[发明专利]一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及在以含CO、CO₂和H₂的混合气体制取液化天然气的工艺，具体为一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺。

背景技术

近年来，天然气作为清洁能源备受关注。目前全球天然气消费量已高达每年2.32万亿Nm³，占世界一次能源需求总量的24.3%。当前中国经济持续快速的发展势头仍在继续，但是为保障经济的能源动力却极度紧缺。在国际石油价格节节升高的情势之下，中国的能源危机显得更加严重。中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。预计到2020年，我国天然气产量有望达到1850亿立方米，需求量达2000亿立方米，供需缺口达750亿立方米。随着国家能源需求的不断增长，引进天然气将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题。

焦炉气成分较为复杂，主要含有CH₄、CO、CO₂、H₂、CnHm等，且H₂的体积分数一般为54%～61%，CO和CO₂体积分数和一般为8%～12%，通过甲烷化反应可使CO和CO₂转化为甲烷化，即：

CO+3H₂→CH₄+H₂O

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O

但由于焦炉气中CO+CO₂含量较低，氢气含量相对较高，焦炉气直接甲烷化后富甲烷气中仍然含有超过20%的氢气，造成极大的资源浪费。同时烟道气、石灰窑尾气和高炉气中含有大量的CO₂也没有有效利用。

通过焦炉气补二氧化碳制液化天然气的工艺，不仅可以使焦炉气中过量的氢气和其它尾气中的CO₂得到充分利用，提高甲烷产量，同时使深冷分离液化的富氢气体返回到前端继续反应，在增加H₂利用的同时也无需脱碳工序，不仅降低了投资和能耗，也是减少碳排放，提高资源利用率一种新的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉气中H₂利用率高、CO₂气体净化度高、产量大、投资较少的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，包括如下工艺过程（参见图1）是：先将富含CO₂的气体(例如烟道气、石灰窑气、高炉气等)进行提纯和预净化，得到CO₂含量（vol%）大于95%以上的CO₂气体，然后该气体与富氢气体进行混合，然后进行深度加氢脱硫净化，得到总硫含量小于0.05ppm的富含CO₂和H₂的混合气体。焦炉气经过预处理脱除焦油、萘等，再压缩到1.5～6.0MPa后进行加氢脱硫净化，脱除硫、氯等有毒物质。预处理和净化后焦炉气中的焦油含量小于0.1ppm，硫含量小于20ppb，氯含量小于5ppb。经过净化合格后的焦炉气进入一级甲烷化反应器，一级甲烷化反应器出口气体、富氢气体和补充CO₂气体进入二级甲烷化反应器，且从第二甲烷化反应器出口气体利用废热锅炉回收热量后抽取部分气体作为循环气体，再依次进行补充多级绝热甲烷化反应，得到富甲烷气，然后利用分子筛对富甲烷气进行深度脱水，最后进入深冷分离液化装置进行深冷分离液化，得到液化天然气、富氢气体和富氮气体，其中液化天然气作为产品。补充CO₂（vol%）含量大于等于95%的CO₂气体的物质的量为焦炉气的物质的量的4～7.5%。补充多级绝热甲烷化反应为2级甲烷化反应器、3级甲烷化反应器或4级甲烷化反应反应器；优选2级甲烷化反应器或3级甲烷化反应器。

富含CO₂的气体为烟道气、石灰窑气和高炉气。