性气体脱除单元102并联后 同时接入甲烷化单元103。
[0028]其中，所述煤气化单元101设有煤粉原料入口、水蒸气入口、氧气入口、二氧化碳 入口以及粗合成气出口；所述酸性气体脱除单元102设有粗合成气入口、净合成气出口、硫 化物出口以及二氧化碳出口；所述甲烷化单元103设有甲烷合成气入口及甲烷产品出口； 所述焦炉气净化单元104设有粗焦炉气进口、焦炉气出口以及杂质出口；
[0029] 所述酸性气体脱除单元102的二氧化碳出口分开两条管道，其中一条管道连接所 述煤气化单元101的二氧化碳入口，另一条为排空管道；所述焦炉气净化单元104的焦炉 气出口与所述酸性气体脱除单元102的净合成气出口通过管道连接后，与所述甲烷化单元 103的甲烷合成气入口相连接。
[0030] 从图1可看到，采用本发明所述系统进行制备合成天然气的工艺步骤如下：
[0031] 原煤201经研磨成煤粉后，与水蒸气202、氧气203进入煤气化单元101进行煤气 化反应，制得煤气化粗合成气204,煤气化粗合成气204进入酸性气体脱除单元102,将其中 的二氧化碳207和硫化物206脱除，得到煤气化合成气205,经脱除的硫化物206排出系统， 二氧化碳207分成一部分回用二氧化碳208经管道循环回煤气化单元101参与气化反应， 另一部分剩余二氧化碳209排出系统外；粗焦炉气212经焦炉气净化单元104脱除杂质214 后，得到洁净焦炉气213,洁净焦炉气213与净化后的煤气化合成气205经混合后，得到甲烷 化合成气210,甲烷化合成气210进入甲烷化单元103进行甲烷化反应并经提纯后，得到合 成天然气产品211。
[0032] 其中，所述粗焦炉气212按热值折合成标准煤后与所述原煤201的进料质量比 为2. 7~2. 8:1。所述煤气化单元101进行煤气化反应的温度为1360~1400°C，压力为 3. 2~3. 4Mpa。所述煤气化粗合成气204的氢碳比为0. 5~1。所述粗焦炉气213的组成 包括55 %~60% (体积分数）的4和20 %~27% (体积分数）的CH4。所述甲烷化合成 气210的氢碳比为3. 05~3. 3。所述回用二氧化碳约占二氧化碳总体积的25 %~35%。 所述甲烷化单元进行甲烷化反应的温度为640~670°C，压力为-45~-55KPa。
[0033] 现有常规的煤制合成天然气的系统，如图2所示，包括依次连接的煤气化单元 101、水煤变换单元105、酸性气体脱除单元102和甲烷化单元103。原煤201经煤气化单元 101制成煤气化粗合成气204后，进入水煤变换单元105进行组分调整，将煤气化粗合成气 204中的C0转化为4和C0 2以提高合成气的氢碳比，组分调整后的粗合成气215进入酸性 气体脱除单元102以脱除合成气中的酸性杂质，脱除的二氧化碳207和硫化物206排出系 统，得到的净化后的甲烷化合成气210进入甲烷化单元103合成甲烷，得到合成天然气产品 211〇
[0034] 本发明所述煤和焦炉气联供制天然气的系统及工艺与图2所示的现有技术的不 同之处在于：
[0035] (1)本发明所述系统中，引入工业废气焦炉气来辅助煤生产合成天然气。并在煤气 化单元引入〇)2循环过程以提高碳元素利用率，降低系统C0 2排放。
[0036] (2)本发明所述系统中，甲烷合成所需的合成气由煤气化合成气和净化后的焦炉 气分混合后组成，该合成气的氢碳比为3. 05~3. 3左右，无需进入水煤变换单元，故在本发 明所述系统中，无需设置水煤变换单元。
[0037] 实施例1
[0038] 本发明所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统及工艺的具体实施如下：
[0039] 进入所述煤和焦炉气联供制天然气的系统的原煤的流量为125t/h，原料粗焦炉气 流量为348t/h。粗焦炉气的组成见表1。所述煤和焦炉气联供制天然气的系统及工艺的示 意图参见图1 :
[0040] 表1粗焦炉气的成分
【主权项】
1. 一种煤和焦炉气联供制天然气的系统，其特征在于：所述煤和焦炉气联供制天然气 的系统包括煤气化单元、酸性气体脱除单元、甲烷化单元和焦炉气净化单元，煤气化单元与 酸性气体脱除单元依次连接，焦炉气净化单元与酸性气体脱除单元并联后同时接入甲烷化 单元。
