本发明专利技术公开的结合使用循环流化床干法热脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法，其是粗合成气经过水激冷洗涤后形成粗合成气被送入循环流化床干法脱硫工序进行脱硫形成高温脱硫合成气和富SO2气体，高温脱硫合成气送入精脱硫工序进行脱硫，至少部分精脱硫后的合成气被送入到非耐硫变换工序进行非耐硫变换，得到变换合成气，送入吸附工序脱除变换合成气中的NH3/HCN杂质得到脱杂变换合成气，脱杂变换合成气一部分进入甲烷化工序制取甲烷合成气，其余部分进入制氢工序制取氢气。本发明专利技术还公开了实现该方法的系统。本发明专利技术通过循环流化床干法热脱硫结合非耐硫变换与甲烷化、制氢技术的有效合理配置，充分利用了上述反应的热量，生产合格的SNG产品或联产生产合格的氢气产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤或其它含碳材料的气化产生的粗合成气生产合成天然气或联产制氢的方法及装置。特别涉及一种结合循环流化床干法热脱硫和非耐硫变换技术的生产合成天然气或联产制氢的流程配置，更具体的是涉及一种结合使用循环流化床干法脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法及系统。
技术介绍
在现有的以煤为原料生产合成天然气的技术和工业实践中，通常采用煤气化产生粗合成气，粗合成气经过耐硫变换反应和液相吸收法脱硫脱碳技术调节(H2-CO2) / (C0+C02)值在3.0左右，进入甲烷化反应装置。目前使用较广泛的液相吸收法脱硫脱碳技术有Rectisol工艺和Selexol工艺，其中:Rectisol工艺采用甲醇为吸收溶剂，在极低的温度下操作，需消耗大量冷量。Selexol工艺中使用聚乙二醇二甲醚为溶剂，但该工艺对脱除合成气中的COS有一定的困难，如要将酸性气体中浓度高的COS除去，需增加COS水解单元，且溶剂的循环量大导致操作成本高。来自气化的高温合成气经过耐硫变换反应后，温度通常在270-450°C，而以上液相吸收法脱硫脱碳技术在这样的高温气体中是无效的，因为这些方法典型地需要在零度以下较低的温度下操作，因此合成气需要进行热回收处理，以满足液相吸收法脱硫脱碳技术除去杂质的低温条件，而经过脱硫脱碳后的净化合成气温度较低，达不到甲烷化反应所需要的起活温度230-300°C。因而进入甲烷化反应器需要用额外的热量将原料气复热至甲烷化所需的温度，整个流程热量设置不合理，存在冷热病，热效率利用降低。合成气甲烷化反应属于强放热反应，每1%的CO甲烷化可产生74°C的绝热温升，每1%的CO2甲烷化可产生60°C的绝热温升。而工业使用的甲烷化催化剂的温度一般在230-7500C，受到催化剂操作温度的限制，因此需要有效的控制甲烷化反应的温升。目前国内外的甲烷化装置大多采用循环甲烷化工艺来控制反应温度，如Lurgi甲烷化工艺采用三个甲烷化反应器，其中前两个甲烷化反应器采用串并联方式连接，主要采用部分第二甲烷化反应器产品气作为循环气，控制第一甲烷化反应器床层温度，第一甲烷化反应器出口温度为650°C，第二甲烷化反应器出口温度为500-650°C。Davy甲烷化工艺采用四个甲烷化反应器，其中前两个甲烷化反应器采用串并联方式连接，主要采用部分第二甲烷化反应器产品气作为循环气，控制第一甲烷化反应器床层温度，第一、第二甲烷化反应器出口温度为620°C。托普索甲烷化工艺采用五个甲烷化反应器，前两个甲烷化反应器采用串并联方式连接，采用部分第一甲烷化反应器产品气作为循环气，控制第一甲烷化反应器床层温度，第一、第二反应器出口温度为675 °C。上述循环甲烷化工艺存在以下缺点:(I)由于使用循环压缩机，设备制造困难，投资高，合成回路的能耗增加。(2)采用循环气来控制甲烷化反应的温度普遍较高，存在着飞温的可能，容易造成催化剂高温烧结。(3)由于甲烷化的温度较高，造成甲烷化反应器需要相当厚的耐火衬里，不利于反应器的安装和拆卸以及容易出现衬里的损伤。(4)由于甲烷化反应器的出口温度过高，使得后续的换热设备和管道具有较高的耐温性，从而增加了投资成本。
技术实现思路
