褐煤蒸汽加氫氣化制天然氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種褐煤制工然氣系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種褐煤蒸汽加氨氣化制天 然氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)褐煤資源豐富，在我國(guó)已經(jīng)探明的煤炭?jī)?chǔ)量中褐煤占13% W上，達(dá)1300多億 噸。褐煤煤化程度低，毛細(xì)孔發(fā)達(dá)，氧含量高（無(wú)水無(wú)灰基20%左右），內(nèi)水豐富，全水分高 達(dá)30-50 %，熱值較低，且熱穩(wěn)定性較差，不宜長(zhǎng)距離運(yùn)輸，直接作為大規(guī)模氣化原料又有很 大局限性。 陽(yáng)00引在20世紀(jì)初人們便開(kāi)始研究分析加氨氣化工藝，到20世紀(jì)70-90年代已得到了 廣泛研究，是加氨氣化的黃金時(shí)期。Hygas、Hy化ane、BG-OG等幾種典型煤加氨甲燒化工藝 相繼進(jìn)行至中試階段。利用煤與氨氣直接氣化反應(yīng)提高粗煤氣中甲燒含量，可降低后續(xù)甲 燒化單元的負(fù)荷，W提高整體煤制氣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
[0004] 就傳統(tǒng)二步法煤制天然氣工藝而言，高含水的褐煤需經(jīng)預(yù)干燥提質(zhì)（水含量5~ 15wt% )后方可進(jìn)入氣化爐，含水干燥尾氣直接排放，造成水資源浪費(fèi)；常規(guī)氣化爐出口 CHa含量較低（固定床氣化爐出口甲燒含量低于15%，而干煤粉氣化和水煤漿氣化爐出口 甲燒含量極低），為了提高天然氣產(chǎn)量和全流程的經(jīng)濟(jì)性，通常采用=段或多段串聯(lián)的高溫 /低溫甲燒化反應(yīng)器，對(duì)催化劑穩(wěn)定性和高溫反應(yīng)器設(shè)計(jì)要求較高（CN 201210029443)。 陽(yáng)0化]中國(guó)專利CN201110021674公開(kāi)了一種"一種煤加氨熱解與氣化禪合的方法"，通 過(guò)將加氨熱解、半焦加氨氣化和焦粒制氨結(jié)合來(lái)提高輕組分含量和焦油產(chǎn)率，其中，加氨氣 化爐氣化壓力1.0-3. OMPa,溫度為327-427°C。該方案將干燥后的提質(zhì)煤按需進(jìn)入氣化爐 (20-40% )和加氨熱解爐化0-80% )，操作繁瑣；單獨(dú)設(shè)置了旋流床制氨反應(yīng)器，內(nèi)結(jié)構(gòu)需 特殊設(shè)計(jì)，造成設(shè)備制造成本提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗、投資 成本和運(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境友好、生產(chǎn)高品質(zhì)天然氣產(chǎn)品的褐煤蒸汽加氨氣化制天然氣系 統(tǒng)。
[0007] 本實(shí)用新型系統(tǒng)包括蒸汽加氨氣化爐，所述蒸汽加氨氣化爐的頂部出口與洗涂?jī)?化系統(tǒng)的氣體進(jìn)口連接，底部出口經(jīng)焦炭氣化爐與洗涂?jī)艋到y(tǒng)的氣體進(jìn)口連接，所述洗 涂?jī)艋到y(tǒng)的出口依次連接耐硫水汽變換系統(tǒng)、酸性氣體脫除系統(tǒng)、低溫甲燒化系統(tǒng)和干 燥系統(tǒng)。
[0008] 所述酸性氣體脫除系統(tǒng)與分離器的氣體進(jìn)口連接，所述分離器的凈化氣出口與低 溫甲燒化系統(tǒng)連接，分離器的氨氣出口依次經(jīng)增壓系統(tǒng)與蒸汽加氨氣化爐連接。