2. 根据权利要求1所述的一种煤和焦炉气联供制天然气的系统，其特征在于：所述煤 气化单元设有煤粉原料入口、水蒸气入口、氧气入口、二氧化碳入口以及粗合成气出口；所 述酸性气体脱除单元设有粗合成气入口、净合成气出口、硫化物出口以及二氧化碳出口；所 述甲烷化单元设有甲烷合成气入口及甲烷产品出口；所述焦炉气净化单元设有粗焦炉气进 口、焦炉气出口以及杂质出口；其中，所述酸性气体脱除单元的二氧化碳出口分开两条管 道，其中一条管道连接所述煤气化单元的二氧化碳入口，另一条为排空管道；所述焦炉气净 化单元的焦炉气出口与所述酸性气体脱除单元的净合成气出口通过管道连接后，与所述甲 烷化单元的甲烷合成气入口相连接。
3. -种采用根据权利要求1或2所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气 的工艺，其特征在于，包括如下步骤：原煤经研磨成煤粉后，与水蒸气、氧气进入煤气化单元 进行煤气化反应，制得煤气化粗合成气，煤气化粗合成气进入酸性气体脱除单元，将其中的 二氧化碳和硫化物脱除，得到煤气化合成气，经脱除的硫化物排出系统，二氧化碳分成一部 分回用二氧化碳经管道循环回煤气化单元参与气化反应，另一部分剩余二氧化碳排出系统 外；粗焦炉气经焦炉气净化单元脱除杂质后，得到洁净焦炉气，洁净焦炉气与净化后的煤气 化合成气经混合后，得到甲烷化合成气，甲烷化合成气进入甲烷化单元进行甲烷化反应并 经提纯后，得到合成天然气产品。
4. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述粗焦炉气按热值折合成标准煤后与所述原煤的进料质量比为2. 7~2. 8 :1。
5. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述煤气化单元进行煤气化反应的温度为1360~1400°C，压力为3. 2~3. 4Mpa。
6. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述煤气化粗合成气的氢碳比为〇. 5~1。
7. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述粗焦炉气的组成包括55%~60% (体积分数）的4和20%~27% (体积分数） 的 CH4。
8. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述甲烷化合成气的氢碳比为3. 05~3. 3。
9. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特征 在于：所述回用二氧化碳约占二氧化碳总体积的25%~35%。
10. 根据权利要求3所述的煤和焦炉气联供制天然气的系统制备天然气的工艺，其特 征在于：所述甲烷化单元进行甲烷化反应的温度为640~670°C，压力为-45~-55KPa。
【专利摘要】本发明属于能源与化工技术领域，公开了一种煤和焦炉气联供制天然气的系统及工艺。所述煤和焦炉气联供制天然气的系统包括煤气化单元、酸性气体脱除单元、甲烷化单元和焦炉气净化单元，煤气化单元与酸性气体脱除单元依次连接，焦炉气净化单元与酸性气体脱除单元并联后同时接入甲烷化单元。原煤经煤气化单元产生粗合成气，再净化后脱出硫化物与CO2并产生洁净的合成气；粗焦炉气经焦炉气净化单元分离得到洁净焦炉气，洁净焦炉气与洁净的合成气按比例混合后，经甲烷化单元甲烷化可产生天然气。本发明省去水煤变换单元，并将CO2循环回气化炉再反应，同时用焦炉气替代了一部分煤，实现了气化过程的CO2和污水的减排，且将过程能效提高8％以上。
【IPC分类】C10L3-08
【公开号】CN104745257
【申请号】CN201510104126
【发明人】钱宇, 满奕, 王亚军, 杨思宇
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月10日