一種干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法
【專利摘要】一種干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法，其所述方法是將礦粉粒度≤80目的碳酸鹽補碳原料加入至入爐煤中混合均勻后裝入干餾爐加熱，然后將紅熱爐料降至常溫，再經篩分后即為固體清潔燃料，生成的CO2和CO氣體直接進入干餾煤氣中與過剩的H2氣體匹配，滿足合成油合成的氫碳比要求，從而實現補碳的目的。本發明方法將碳酸鹽類礦物直接添加到干餾入爐煤中，利用熱分解所產生的CO2和CO氣體為干餾煤氣補碳，具有原料來源豐富、工藝過程簡單、設備投資省、補碳成本低、經濟性好等特點，可廣泛應用于高、中溫干餾煤氣的綜合利用項目。
【專利說明】一種干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種干餾煤氣制甲烷合成氣的方法，尤其是一種用于干餾煤氣制甲烷合成氣時調節氫碳比的補碳方法。
【背景技術】
[0002]煤炭燃燒是我國目前乃至今后相當長時間獲取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃燒，導致我國大氣環境污染嚴重，霧霾天氣頻發，同時未有效利用煤中化學品，浪費嚴重，導致過程經濟性差。因此對燃用煤炭實施干餾(拔頭)，充分回收煤中所含化學品，已在業內高效梯級利用煤炭方面形成廣泛共識。
[0003]煤炭干餾氣經化產回收后，主要成分為H2、CH4, CO、CO2, N2, CmHn等，經深度凈化、甲烷化等工序可用于生產合成天然氣(SNG)或液化天然氣(LNG)，從而提高干餾煤氣的附加值，使干餾煤氣得以有效利用。但是無論是高溫干餾煤氣，還是中溫干餾煤氣，均存在H2含量過剩，氫碳比不符合甲烷合成氣的摩爾比要求。現有高溫干餾技術如冶金焦生產，其干餾煤氣中H2含量達50%以上，碳含量約10%，氫碳比高達5以上；現有中溫干餾技術如蘭炭(中溫)生產，其干餾煤氣中H2含量達40%以上，氫碳比達3.5以上。
[0004]欲將過剩氫氣完全反應必須對干餾煤氣補碳。通常采用煤炭氣化補碳，為降低甲烷合成氣中的含氮量，需空分制純氧作為氣化劑。如現有固定床純氧煤氣化補碳技術，以焦炭或無煙煤為原料，純氧、CO2或水蒸氣為氣化劑，需配套純氧生產裝置和變壓吸附(PSA)裝置；再如規模較大的德士古粉煤氣化技術，單臺爐投資達數億元，并需配較大的空分裝置，原料煤要求很高。
[0005]上述現有技術工藝復雜，一次性投資很大，較難在我國煤干餾企業推廣。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的具體技術問題是以碳酸鹽礦物作為補碳原料，直接添加到干餾入爐煤中，通過熱分解對甲烷合成氣進行補碳，其目的是提供一種工藝簡單、投資少且成本低的干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法。
[0007]基于上述目的，本發明所采取的措施是一種干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法，其所述方法是按下列步驟進行:
(1)確定入爐煤的質量指標為=FCd≥50%, Vadf≥25%，Ad ( 25%，St，d < 1.5% ；
⑵確定碳酸鹽補碳原料的燒損率、入爐煤的產氣率及原干餾煤氣的組成；
⑶將干燥的碳酸鹽補碳原料經粗破、干式研磨，使礦粉粒度<80目；
⑷將研磨好的碳酸鹽補碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料；
將混合爐料裝入干餾爐；
中溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量為入爐煤量的0.5~15wt% ；
高溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量則為入爐煤量的4~20wt% ；
(5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過熱分解與過剩的H2氣進行匹配；中溫干餾持續加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ；
高溫干餾則持續加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ；
然后將紅熱爐料出爐后經熄焦工序降至常溫，再經篩分后，即得到固體清潔燃料；
(6)干餾爐加熱過程溢出的荒干餾煤氣，經除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產回收工序后，即獲得補碳后的凈干餾煤氣，其補碳后的凈干餾煤氣的焦油< 0.02g/m3、H2S ( 0.2g/m3、NH3 ^ 0.05區/1113、苯< 4g/m3 ；
(7)補碳后的凈干餾煤氣再經預處理、粗脫硫、精脫硫的深度凈化工序，即制得甲烷合成氣；
其甲烷合成氣的氫碳比為=R=(H2-CO2)/(C0+C02) =3.0~3.3 ;
總硫< 0.1ppm,芳香烴< 20mg/m3。
[0008]基于上述技術方案，進一步地附加技術方案如下。
[0009]所述碳酸鹽補碳原料的加入量是按下列公式計算的:
【權利要求】
1.一種干餾煤氣制甲烷合成氣的補碳方法，其所述方法按下列步驟進行: (1)確定入爐的質量指標為=FCd≥50%, Vadf≥25%，Ad ≤25%，St，d < 1.5% ； ⑵確定碳酸鹽補碳原料的燒損率、入爐煤的產氣率及原干餾煤氣的組成； ⑶將干燥的碳酸鹽補碳原料經粗破、干式研磨，使礦粉粒度<80目； ⑷將研磨好的碳酸鹽補碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料； 將混合爐料裝入干餾爐； 中溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量為入爐煤量的0.5~15wt% ； 高溫干餾，碳酸鹽補碳原料加入量則為入爐煤量的4~20wt% ； (5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過熱分解與過剩的H2氣進行匹配； 中溫干餾持續加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ； 高溫干餾則持續加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ； 然后將紅熱爐料出爐后經熄焦工序降至常溫，再經篩分后，即得到固體清潔燃料； (6)干餾爐加熱過程溢出的荒干餾煤氣，經除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產回收工序后，即獲得補碳后的凈干餾煤氣； ⑴補碳后的凈干餾煤氣再經預處理、粗脫硫、精脫硫的深度凈化工序，即制得甲烷合成氣； 其甲烷合成氣的氫碳比為=R =(H2-CO2)/(C0+C02) =3.0~3.3 ; 總硫< 0.1ppm,芳香烴< 20mg/m3。
2.如權利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補碳原料的加入量是按下列公式計算的:
3.如權利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補碳原料是石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的一種。
4.如權利要求3所述的方法，其所述石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的陰離子是[CO3]2_，陽離子是 Ca2+、Mg2+ 或 Fe2+。
5.如權利要求1所述的補碳方法，其所述固體清潔燃料的金屬氧化物含量是0.3~16wt% ;質量指標是:FCd ≥ 65%, Vadf ( 6%, Ad ( 35%, St，d < 1.0%。
6.如權利要求1所述的方法，其所述補碳后的凈干餾煤氣的焦油<0.02g/m3、H2S ≤ 0.2g/m3> NH3 ≤ 0.05區/1113、苯< 4g/m3。
7.如權利要求1所述的補碳方法，其所述甲烷合成氣的成分是H2、CO、CO2和CH4，余量是 N2 和 CmHn。
【文檔編號】C10B57/06GK103865555SQ201410138857
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】杜文廣, 劉守軍, 張智聰, 上官炬, 楊頌 申請人:太原理工大學