專利名稱：一種內熱式煤干餾過程外排煤氣加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內熱式煤干餾過程外排煤氣加工方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是富氧氣和CO2氣的混合物，外排煤氣主要由H2、CO、CH4, CO2, H2O等組成，該煤氣經(jīng)過脫CO2過程成為第一脫碳氣TT1Q，使用第一脫碳氣TTlQ聯(lián)產(chǎn)H2和LNG，H2供煤焦油加氫過程使用，從而構成內熱式制蘭炭、焦油加氫、煤氣制H2和LNG組合工藝。由于制取LNG的過程同時就是提純H2的過程，該過程具備高度的經(jīng)濟性。
背景技術：
目前生產(chǎn)煤焦油的內熱式煤干餾過程比如內熱式煤制蘭炭過程，如果按照內熱式干餾制蘭炭、自產(chǎn)焦油加氫、煤氣生產(chǎn)H2形成組合工藝，通常存在大量過剩煤氣。由于蘭炭爐通常使用空氣為氧化劑，過剩煤氣中含有大量N2，基于PSA技術和深冷分離技術，回收過剩煤氣中CH4的現(xiàn)有各種加工方案均不經(jīng)濟，故通常將該氣體作燃氣輪機發(fā)電機燃料或燃氣鍋爐燃料，與煤產(chǎn)蒸汽或煤發(fā)電相比，本質上形成“氣變煤”，其不合理性是顯而易見的。

基于本發(fā)明人提出的專利申請“一種以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9) ”，內熱式煤制蘭炭過程外排煤氣中的N2已經(jīng)部分或全部被CO2置換，外排煤氣主要由H2、CO、CH4, CO2, H2O等組成，該煤氣經(jīng)過脫CO2過程成為第一脫碳氣TT1Q，使用第一脫碳氣TTlQ聯(lián)產(chǎn)H2和LNG，H2供煤焦油加氫過程使用，可以實現(xiàn)對煤氣中有效組分的全利用。本發(fā)明與利用蘭炭煤氣分別設置單獨制H2過程和單獨制CH4過程相比，由于制取LNG的過程同時就是提純H2的過程，流程高度簡化從而節(jié)省投資、節(jié)省能耗，故具備高度的經(jīng)濟性。本發(fā)明所述方法未見報道。因此,本發(fā)明的目的在于提出一種內熱式煤干懼過程外排煤氣加工方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是富氧氣(或純氧氣)和CO2氣的混合物，外排煤氣主要由H2、CO、CH4, CO2, H2O等組成，該煤氣經(jīng)過脫CO2過程成為第一脫碳氣TT1Q，使用第一脫碳氣TTlQ聯(lián)產(chǎn)H2和LNG，H2供煤焦油加氫過程使用，從而構成內熱式制蘭炭、焦油加氫、煤氣制H2和LNG組合工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明一種內熱式煤干餾過程外排煤氣加工方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是富氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣H)00主要由H2、CO、CH4, CO2, H2O等組成，其特征在于包含以下步驟:①在第一脫碳工序，將煤干餾外排煤氣H)00作為第一脫碳工序原料氣FlOO使用，原料氣FlOO中至少一部分CO2被脫除得到第一脫碳氣TTlQ ；②在變換工序，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ，變換氣BHQ冷卻脫水后成為“第二脫碳工序”原料氣F200 ;變換氣BHQ中氫氣量:滿足步驟④甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，“第二脫碳工序”原料氣F200在此脫除硫化氫、CO2得到第二脫碳氣TT2Q ；④在甲烷化工序，脫除第二脫碳氣TT2Q中硫得到精制氣JZQ，精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到液化CH4和氣體氫氣。本發(fā)明特征進一步在于，煤干餾外排煤氣RK)0進入“第一脫碳工序”之前經(jīng)過濕法脫硫化氫工序成為粗脫硫煤氣CTLQ，粗脫硫煤氣CTLQ作“第一脫碳工序”原料氣FlOO使用。本發(fā)明特征進一步在于，煤干餾外排煤氣RK)0進入“第一脫碳工序”之前經(jīng)過濕法脫硫化氫工序，粗脫硫煤氣CTLQ經(jīng)PSA或TSA脫焦油工序成為粗凈化氣CJHQ，粗凈化氣CJHQ作“第一脫碳工序”原料氣FlOO使用。本發(fā)明特征進一步在于，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是純氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣F000 主要由 H2' CO、CH4、CO2, H2O 等組成:①在第一脫碳工序，采用低壓VPSA脫碳工藝將第一脫碳工序原料氣FlOO中至少一部分CO2脫除得到第一脫碳氣TTlQ ；②在變換工序，采用耐硫低溫變換技術，在溫度為160 360°C、壓力為0.6
