以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气的方法
【专利摘要】一种以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气的方法是将矿粉粒度≤80目的碳酸盐补碳原料加入煤料中混合后装入干馏炉中加热，然后熄焦降温，筛分后即为固体清洁燃料，生成的CO2和CO气体直接进入干馏煤气中与过剩的H2气体匹配，实现补碳的目的。本发明方法将碳酸盐类矿物直接添加到干馏入炉煤中，利用其热分解所产生的CO2和CO气体为干馏煤气补碳，具有原料来源丰富、工艺过程简单、设备投资省、补碳成本低、经济性好等特点，可广泛应用于高、中温干馏煤气的综合利用项目。
【专利说明】以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产合成天然气的方法，进一步地，是一种以干馏煤气为原料进行自主补碳后生产合成天然气的方法。
【背景技术】
[0002]天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。目前，天然气占我国一次能源消费比重为4.6%，与国际平均水平(23.8%)差距较大。2010年我国天然气消费量为1075亿Nm3，对外依存度已超过15%，到2015年将达2300亿Nm3，对外依存度超过35%。因此，加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重，对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义。
[0003]煤炭燃烧是我国目前乃至今后相当长时间获取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃烧，导致我国大气环境污染严重，雾霾天气频发，同时未有效利用煤中化学品，浪费严重，导致过程经济性差。因此对燃用煤炭实施干馏(拔头)，充分回收煤中所含化学品，已在业内高效梯级利用煤炭方面形成广泛共识。
[0004]煤炭干馏气经化产回收后，主要成分为H2、CH4, CO、CO2, N2, CA等，经深度净化、甲烷化等工序可用于生产合成天然气(SNG)，从而提高干馏煤气的附加值，使干馏煤气得以有效利用。但是无论是高温干馏煤气，还是中温干馏煤气，均存在H2含量过剩，氢碳比不符合甲烷合成气的摩尔比要求。现有高温干馏技术如冶金焦生产，其干馏煤气中H2含量达50%以上，碳含量约10%，氢碳比高达5以上；现有中温干馏技术如兰炭(中温)生产，其干馏煤气中H2含量达40%以上，氢 碳比达3.5以上。
[0005]欲将过剩氢气完全反应必须对干馏煤气补碳。通常采用煤炭气化补碳，为降低甲烷合成气中的含氮量，需空分制纯氧作为气化剂。如现有固定床纯氧煤气化补碳技术，以焦炭或无烟煤为原料，纯氧、CO2或水蒸气为气化剂，需配套纯氧生产装置和变压吸附(PSA)装置；再如规模较大的德士古粉煤气化技术，单台炉投资达数亿元，并需配较大的空分装置，原料煤要求很高。
[0006]上述现有技术工艺复杂，一次性投资很大，较难在我国煤干馏企业推广应用。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的具体技术问题是以碳酸盐补碳原料作为补碳原料，直接添加到干馏入炉煤中，通过热分解对甲烷合成气进行补碳，其目的是提供一种工艺简单、投资少且成本低的以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气(SNG)的方法。
[0008]上述目的是通过以下技术方案实现的。
[0009]一种以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气的方法，其所述方法是按下列步骤进行:
(1)确定入炉煤符合要求，质量指标为=FCd≥50%, Vadf≤25%，Ad ( 25%，St，d < 1.5% ； ⑵确定碳酸盐补碳原料的烧损率、入炉煤的产气率及原干馏煤气的组成；⑶将干燥的碳酸盐补碳原料经粗破、干式研磨，使矿粉粒度<80目；
⑷将研磨好的碳酸盐补碳原料加入至入炉煤中混合均匀，得到混合炉料，将混合炉料装入干馏炉；
中温干馏，碳酸盐补碳原料加入量为入炉煤量的0.5~15wt% ；
高温干馏，碳酸盐补碳原料加入量则为入炉煤量的4~20wt% ；
