[发明专利]一种焦炉气直接补二氧化碳制合成天然气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成天然气的制取方法，特别是涉及一种焦炉气直接补二氧化碳制合成天然气的方法。

背景技术

焦炉气或焦炉煤气制合成天然气技术（包括SNG、CNG和LNG），也被人们称为焦炉气或焦炉煤气转化合成天然气技术、焦炉气或焦炉煤气制合成天然气技术等。该技术是近年来在焦化行业发展起来的一项焦炉煤气综合利用新技术。目前，国内焦炉气制合成天然气工艺技术主要有“甲烷化工艺”和“分离工艺”两种。其中，甲烷化工艺又可进一步分为“不补碳甲烷化工艺”和“补碳甲烷化工艺”两种类型。由于焦炉气中CH₄的体积分数仅有23%～27%，采用物理法来富集CH₄，能耗高、经济效益比较差，且副产物H₂产量较高，分离工艺复杂。采用不补碳甲烷化工艺生产天然气，H₂仍会有剩余，原料不能够得到充分利用；补碳甲烷化工艺通过对原料气进行补碳，充分利用了焦炉煤气中的各种有效成分，从而使原料气全部甲烷化，可使天然气增产约30%，由于甲烷化工艺省略了脱碳工序，有利于后续气体分离和低温液化，因此是一种较为理想的焦炉气转化天然气的途径。

公开号为 CN 101100622 A的中国发明专利，公开了一种焦炉气合成CH₄的方法，提到对精脱硫后的焦炉气进行补碳合成CH₄的工艺，该工艺充分利用了焦炉气中的H₂，但是由于其补碳量为焦炉气体积的10～15%，受甲烷化反应及反应平衡的限制，补碳量偏高，导致合成气中的C0₂并不能反应完全，而且该方法还通过提取C0₂加压在返回到甲烷化一段入口，导致产生甲烷化转化率偏低而投资成本反而增加的弊端。

公开号为CN 101597527 A的中国发明专利，公开了一种利用焦炉气制取合成天然气的方法，该方法通过向粗脱硫后的焦炉气中补入碳源，使焦炉气气体体积百分比满足(H₂-3CO)/CO₂≈4的化学计量比，然后在Ni系催化剂作用下进行甲烷化反应。但是，该技术的缺点是向焦炉气中补碳，仅仅是为了优化焦炉气中H₂、CO、CO₂的化学计量比，合成气中的C0₂仍然得不到充分利用，需要增设深度脱碳工序，然后再将脱出的C0₂返回补碳气循环使用，同样导致投资成本增加。

此外，公开号为CN 101712897 A的中国发明专利，公开了一种补碳返氢工艺实现焦炉煤气甲烷化合成天然气的方法，该方法提出在二级甲烷化反应器（补碳返氢工段甲烷化反应器）补充C0₂以及甲烷化反应后通过膜分离装置分离得到的H₂，从而提高了合成气中C0₂转化率，增加了产品天然气中CH₄的产量，但是该方法需通过初级约为600℃、二级（补碳返氢级）约为500℃，末级约为360℃的三级反应温度均相差较大的甲烷化反应来实现，其温度控制比较困难，因此工艺流程相对复杂，效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焦炉气直接补二氧化碳制合成天然气的方法，通过在甲烷化反应过程中补充C0₂，最大限度地实现混合气体中C0₂和H₂的充分利用，在提高合成天然气中CH₄的产量的同时，降低焦炉煤气合成天然气运行成本。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：