褐煤蒸汽加氢气化制天然气系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种褐煤制工然气系统，具体地说是一种褐煤蒸汽加氨气化制天 然气系统。
【背景技术】
[0002] 我国褐煤资源丰富，在我国已经探明的煤炭储量中褐煤占13% W上，达1300多亿 吨。褐煤煤化程度低，毛细孔发达，氧含量高（无水无灰基20%左右），内水丰富，全水分高 达30-50 %，热值较低，且热稳定性较差，不宜长距离运输，直接作为大规模气化原料又有很 大局限性。 阳00引在20世纪初人们便开始研究分析加氨气化工艺，到20世纪70-90年代已得到了 广泛研究，是加氨气化的黄金时期。Hygas、Hy化ane、BG-OG等几种典型煤加氨甲烧化工艺 相继进行至中试阶段。利用煤与氨气直接气化反应提高粗煤气中甲烧含量，可降低后续甲 烧化单元的负荷，W提高整体煤制气的技术经济性。
[0004] 就传统二步法煤制天然气工艺而言，高含水的褐煤需经预干燥提质（水含量5~ 15wt% )后方可进入气化炉，含水干燥尾气直接排放，造成水资源浪费；常规气化炉出口 CHa含量较低（固定床气化炉出口甲烧含量低于15%，而干煤粉气化和水煤浆气化炉出口 甲烧含量极低），为了提高天然气产量和全流程的经济性，通常采用=段或多段串联的高溫 /低溫甲烧化反应器，对催化剂稳定性和高溫反应器设计要求较高（CN 201210029443)。 阳0化]中国专利CN201110021674公开了一种"一种煤加氨热解与气化禪合的方法"，通 过将加氨热解、半焦加氨气化和焦粒制氨结合来提高轻组分含量和焦油产率，其中，加氨气 化炉气化压力1.0-3. OMPa,溫度为327-427°C。该方案将干燥后的提质煤按需进入气化炉 (20-40% )和加氨热解炉化0-80% )，操作繁琐；单独设置了旋流床制氨反应器，内结构需 特殊设计，造成设备制造成本提高。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、节能降耗、投资 成本和运行成本低、对环境友好、生产高品质天然气产品的褐煤蒸汽加氨气化制天然气系 统。
[0007] 本实用新型系统包括蒸汽加氨气化炉，所述蒸汽加氨气化炉的顶部出口与洗涂净 化系统的气体进口连接，底部出口经焦炭气化炉与洗涂净化系统的气体进口连接，所述洗 涂净化系统的出口依次连接耐硫水汽变换系统、酸性气体脱除系统、低溫甲烧化系统和干 燥系统。
[0008] 所述酸性气体脱除系统与分离器的气体进口连接，所述分离器的净化气出口与低 溫甲烧化系统连接，分离器的氨气出口依次经增压系统与蒸汽加氨气化炉连接。
[0009] 所述增压系统经换热器的管程或壳程与蒸汽加氨气化炉连接；所述焦炭气化炉的 气体出口经换热器的壳程或管程与洗涂净化系统的气体进口连接。
[0010] 所述低溫甲烧化系统为一级低溫绝热反应器依次串联换热器、二级低溫绝热反应 器，其中，换热器出口分别与一级低溫绝热反应器入口和二级低溫绝热反应器入口连接。
[0011] 本实用新型用于上述系统的褐煤蒸汽加氨气化制天然气工艺，包括W下步骤：
[0012] 一，将含水量为20-50% Wt的褐煤送入蒸汽加氨气化炉内在氨气的存在下进行干 燥、热解，褐煤干燥过程中产生的蒸汽进一步参与加氨气化反应，得到尾气及残炭，所述残 碳送入焦炭气化炉与〇2、水蒸气发生高溫气化反应得到粗煤气；
[0013] 二，所述尾气和粗煤气先送入洗涂净化系统进行除尘得到混合气，再送入耐硫水 汽变换系统调整混合气中的氨碳比，然后送入酸性气体脱除系统脱除酸性气体得到净化 气；
[0014] 所述净化气送入低溫甲烧化系统进行甲烧化反应生成CH4和水，送入干燥系统 干燥除水后得到天然气产品。