(5)将干馏炉中的混合炉料隔绝空气加热，通过热分解进行补碳；
中温干馏持续加热6~12h，炉料中心温度逐渐升至700~900°C ；
高温干馏则持续加热12~24h，炉料中心温度逐渐升至900~1100°C ；
然后将红热的炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分后即为合格的固体清洁燃
料；
(6)干馏炉加热过程溢出的荒干馏煤气，经除焦油、湿法脱硫、洗氨、洗苯的化产回收工序后，即为补碳后的净干懼煤气，其焦油≤0.02g/m3、H2S ≤ 0.2g/m\ NH3 ≤ 0.05g/m3、苯(4g/m3,
(7)补碳后的净干馏煤气再经预处理、第一次有机硫转化、粗脱硫、第二次有机硫转化及精脱硫的深度净化工序，总硫≤0.1ppm,芳香烃≤20mg/m3 ；
(8)所得气体碳元素的氢碳比R=(H2-CO2)/(C(HCO2) =3.0~3.3，即为甲烷合成气；
O)甲烷合成气经甲烷化工序，在催化剂作用下，其中的CO、CO2分别与H2发生反应，生成CH4和H2O,即为粗合成天然气；
CO)再经干燥工序脱水后，水露点≤ _5°C，CO2含量≤ 3%，高位发热量≥31.4MJ/Nm3,即为符合二类天然气要求的合成天然气(SNG)。
[0010]在上述技术方案中，所述碳酸盐补碳原料的加入量是按下列公式计算的:
【权利要求】
1.一种以干馏煤气为原料经自主补碳生产合成天然气的方法，其所述方法是按下列步骤进行: (1)确定入炉煤符合要求，质量指标为:FCd≥50%, Vadf≥25%，Ad≤ 25%，St，d < 1.5% ； ⑵确定碳酸盐补碳原料的烧损率、入炉煤的产气率及原干馏煤气的组成； ⑶将干燥的碳酸盐补碳原料经粗破、干式研磨，使矿粉粒度≤80目； ⑷将研磨好的碳酸盐补碳原料加入至入炉煤中混合均匀，得到混合炉料，将混合炉料装入干馏炉； 中温干馏，碳酸盐补碳原料加入量为入炉煤量的0.5~15wt% ； 高温干馏，碳酸盐补碳原料加入量则为入炉煤量的4~20wt% ； (5)将干馏炉中的混合炉料隔绝空气加热，通过热分解进行补碳； 中温干馏持续加热6~12h，炉料中心温度逐渐升至700~900°C ； 高温干馏则持续加热12~24h，炉料中心温度逐渐升至900~1100°C ； 然后将红热的炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分后即为合格的固体清洁燃料； (6)干馏炉加热过程溢出的荒干馏煤气，经除焦油、湿法脱硫、洗氨、洗苯的化产回收工序后，即为补碳后的净干懼煤气，其焦油≤0.02g/m3、H2S≤0.2g/m\ NH3 ≤0.05g/m3、苯(4g/m3, (7)补碳后的净干馏煤气再经预处理、第一次有机硫转化、粗脱硫、第二次有机硫转化及精脱硫的深度净化工序，总硫≤0.1ppm,芳香烃≤20mg/m3 ； (8)所得气体碳元素的氢碳比R=(H2-CO2)/(C(HCO2) =3.0~3.3，即为甲烷合成气； O)甲烷合成气经甲烷化工序，在催化剂作用下，其中的CO、CO2分别与H2发生反应，生成CH4和H2O,即为粗合成天然气； CO)再经干燥工序脱水后，即可获得符合二类天然气要求的合成天然气(SNG)。
2.如权利要求1所述的方法，其所述碳酸盐补碳原料的加入量是按下列公式计算的:
3.如权利要求1所述的方法，其所述碳酸盐补碳原料是石灰石、白云石、菱铁矿和菱镁矿中的一种。
4.如权利要求3所述的方法，其所述石灰石、白云石、菱铁矿和菱镁矿中的阴离子是[CO3]2_，阳离子是 Ca2+、Mg2+ 或 Fe2+。
5.如权利要求1所述的方法，其所述固体清洁燃料中金属氧化物含量是0.3~16wt% ；质量指标是：FCd≥65%，Vadf ≤6%，Ad≤35%，St，d < 1.0%。
6.如权利要求1所述的方法，其所述甲烷合成气的主要成分为H2、CO、CO2和CH4，余量为 N2 和 CmHn。
7.如权利要求1所述的方法，其所述合成天然气的质量指标是:水露点≤-5°C，CO2含量≤3%，高位发热量≥31.4MJ/Nm3。
【文档编号】C10L3/08GK103881777SQ201410138726
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】刘守军, 杜文广, 张智聪, 上官炬, 杨颂 申请人:太原理工大学