本专利技术通过循环流化床热法脱除合成气的含硫化合物，可避免采用上述液相吸收法脱硫存在的缺点，脱硫后的合成气部分或全部经过非耐硫变换保持合成气在较高的温度(超过甲烷化催化剂的起活温度)，进入到甲烷化反应装置和/或制氢装置。通过非耐硫变换调节粗合成气的组成，使进入甲烷化装置的合成气中CO2和水蒸汽的浓度增加，有效地控制甲烷化反应的温升。本专利技术中的甲烷化装置采用无循环的甲烷化工艺，不需要设置循环气压缩机，且甲烷化反应器出口温度比传统高温循环甲烷化工艺的反应器出口温度低，使得反应器以及后续工段设备材质成本得到有效的降低。出甲烷化装置的合成气最后进入脱二氧化碳装置和干燥装置，得到合格的合成天然气产品。本专利技术用于生产合成天然气的同时还可以联产制氢。经过非耐硫变换的合成气，进入吸附床脱除NH3/HCN后，全部或部分去甲烷化反应装置生产合成天然气，另外部分去制氢装置生产氢气。基于上述思路，本专利技术的目的之一旨在提供一种结合使用循环流化床干法热脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法。该方法通过循环流化床热法脱硫脱除粗合成气的含硫化合物，然后脱硫后的合成气部分或全部通过非耐硫变换工艺调整粗合成气的CO，H2, CO2和水蒸汽的组成，并经过热量回收、固体干法脱除粗合成气中NH3和HCN等其他杂质，全部或部分净化变换合成气进入无循环流程的甲烷化装置，通过未经非耐硫变换的脱硫合成气的气量、变换合成气的中的CO2和水蒸汽来调节甲烷化反应器的温升。出甲烷化装置的合成气最后通过脱二氧化碳装置脱除剩余的CO2，然后进入干燥装置脱水，生产出合格的SNG。部分净化变换合成气进入低温非耐硫变换装置进行深度变换得到富氢气体，富氢气体经过热量回收后进入PSA净化工段进行PSA脱二氧化碳和提氢，生产出合格的氢气。该方法可解决传统的耐硫变换工艺后配置液相吸收法脱硫脱碳生产SNG或联产制氢工艺中存在的合成气热量利用率低的问题。本专利技术的目的之二旨在提供一种实现上述结合使用循环流化床干法热脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法的系统。作为本专利技术第一方面的结合使用循环流化床干法脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法，其是粗合成气经过水激冷洗涤工序水激冷洗涤后形成第一粗合成气被送入循环流化床干法脱硫工序进行第一次脱硫，形成高温脱硫合成气和富SO2气体，富SO 2气体进入下游去生产硫酸或者硫磺；所述高温脱硫合成气送入精脱硫工序进行第二次脱硫，得到高温精脱硫合成气至少有部分被送入到非耐硫变换工序进行非耐硫变换，得到变换合成气；变换合成气送入吸附工序脱除变换合成气中的nh3/hcn杂质得到脱杂变换合成气，脱杂变换合成气至少一部分进入甲烷化工序制得合格的SNG产品气。在本专利技术的一个优选实施例中，高温精脱硫合成气全部被送入到非耐硫变换工序进行非耐硫变换，得到变换合成气。在本专利技术的一个优选实施例中，高温精脱硫合成气部分被送入到非耐硫变换工序进行非耐硫变换，得到变换合成气，与另外部分高温精脱硫合成气混合后送入吸附工序脱除变换合成气中的nh3/hcn杂质得到脱杂变换合成气。在本专利技术的一个优选实施例中，所述脱杂变换合成气全部进入甲烷化工序制取富甲烧合成气。在本专利技术的一个优选实施例中，所述脱杂变换合成气至少一部分进入甲烷化工序制取富甲烷合成气，其余部分进入制氢工序制取氢气。在本专利技术的一个优选实施例中，所述脱杂变换合成气进入制氢工序制取氢气的步骤是所述脱杂变换合成气先进入低温非耐硫变换装置进行深度变换得到低温变换合成气，低温变换合成气经过第一热量回收工序进行热量回收后，送入第一冷却工序进行冷却，冷却后进入净化工序脱二氧化碳和提氢，制得合格的氢气产品。在本专利技术的一个优选实施例中，所述经过水激冷洗涤工序水激冷洗涤后形成第一粗合成气温度为180-250°C。在本专利技术的一个优选实施例中，所述循环流化床干法脱硫工序为一类似于流化催化裂化FCC工序。在本专利技术的一个优选实施例中，在所述循环流化床干法脱硫工序中，第一粗合成气中的含硫杂质与循环流化床干法脱硫工序中的脱硫反应器内的吸附剂中的活性金属氧化物M本文档来自技高网...
【技术保护点】
结合使用循环流化床干法脱硫生产合成天然气或联产制氢的方法，其特征是粗合成气经过水激冷洗涤工序水激冷洗涤后形成第一粗合成气被送入循环流化床干法脱硫工序进行第一次脱硫，形成高温脱硫合成气和富SO2气体，富SO2气体进入下游去生产硫酸或者硫磺；所述高温脱硫合成气送入精脱硫工序进行第二次脱硫，得到高温精脱硫合成气至少部分被送入到非耐硫变换工序进行非耐硫变换，得到变换合成气；变换合成气送入吸附工序脱除变换合成气中的NH3/HCN杂质得到脱杂变换合成气，脱杂变换合成气至少一部分进入甲烷化工序制得合格的SNG产品气。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨震东，董红军，吴高杰，宗丽，
申请(专利权)人：上海国际化建工程咨询公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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