一种提高天然气产率的方法技术

本发明专利技术属于新能源利用领域，具体的说是一种利用焦炉煤气甲烷化的余氢、并且补碳提高天然气产率的方法。具体为净化后焦炉煤气进行甲烷化处理的最后一级脱水处理后产生的气体通过变压吸附(PSA)或膜分离技术提浓收集氢气，收集所得氢气回用于甲烷化或净化甲烷化过程中，且在至少一级甲烷化过程中补充CO2，使其参与甲烷化反应实现提高天然气产率。与常规的焦炉煤气甲烷化工艺相比，该工艺充分利用焦炉煤气中的氢气，同时利用了界区外的CO2，甲烷化工序出口气体中甲烷含量提高了2％-25％，总碳转化率达到99.997％(残碳量≤30ppm)。化率达到99.997％(残碳量≤30ppm)。

【技术实现步骤摘要】
一种提高天然气产率的方法


[0001]本专利技术属于新能源利用领域，具体的说是一种利用焦炉煤气甲烷化的余氢、并且补碳提高天然气产率的方法。

技术介绍

[0002]焦炉煤气作为炼焦过程中产生的副产品含有合成天然气必须的H2、CO和CO2，使用焦炉煤气甲烷化合成天然气成为近些年的研究热点，其典型组成如下。
[0003][0004]专利“一种利用焦炉气合成甲烷的方法”(专利号CN 101391935A)公开了一种利用焦炉气合成甲烷的方法，通过净化脱除杂质、压缩换热及加入水蒸气、一段甲烷化反应、二段甲烷化反应、三段甲烷化反应、PSA分离甲烷等主要步骤，得到甲烷浓度90％以上的产品气。
[0005]专利“一种焦炉煤气甲烷化合成天然气的工艺”(专利号CN 101649232 B)也公开了一种使用水蒸汽调节甲烷化反应速率的方法，并经过二段甲烷化反应器可以达到CO转化率100％，CO2转化率90％以上的效果。
[0006]专利“一种利用焦炉气制备SNG或LNG无循环气的甲烷化工艺”(专利号CN 103409187 A)公开了一种利用焦炉气制备SNG或LNG无循环气的甲烷化工艺，将焦炉气分成若干股分别进入若干个串联的甲烷化主反应器，用副产水蒸气对进入其中第一甲烷化主反应器的焦炉气进行稀释，在最后一个甲烷化主反应器后，将甲烷化后的气体冷却，冷凝分离水，再进入一个甲烷化次反应器，对残余的CO和CO2进行甲烷化反应，然后送去进行分离或液化，得到SNG或LNG。
[0007]上述公开的现有的焦炉煤气甲烷化工艺存在以下问题：(1)经过三级或者四级甲烷化之后，气体中残余的CO2的含量超过《SYT 6933.1-2013天然气液化工厂设计建造和运行规范第1部分设计建造》标准中对CO2的限制50ppm，极易造成液化工序的冷箱管道被堵，造成停产事故。(2)经过三级或者四级甲烷化之后，还含有约20-30％氢气的没有得以利用，如果放空将会造成资源浪费。(3)经过三级或者四级甲烷化之后，甲烷含量约45-55％，有待于进一步提高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种焦炉煤气甲烷化的余氢补碳提高天然气产率的方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种提高天然气产率的方法，焦炉煤气经过三级/四级进行甲烷化，净化后焦炉煤
气进行甲烷化处理的最后一级脱水处理后产生的气体通过变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集所得氢气回用于甲烷化或净化甲烷化过程中，且在至少一级甲烷化过程中补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。
[0011]所述回收H2气回用流量为原料气流量的5％-30％；补入CO2的流量与回用H2流量的体积比为0.2-1.5。
[0012]所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，而后脱水，脱水后经变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集氢气返回至一级甲烷化反应前，且在一级甲烷化反应前补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。
[0013]进一步的说，收集的氢气返回至一级甲烷化处理前与循环压缩处理后的一级甲烷化尾气、净化后焦炉煤气、以及外界补充的CO2混合一并通入一级甲烷化反应器的入口，联合参与对循环进入的一级甲烷化尾气以及净化后焦炉煤气进一步的一轮甲烷化反应，收集氢气并于外界补充的CO2混合再次进入甲烷反应中如此循环，进而实现提高天然气产率。
[0014]所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，脱水后经变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集氢气返回至二级甲烷化反应前，且在二级甲烷化反应前补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。
[0015]进一步的说，收集的氢气返回至二级甲烷化处理前与经一级甲烷化处理所得气体、以及外界补充的CO2混合一并通入二级甲烷化反应器的入口，联合参与对一级甲烷化尾气进一步的一轮甲烷化反应，收集氢气并于外界补充的CO2混合再次进入甲烷反应中如此循环，进而实现提高天然气产率。
