[发明专利]褐煤蒸汽加氢气化制天然气工艺及其系统

说明书

本发明涉及一种褐煤蒸汽加氢气化制天然气工艺及其系统，技术方案包括将褐煤直接进行褐煤蒸汽加氢，反应气再加洗涤、脱酸、变换、甲烷化反应、干燥后制得天然气产品，整个工艺中所有氢气自产。所述系统包括蒸汽加氢气化炉，所述蒸汽加氢气化炉的顶部出口与洗涤净化系统的气体进口连接，底部出口经焦炭气化炉与洗涤净化系统的气体进口连接，所述洗涤净化系统的出口依次连接耐硫水汽变换系统、酸性气体脱除系统、低温甲烷化系统和干燥系统。本发明工艺简单、节能降耗、投资成本和运行成本低、对环境友好、生产高品质天然气产品。

技术领域

本发明涉及一种褐煤制工然气工艺及其系统，具体地说是一种褐煤蒸汽加氢气化制天然气工艺及其系统。

背景技术

我国褐煤资源丰富，在我国已经探明的煤炭储量中褐煤占13％以上，达1300多亿吨。褐煤煤化程度低，毛细孔发达，氧含量高(无水无灰基20％左右)，内水丰富，全水分高达30-50％，热值较低，且热稳定性较差，不宜长距离运输，直接作为大规模气化原料又有很大局限性。

在20世纪初人们便开始研究分析加氢气化工艺，到20世纪70-90年代已得到了广泛研究，是加氢气化的黄金时期。Hygas、Hydrane、BG-OG等几种典型煤加氢甲烷化工艺相继进行至中试阶段。利用煤与氢气直接气化反应提高粗煤气中甲烷含量，可降低后续甲烷化单元的负荷，以提高整体煤制气的技术经济性。

就传统二步法煤制天然气工艺而言，高含水的褐煤需经预干燥提质(水含量5～15wt％)后方可进入气化炉，含水干燥尾气直接排放，造成水资源浪费；常规气化炉出口CH₄含量较低(固定床气化炉出口甲烷含量低于15％，而干煤粉气化和水煤浆气化炉出口甲烷含量极低)，为了提高天然气产量和全流程的经济性，通常采用三段或多段串联的高温/低温甲烷化反应器，对催化剂稳定性和高温反应器设计要求较高(CN 201210029443)。

中国专利CN201110021674公开了一种“一种煤加氢热解与气化耦合的方法”，通过将加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢结合来提高轻组分含量和焦油产率，其中，加氢气化炉气化压力1.0-3.0MPa，温度为327-427℃。该方案将干燥后的提质煤按需进入气化炉(20-40％)和加氢热解炉(60-80％)，操作繁琐；单独设置了旋流床制氢反应器，内结构需特殊设计，造成设备制造成本提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、节能降耗、投资成本和运行成本低、对环境友好、生产高品质天然气产品的褐煤蒸汽加氢气化制天然气工艺。

本发明还提供一种用于上述工艺的系统，具有系统简单、设备投资和运行成本低、节能环保的优点。

本发明褐煤蒸汽加氢气化制天然气工艺，包括以下步骤：

一，将含水量为20-50％wt的褐煤送入蒸汽加氢气化炉内在氢气的存在下进行干燥、热解，褐煤干燥过程中产生的蒸汽进一步参与加氢气化反应，得到尾气及残炭，所述残碳送入焦炭气化炉与O₂、水蒸气发生高温气化反应得到粗煤气；

二，所述尾气和粗煤气先送入洗涤净化系统进行除尘得到混合气，再送入耐硫水汽变换系统调整混合气中的氢碳比，然后送入酸性气体脱除系统脱除酸性气体得到净化气；

三；所述净化气送入低温甲烷化系统进行甲烷化反应生成CH₄和水，送入干燥系统干燥除水后得到天然气产品。

所述步骤二中，净化气先送入分离器分离出部分氢气，分离出的部分氢气经增压系统增压后再经预热器所述粗煤气间接预热后送入蒸汽加氢气化炉内参与加氢气化反应；其余净化气送入低温甲烷化系统。