地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝，為地下煤氣化生產(chǎn)合格天然氣的提供了解決方案。技術(shù)方案包括地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)預(yù)處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風(fēng)增壓后進(jìn)行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復(fù)式壓縮機(jī)，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進(jìn)入壓縮機(jī)第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段壓縮，經(jīng)壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2.5-3.5MPaG，經(jīng)壓縮后的粗煤氣再進(jìn)行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA脫碳，凈化后的氣體最后進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，生成滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)備和投資成本低、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、可生產(chǎn)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種煤制天然氣工藝，具體的說是一種地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝。
技術(shù)介紹
隨著我國天然氣消費(fèi)量的不斷增加，天然氣供需缺口逐年擴(kuò)大。為解決國內(nèi)天然氣的缺口問題，擴(kuò)大天氣然供給，近年來國內(nèi)開展了多個(gè)煤制天然氣項(xiàng)目的建設(shè)，即以煤為原料通過甲烷化合成生產(chǎn)天然氣。常規(guī)的地面煤制天然氣項(xiàng)目流程為煤氣化裝置生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)CO變換、酸性氣體脫除后得到凈化氣，凈化氣再經(jīng)甲烷化反應(yīng)及干燥后得到滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)天然氣。煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。人們希望將煤炭地下氣化得到的粗煤氣應(yīng)用于生產(chǎn)天然氣以滿足日益增加的天然氣需求，但是煤炭地下氣化技術(shù)生產(chǎn)的粗煤氣與普通地面煤氣生產(chǎn)的粗煤氣有不同的特點(diǎn)1.地下煤氣化出口粗煤氣壓力較低，通常低于O. 15MPaA (A表示絕壓)，這個(gè)壓力遠(yuǎn)低于地面煤氣爐化生產(chǎn)的粗煤氣壓力。這種低壓下如何滿足后續(xù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行是需要解決的問題；2.地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣主要組成較干粉煤氣化及水煤漿氣化的粗煤氣復(fù)雜，粗煤氣含有較高含量多碳物，如焦油、苯，萘等，并且地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣中灰塵和雜質(zhì)含量可達(dá)上千mg/Nm3。3.地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣還具有氣量較小，粗煤氣組成不穩(wěn)定等特點(diǎn)。若采用現(xiàn)有常規(guī)的天然氣生產(chǎn)工藝會(huì)存在幾個(gè)主要問題I)常規(guī)煤制天然氣工藝一般要求粗煤氣壓力在3. OMPaG以上，若脫硫脫碳一次完成，則無法解決地下煤氣化生產(chǎn)天然氣工藝中的既不影響壓縮機(jī)正常運(yùn)行又滿足CO耐硫變換二者對(duì)硫含量要求的問題；2)地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣氣量較小，常規(guī)的煤制天然氣工藝的酸性氣體脫除技術(shù)一低溫甲醇洗工藝投資過大，對(duì)本技術(shù)不適應(yīng)；3)地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣接近常壓，組成復(fù)雜，現(xiàn)有常規(guī)煤制天然氣的粗煤氣預(yù)處理只適合壓力較高的氣體，并且投資大，工藝復(fù)雜。基于上述問題尚未得到有效解決，目前，對(duì)于地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝尚未見報(bào)導(dǎo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種設(shè)備和投資成本低、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、可生產(chǎn)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣的地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝。技術(shù)方案地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)預(yù)處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風(fēng)增壓后進(jìn)行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復(fù)式壓縮機(jī)，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進(jìn)入壓縮機(jī)第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段壓縮，經(jīng)壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2. 5-3. 5MPaG，經(jīng)壓縮后的粗煤氣再進(jìn)行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA (N-甲基二乙醇胺)脫碳，凈化后的氣體最后進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，生成滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣。所述預(yù)處理方法為粗煤氣經(jīng)低壓廢鍋換熱降至200°C以下，再進(jìn)入洗滌塔洗滌除酚氨，同時(shí)90%wt以上的焦油和粉塵也被洗滌下來，經(jīng)洗滌之后的粗煤氣再通過2級(jí)電捕焦油器，將粗煤氣中的焦油降至10mg/Nm3以下后再進(jìn)入下一工序。所述鼓風(fēng)增壓至O. 05MPaG-0. 08MPaG。常壓栲膠脫硫后粗煤氣中的硫化物被脫除至摩爾百分?jǐn)?shù)為500ppm-1000ppm ;力口壓栲膠脫硫?qū)⒋置簹庵械牧蚧锩摮聊柊俜謹(jǐn)?shù)為15-20ppm以下。所述粗煤氣在第一段壓縮至O. 7-1. OMPaG，在第二段壓縮至I. 5-3. 5MPaG。所述脫苯脫萘步驟采用的是變溫吸附的工藝，變溫吸附將粗煤氣中的苯和萘分別脫除至5-20 mg/Nm3以下。經(jīng)MDEA脫碳之后的氣體中CO2含量降至O. 8-1. 5%mol。所述預(yù)處理步驟中洗滌塔中的部分洗滌液采用后續(xù)CO變換及甲烷化工藝中生成的冷凝液。專利技術(shù)人對(duì)地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣進(jìn)行了仔細(xì)分析，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的天然氣生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入分析，由于地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣灰塵、雜質(zhì)含量也高，特別是多碳化合物含量高，因此需要先對(duì)粗煤氣進(jìn)行預(yù)處理降溫并除去粗煤氣中的大部分灰塵、包括焦油和酚氨等雜質(zhì)，預(yù)處理步驟中洗滌塔中的部分洗滌液可以采用后續(xù)CO變換及甲烷化工藝中生成的冷凝液，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。由于地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣壓力低，預(yù)處理工藝會(huì)使原本就較低的粗煤氣的氣體壓力進(jìn)一步下降，為了后續(xù)變換工藝的正常進(jìn)行，必然需要對(duì)其進(jìn)行增壓，壓縮采用兩段增壓，但粗煤氣中硫含量過高可能會(huì)在壓縮機(jī)的汽缸中形成固體硫，對(duì)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行造成影響，因此對(duì)粗煤氣進(jìn)行壓縮前要進(jìn)行除雜的同時(shí)，還需要進(jìn)行預(yù)脫硫(即常壓栲膠脫硫)，同時(shí)經(jīng)預(yù)脫硫后的粗煤氣還需滿足后續(xù)CO耐硫變換對(duì)硫含量的要求，據(jù)此專利技術(shù)人要求在常壓栲膠脫硫步驟中控制粗煤氣中的硫化物被脫除至摩爾百分?jǐn)?shù)為500ppm-1000ppm，進(jìn)一步的，脫硫前應(yīng)進(jìn)行鼓風(fēng)增壓，以滿足常壓栲膠脫硫工序的壓力要求。進(jìn)一步的，由于地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣中苯、萘含量也較高，如果不進(jìn)行脫除而直接進(jìn)行CO變換則會(huì)導(dǎo)致苯、萘在變換裝置中結(jié)碳、結(jié)晶，所述脫苯脫萘是采用變溫吸附工藝，該工藝的氣體壓力要求正在滿足在一段壓縮之后，基于盡可能降低運(yùn)行成本的考慮，將脫苯脫萘工藝設(shè)置在一段壓縮和二段壓縮之間。最終保證CO變換工藝的正常進(jìn)行。在CO變換后再進(jìn)行加壓栲膠脫硫(使硫含量脫除至15-20ppm以下)和MDEA脫碳，進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，凈化后的氣體再進(jìn)行甲烷化即可得到完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的天然氣。所述壓縮工藝采用了往復(fù)式壓縮機(jī)。所述粗煤氣通過CO變換工藝調(diào)節(jié)(H2-CO2)/(C(HCO2)的比例，以滿足后續(xù)甲烷化反應(yīng)的需要，具體比例值可根據(jù)甲烷化反應(yīng)的需要進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，優(yōu)選甲烷化入口氣體中(H2-CO2)/(C0+C02) =2. 9-3. 05 ；有益效果I.