[0016]所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，脱水后经变压吸附或膜分离提浓收集氢气，20％-50％氢气返回到一级甲烷化的入口，与界区外补给的CO2混合后进入到一级甲烷化工段；余下的氢气返回到二级甲烷化的入口，与界区外补给的CO2混合后进入到二级甲烷化工段，补入CO2的流量与返H2流量比为0.2-1.5；使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。
[0017]进一步的说，收集的氢气部分返回至一级甲烷化处理前与经一级甲烷化处理所得气体、以及外界以内补充的CO2混合一并通入二级甲烷化反应器的入口，进行甲烷化处理；处理后气体再与收集剩余氢气混合，再补充CO2一并混合，而后通入二级甲烷化处理器的入口，联合参与对一级甲烷化尾气进一步的一轮甲烷化反应，收集氢气并于外界补充的CO2混合再次进入甲烷反应中如此循环，进而实现提高天然气产率。
[0018]所述净化后焦炉煤气经过四级甲烷化处理，脱水后经变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集氢气返回至一级甲烷化反应器前，且在一级甲烷化反应器前补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。
[0019]进一步的说，收集的氢气返回至三级甲烷化处理前与经二级甲烷化处理所得气体、以及外界补充的CO2混合一并通入三级甲烷化反应器的入口，联合参与对二级甲烷化尾气进一步的一轮甲烷化反应，收集氢气并于外界补充的CO2混合再次进入甲烷反应中如此循环，进而实现提高天然气产率。
[0020]本专利技术优点与积极效果为：
[0021]本专利技术经焦炉煤气通过将三级/四级甲烷化后气体中余H2提浓后补加到主甲烷化工段，同时补给适量的CO2，不仅可以实现合理利用余H2，且提高天然气产量，同时系统总碳
转化率达到99.997％，进而达到节能减排，资源合理利用的目的。
[0022]本专利技术方法使用焦炉煤气甲烷化剩余的H2经过膜分离或变压吸附提纯后与补加的CO2反应，充分利用了H2资源，与传统的无返H2工艺相比，该方法增加调节手段，利用界区外的CO2，甲烷化工序出口气体中甲烷含量提高了2％-25％，产品出总碳转化率达到99.997％(残碳量≤30ppm)。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的一级甲烷化反应器前返氢补碳甲烷化工段流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的二级甲烷化反应器前返氢补碳甲烷化工段流程图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的一、二级甲烷化反应器前返氢补碳甲烷化工段流程图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的一级甲烷化反应器(共四级甲烷化)前返氢补碳甲烷化工段流程图；
[0027]图5为对比例的甲烷化工段流程图。
[0028]以上图中a为原料气分流后进入一级甲烷化的焦炉煤气物流；b为原料气分流后进入二级甲烷化的焦炉煤气物流；c为一级甲烷化的尾气循环回一级反应器入口的物流；d为一级甲烷化的尾气进入二级甲烷化的物流。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高天然气产率的方法，焦炉煤气经过三级/四级进行甲烷化，其特征在于：净化后焦炉煤气进行甲烷化处理的最后一级脱水处理后产生的气体通过变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集所得氢气回用于甲烷化或净化甲烷化过程中，且在至少一级甲烷化过程中补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。2.按权利要求1所述的提高天然气产率的方法，其特征在于：所述回收H2气回用流量为原料气流量的5％-30％；补入CO2的流量与回用H2流量的体积比为0.2-1.5。3.按权利要求1或2所述的提高天然气产率的方法，其特征在于：所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，而后脱水，脱水后经变压吸附或膜分离提浓收集氢气，收集氢气返回至一级甲烷化反应前，且在一级甲烷化反应前补充CO2，使其循环参与甲烷化反应实现提高天然气产率。4.按权利要求1或2所述的提高天然气产率的方法，其特征在于：所述净化后焦炉煤气经过三级甲烷化处理，而后脱水，脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文胜，李楠，张华伟，杜霞茹，张亮，刘金刚，
申请(专利权)人：成都同创伟业新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：