一種以料漿氣化與天然氣轉化為基礎聯合制備合成氣的方法
【專利說明】一種以料漿氣化與天然氣轉化為基礎聯合制備合成氣的方 法 【技術領域】
[0001] 本發明屬于煤化工技術領域。更具體地，本發明涉及一種以料漿氣化與天然氣轉 化為基礎聯合制備合成氣的方法。 【【背景技術】】
[0002] 眾所周知，在世界礦物能源儲量中，天然氣和煤占相當大的比例，實現上述兩種自 然資源清潔、高效的利用具有重大的現實和戰略意義。
[0003] 煤炭資源是化石類資源中儲量最多，同時也是開采最多、使用量最大、使用途徑最 多的一種資源。在煤炭資源轉化的多種方式中，氣化方式是實現資源清潔高效利用的最佳 途徑，避免了煤直接燃燒的熱能利用率不高、產生大量的溫室氣體和固體塵埃的缺點，可減 少對生態環境的污染和破壞。由于煤炭固有屬性及濕法氣化自身工藝特性，濕法加壓氣化 得到的合成氣中H/C比較低，為了和后續工藝搭配，合成氣需經過部分變換或全變換，將氣 體成分比例調整至合適的H/C。
[0004] 濕法加壓氣化溫度比較高，高溫合成氣一般采用直接激冷降溫，其顯熱沒有回收 利用，能量利用不是很合理。產生的合成氣由于碳氫比高，經過甲醇洗后產生的二氧化碳往 往放空，加劇溫室效應。
[0005] 天然氣是一種清潔、使用方便的自然資源。天然氣兩段轉化主要包括一段蒸汽轉 化和二段純氧轉化。天然氣經過脫硫后，其硫含量降至〇. lppm，凈化后的原料氣經飽和塔飽 和，按一定水碳比加入工藝水蒸汽，經二段加熱爐對流段預熱后進入一段轉化爐，與二段轉 化爐高溫合成氣換熱后，一段轉化爐出口氣進入二段轉化爐與氧氣、蒸汽進行轉化反應，生 成合成氣。
[0006] 隨著天然氣資源大規模開發和基礎設施的完善，部分化工企業采用天然氣作為化 工原料，用于生產合成氨、甲醇等產品。以天然氣為原料生產甲醇時，生產的合成氣中H/C 比偏高，合成弛放氣中H2含量高，排放量較大，造成資源、動力浪費較為嚴重。
[0007] 本發明針對上述兩種資源特點及相應的轉化技術現狀，以天然氣和煤為原料，通 過天然氣轉化工藝、多元料衆氣化工藝組合，根據天然氣加工產品中H/C比較高而多元料 漿氣化氣體成分中H/C比較低的特點，合理利用高溫合成氣的顯熱預熱天然氣，生產出潔 凈的合成氣，合理配氣，調整合成氣H/C比例，用于下游工段的合成原料。
[0008] 本發明采用對煤氣化和天然氣轉化產生的合成氣進行配氣，降低了二氧化碳排 放，增加了合成氣產量，減少溫室效應。通過上述過程，可實現原料在加工過程中的充分利 用，通過調整合成氣中H/C，簡化了氣體碳氫調整幅度，節約了能源以及催化劑等消耗品，增 加了終端產品的產能。 【
【發明內容】
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[0009] [要解決的技術問題]
[0010] 本發明的目的是提供一種以料漿氣化與天然氣轉化為基礎聯合制備合成氣的方 法。
[0011][技術方案]
[0012] 本發明是通過下述技術方案實現的。
[0013] 本發明涉及一種以料漿氣化與天然氣轉化為基礎聯合制備合成氣的方法。
[0014] 該方法的步驟如下：
[0015] A、料漿氣化
[0016] 首先將含碳氫物質原料、添加劑與溶劑制成一種濃度為以干碳氫物質重量計 50~70%的料漿；然后，讓所述的料漿通過料漿管路14以及讓氧氣通過氧氣管路15同時 經噴嘴8噴到氣化爐1中；所述的料漿與氧氣在壓力I. 0~10.0 MPa與溫度1200~1400°C 的條件下進行部分氧化還原反應，生成含有C0、H2、C02、CH4、H 20主要成分的粗合成氣與熔融 灰渣；所述的熔融灰渣先后通過二段加熱爐2與一段加熱爐3時被降溫，以固態形式從鎖斗 4排出界外；
[0017] 所述的粗合成氣先后通過二段加熱爐2和一段加熱爐3與來自天然氣管路24的 天然氣換熱；換熱的粗合成氣通過含固體顆粒合成氣管路16進入蒸汽過熱器5,將來自水 蒸汽管路22的水蒸汽加熱，接著通過固體顆粒分離器進料管路17進入固體顆粒分離器6， 在其中分離除去該粗合成氣夾帶的細灰；所述的細灰由固體顆粒分離器底部管路20排出 界外；除去細灰的合成氣由固體顆粒分離器頂部管路18送到1#換熱器7,與來自水蒸汽輸 入管路21的水蒸汽換熱，被冷卻的合成氣通過合成氣排出管路19與由天然氣轉化得到的 合成氣合并，經配氣后送到后續的處理系統；
[0018] B、天然氣轉化
