[发明专利]电石炉尾气制备天然气的方法和采用该方法的生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电石炉尾气制备天然气的方法及采用该方法生产天然气的生产装置。

背景技术

电石炉尾气是在电石生产过程中排放的废气，据悉目前我国每年产生的电石炉尾气超过150亿立方米，绝大部分都被放空或“点天灯”，由于电石炉尾气的主要成分为一氧化碳并含有一定比例的氮气，人们曾尝试将其直接作为燃料气使用，但因其燃烧热值较低，大约仅为5.23-5.86 MJ/Nm³，除了现场使用外，不宜长距离输送，另外人们也尝试了从电石炉尾气中提纯一氧化碳或进而制备二氧化碳，但实际中也存在较大的技术难度和较高的成本。因此，如何为电石炉尾气找到可行的资源化利用的途径就成为摆在人们面前的一个难题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种电石炉尾气制备天然气的方法，还提供了采用这种方法制备天然气的生产装置，以期为电石炉尾气找到一种可行的资源化利用的途径，避免或减少资源浪费和环境污染。

本发明所采用的技术方案为：

一种电石炉尾气制备天然气的方法，其以电石炉尾气为原料，经过净化后送入甲烷化装置，将焦炉煤气送入所述甲烷化装置中，依靠原料气（送入的电石炉尾气和焦炉煤气）中的氢对原料气中的一氧化碳和二氧化碳进行甲烷化反应，生成甲烷，从甲烷化反应后的气体中分离出氮气，形成由甲烷组成的天然气。

一种电石炉尾气制备天然气的生产装置，其包括前后顺序连接的甲烷化装置和氮分离装置，根据用作原料的电石炉尾气和焦炉煤气中H₂、CO和CO₂的含量，计算电石炉尾气和焦炉煤气之间的配比，将电石炉尾气和焦炉煤气送入甲烷化装置中，依靠原料气中的氢对原料气中的一氧化碳和二氧化碳进行甲烷化反应，经过甲烷化反应后的气体进入氮，依靠原料气中的氢对原料气中的一氧化碳和二氧化碳进行甲烷化反应，分离装置进行氮与甲烷之间的气体分离，所述氮分离装置设有天然气出口和氮气出口。

本发明的有益效果为：

由于以电石炉尾气用作制备天然气的原料，并且生产出来的天然气符合规定的天然气标准，由此实现了电石炉尾气的资源化利用，避免了因放空或点天灯带来的资源浪费和环境污染。

根据电石炉尾气的特点，将现有技术下另一种可用作制备天然气原料的焦炉煤气加入反应体系中，以焦炉煤气中所含的氢对体系内的碳氧化物（一氧化碳和二氧化碳）进行还原反应（甲烷化反应），克服了电石炉尾气中因氢元素不足（几近于零）而需要增加氢源的缺陷，同时也克服了焦炉煤气因氢含量过高而需要在甲烷化反应后进行氢与甲烷之间的气体分离的缺陷，实现了这两种煤气在成分上的互补，两种煤气中的碳、氢成分几乎都参与甲烷化反应，剩余的氢气及一氧化碳和二氧化碳含量可以严格控制在规定标准允许的范围之内，由此不仅提高了甲烷的产率，而且还节省了后续的气体分离的费用。

可以在甲烷化设备后面设置热交换器进行气体降温，适应了后续工艺的要求，同时还可以通过热交换器实现对热能的回收和利用，进一步避免了资源浪费。

附图说明

图1是本发明生产方法的流程示意图;

图2是本发明生产装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种电石炉尾气制备天然气的方法，其以电石炉尾气为原料，经过净化后送入甲烷化装置，将焦炉煤气送入所述甲烷化装置中，依靠原料气中的氢对原料气中的一氧化碳和二氧化碳进行甲烷化反应，生成甲烷，从甲烷化反应后的气体中分离出氮气，形成由甲烷组成的天然气。

由于甲烷化装置中参与反应的气体成分含量很低，对甲烷化反应的影响较小，通常在计算中可以不予考虑，只依据参与甲烷化反应的H₂、CO和CO₂三者之间的比例要求，根据用作原料的电石炉尾气和焦炉煤气中H₂、CO和CO₂的含量，计算电石炉尾气和焦炉煤气之间的配比，使反应后气体中H₂、CO和CO₂的含量符合天热气的限定标准。所述甲烷化反应的产物为甲烷和水，涉及一氧化碳和二氧化碳的甲烷化反应的主要反应式为：

C0 + 3H₂ = CH₄ + H₂0 + 206KJ/mol              (1)