本專利技術(shù)為地下煤氣化生產(chǎn)合格天然氣的提供了解決方案，最大程度實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行成本和產(chǎn)氣量之間平衡，生產(chǎn)出的天然氣完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)(GB17820-2012)的熱值要求。2.采用了兩次栲膠脫硫工藝對(duì)粗煤氣中的硫化物進(jìn)行脫除處理。具有運(yùn)行費(fèi)用低，原料來源豐富、無毒、價(jià)格低廉、對(duì)設(shè)備腐蝕小的特點(diǎn)。該方法通過氧化還原直接副產(chǎn)硫磺，增加了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益；3. CO變換與甲烷化產(chǎn)生的工藝?yán)淠嚎勺鳛榇置簹忸A(yù)處理工藝中洗滌塔中的洗滌水，解決了這兩種工藝?yán)淠旱娜ヌ帲档驮摬糠炙幚淼耐顿Y，同時(shí)減少了水資源的消耗。附圖說明圖I為本專利技術(shù)工藝流程圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣(以下簡稱粗煤氣)組成為H2 34. 5%mol ；CH4 :2. 5%mol ；N2 0. 9%mol ；C0 :22. 64%mol ；C02 :20. 20%mol ；CnHm :0. 85%mol ；02 : 0 . 28%mol, NH3 :0. 06%,硫化物0. 07%mol, H2O :18. 00%mol。溫度300°C，壓力:0. 02MPaG ；粗煤氣首先進(jìn)行預(yù)處理，粗煤氣經(jīng)低壓廢鍋換熱后溫度被降至200°C以下，部分余熱得以回收，經(jīng)降溫之后的粗煤氣再進(jìn)入洗滌塔，將粗煤氣中的酚氨進(jìn)行吸收，同時(shí)90%wt以上的焦油和粉塵也被洗滌下來，經(jīng)洗滌之后的粗煤氣再通過2級(jí)電捕焦油器將粗煤氣中的焦油含量降至10mg/Nm3以下，以滿足后續(xù)裝置的要求。洗滌塔用的洗滌水除少量新鮮水夕卜，其余來自于后續(xù)甲烷化和CO變換產(chǎn)生的工藝?yán)淠海唤?jīng)預(yù)處理后的粗煤氣通過羅茨鼓風(fēng)機(jī)將壓力升本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝，其特征在于，地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)預(yù)處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風(fēng)增壓后進(jìn)行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復(fù)式壓縮機(jī)，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進(jìn)入壓縮機(jī)第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段壓縮，經(jīng)壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2.5?3.5MPaG，經(jīng)壓縮后的粗煤氣再進(jìn)行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA脫碳，凈化后的氣體最后進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，生成滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝，其特征在于，地下煤氣化生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)預(yù)處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風(fēng)增壓后進(jìn)行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復(fù)式壓縮機(jī)，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進(jìn)入壓縮機(jī)第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)的第二段壓縮，經(jīng)壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2. 5-3. 5MPaG，經(jīng)壓縮后的粗煤氣再進(jìn)行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA脫碳，凈化后的氣體最后進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，生成滿足國家標(biāo)準(zhǔn)熱值要求的合成天然氣。2.如權(quán)利要求I所述的地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝，其特征在于，所述預(yù)處理方法為粗煤氣經(jīng)低壓廢鍋換熱降至200°C以下，再進(jìn)入洗滌塔洗滌除酚氨，同時(shí)90%wt以上的焦油和粉塵也被洗滌下來，經(jīng)洗滌之后的粗煤氣再通過2級(jí)電捕焦油器，將粗煤氣中的焦油降至10mg/Nm3以下后再進(jìn)入下一工序。3.如權(quán)利要求I或2所述的地下煤氣化生產(chǎn)天然氣的工藝，其特征在于，所述鼓風(fēng)增壓至 0. 05MPaG-0...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：晏雙華，孔秋生，唐鳳金，范忠斌，李繁榮，徐建民，夏炎華，胡四斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國五環(huán)工程有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：