一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统及方法，属于煤炭清洁高效利用技术领域。将干馏荒煤气除尘脱氨净化后进行焦油回收，获得高价值副产品；再加压液化分离将丙烷、丁烷等高级烃类直接制备成LPG。脱硫脱碳装置解析出的H

A system and method of producing CNG from middle and low temperature dry distillation raw gas by sulfur resistant methane

【技术实现步骤摘要】
一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统及方法
本专利技术属于煤炭清洁高效利用
，具体涉及一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG(压缩天然气)的系统及方法。
技术介绍
天然气作为一种高效、清洁、安全的化石能源，在全球能源消费中的比例逐年上升；随着人们环保意识的增强以及生活质量的提高，天然气的需求量逐年加大，利用储量相对丰富的煤炭资源，深入开发低质煤的低温干馏联产天然气技术，利用热值较低的荒煤气，将之转变成环境友好的天然气，不仅实现了煤炭资源的综合利用，同时也缓减了我国油气资源相对短缺的现象，且符合煤的清洁高效利用技术路线。低质煤低温干馏生产兰炭过程得到三个产品，兰炭、煤焦油和荒煤气(也称兰炭尾气或低温干馏气)，一般采用烟气加热的兰炭生产装置所产荒煤气组分见表1，可以看出荒煤气组分中甲烷含量较少，煤气热值低，且含有大量氮气，压缩和液化过程的能耗高，直接从煤气中提纯甲烷的工艺成本较高，目前荒煤气利用一般采用锅炉燃烧产蒸汽和发电，经济效益低。煤在低温干馏过程中会生成大量的H2、CO和CO2，但氢碳比(H/C)比约在1.8-2.2之间，不利于甲烷化反应，还含有C2-C4烷烃和烯烃为主的石油气组分，H2S、NH3、焦油、粉尘等污染。表1：传统立式炉荒煤气组分随着近年来粉煤低温干馏技术的发展，出现了外热式直立炉、固体热载体低温快速热解技术和粉煤回转窑热解技术等技术，不同于之前烟气直接加热的方式采用间接加热，所产荒煤气组分有更多的有效可燃组分，其荒煤气一般组分见表2，其中氮气的含量明显降低，但是仍存在氢碳比低和二氧化碳含量高的问题。表2：间接加热的热解技术荒煤气组分由于荒煤气以上特点，不像焦炉煤气易于制天然气，急需开发一种适合荒煤气的甲烷化制天然气技术，能够在低H/C比和高CO2分压的条件下，实现高的CO转化率和高CH4选择性。
技术实现思路
为了解决上述现有问题，本专利技术的目的在于提供一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统及方法，实现了低阶煤的清洁高效利用，生产高热值的压缩天然气并副产焦油、LPG、硫磺、二氧化碳等副产品，节约能源，经济效益高。本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，包括脱氨除尘装置，脱氨除尘装置的入口连接有中低温干馏荒煤气进气管，出口连接有一级压缩装置，一级压缩装置连接有焦油回收装置，焦油回收装置连接有二级压缩装置，二级压缩装置连接有耐硫甲烷化装置和液化石油气收集装置，耐硫甲烷化装置连接有脱硫脱碳装置，脱硫脱碳装置连接有脱水吸附塔、二氧化碳收集装置和硫化氢收集装置，硫化氢收集装置连接有克劳斯硫回收装置，脱硫脱碳装置连接有脱水吸附塔，脱水吸附塔连接有变压吸附装置，变压吸附装置连接有氮气收集装置和三级压缩装置，三级压缩装置连接有CNG出气管。优选地，一级压缩装置为螺杆压缩机，二级压缩装置为活塞式压缩机，三级压缩装置为离心式压缩机。优选地，焦油回收装置为精馏塔或变温吸附装置。优选地，焦油回收装置与二级压缩装置之间设有除氧装置。优选地，耐硫甲烷化装置为列管式均温反应器，列管式均温反应器的管程内为钴钼系催化剂，壳程内为60～100bar的沸腾水；管程两端分别与二级压缩装置和脱硫脱碳装置连接。进一步优选地，壳程连接有汽包，壳程与汽包、焦油回收装置和脱硫脱碳装置形成沸腾水/饱和蒸汽的封闭循环回路。优选地，脱硫脱碳装置包括填充有MDEA溶液的脱硫塔和脱碳塔，脱碳塔的进口与耐硫甲烷化装置连接，出口与脱硫塔的进口和脱水吸附塔连接，脱硫塔的出口与硫化氢收集装置连接。优选地，变压吸附装置为变压吸附塔。本专利技术公开了采用上述中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统制CNG的方法，包括：中低温干馏荒煤气由中低温干馏荒煤气进气管进入脱氨除尘装置，脱除氨气、清除灰尘后进入一级压缩装置，增压后进入焦油回收装置，脱除焦油类物质后进入二级压缩装置，增压后液化石油气进入液化石油气收集装置，剩余气体进入耐硫甲烷化装置，反应后进入脱硫脱碳装置，脱硫脱碳装置分离出的H2S进入硫化氢收集装置后进入克劳斯硫回收装置反应后生成硫磺，脱硫脱碳装置分离出的CO2进入二氧化碳收集装置；脱硫脱碳装置内的剩余气体进入脱水吸附塔脱除水分后进入变压吸附装置，变压吸附装置分离出的氮气进入氮气收集装置，变压吸附装置内的剩余气体进入三级压缩装置，增压后得到的CNG通过CNG出气管输出系统。