由焦?fàn)t煤氣配氣化爐煤氣生產(chǎn)天然氣的補(bǔ)氣補(bǔ)碳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤/焦粒氣化工藝、氣化爐煤氣置換焦?fàn)t煤氣工藝、焦?fàn)t煤氣配氣化爐 煤氣生產(chǎn)天然氣工藝，特別涉及由焦?fàn)t煤氣配氣化爐煤氣生產(chǎn)天然氣的補(bǔ)氣補(bǔ)碳方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，中國每年放散或點(diǎn)火炬的焦?fàn)t煤氣約為350億立方米，放散或點(diǎn)火炬不僅浪 費(fèi)大量能源，也造成環(huán)境污染。焦?fàn)t煤氣主要成份為：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%，熱值4200~4500kcal/Nm3。 目前焦?fàn)t煤氣甲烷化生產(chǎn)天然氣工藝已逐步趨于成熟，焦?fàn)t煤氣本身含有20%多的甲烷， 回爐作燃料附加值低。
[0003] 同時(shí)，焦化生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生約3-5 %的副產(chǎn)品焦粒，其品質(zhì)優(yōu)于任何一種原料煤，如 果作為產(chǎn)品出售價(jià)值很低，因此怎樣讓焦粒發(fā)揮最大價(jià)值，是焦化企業(yè)面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)焦?fàn)t煤氣和焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品焦粒的綜合利用進(jìn)行了深入研 究，發(fā)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣富氫少碳，因此開發(fā)焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣補(bǔ)碳方法，使焦?fàn)t煤氣中的有效 成份全部加以利用，達(dá)到提高焦?fàn)t煤氣的附加值的目的，同時(shí)通過常壓純氧連續(xù)氣化技術(shù) 將焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生的焦粒在氣化爐氣化，獲得的氣化爐煤氣作為補(bǔ)碳?xì)饫糜诮範(fàn)t煤氣生 產(chǎn)天然氣的方法中，從而實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t煤氣和焦化生產(chǎn)中的焦粒的綜合利用，取得了顯著的 經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種由焦?fàn)t煤氣配氣化爐煤氣生產(chǎn)天然氣的補(bǔ)氣 補(bǔ)碳方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] (A)將焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生的焦粒(小粒焦)加到常壓氣化爐中氣化，氣化劑為氧和水 蒸汽，氣化爐出口煤氣經(jīng)除塵、換熱后，送入煤氣冷卻凈化工序，脫除煤氣中雜質(zhì)如粉塵、焦 油、無機(jī)硫等，獲得氣化爐煤氣，然后進(jìn)入氣柜儲(chǔ)存；
[0007] (B)氣柜中的氣化爐煤氣按比例分別作為焦?fàn)t的補(bǔ)氣分配到焦?fàn)t和作為補(bǔ)碳?xì)夥?配到天然氣生產(chǎn)裝置；
[0008] (C)在天然氣生產(chǎn)裝置中將焦?fàn)t煤氣和作為補(bǔ)碳?xì)獾臍饣癄t煤氣混合氣經(jīng)壓縮、 凈化、甲烷合成、液化工序，得到產(chǎn)品天然氣或液化天然氣，而作為焦?fàn)t的補(bǔ)氣的氣化爐煤 氣部分置換回爐的焦?fàn)t煤氣。
[0009]雖然補(bǔ)氣量受焦?fàn)t爐型、加熱方式、焦?fàn)t煤氣熱值、氣化爐煤氣熱值、混合氣組成 等影響，以滿足焦?fàn)t的生產(chǎn)為最低限制條件;補(bǔ)碳量受焦?fàn)t煤氣組成、焦?fàn)t煤氣的氣量、氣 化爐煤氣組成影響，根據(jù)補(bǔ)碳后的混合氣氫碳比(h 2-co2-o2)/(co+co2)來確定補(bǔ)碳量，但發(fā) 明人意外地發(fā)現(xiàn)，分配到天然氣生產(chǎn)裝置的作為補(bǔ)碳?xì)獾臍饣癄t煤氣部分與分配到焦?fàn)t的 作為焦?fàn)t的補(bǔ)氣的氣化爐煤氣部分的體積比為1:1.5~2.5，優(yōu)選1.8~2.2，能夠獲得更加 顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0010] 補(bǔ)氣量和補(bǔ)碳量之和決定了氣化爐煤氣的產(chǎn)量、氣化爐臺(tái)數(shù)、焦粒加入量。
