[发明专利]一种生产天然气的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种生产天然气的方法。

技术背景

天然气是一种清洁、高效的能源资源。是世界能源结构的三大支柱之一，被广泛应用于发电、化工、城市燃气、汽车燃料等行业。在目前的世界能源消费结构中，天然气占24％，而我国天然气所占比例不足5％，远低于世界平均水平。急需提高天然气的消费量。

我国是缺油、少气、煤炭资源丰富的国家，发展以煤为主的化学工业是必然趋势，也是我国化学工业的基本特色。据测算全国按年产焦炭1.8亿吨计，可副产焦炉煤气540亿Nm³，由于一直以来我国焦化产业重焦炭生产而轻综合利用，目前约有1/3的焦炉煤气未能加以利用，而是直接燃烧排空，既浪费了大量的宝贵资源有严重污染了环境，

我国是世界上第一大焦炭生产国，生产焦炭同时副产大量焦炉煤气。焦炉煤气的主要成分为(体积比)：50-60％的氢气，20-28％的甲烷，10-15％的CO+CO₂。此外，还有微量的H₂S、COS、HCN等有害成分。这些焦炉煤气一部分用来制甲醇、合成氨以及工厂燃气，而偏远地区则被白白排放掉。目前焦炉煤气除生产合成氨和甲醇外每年富余近300亿立方米焦炉气，由于焦炉煤气组成“氢多碳少”的特点，导致焦炉煤气现阶段的能量利用率约为55％左右，造成巨大能源浪费和环境污染。

我国煤炭资源丰富，特别是内蒙、新疆等地的低质褐煤经气化炉制得的合成气进行化工产品的合成，由煤制合成气的碳多氢少特点(气体组成体积百分比为：CO：45-60％，H₂：22-28％，CO₂：12-20，CH₄：8-12％，H₂S：0.21)可知，由焦炉煤气或煤制气单独生产合成氨、天然气、甲醇、乙二醇，低碳烯烃，合成油等产品，都存在组分比例不均衡、利用不充分的问题：焦炉煤气氢多碳少，单独用于合成产品必然出现大量氢剩余，或者需要另外补充碳源；而煤制气碳多氢少，单独使用将会出现大量碳剩余，或者需要另外大量补充氢源。

目前实际生产中，对煤制气碳多氢少的特点，普遍通过水汽变换，制得合理的氢碳比；对焦炉煤气氢多碳少，甲烷含量高的特点，通常采用甲烷二氧化碳重整来解决，但不管是水汽变换，还是甲烷重整都存在投资高、耗能大、操作运行复杂等问题。

如果将焦炉煤气和合成气按比例混合，能达到取长补短，形成满足合成不同化工产品的气体组成，实现焦炉煤气和煤制气的“气尽其用”，变废为宝，减少水汽变换或甲烷重整工段，达到工艺流程简单、投资少、运行、管理费用低。该方法不仅产生明显的经济效益和环境效益，对能源结构调整也具有重要意义。

专利CN200810147848.1公开了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，是将焦炉煤气净化、变换后分离出甲烷和氢气，甲烷作为产品，氢气作为水煤气补氢，制成合成气，该专利考虑到焦炉煤气和煤制气的特点，将两者综合利用，但是，显而易见的是，该专利是将焦炉煤气通过技术手段分离出氢气，作为了水煤气补氢来用，分离出的压缩天然气仅是副产物，而焦炉煤气中大量的CO和CO₂未加利用，存在巨大的能量浪费。

专利CN201310293572.9公开了一种焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气的工艺，可有效地减少分离工序及煤气化过程中的CO变换段，实现碳氢比可控性。该工艺具有一定的先进性，但是该工艺也明显存在几点缺陷：(1)该专利中煤气只针对水煤浆气化炉产生的水煤气，而现在工业中大规模应用的气化技术是鲁奇气化炉，碎煤加压气化炉，灰熔聚气化炉，BGL气化炉、水煤浆气化炉、壳牌干粉气化炉等，既有固定床、流化床、气流床形式的气化炉，也有适用于碎煤，粉煤和水煤浆的气化炉，而气化煤气的组分根据气化煤种和气化炉的不同，存在较大差异。(2)该专利未给出焦炉煤气与气化煤气的混合比例，在实际操作运行过程中实现难度较大。(3)该专利给出的工艺焦炉煤气经过一次脱除硫化氢，焦炉煤气与水煤浆气化煤气混合成混合煤气后还要经过两次脱除硫化氢，即甲烷化之前需进行三次净化处理，从目前净化技术看，三次净化处理明显存在设备投资大、运行操作复杂、能耗高的缺点。