[0015] 所述步骤二中，净化气先送入分离器分离出部分氨气，分离出的部分氨气经增压 系统增压后再经预热器所述粗煤气间接预热后送入蒸汽加氨气化炉内参与加氨气化反应； 其余净化气送入低溫甲烧化系统。
[0016] 所述步骤一中，加氨气化炉内氨气和褐煤的质量比为0.01-1。所述步骤一中，控 制蒸汽加氨气化炉的气体出口溫度为700-800°C。所述步骤一中，蒸汽加氨气化炉顶部尾 气中邸4干摩尔含量在25~65%之间，所述尾气和粗煤气混合后的CH 4干摩尔含量不低于 20%。
[0017] 所述步骤二中，出耐硫水汽变换系统的混合气中的Hz/CO比为5. 0-15. 0,高于送入 低溫甲烧化系统的净化气中的Hz/CO比（2. 5-3. 5之间）。
[0018] 所述步骤=中，低溫甲烧化系统采用两级低溫绝热反应器串并联，其中，所述净化 气送入一级低溫绝热反应器反应后经换热器换热，换热后的净化气部分送入二级低溫甲烧 化反应器反应，其余部分则回送入一级低溫绝热反应器入口；控制一级低溫绝热反应器反 应溫度为200-450°C，二级低溫绝热反应器反应溫度为200-400°C。
[0019] 褐煤中水含量较高，现有技术中会单独设置褐煤干燥预处理单元使褐煤干燥，运 样不仅会增大干燥尾气回收利用的复杂程度，而直接排放也会造成资源浪费，加重环境污 染。本实用新型中，发明人不对褐煤单独进行预干燥，反而巧妙的利用褐煤含水运一特点， 将缺点变优点，直接将褐煤送入蒸汽加氨气化炉内，使褐煤与炉内加氨气化反应后的尾气 发生间接换热干燥褐煤的同时获得水蒸水，在&存在下，褐煤中蒸发出的全部或部分水蒸 气与干燥后褐煤发生加氨反应，从而间接回收利用了褐煤中的水分，而无需单独设置褐煤 干燥预处理单元，简化流程，减少设备投资，无废水废气排出，对环境友好，一举多得。
[0020] 所述蒸汽加氨气化炉内发生反应：C+HzO - C0+H2,会产生氨气，但反应产生的氨气 还不能满足加氨反应的消耗，对此发明人考虑通过调整出耐硫水汽变换系统的混合气中的 氨碳比，使之高于送入低溫甲烧化系统的净化气中的氨碳比，使混合气中含有更多的氨，运 部分多余的氨在分离器中被分离，并经增压系统增压并预热后作为气化剂循环送入蒸汽加 氨气化炉内，从而使加氨气化反应需要的氨全部自产，进一步降低了生产成本。
[0021] 在焦炭气化炉内来自蒸汽加氨反应器的残炭与〇2、水蒸气发生高溫气化，生成的 粗煤气溫度高，运部分热量可用于预热循环进入蒸汽加氨炉中的氨气，使之满足进气溫度 要求，热量的回收也有利于节能降耗，对环境友好。
[0022] 为了保证碳转化率和尾气出口中甲烧含量，所述蒸汽加氨气化炉的气体出口溫度 优选为700-800°C，所述蒸汽加氨气化炉内氨气和褐煤的质量比优选为0. 02-0. 5。
[0023] 常规气化炉出口 CHa含量较低（固定床气化炉出口甲烧含量低于15%，而干煤粉 气化和水煤浆气化炉出口甲烧含量极低），本实用新型中，采用了氨与褐煤直接发生加氨 反应可提高加氨气化炉气体出口中尾气中邸4的含量，CH4干摩尔含量可达在25~65%之 间，所述CH4干摩尔组成可通过调节蒸气加氨气化炉中的氨气和褐煤的质量比进行控制，最 终使尾气和粗煤气混合后的CHa干摩尔含量不低于20%，由于在气化单元中能够产生甲烧 含量较高的合成气，因此在低溫甲烧化系统中无需使用高溫甲烧化反应器，而是采用两级 低溫绝热反应器串并联，一级低溫绝热反应器反应溫度为200-450°C，二级低溫绝热反应器 反应溫度为200-400°C，两级低溫绝热反应器的溫度均不高于450°C，运样可大大降低工艺 难度，解决了现有技术中采用串并联高溫甲烧化反应器和低溫甲烧化反应器的方式生产高 CHa浓度的合成天然气，高溫甲烧化反应器及其配套的废热锅炉设备材质昂贵，且存在超溫