI公司的C25-2-02 ; 國(guó)內(nèi)催化劑(1) :以鎂鋁尖晶石為載體，Co-Mo為活性組分并添加堿金屬助劑，其活性組分重量含 量為CoO 1. 8 30%、MoO 37 15%、K206 15% ;(2) :國(guó)內(nèi)齊魯石化研究院科力化工公司生產(chǎn)QCS系列耐硫變換催化劑、青島聯(lián)信化學(xué) 工業(yè)有限公司生產(chǎn)QDB系列耐硫變換催化劑、上?；ぱ芯克_(kāi)發(fā)的BS耐硫變換催化劑或 湖北省化學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的EB系列耐硫變換催化劑。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 國(guó)內(nèi)齊魯石化研究院科力化工公司生產(chǎn)QCS系列耐硫變換催化劑為QCS-04耐硫變換催化 劑，以氧化物表示的化學(xué)重量組分如下CoO 1.8±0. 2% Mo03 8. 0±1.0% 載體+助劑余量。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 凈化采用低溫甲醇洗工藝，是設(shè)置有預(yù)洗及預(yù)洗再生系統(tǒng)的低溫甲醇洗凈化工藝，凈化出 口的合成氣中總S〈0. lppm。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的 甲烷合成采用托普索TREMPTM甲烷化循環(huán)工藝、也可以采用戴維的CRG甲烷化工藝或魯奇工 藝。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述的甲烷轉(zhuǎn)化催化劑是托普索MCR-2X甲烷化催化劑或戴維公司的CEG-LH甲烷化催化劑。
11. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的甲烷合成時(shí)，甲烷化反應(yīng)器前設(shè)有干法脫硫保護(hù)槽作為精脫硫把關(guān)，精脫硫采用干法水 解型脫硫劑工藝，使合成氣總S小于10卯b。
12. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的壓縮是將甲烷合成的產(chǎn)物壓力加壓到長(zhǎng)輸管網(wǎng)的壓力，為8. 0MPa 12. 0MPa。
13. 如權(quán)利要求12所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的壓縮選離心式或往復(fù)式壓縮機(jī)。
14. 如權(quán)利要求1所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的干燥是三甘醇TEG脫水、固態(tài)吸附法或膜分離，
15. 如權(quán)利要求14所述的一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝，其特征在于所述 的所述的干燥是三甘醇TEG脫水干燥。
全文摘要
一種碎煤熔渣氣化生產(chǎn)煤制天然氣的工藝是將碎煤熔渣氣化生產(chǎn)的含CH4的粗煤氣，一部分粗煤氣經(jīng)耐硫變換，另一部分走副線與經(jīng)過(guò)耐硫變換的氣體匯合后進(jìn)行冷卻，冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)凈化，脫除CO2、H2S、石腦油、H2O等雜質(zhì)后得到滿足甲烷合成H/C比要求的合成氣，合成氣在甲烷轉(zhuǎn)化催化劑作用下進(jìn)行甲烷合成，甲烷合成的天然氣(SNG)經(jīng)壓縮，干燥送長(zhǎng)輸管網(wǎng)。本發(fā)明具有氣化率高，氣化強(qiáng)度大，消耗低，煤氣水量少的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10K3/04GK101768488SQ20091017533
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者張慶庚, 張琦宇, 施福富, 李曉, 王駿, 趙宇宏, 黃順泰 申請(qǐng)人:賽鼎工程有限公司