10.0MPa (絕壓)條件下，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ ;變換氣BHQ中氫氣量:滿足步驟④甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，采用選擇性脫H2S、CO2技術，使“第二脫碳工序”原料氣F200在此完成硫化氫、CO2脫除，得到第二脫碳氣TT2Q ；④在甲烷化工序，脫除第二脫碳氣TT2Q中硫使其總硫含量降至< 0.lmg/Nm3得到精制氣JZQ ;精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到液化CH4和氣體氫氣。本發(fā)明特征進一步在于，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是純氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣F000 主要由 H2' CO、CH4、CO2, H2O 等組成:①在第一脫碳工序，采用VPSA脫碳工藝將原料氣FlOO中CO2脫除至< 5體積％得到第一脫碳氣TT1Q，過程操作壓力低于0.3MPa (絕壓)；②在變換工序，采用耐硫低溫變換技術，在溫度為160 360°C、壓力為0.8
5.0MPa (絕壓)條件下，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ ;原料氣F200中氫氣量:滿足步驟④ 甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，采用有機胺水溶液為溶劑脫除硫化氫和CO2，使“第二脫碳工序”原料氣F200在此完成硫化氫、CO2脫除，得到第二脫碳氣TT2Q ；
④在甲烷化工序，采用氧化鋅脫硫技術脫除第二脫碳氣TT2Q中硫得到精制氣JZQ，精制氣JZQ總硫含量彡0.lmg/Nm3 ;精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，在壓力為0.8 5.0MPa (絕壓)條件下，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；C0轉化率大于98體積％，CO2轉化率大于95體積％。⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，在壓力為0.8 5.0MPa (絕壓)條件下經(jīng)過低溫冷卻過程得到LNG和氣體氫氣PH2，氣體氫氣PH2的H2純度大于95體積％。本發(fā)明特征進一步在于，優(yōu)選的操作壓力為:①在第一脫碳工序，操作壓力低于0.2MPa (絕壓)；②在變換工序，操作壓力為0.8 2.0MPa (絕壓);③在第二脫碳工序，操作壓力為0.8 2.0MPa (絕壓)，采用活化MDEA水溶液為溶劑脫硫化氫、脫CO2 ；④在甲烷化工序，操作壓力為0.8 2.0MPa(絕壓);⑤在液化工序，操作壓力為2.5 5.0MPa (絕壓)。為了盡可能轉化CO和CO2，本發(fā)明特征進一步在于:④在甲烷化工序，CO轉化率大于99體積％，CO2轉化率大于98體積％ ；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到LNG和氣體氫氣PH2，氣體氫氣PH2的H2純度大于98體積％。本發(fā)明特征進一步在于設置氫氣提純工序:⑥在氫氣提純工序，采用PSA技術，將氣體氫氣PH2分離為純氫氣CH2和`解吸氣，純氫氣CH2的H2純度大于99體積％。
具體實施例方式以下詳細描述本發(fā)明。本發(fā)明所述的壓力，指的是絕對壓力。本發(fā)明所述的組分濃度，未特別指明時，均為體積濃度。本發(fā)明使用的技術方案涉及蘭炭煤氣的濕法脫硫化氫、PSA或TSA脫焦油、催化加氫脫毒(包括脫氧氣、有機硫轉化為無機硫等)、一氧化碳低溫耐硫變換、羰基硫中溫水解、PSA或TSA脫二氧化碳、PSA或VPSA分離氣體、甲烷化、深冷分離等，這些技術為公知的技術，其中大部分技術在本發(fā)明人的以下專利申請中已有描述，本文不再過多描述。表I載有相關技術描述的專利申請
權利要求
1.一種內熱式煤干餾過程外排煤氣加工方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是富氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣F000主要由H2、C0、CH4、C02、H20等組成，其特征在于包含以下步驟:①在第一脫碳工序，將煤干餾外排煤氣H)00作為第一脫碳工序原料氣FlOO使用，原料氣FlOO中至少一部分CO2被脫除得到第一脫碳氣TTlQ ；②在變換工序，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ，變換氣BHQ冷卻脫水后成為“第二脫碳工序”原料氣F200 ;變換氣BHQ中氫氣量:滿足步驟④甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，“第二脫碳工序”原料氣F200在此脫除硫化氫、CO2得到第二脫碳氣 TT2Q ；④在甲烷化工序，脫除第二脫碳氣TT2Q中硫得到精制氣JZQ，精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到液化CH4和氣體氫氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:煤干餾外排煤氣Η)00進入“第一脫碳工序”之前經(jīng)過濕法脫硫化氫工序成為粗脫硫煤氣CTLQ，粗脫硫煤氣CTLQ作“第一脫碳工序”原料氣FlOO使用。