[发明专利]一种利用焦炉煤气制取冶金还原气联产液化天然气的工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金还原气制取技术领域，涉及含碳氢工业排放气制富甲烷气方法，具体为一种利用焦炉煤气制取冶金还原气联产液化天然气的工艺。

背景技术

冶金还原气是指利能对金属化合物进行直接还原的气体（主要含有CO和H₂）。冶金还原气能够在铁矿石软化温度以下,对氧化态的铁进行还原得到金属铁，实现了无焦炼铁，且碳耗低、CO₂排放少，因此，利用冶金还原气炼铁对降低一次性矿物能源消耗、保护环境等有很重要的意义。

目前冶金还原气的主要来源是天然气的重整反应(比较有代表性的为Midrex的天然气-二氧化碳重整以及HYL的天然气-水蒸气重整)。而在天然气资源匮乏的地区，特别是在我国、印度以及其他天然气资源匮乏的地区，天然气的价格因素不可避免的增加了炼铁行业的冶炼成本，造成还原气直接还原铁技术的推广价值相对不高。而我国作为煤炭资源大国，炼焦行业已经充分发展，炼焦行业每年都会副产大量的焦炉煤气。焦炉煤气是焦煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体。焦炉煤气的主要成分为H₂（55-60%）、CH₄（23-27%）、CO（5-8%），此外还含有苯等碳氢化合物。因此，将炼焦行业副产的焦炉煤气利用起来，分离得到CH₄和冶金还原气，可以大大减轻炼焦行业对生态环境的污染。

采用深冷液化分离工艺，不仅使产品气收率、纯度比PSA、膜分离有较大提高，同时为了满足液化分离的气质要求，其净化处理工艺杂质含量也大大低于其他几种分离方式，得到的还原气体洁净度更高。另外焦炉煤气中分离出来的CH₄是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。而LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，它有利于天然气的远距离运输，有利于降低天然气的储存成本。同时，由于天然气在液化前进行了净化处理，所以它比管道输送的天然气更为洁净。因此，将焦炉煤气分离得到的CH₄进行深冷液化得到LNG，具有重要的现实意义。

天然气液化以制冷方式分，可分为以下三种方式：阶式液化流程、混合制冷剂液化流程和带膨胀机的液化流程。阶式液化流程能量损失最小、操作弹性好，但流程长、附属设备多、级间管路连接与控制系统复杂、维护不便。混合制冷剂液化流程机组设备少、流程简单，但也存在能耗较高的问题。带膨胀机的液化流程简单、调节灵活、维护方便，但回流压力大、液化率低，比较适用于液化能力较小、甲烷含量较高的调峰型焦炉煤气液化装置。