[0009] 所述增壓系統(tǒng)經(jīng)換熱器的管程或殼程與蒸汽加氨氣化爐連接；所述焦炭氣化爐的 氣體出口經(jīng)換熱器的殼程或管程與洗涂?jī)艋到y(tǒng)的氣體進(jìn)口連接。
[0010] 所述低溫甲燒化系統(tǒng)為一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器依次串聯(lián)換熱器、二級(jí)低溫絕熱反應(yīng) 器，其中，換熱器出口分別與一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器入口和二級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器入口連接。
[0011] 本實(shí)用新型用于上述系統(tǒng)的褐煤蒸汽加氨氣化制天然氣工藝，包括W下步驟：
[0012] 一，將含水量為20-50% Wt的褐煤送入蒸汽加氨氣化爐內(nèi)在氨氣的存在下進(jìn)行干 燥、熱解，褐煤干燥過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)一步參與加氨氣化反應(yīng)，得到尾氣及殘?zhí)?，所述?碳送入焦炭氣化爐與〇2、水蒸氣發(fā)生高溫氣化反應(yīng)得到粗煤氣；
[0013] 二，所述尾氣和粗煤氣先送入洗涂?jī)艋到y(tǒng)進(jìn)行除塵得到混合氣，再送入耐硫水 汽變換系統(tǒng)調(diào)整混合氣中的氨碳比，然后送入酸性氣體脫除系統(tǒng)脫除酸性氣體得到凈化 氣；
[0014] 所述凈化氣送入低溫甲燒化系統(tǒng)進(jìn)行甲燒化反應(yīng)生成CH4和水，送入干燥系統(tǒng) 干燥除水后得到天然氣產(chǎn)品。
[0015] 所述步驟二中，凈化氣先送入分離器分離出部分氨氣，分離出的部分氨氣經(jīng)增壓 系統(tǒng)增壓后再經(jīng)預(yù)熱器所述粗煤氣間接預(yù)熱后送入蒸汽加氨氣化爐內(nèi)參與加氨氣化反應(yīng)； 其余凈化氣送入低溫甲燒化系統(tǒng)。
[0016] 所述步驟一中，加氨氣化爐內(nèi)氨氣和褐煤的質(zhì)量比為0.01-1。所述步驟一中，控 制蒸汽加氨氣化爐的氣體出口溫度為700-800°C。所述步驟一中，蒸汽加氨氣化爐頂部尾 氣中邸4干摩爾含量在25~65%之間，所述尾氣和粗煤氣混合后的CH 4干摩爾含量不低于 20%。
[0017] 所述步驟二中，出耐硫水汽變換系統(tǒng)的混合氣中的Hz/CO比為5. 0-15. 0,高于送入 低溫甲燒化系統(tǒng)的凈化氣中的Hz/CO比（2. 5-3. 5之間）。
[0018] 所述步驟=中，低溫甲燒化系統(tǒng)采用兩級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器串并聯(lián)，其中，所述凈化 氣送入一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器反應(yīng)后經(jīng)換熱器換熱，換熱后的凈化氣部分送入二級(jí)低溫甲燒 化反應(yīng)器反應(yīng)，其余部分則回送入一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器入口；控制一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器反 應(yīng)溫度為200-450°C，二級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器反應(yīng)溫度為200-400°C。