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于:煤干餾外排煤氣Η)00進入“第一脫碳工序”之前經(jīng)過濕法脫硫化氫工序，粗脫硫煤氣CTLQ經(jīng)PSA或TSA脫焦油工序成為粗凈化氣CJHQ,粗凈化氣CJHQ作“第一脫碳工序”原料氣FlOO使用。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是純氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣R)00主要由H2、C0、CH4、C02、H20等組成，其特征在于:①在第一脫碳工序，采用低壓VPSA脫碳工藝將第一脫碳工序原料氣FlOO中至少一部分CO2脫除得到第一脫碳氣TTlQ ；②在變換工序，采用耐硫低溫變換技術，在溫度為160 360°C、壓力為0.6 10.0MPa (絕壓)條件下，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ ;變換氣BHQ中氫氣量:滿足步驟④甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，采用選擇性脫H2s、CO2技術，使“第二脫碳工序”原料氣F200在此完成硫化氫、CO2脫除，得到第二脫碳氣TT2Q ；④在甲烷化工序，脫除第二脫碳氣TT2Q中硫使其總硫含量降至<0.lmg/Nm3得到精制氣JZQ ;精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到液化CH4和氣體氫氣。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是純氧氣和CO2氣的混合物，煤干餾外排煤氣R)00主要由H2、C0、CH4、C02、H20等組成，其特征在于:①在第一脫碳工序，采用VPSA脫碳工藝將原料氣FlOO中CO2脫除至<5體積％得到第一脫碳氣TT1Q，過程操作壓力低于0.3MPa (絕壓);②在變換工序，采用耐硫低溫變換技術，在溫度為160 360°C、壓力為0.8 .5.0MPa (絕壓)條件下，第一脫碳氣TTlQ完成部分CO變換反應得到變換氣BHQ ;原料氣F200中氫氣量:滿足步驟④甲烷化工序耗氫量和步驟⑤液化工序氫氣產(chǎn)量要求；③在第二脫碳工序，采用有機胺水溶液為溶劑脫除硫化氫和CO2，使“第二脫碳工序”原料氣F200在此完成硫化氫、CO2脫除，得到第二脫碳氣TT2Q ；④在甲烷化工序，采用氧化鋅脫硫技術脫除第二脫碳氣TT2Q中硫得到精制氣JZQ，精制氣JZQ總硫含量< 0.lmg/Nm3 ;精制氣JZQ進入甲烷化反應過程，在壓力為0.8 .5.0MPa (絕壓)條件下 ，使精制氣JZQ中CO和CO2與氫氣反應生成甲烷，得到主要由H2和CH4組成的甲烷化生成氣SCQ ；C0轉化率大于98體積％，CO2轉化率大于95體積％。⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，在壓力為0.8 5.0MPa(絕壓)條件下經(jīng)過低溫冷卻過程得到LNG和氣體氫氣PH2，氣體氫氣PH2的H2純度大于95體積％。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于:①在第一脫碳工序，操作壓力低于0.2MPa (絕壓)；②在變換工序，操作壓力為0.8 2.0MPa (絕壓);③在第二脫碳工序，操作壓力為0.8 2.0MPa (絕壓)，采用活化MDEA水溶液為溶劑脫硫化氫、脫CO2 ；④在甲烷化工序，操作壓力為0.8 2.0MPa (絕壓);⑤在液化工序，操作壓力為2.5 5.0MPa (絕壓)。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于:④在甲烷化工序，CO轉化率大于99體積％，CO2轉化率大于98體積％；⑤在液化工序，甲烷化生成氣SCQ脫水后，經(jīng)過低溫冷卻過程得到LNG和氣體氫氣PH2，氣體氫氣PH2的H2純度大于98體積％。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:⑥在氫氣提純工序，采用PSA技術，將氣體氫氣PH2分離為純氫氣CH2和解吸氣，純氫氣CH2的H2純度大于99體積％。
全文摘要
一種內熱式煤干餾過程外排煤氣加工方法，基于以CO2為燃燒過程控溫組分的煤炭化工藝(申請?zhí)?01110058345.9)，煤干餾過程使用的氧化劑是富氧氣和CO2氣的混合物，外排煤氣主要由H2、CO、CH4、CO2、H2O等組成，該煤氣經(jīng)過脫CO2過程成為第一脫碳氣TT1Q，使用第一脫碳氣TT1Q聯(lián)產(chǎn)H2和LNG，H2供煤焦油加氫過程使用，從而構成內熱式制蘭炭、焦油加氫、煤氣制H2和LNG組合工藝。由于制取LNG的過程同時就是提純H2的過程，該過程具備高度的經(jīng)濟性，特別適合于內熱式干餾制蘭炭、焦油加氫、煤氣聯(lián)產(chǎn)H2和LNG的組合過程。
文檔編號C10L3/08GK103074133SQ20121059801
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者何巨堂 申請人:何巨堂