[0011] 在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施方式中，焦化生產(chǎn)副產(chǎn)品焦粒經(jīng)氣化爐產(chǎn)生煤氣，實(shí)現(xiàn)焦粒更大 價(jià)值。氣化優(yōu)選采用常壓純氧連續(xù)氣化技術(shù)。氣化爐煤氣有效成份(C0+H 2)80~85%，熱值 2550-2650kcal/Nm3。因常壓純氧連續(xù)氣化工藝成熟、有效成份高、投資低、操作簡單、安全 環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，該工藝生產(chǎn)的煤氣是置換回爐焦?fàn)t煤氣、焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳制天然氣的理想選擇。 根據(jù)焦粒和煤物理性質(zhì)的不同，氣化爐操作條件有一定的差異，如溫度、壓力、氣化劑量等； 煤氣組成也存在一定的差異，一般，氣化爐的操作溫度為900~1100°C、操作壓力為20~ 40kPa，噸煤或焦耗純氧580~600Nm 3、噸煤或焦耗蒸汽0.79~0.8t。
[0012] 在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施方式中，焦?fàn)t煤氣配富碳?xì)饣癄t煤氣生產(chǎn)天然氣，控制混合氣的 氫碳比為3.0~3.5，優(yōu)選3.15~3.25，使焦?fàn)t煤氣富氫幾乎全部被利用，盡可能多地生產(chǎn)天 然氣。
[0013] 在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施方式中，向回爐煤氣中補(bǔ)入氣化爐煤氣，既可保證焦?fàn)t的正常生 產(chǎn)，又可置換出更多的焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)天然氣。焦?fàn)t加熱型式有兩種:單熱式和復(fù)熱式。 對(duì)單熱式焦?fàn)t來說，因氣化爐煤氣和焦?fàn)t煤氣在熱值上相差很多，不能大量地使用低熱值 的氣化爐煤氣代替焦?fàn)t煤氣回爐，可以少量的摻兌一些;對(duì)熱復(fù)熱式焦?fàn)t來說，可以使用低 熱值煤氣替換高熱值煤氣回爐。因此氣化爐煤氣置換回爐焦?fàn)t煤氣是可行的。
[0014] 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣主要反應(yīng)式為：
[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，甲烷化正常反應(yīng)氫氣和一氧化碳的摩爾比為3、氫氣和二氧化碳 的摩爾比為4,相對(duì)而言，焦?fàn)t煤氣中富氫少碳。
[0018] 為了使焦?fàn)t煤氣中的富氫最大程度轉(zhuǎn)化成甲烷，則需向甲烷化入口補(bǔ)入富碳?xì)?體，使氫氣和碳發(fā)生甲烷化反應(yīng)，以此得到甲烷。
[0019] 常壓純氧連續(xù)氣化煤氣，一氧化碳、氫氣各占40 %左右，是焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳的理想碳 源。
[0020] 通過本發(fā)明的方法，將回收焦化生產(chǎn)中低價(jià)值的焦粒生產(chǎn)氣化爐煤氣，置換回爐 的焦?fàn)t煤氣，同時(shí)向焦?fàn)t煤氣配富碳煤氣生產(chǎn)天然氣，使焦化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。
【附圖說明】
[0021] 圖1為與本發(fā)明不同的一個(gè)常規(guī)實(shí)施方式的工藝流程圖。
[0022] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的由焦?fàn)t煤氣配氣化爐煤氣生產(chǎn)天然氣的補(bǔ)氣補(bǔ)碳方法，該方法包括:焦 粒氣化、氣化爐煤氣凈化、氣化爐煤氣置換回爐焦?fàn)t煤氣、焦?fàn)t煤氣配氣生產(chǎn)天然氣。
[0024] 所述焦粒經(jīng)篩分、計(jì)量、輸送后送到料倉，進(jìn)入氣化爐。
[0025] 所述焦粒氣化的氣化劑為蒸汽和氧氣，蒸汽和氧氣的生產(chǎn)知識(shí)在本領(lǐng)域是已知 的。
[0026] 所述焦粒、蒸汽、氧氣進(jìn)入氣化爐，在一定的操作條件下進(jìn)行焦粒氣化。焦粒和煤 物理性質(zhì)有所不同，氣化爐操作條件有一定的差異，如溫度、壓力、氣化劑量等;煤氣組成也 存在一定的差異，氣化爐的操作溫度為900~1100 °C、操作壓力為20~40kPa，噸煤或焦耗純 氧580~600Nm3、噸煤或焦耗蒸汽0.79~0.8t。
[0027] 所述氣化爐出口的煤氣經(jīng)高溫除塵、廢鍋換熱回收熱量后，經(jīng)洗氣塔、濕法脫硫， 得到凈化煤氣，送入氣柜;洗氣污水經(jīng)多級(jí)沉降后循環(huán)使用。
[0028] 所述凈化后的氣化爐煤氣經(jīng)自控調(diào)節(jié)，部分送到焦?fàn)t置換回爐煤氣，部分送到天 然氣生產(chǎn)裝置作為補(bǔ)碳。作為補(bǔ)碳煤氣的部分與置換回爐煤氣的部分的體積比可以是1: 1.5 ~2.5,優(yōu)選 1.8 ~2.2。
[0029] 所述自控調(diào)節(jié)根據(jù)補(bǔ)氣量、補(bǔ)碳量與氣化爐煤氣總量采用串級(jí)調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)調(diào)節(jié)。補(bǔ)氣量根據(jù)焦?fàn)t爐型、加熱方式、焦?fàn)t煤氣熱值、氣化爐煤氣熱值、混合氣組成等事 先確定好;補(bǔ)碳量根據(jù)焦?fàn)t煤氣組成、焦?fàn)t煤氣氣量、氣化爐煤氣組成、補(bǔ)碳后的混合氣的 氫