一種新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備的製作方法

2023-04-28 02:18:46 2

本實用新型涉及焦爐煤氣製備液化天然氣技術領域，特別是一種新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備。

背景技術：

我國焦炭產量位居世界前列，2012年達到4.43億噸。在生產焦炭的同時會產生大量焦爐氣，如果按照生產1噸焦炭產生430立方米焦爐煤氣計算，2012年我國全年焦爐氣產生量達1905億立方米，其中50%左右的焦爐氣焦化企業自用，剩餘的焦爐氣基本沒有得到很好的利用。目前焦爐氣利用途徑主要是作為城市燃氣、發電、提氫、制甲醇等，但這些方法的效率與能量利用率較低，效益不明顯。

從目前我國能源結構看，甲醇產能過剩，而天然氣供需嚴重不足，開闢新的清潔能源，將焦爐氣甲烷化制合成天然氣(SNG)，是重要的發展方向，投資省、能量利用率更高、節能效果明顯，進而再生產壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNG)，會產生更明顯的經濟效益與社會效益，對促進焦化行業技術進步與產業可持續發展具有重要的意義。

利用焦爐煤氣轉化製備天然氣的過程關鍵是在催化劑的作用下使煤氣中的CO和CO2與H２反應生成CH4。為了滿足對甲烷濃度的要求，轉化反應一般採用多塔串聯的方式；由於轉化反應過程屬於強放熱過程，又採用了循環氣稀釋入口氣或加入低溫新鮮氣的方法來控制出口氣的溫度，從而使混合氣溫度處於催化劑可正常工作的範圍內。

目前甲烷化過程多採用三塔串聯的工藝即第一、二段反應器出口均串聯一臺廢熱鍋爐，用於將轉化反應過程釋放的熱量轉移；稀釋用的循環氣取自三段反應器出口後端；系統內設置有氣水分離罐，用於將各段轉化過程生成的H20分離出去。但是這種工藝布置方式天然氣的轉化率低，而且浪費原料焦爐煤氣，同時反應過程中的一些餘熱也被大大浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的是要解決現有技術問題的不足，提供一種新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備。

為達到上述目的，本實用新型是按照以下技術方案實施的：

一種新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備，包括焦爐煤氣進氣管、和焦爐煤氣進氣管依次連接的甲烷化一段反應器、甲烷化二段反應器、甲烷化三段反應器、氣水分離器和吸附塔，吸附塔的出氣口設有天然氣出氣管，所述甲烷化一段反應器、甲烷化二段反應器、甲烷化三段反應器內均設有壓力傳感器，所述焦爐煤氣進氣管上連接有第一壓力泵，第一壓力泵的出口連接甲烷化一段反應器的進料口，甲烷化一段反應器出料口連接第二壓力泵後連接到甲烷化二段反應器的進料口，甲烷化一段反應器出料口內設有第一電磁閥，甲烷化二段反應器出料口連接第三壓力泵後連接到甲烷化三段反應器的進料口，甲烷化二段反應器出料口內設有第二電磁閥，甲烷化三段反應器的出料口連接到蒸汽發生器進料口，甲烷化三段反應器出料口內設有第三電磁閥，蒸汽發生器的進水口通過水泵連接冷水管，蒸汽發生器的水蒸氣出口通過管道分別與甲烷化一段反應器的進料口、甲烷化二段反應器的進料口和甲烷化三段反應器的進料口連接，蒸汽發生器出料口連接氣水分離器的進料口，氣水分離器的排液口連接到水泵的進水口，氣水分離器的出氣口連接吸附塔的進氣口，吸附塔的進氣口通過真空泵連接到甲烷化一段反應器的進料口。

進一步，所述第一壓力泵的出口連接有焦爐煤氣預熱裝置。

更進一步，該成套裝備還包括用於採集壓力傳感器的壓力信息和控制第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥開閉的控制器。

優選地，所述甲烷化一段反應器的進料口內設有第一單向閥，甲烷化二段反應器的進料口內設有第二單向閥，甲烷化三段反應器的進料口內設有第三單向閥。

優選地，所述焦爐煤氣預熱裝置為換熱器。

與現有技術相比，本實用新型的新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備，將焦爐煤氣先預熱再加壓後依次在反應器中發生甲烷化反應，提高了反應效率用甲烷化三段反應器出來的高溫產物為蒸汽發生器供熱制水蒸氣，最後經氣水分離後的氣體經吸附塔吸附後能夠得到純淨的天然氣，而且通過真空泵解吸將分離後的未完全反應的焦爐煤氣再通入甲烷化一段反應器，避免造成焦爐煤氣的浪費。本實用新型具有淨化效率高、可回收有用成分、設備簡單、操作方便等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步描述，在此實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但並不作為對本實用新型的限定。

如圖1所示的一種新型焦爐煤氣甲烷化制天然氣成套裝備，包括焦爐煤氣進氣管１、和焦爐煤氣進氣管１依次連接的甲烷化一段反應器４、甲烷化二段反應器６、甲烷化三段反應器８、氣水分離器12和吸附塔13，吸附塔13的出氣口設有天然氣出氣管15，所述甲烷化一段反應器4、甲烷化二段反應器6、甲烷化三段反應器8內均設有壓力傳感器，能夠便於將甲烷化一段反應器4、甲烷化二段反應器6、甲烷化三段反應器8內的壓力控制在0.3-0.8MPa的範圍，利於甲烷化反應，所述焦爐煤氣進氣管1上連接有第一壓力泵2，第一壓力泵2的出口連接甲烷化一段反應器4的進料口，甲烷化一段反應器4出料口連接第二壓力泵5後連接到甲烷化二段反應器6的進料口，甲烷化一段反應器4出料口內設有第一電磁閥42，甲烷化二段反應器6出料口連接第三壓力泵7後連接到甲烷化三段反應器8的進料口，甲烷化二段反應器6出料口內設有第二電磁閥62，甲烷化三段反應器8的出料口連接到蒸汽發生器9進料口，甲烷化三段反應器8出料口內設有第三電磁閥82，蒸汽發生器9的進水口通過水泵11連接冷水管10，蒸汽發生器9的水蒸氣出口通過管道分別與甲烷化一段反應器4的進料口、甲烷化二段反應器6的進料口和甲烷化三段反應器8的進料口連接，蒸汽發生器9出料口連接氣水分離器12的進料口，氣水分離器12的排液口連接到水泵11的進水口，氣水分離器12的出氣口連接吸附塔13的進氣口，吸附塔13的進氣口通過真空泵16連接到甲烷化一段反應器4的進料口。

為了提高焦爐煤氣的反應效率，第一壓力泵2的出口連接有焦爐煤氣預熱裝置3，焦爐煤氣預熱裝置3為換熱器，用於將純淨的焦爐煤氣預熱到300度左右。

為了便於控制，該成套裝備還包括用於採集壓力傳感器的壓力信息和控制第一電磁閥42、第二電磁閥62、第三電磁閥82開閉的控制器14。

為了便於控制甲烷化一段反應器4、甲烷化二段反應器6和甲烷化三段反應器8內的壓力，甲烷化一段反應器4的進料口內設有第一單向閥41，甲烷化二段反應器6的進料口內設有第二單向閥61，甲烷化三段反應器8的進料口內設有第三單向閥81。

本實用新型的技術方案不限於上述具體實施例的限制，凡是根據本實用新型的技術方案做出的技術變形，均落入本實用新型的保護範圍之內。