[0019] 褐煤中水含量較高，現(xiàn)有技術(shù)中會(huì)單獨(dú)設(shè)置褐煤干燥預(yù)處理單元使褐煤干燥，運(yùn) 樣不僅會(huì)增大干燥尾氣回收利用的復(fù)雜程度，而直接排放也會(huì)造成資源浪費(fèi)，加重環(huán)境污 染。本實(shí)用新型中，發(fā)明人不對(duì)褐煤?jiǎn)为?dú)進(jìn)行預(yù)干燥，反而巧妙的利用褐煤含水運(yùn)一特點(diǎn)， 將缺點(diǎn)變優(yōu)點(diǎn)，直接將褐煤送入蒸汽加氨氣化爐內(nèi)，使褐煤與爐內(nèi)加氨氣化反應(yīng)后的尾氣 發(fā)生間接換熱干燥褐煤的同時(shí)獲得水蒸水，在&存在下，褐煤中蒸發(fā)出的全部或部分水蒸 氣與干燥后褐煤發(fā)生加氨反應(yīng)，從而間接回收利用了褐煤中的水分，而無(wú)需單獨(dú)設(shè)置褐煤 干燥預(yù)處理單元，簡(jiǎn)化流程，減少設(shè)備投資，無(wú)廢水廢氣排出，對(duì)環(huán)境友好，一舉多得。
[0020] 所述蒸汽加氨氣化爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：C+HzO - C0+H2,會(huì)產(chǎn)生氨氣，但反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣 還不能滿足加氨反應(yīng)的消耗，對(duì)此發(fā)明人考慮通過(guò)調(diào)整出耐硫水汽變換系統(tǒng)的混合氣中的 氨碳比，使之高于送入低溫甲燒化系統(tǒng)的凈化氣中的氨碳比，使混合氣中含有更多的氨，運(yùn) 部分多余的氨在分離器中被分離，并經(jīng)增壓系統(tǒng)增壓并預(yù)熱后作為氣化劑循環(huán)送入蒸汽加 氨氣化爐內(nèi)，從而使加氨氣化反應(yīng)需要的氨全部自產(chǎn)，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。
[0021] 在焦炭氣化爐內(nèi)來(lái)自蒸汽加氨反應(yīng)器的殘?zhí)颗c〇2、水蒸氣發(fā)生高溫氣化，生成的 粗煤氣溫度高，運(yùn)部分熱量可用于預(yù)熱循環(huán)進(jìn)入蒸汽加氨爐中的氨氣，使之滿足進(jìn)氣溫度 要求，熱量的回收也有利于節(jié)能降耗，對(duì)環(huán)境友好。
[0022] 為了保證碳轉(zhuǎn)化率和尾氣出口中甲燒含量，所述蒸汽加氨氣化爐的氣體出口溫度 優(yōu)選為700-800°C，所述蒸汽加氨氣化爐內(nèi)氨氣和褐煤的質(zhì)量比優(yōu)選為0. 02-0. 5。
[0023] 常規(guī)氣化爐出口 CHa含量較低（固定床氣化爐出口甲燒含量低于15%，而干煤粉 氣化和水煤漿氣化爐出口甲燒含量極低），本實(shí)用新型中，采用了氨與褐煤直接發(fā)生加氨 反應(yīng)可提高加氨氣化爐氣體出口中尾氣中邸4的含量，CH4干摩爾含量可達(dá)在25~65%之 間，所述CH4干摩爾組成可通過(guò)調(diào)節(jié)蒸氣加氨氣化爐中的氨氣和褐煤的質(zhì)量比進(jìn)行控制，最 終使尾氣和粗煤氣混合后的CHa干摩爾含量不低于20%，由于在氣化單元中能夠產(chǎn)生甲燒 含量較高的合成氣，因此在低溫甲燒化系統(tǒng)中無(wú)需使用高溫甲燒化反應(yīng)器，而是采用兩級(jí) 低溫絕熱反應(yīng)器串并聯(lián)，一級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器反應(yīng)溫度為200-450°C，二級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器 反應(yīng)溫度為200-400°C，兩級(jí)低溫絕熱反應(yīng)器的溫度均不高于450°C，運(yùn)樣可大大降低工藝 難度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用串并聯(lián)高溫甲燒化反應(yīng)器和低溫甲燒化反應(yīng)器的方式生產(chǎn)高 CHa濃度的合成天然氣，高溫甲燒化反應(yīng)器及其配套的廢熱鍋爐設(shè)備材質(zhì)昂貴，且存在超溫