[0019] 天然氣通過天然氣管路24進入一段加熱爐3,與來自二段加熱爐2的粗合成氣間 接換熱，預熱的天然氣通過預熱天然氣管路25進入脫硫塔9,脫除所述天然氣中的硫化物； 脫硫的天然氣通過脫硫天然氣管路26與由過熱蒸汽管路23送來的水蒸汽一起送到二段加 熱爐2,它們在這里與來自氣化爐1的粗合成氣換熱；加熱的天然氣與水蒸汽通過一段轉化 爐進料管路27送到一段轉化爐10,在其中加熱的天然氣與水蒸汽進行催化轉化反應，得到 的一段轉化氣通過一段轉化爐出料管路28、氧氣通過氧氣管路29以及水蒸汽通過過熱蒸 汽管路34同時送到二段轉化爐11頂部，所述的一段轉化氣、氧氣與水蒸汽在二段轉化爐11 中進行天然氣部分氧化反應與蒸汽催化轉化反應，得到含有C0、C02、H2的合成氣；
[0020] 所述的合成氣通過二段轉化爐爐底排出管路30返回到一段轉化爐10中為天然氣 與水蒸汽轉化反應提供所需的熱量；換熱的合成氣通過一段轉化爐合成氣排出管路31送 到蒸汽過熱器12,它與通過2#換熱水蒸汽排出管路35送來的水蒸汽換熱回收合成氣的熱 量；所述的合成氣通過2#換熱合成氣進料管路32送到2#換熱器13,它與來自水蒸汽輸入 管路36的水蒸汽換熱，實現進一步降溫，降溫的合成氣通過2#換熱合成氣排出管路33與 上述料漿氣化得到的合成氣合并，配氣后送到后續處理系統處理。
[0021] 根據本發明的一種優選實施方式，所述的含碳氫物質原料是一種或多種選自煤、 生物質、油渣及其它原料；所述的溶劑是一種或多種選自水、有機廢水、一氧化碳變換冷凝 液及其它溶劑。
[0022] 根據本發明的一種優選實施方式，所述的添加劑是一種或多種選自木質素磺酸 鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉、高聚合萘磺酸鈉或非膠狀高磷瓷土的添加劑。
[0023] 根據本發明的另一種優選實施方式，二段加熱爐2與一段加熱爐3都是高溫輻射 鍋爐。
[0024] 根據本發明的另一種優選實施方式，所述的高溫輻射鍋爐是一種在其底部配置布 氣管41、頂部配置集氣管42、其中間以一段加熱爐3和二段加熱爐2的軸線為基準，由耐高 溫高級合金鋼管制成列管或繞制盤管40組成的鍋爐。
[0025] 根據本發明的另一種優選實施方式，脫硫塔9中裝填的脫硫劑是鈷鉬加氫脫硫劑 和/或氧化鋅脫硫劑。
[0026] 根據本發明的另一種優選實施方式，一段轉化爐10的結構是管式轉化爐，在管內 裝填由湖南省醴陵市協華科技實業有限公司以商品名FZ-3銷售的一段轉化催化劑。
[0027] 根據本發明的另一種優選實施方式，二段轉化爐11的結構是填料式轉化爐，爐內 裝填由四川天一科技股份有限公司以商品名Z204銷售的二段轉化催化劑。
[0028] 根據本發明的另一種優選實施方式，料漿氣化步驟得到的合成氣與天然氣轉化 步驟得到的合成氣在配氣后得到的合成氣的H/C是I. 0~2. 0,它的干基組成是以體積計 30 ~60% C0、30 ~60% H2UO ~25% CO2以及余量的 N2、CHjP H2S。
[0029] 下面將更詳細地描述本發明。
[0030] 本發明涉及一種以料漿氣化與天然氣轉化為基礎聯合制備合成氣的方法。
[0031] 該方法的步驟如下：
[0032] A、料漿氣化
[0033] 首先將含碳氫物質原料、添加劑與溶劑制成一種濃度為以干碳氫物質重量計 50~70%的料漿；所述的含碳氫物質原料是一種或多種選自煤、生物質、油渣及其它原料； 所述的溶劑是一種或多種選自水、有機廢水、一氧化碳變換冷凝液及其它溶劑；所述的添加 劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉、高聚合萘磺酸鈉或非膠 狀高磷瓷土的添加劑。然后，讓所述的料漿通過料漿管路14以及讓氧氣通過氧氣管路15 同時經噴嘴8噴到氣化爐1中；所述的料漿與氧氣在壓力I. 0~10.0 MPa與溫度1200~ 1400°C的條件下進行部分氧化還原反應，生成含有C0、H2、C02、CH4、H 20主要成分的粗合成氣 與熔融灰渣。從氣化爐1排出的粗合成氣的溫度是1200~1400°C、壓力是I. 0~10.0 MPa， 水蒸汽含量是以粗合成氣體積計為10~30%。所述的熔融灰渣先后通過二段加熱爐2與 一段加熱爐3時被降溫，以固態形式從鎖斗4排出界外。
[0034] 所述的粗合成氣先后通過二段加熱爐2和一段加熱爐3與來自天然氣管路24的 天然氣換熱，回收粗合成氣的顯熱；換熱的粗合成氣通過含固體顆粒合成氣管路16進入蒸 汽過熱器5,將來自水蒸汽管路22的水蒸汽加熱，回收粗合成氣的熱量。所述的粗合成氣接 著通過固體顆粒分離器進料管路17進入固體顆粒分離器6,在其中分離除去該粗合成氣夾 帶的細灰；所述的細灰由固體顆粒分離器底部管路20排出界外；除去細灰的合成氣由固體 顆粒分離器頂部管路18送到1#換熱器7,與來自水蒸汽輸入管路21的水蒸汽換熱，被冷卻 的合成氣通過合成氣排出管路19與由天然氣轉化得到的合成氣合并，經配氣后送到后續 的處理系統。
[0035] 所述的二段加熱爐2與一段加熱爐3是高溫輻射鍋爐。
[0036] 所述的高溫輻射