由焦炉煤气配气化炉煤气生产天然气的补气补碳方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤/焦粒气化工艺、气化炉煤气置换焦炉煤气工艺、焦炉煤气配气化炉 煤气生产天然气工艺，特别涉及由焦炉煤气配气化炉煤气生产天然气的补气补碳方法。
【背景技术】
[0002] 目前，中国每年放散或点火炬的焦炉煤气约为350亿立方米，放散或点火炬不仅浪 费大量能源，也造成环境污染。焦炉煤气主要成份为：C0 5~8%、H2 55~60%、CH4 23~ 27%、N2 3~7%、C〇2 1.5~3%、〇2 0.3~0.8%、CmHn 2~4%，热值4200~4500kcal/Nm3。 目前焦炉煤气甲烷化生产天然气工艺已逐步趋于成熟，焦炉煤气本身含有20%多的甲烷， 回炉作燃料附加值低。
[0003] 同时，焦化生产中会产生约3-5 %的副产品焦粒，其品质优于任何一种原料煤，如 果作为产品出售价值很低，因此怎样让焦粒发挥最大价值，是焦化企业面临的一个现实问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明针对焦炉煤气和焦化生产中产生的副产品焦粒的综合利用进行了深入研 究，发现焦炉煤气富氢少碳，因此开发焦炉煤气生产天然气补碳方法，使焦炉煤气中的有效 成份全部加以利用，达到提高焦炉煤气的附加值的目的，同时通过常压纯氧连续气化技术 将焦化生产中产生的焦粒在气化炉气化，获得的气化炉煤气作为补碳气利用于焦炉煤气生 产天然气的方法中，从而实现了焦炉煤气和焦化生产中的焦粒的综合利用，取得了显著的 经济效益。
[0005] 在一个实施方式中，本发明提供一种由焦炉煤气配气化炉煤气生产天然气的补气 补碳方法，所述方法包括以下步骤：
[0006] (A)将焦化生产中产生的焦粒(小粒焦)加到常压气化炉中气化，气化剂为氧和水 蒸汽，气化炉出口煤气经除尘、换热后，送入煤气冷却净化工序，脱除煤气中杂质如粉尘、焦 油、无机硫等，获得气化炉煤气，然后进入气柜储存；
[0007] (B)气柜中的气化炉煤气按比例分别作为焦炉的补气分配到焦炉和作为补碳气分 配到天然气生产装置；
[0008] (C)在天然气生产装置中将焦炉煤气和作为补碳气的气化炉煤气混合气经压缩、 净化、甲烷合成、液化工序，得到产品天然气或液化天然气，而作为焦炉的补气的气化炉煤 气部分置换回炉的焦炉煤气。
[0009]虽然补气量受焦炉炉型、加热方式、焦炉煤气热值、气化炉煤气热值、混合气组成 等影响，以满足焦炉的生产为最低限制条件;补碳量受焦炉煤气组成、焦炉煤气的气量、气 化炉煤气组成影响，根据补碳后的混合气氢碳比(h 2-co2-o2)/(co+co2)来确定补碳量，但发 明人意外地发现，分配到天然气生产装置的作为补碳气的气化炉煤气部分与分配到焦炉的 作为焦炉的补气的气化炉煤气部分的体积比为1:1.5~2.5，优选1.8~2.2，能够获得更加 显著的经济效益。
[0010] 补气量和补碳量之和决定了气化炉煤气的产量、气化炉台数、焦粒加入量。
[0011] 在一个优先实施方式中，焦化生产副产品焦粒经气化炉产生煤气，实现焦粒更大 价值。气化优选采用常压纯氧连续气化技术。气化炉煤气有效成份(C0+H 2)80~85%，热值 2550-2650kcal/Nm3。因常压纯氧连续气化工艺成熟、有效成份高、投资低、操作简单、安全 环保等优点，该工艺生产的煤气是置换回炉焦炉煤气、焦炉煤气补碳制天然气的理想选择。 根据焦粒和煤物理性质的不同，气化炉操作条件有一定的差异，如温度、压力、气化剂量等； 煤气组成也存在一定的差异，一般，气化炉的操作温度为900~1100°C、操作压力为20~ 40kPa，吨煤或焦耗纯氧580~600Nm 3、吨煤或焦耗蒸汽0.79~0.8t。
