地下煤氣化生產天然氣的工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種地下煤氣化生產天然氣的工藝，為地下煤氣化生產合格天然氣的提供了解決方案。技術方案包括地下煤氣化生產的粗煤氣經預處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風增壓后進行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復式壓縮機，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進入壓縮機第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進入壓縮機的第二段壓縮，經壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2.5-3.5MPaG，經壓縮后的粗煤氣再進行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA脫碳，凈化后的氣體最后進行甲烷化反應，生成滿足國家標準熱值要求的合成天然氣。本發明專利技術設備和投資成本低、可靠性高、運行穩定、可生產滿足國家標準熱值要求的合成天然氣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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天然氣的工藝。
技術介紹
隨著我國天然氣消費量的不斷增加，天然氣供需缺口逐年擴大。為解決國內天然氣的缺口問題，擴大天氣然供給，近年來國內開展了多個煤制天然氣項目的建設，即以煤為原料通過甲烷化合成生產天然氣。常規的地面煤制天然氣項目流程為煤氣化裝置生產的粗煤氣經CO變換、酸性氣體脫除后得到凈化氣，凈化氣再經甲烷化反應及干燥后得到滿足國家相關標準天然氣。煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用而產生可燃氣體的過程。人們希望將煤炭地下氣化得到的粗煤氣應用于生產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生產的粗煤氣與普通地面煤氣生產的粗煤氣有不同的特點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)，這個壓力遠低于地面煤氣爐化生產的粗煤氣壓力。這種低壓下如何滿足后續系統的正常運行是需要解決的問題；2.地下煤氣化生產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的粗煤氣中灰塵和雜質含量可達上千mg/Nm3。3.地下煤氣化生產的粗煤氣還具有氣量較小，粗煤氣組成不穩定等特點。若采用現有常規的天然氣生產工藝會存在幾個主要問題I)常規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天然氣工藝中的既不影響壓縮機正常運行又滿足CO耐硫變換二者對硫含量要求的問題；2)地下煤氣化生產的粗煤氣氣量較小，常規的煤制天然氣工藝的酸性氣體脫除技術一低溫甲醇洗工藝投資過大，對本技術不適應；3)地下煤氣化生產的粗煤氣接近常壓，組成復雜，現有常規煤制天然氣的粗煤氣預處理只適合壓力較高的氣體，并且投資大，工藝復雜。基于上述問題尚未得到有效解決，目前，對于地下煤氣化生產天然氣的工藝尚未見報導。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述技術問題，提供一種設備和投資成本低、可靠性高、運行穩定、可生產滿足國家標準熱值要求的合成天然氣的地下煤氣化生產天然氣的工藝。技術方案地下煤氣化生產的粗煤氣經預處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風增壓后進行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復式壓縮機，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進入壓縮機第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進入壓縮機的第二段壓縮，經壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2. 5-3. 5MPaG，經壓縮后的粗煤氣再進行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行甲烷化反應，生成滿足國家標準熱值要求的合成天然氣。所述預處理方法為粗煤氣經低壓廢鍋換熱降至200°C以下，再進入洗滌塔洗滌除酚氨，同時90%wt以上的焦油和粉塵也被洗滌下來，經洗滌之后的粗煤氣再通過2級電捕焦油器，將粗煤氣中的焦油降至10mg/Nm3以下后再進入下一工序。