[发明专利]一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源综合利用应用技术领域，涉及电石炉气合成气甲烷化生产天然气的工艺方法。

背景技术

天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重，对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义。我国能源发展“十二五”规划提出，天然气占一次能源消费总量的比例将在5年内提高4.4个百分点，到2015年达到7.5%。

2010年，我国天然气对外依存度已超过15%，预计2015年超过35%，这将给我国能源安全带来新的挑战，必须在优化天然气消费结构同时，努力提高国内有效供给。随着天然气需求的持续增加，各种合成天然气的技术纷纷涌现，如煤制天然气、焦炉气制天然气等，但从经济性、适用性等方面考虑，电石炉气合成天然气有市场竞争力。

电石炉气是电石生产过程中的副产物，为含少量H₂、CO₂的副CO气体，其组成一般为（参见表1）：

表1

同时，还含有焦油+尘、硫化氢、乙烯、乙烷、乙炔、氰化物、硫氧碳、磷化物、砷化物等杂质。

2010年我国电石产量约1565万吨，产尾气约70亿标准立方米。大部分都用来作为工厂燃气，如燃气发电，而偏远地区则被白白燃烧放掉，污染环境。现阶段，规模上的电石企业试图在综合利用，如生产合成氨、甲醇、乙二醇，但是还没有用到合成天然气工艺上。

电石炉气合成气天然气的技术核心是甲烷化技术。相比电石炉气净化和后续制合成气技术的成熟度，电石炉气甲烷化技术尚在工业化开发中。目前国内外尚未见工业化报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种电石炉气制备天然气的工艺方法。利用该工艺方法可以将电石炉气制成符合国标技术规格的天然气，达到提供能量利用的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）电捕焦油

将来自气柜的电石炉气通过电捕焦油器除去气体中的焦油、粉尘等容易造成对压缩机运行有影响的杂质；

（2）电石炉气压缩

将步骤（1）制得的电石炉气通过压缩机升压至1.6-2.6MPa，满足下游工序所需的压力；

（3）电石炉气净化

将步骤（2）制得的电石炉气通过干法脱硫、脱磷、脱砷、脱氧、精脱硫处理后，要求各杂质含量均小于0.1mg/Nm³，得到纯净的电石炉气；

（4）CO变换

将步骤（3）制得的纯净电石炉气加入一定的蒸汽，通过等温或绝热的CO变换炉在催化剂作用下将CO变换成H₂和CO₂，保证变换出口CO含量为12%-14%（mol，干基）；

（5）脱碳

将步骤（4）制得的变换气通过脱碳，脱除变换气中多余的CO₂；脱碳方法可以是湿法，如MDEA，也可以是干法，如PSA变压吸附等，使得脱碳气中CO₂含量在20ppm-0.5%（mol），（H₂－CO₂）/（CO＋CO₂）＝3.05左右；

（6）甲烷化

将步骤（5）制得的净化合成气经预热至260－300℃，进入一个或多个甲烷化反应器，反应器温度为380-420℃，出口气体经冷却分离水后得到粗甲烷气；

（7）天然气分离

将步骤（6）制得的粗天然气经过分子筛、冷箱深冷分离除去其中的氮气，得到含94-98%CH₄，高热值37.38-38.37MJ/Nm³的合成天然气。

一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法，步骤（6）中所述甲烷化反应压力为1.5-2.5MPa。

一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法，步骤（6）中所述的甲烷化工艺中会产生中压过热蒸汽，即过甲烷化反应器后的热气体进入蒸汽过热器过热装置副产的中压蒸汽，进入废热锅炉，副产中压过热蒸汽。

一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法，步骤（4）中所述蒸汽为来自利用步骤（4）变换反应热以及步骤（6）甲烷化反应热所产生的中压过热蒸汽。

一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法，步骤（4）所述的变换催化剂为国产Fe-Cr系催化剂。