优选地，一级压缩装置将气体增压至4～6bar，二级压缩装置将气体增压至26～30bar，三级压缩装置将气体增压至265bar以上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，将干馏荒煤气在除尘脱氨净化后先进行焦油回收，获得高价值的副产品；再加压液化分离将干馏煤气中的丙烷、丁烷等高级烃类直接制备成LPG，同时大量高级烃的有效利用，大大降低了甲烷化工段的碳负荷，提高了甲烷化催化剂热稳定性，延长了甲烷化催化剂的寿命。脱硫脱碳装置解析出的H2S气体纯度高，可采用克劳斯硫回收工艺回收硫磺，并将变压吸附系统分离的氮气产生的可燃气用作燃烧气节省成本。经PSA分离氮气后的气体组分CH4含量高，大于95％，达到一级天然气产品的要求。进一步地，一级压缩装置为螺杆压缩机，二级压缩装置为活塞式压缩机，三级压缩装置为离心式压缩机，根据实际需要选择压缩装置的型式，设置合理，节约成本。进一步地，焦油回收装置与二级压缩装置之间设有除氧装置，能够保护后续反应器内催化剂活性。进一步地，采用耐硫的钴钼系催化剂，具有变换和甲烷化双功能催化作用，省去了传统湿法脱硫、干法脱硫工艺段，而采用的列管式反应器替代了传统的多段绝热固定床反应器，缩短了工艺流程，节省了设备投资；而耐硫甲烷化催化剂和均温列管式反应器的结合将反应温度控制在300-400℃，实现了低氢碳比荒煤气的高CO转化率和高CH4选择性，解决了传统绝热床550-650℃高温下CO转化率低和CO2选择性高(水煤气反应高温下反应速率快)的问题。更进一步地，列管式反应器副产出的中压蒸汽可为焦油回收装置和脱硫脱碳装置提供热量，实现了热量的优化利用，节约了能源。进一步地，将脱硫和脱碳放在一个单元，可通过MDEA吸收塔同时脱除H2S和CO2酸性气体，对于CO2浓度小于30％的气体，MDEA(二乙醇胺)吸收解析比PSA更有经济性。本专利技术公开的采用上述中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统制CNG的方法，操作简便，采用煤的低温干馏多联产技术，实现了低阶煤的清洁高效利用，生产高热值的压缩天然气并副产焦油、LPG、硫磺、二氧化碳等副产品，节约能源，经济效益高。附图说明图1为本专利技术的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统整体示意图。图中：1-中低温干馏荒煤气进气管，2-脱氨除尘装置，3-一级压缩装置，4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，包括脱氨除尘装置(2)，脱氨除尘装置(2)的入口连接有中低温干馏荒煤气进气管(1)，出口连接有一级压缩装置(3)，一级压缩装置(3)连接有焦油回收装置(4)，焦油回收装置(4)连接有二级压缩装置(5)，二级压缩装置(5)连接有耐硫甲烷化装置(6)和液化石油气收集装置(12)，耐硫甲烷化装置(6)连接有脱硫脱碳装置(7)，脱硫脱碳装置(7)连接有脱水吸附塔(9)、二氧化碳收集装置(14)和硫化氢收集装置(13)，硫化氢收集装置(13)连接有克劳斯硫回收装置(8)，脱硫脱碳装置(7)连接有脱水吸附塔(9)，脱水吸附塔(9)连接有变压吸附装置(10)，变压吸附装置(10)连接有氮气收集装置(15)和三级压缩装置(11)，三级压缩装置(11)连接有CNG出气管(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，包括脱氨除尘装置(2)，脱氨除尘装置(2)的入口连接有中低温干馏荒煤气进气管(1)，出口连接有一级压缩装置(3)，一级压缩装置(3)连接有焦油回收装置(4)，焦油回收装置(4)连接有二级压缩装置(5)，二级压缩装置(5)连接有耐硫甲烷化装置(6)和液化石油气收集装置(12)，耐硫甲烷化装置(6)连接有脱硫脱碳装置(7)，脱硫脱碳装置(7)连接有脱水吸附塔(9)、二氧化碳收集装置(14)和硫化氢收集装置(13)，硫化氢收集装置(13)连接有克劳斯硫回收装置(8)，脱硫脱碳装置(7)连接有脱水吸附塔(9)，脱水吸附塔(9)连接有变压吸附装置(10)，变压吸附装置(10)连接有氮气收集装置(15)和三级压缩装置(11)，三级压缩装置(11)连接有CNG出气管(16)。


2.根据权利要求1所述的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，一级压缩装置(3)为螺杆压缩机，二级压缩装置(5)为活塞式压缩机，三级压缩装置(11)为离心式压缩机。


3.根据权利要求1所述的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，焦油回收装置(4)为精馏塔或变温吸附装置。


4.根据权利要求1所述的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，焦油回收装置(4)与二级压缩装置(5)之间设有除氧装置。


5.根据权利要求1所述的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG的系统，其特征在于，耐硫甲烷化装置(6)为列管式均温反应器，列管式均温反应器的管程内为钴钼系催化剂，壳程内为60～100bar的沸腾水；管程两端分别与二级压缩装置(5)和脱硫脱碳装置(7)连接。


6.根据权利要求5所述的中低温干馏荒煤气经耐硫均温甲烷化制CNG...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓龙，郜时旺，何忠，程阿超，肖天存，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11