所述鼓風增壓至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數為500ppm-1000ppm ;力口壓栲膠脫硫將粗煤氣中的硫化物脫除至摩爾百分數為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MDEA脫碳之后的氣體中CO2含量降至O. 8-1. 5%mol。所述預處理步驟中洗滌塔中的部分洗滌液采用后續CO變換及甲烷化工藝中生成的冷凝液。專利技術人對地下煤氣化生產的粗煤氣進行了仔細分析，同時對現有的天然氣生產工藝進行深入分析，由于地下煤氣化生產的粗煤氣灰塵、雜質含量也高，特別是多碳化合物含量高，因此需要先對粗煤氣進行預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，預處理步驟中洗滌塔中的部分洗滌液可以采用后續CO變換及甲烷化工藝中生成的冷凝液，達到節能降耗的目的。由于地下煤氣化生產的粗煤氣壓力低，預處理工藝會使原本就較低的粗煤氣的氣體壓力進一步下降，為了后續變換工藝的正常進行，必然需要對其進行增壓，壓縮采用兩段增壓，但粗煤氣中硫含量過高可能會在壓縮機的汽缸中形成固體硫，對壓縮機的正常運行造成影響，因此對粗煤氣進行壓縮前要進行除雜的同時，還需要進行預脫硫(即常壓栲膠脫硫)，同時經預脫硫后的粗煤氣還需滿足后續CO耐硫變換對硫含量的要求，據此專利技術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數為500ppm-1000ppm，進一步的，脫硫前應進行鼓風增壓，以滿足常壓栲膠脫硫工序的壓力要求。進一步的，由于地下煤氣化生產的粗煤氣中苯、萘含量也較高，如果不進行脫除而直接進行CO變換則會導致苯、萘在變換裝置中結碳、結晶，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，基于盡可能降低運行成本的考慮，將脫苯脫萘工藝設置在一段壓縮和二段壓縮之間。最終保證CO變換工藝的正常進行。在CO變換后再進行加壓栲膠脫硫(使硫含量脫除至15-20ppm以下)和MDEA脫碳，進一步脫除雜質，凈化后的氣體再進行甲烷化即可得到完全滿足國家標準熱值要求的天然氣。所述壓縮工藝采用了往復式壓縮機。所述粗煤氣通過CO變換工藝調節(H2-CO2)/(C(HCO2)的比例，以滿足后續甲烷化反應的需要，具體比例值可根據甲烷化反應的需要進行合理調節，優選甲烷化入口氣體中(H2-CO2)/(C0+C02) =2. 9-3. 05 ；有益效果I.本專利技術為地下煤氣化生產合格天然氣的提供了解決方案，最大程度實現了運行成本和產氣量之間平衡，生產出的天然氣完全滿足國家標準(GB17820-2012)的熱值要求。2.采用了兩次栲膠脫硫工藝對粗煤氣中的硫化物進行脫除處理。具有運行費用低，原料來源豐富、無毒、價格低廉、對設備腐蝕小的特點。該方法通過氧化還原直接副產硫磺，增加了項目的經濟效益；3. CO變換與甲烷化產生的工藝冷凝液可作為粗煤氣預處理工藝中洗滌塔中的洗滌水，解決了這兩種工藝冷凝液的去處，降低該部分水處理的投資，同時減少了水資源的消耗。附圖說明圖I為本專利技術工藝流程圖。具體實施例方式實施例I :地下煤氣化生產的粗煤氣(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 ；粗煤氣首先進行預處理，粗煤氣經低壓廢鍋換熱后溫度被降至200°C以下，部分余熱得以回收，經降溫之后的粗煤氣再進入洗滌塔，將粗煤氣中的酚氨進行吸收，同時90%wt以上的焦油和粉塵也被洗滌下來，經洗滌之后的粗煤氣再通過2級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，其余來自于后續甲烷化和CO變換產生的工藝冷凝液；經預處理后的粗煤氣通過羅茨鼓風機將壓力升本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地下煤氣化生產天然氣的工藝，其特征在于，地下煤氣化生產的粗煤氣經預處理除塵、除雜及除焦油后通過鼓風增壓后進行常壓栲膠脫硫，脫硫后的粗煤氣之后被壓縮，壓縮工藝使用往復式壓縮機，采用兩段壓縮的方式，粗煤氣進入壓縮機第一段壓縮后再脫苯脫萘，然后再進入壓縮機的第二段壓縮，經壓縮后的粗煤氣氣體壓力為2.5?3.5MPaG，經壓縮后的粗煤氣再進行CO變換、加壓栲膠脫硫、MDEA脫碳，凈化后的氣體最后進行甲烷化反應，生成滿足國家標準熱值要求的合成天然氣。

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

【專利技術屬性】
技術研發人員：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(專利權)人：中國五環工程有限公司，
類型：發明
國別省市：