[0012] 在一个优先实施方式中，焦炉煤气配富碳气化炉煤气生产天然气，控制混合气的 氢碳比为3.0~3.5，优选3.15~3.25，使焦炉煤气富氢几乎全部被利用，尽可能多地生产天 然气。
[0013] 在一个优先实施方式中，向回炉煤气中补入气化炉煤气，既可保证焦炉的正常生 产，又可置换出更多的焦炉煤气用于生产天然气。焦炉加热型式有两种:单热式和复热式。 对单热式焦炉来说，因气化炉煤气和焦炉煤气在热值上相差很多，不能大量地使用低热值 的气化炉煤气代替焦炉煤气回炉，可以少量的掺兑一些;对热复热式焦炉来说，可以使用低 热值煤气替换高热值煤气回炉。因此气化炉煤气置换回炉焦炉煤气是可行的。
[0014] 焦炉煤气生产天然气主要反应式为：
[0015] C0+3H2^CH4+H20 Δ H〇 = -206.2kJ/mol
[0016] C〇2+4H2^CH4+2H2〇 Δ H〇 = -165. lkj/mol
[0017] 由上式可以看出，甲烷化正常反应氢气和一氧化碳的摩尔比为3、氢气和二氧化碳 的摩尔比为4,相对而言，焦炉煤气中富氢少碳。
[0018] 为了使焦炉煤气中的富氢最大程度转化成甲烷，则需向甲烷化入口补入富碳气 体，使氢气和碳发生甲烷化反应，以此得到甲烷。
[0019] 常压纯氧连续气化煤气，一氧化碳、氢气各占40 %左右，是焦炉煤气补碳的理想碳 源。
[0020] 通过本发明的方法，将回收焦化生产中低价值的焦粒生产气化炉煤气，置换回炉 的焦炉煤气，同时向焦炉煤气配富碳煤气生产天然气，使焦化企业经济效益最大化。
【附图说明】
[0021] 图1为与本发明不同的一个常规实施方式的工艺流程图。
[0022] 图2为根据本发明一个实施方式的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的由焦炉煤气配气化炉煤气生产天然气的补气补碳方法，该方法包括:焦 粒气化、气化炉煤气净化、气化炉煤气置换回炉焦炉煤气、焦炉煤气配气生产天然气。
[0024] 所述焦粒经筛分、计量、输送后送到料仓，进入气化炉。
[0025] 所述焦粒气化的气化剂为蒸汽和氧气，蒸汽和氧气的生产知识在本领域是已知 的。
[0026] 所述焦粒、蒸汽、氧气进入气化炉，在一定的操作条件下进行焦粒气化。焦粒和煤 物理性质有所不同，气化炉操作条件有一定的差异，如温度、压力、气化剂量等;煤气组成也 存在一定的差异，气化炉的操作温度为900~1100 °C、操作压力为20~40kPa，吨煤或焦耗纯 氧580~600Nm3、吨煤或焦耗蒸汽0.79~0.8t。
[0027] 所述气化炉出口的煤气经高温除尘、废锅换热回收热量后，经洗气塔、湿法脱硫， 得到净化煤气，送入气柜;洗气污水经多级沉降后循环使用。
[0028] 所述净化后的气化炉煤气经自控调节，部分送到焦炉置换回炉煤气，部分送到天 然气生产装置作为补碳。作为补碳煤气的部分与置换回炉煤气的部分的体积比可以是1: 1.5 ~2.5,优选 1.8 ~2.2。
[0029] 所述自控调节根据补气量、补碳量与气化炉煤气总量采用串级调节方式，实现自 动调节。补气量根据焦炉炉型、加热方式、焦炉煤气热值、气化炉煤气热值、混合气组成等事 先确定好;补碳量根据焦炉煤气组成、焦炉煤气气量、气化炉煤气组成、补碳后的混合气的 氢