[发明专利]一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法，属于干馏炉荒煤气清洁利用技术领域。

背景技术

我国石油、天然气资源相对贫乏，而煤炭资源十分丰富，其中低阶煤占据了很大比例。随着石油资源的日趋紧张，煤炭的清洁利用技术逐渐成为我国能源研究开发的重心。采用低温热解工艺，可以将低阶煤转化为优质固体燃料（兰炭），同时副产具有较高经济价值的煤焦油及荒煤气，是低阶煤清洁利用的有效途径之一，自20世纪90年代起，煤炭低温热解技术在我国得到了迅速发展。低温热解装置（兰炭装置）产生的荒煤气经鼓冷、电捕焦油处理后，其主要组分为氢气（28%～30%）、一氧化碳（9%～10%）、二氧化碳（9%～11%）、氮气（38%～40%）、甲烷（6%～7%）、水蒸气（1.5%～2%）、氧气（0.2%～0.4%）、短链烃（0.6%～0.7%），以及含硫化合物（约为1000～5000mg/Nm3）、焦油、萘等。荒煤气中的氢气及一氧化碳的总量达40%以上，具有较高的经济价值。然而，对荒煤气进行充分利用及深加工的企业并不多，荒煤气除部分用作热解炉燃料外，大部分直接送至火炬装置燃烧排放或作为发电燃料，造成了资源的极大浪费；此外，由于荒煤气中硫化物的含量较高，在排放过程中亦导致了严重的环境污染。

近年来，随着原油及成品油价格的不断攀升，煤焦油加氢制清洁燃料产业逐步兴起，相关项目数量不断增长，项目规模逐步扩大。煤焦油加氢反应需消耗大量氢气，以荒煤气为原料采用变压吸附（PSA）工艺制取氢气，对煤焦油进行深加工以提高油品的品质。该法不但提高了油品的经济价值，而且回收了荒煤气中的氢气组分，从而在一定程度上提高了煤炭综合利用的水平。但荒煤气提氢后剩余的解吸气通常直接送至火炬装置燃烧排放，由于解吸气中仍含有原含量20%的氢气，并含有一定量的一氧化碳及二氧化碳，这就造成了资源的浪费，并且增加了排碳量。

天然气作为清洁能源日益受到青睐，近十年来，我国天然气消费量年均增长16%以上。液化天然气（LNG）已成为稀缺清洁资源，全球液化天然气的生产和贸易日趋活跃，逐步成为世界油气工业的新热点。利用荒煤气制氢解吸气生产液化天然气，既有效解决了尾气的排放问题，又具有十分可观的经济效益和社会效益。

另外，虽然申请号为200810055168.7的专利申请公开了“一种以焦炉煤气为原料生产液化天然气的方法”、申请号为200810147848.1的专利申请公开了一种“以焦炉煤气和煤为原料制甲醇合成气和压缩天然气的方法”、申请号为201210206981.6的专利申请公开了“一种焦炉煤气制LNG并联产氢气的工艺方法”，但是上述专利申请均以炼焦炉焦炉气为原料制备液化天然气及氢气，并未涉及煤干馏炉荒煤气，炼焦炉焦炉气和煤干馏炉荒煤气的原料组成也不相同；此外，上述方法采用先甲烷化后提氢的工艺，导致氢气的回收利用效率和原料的综合利用效率均较低，而且上述方法也均无法解决现有技术中存在的前述缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是氢气的回收利用效率和原料的综合利用效率均较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法，包括以下步骤：

①干馏炉荒煤气经吸附预处理脱除其中焦油、萘后进入煤气气柜进行缓冲；

②经缓冲的荒煤气加压后进入耐硫变换反应器，使一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳及氢气；

③变换气采用PDS湿法脱硫，脱硫液再生循环利用，副产硫磺；

④脱硫后的变换气采用两级PSA变压吸附工艺脱碳、提氢；所得的氢气作为原料送至焦油加氢装置；

⑤提氢解吸气经加压、精脱硫后进入甲烷化反应器，提氢解吸气中的氢气与一氧化碳及二氧化碳进行甲烷化反应生成甲烷，生成气经分子筛干燥后进入冷箱；

⑥采用混合制冷剂液化流程将甲烷液化制液化天然气。

上述⑤中所述的生成气主要为甲烷，还包括部分杂质，如水、二氧化碳、氮气等。

上述方法中，由于分子筛对水、气体和液体具有可逆性吸附，且分子筛具有高的内表面积，因此分子筛适合用作深度干燥和选择性吸附。与其它吸附剂比较，分子筛具有非常高的吸附容量、选择性吸附和分离、催化特性和离子交换特性等，使其广泛的应用于石油化工、天然气、冷冻、食品等领域。本发明中采用分子筛对气体进行干燥，从而可以达到后续冷箱进料的水分要求，使进冷箱的气体中的水含量满足冷冻分离的要求。