[发明专利]一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法

权利要求书

1.一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法，所述的煤基合成天然气装置包括煤气化器、变换热回收器、净化装置和甲烷化反应器，其特征在于，所述的净化装置包括净化脱硫系统和净化脱碳系统，所述的气体净化方法是同时对来自上游装置的变换气脱硫和来自下游甲烷化反应器的粗甲烷产品气脱碳，即经变换热回收器变换所得变换气经净化脱硫系统脱硫后进入甲烷化反应器，制得粗甲烷产品气，经净化脱碳系统脱除CO₂得到SNG产品；

所述的净化脱硫系统中的脱硫过程具体包括以下几个步骤：

(1)变换气(1)经原料气冷却器(2)冷却后，送入一号闪蒸罐(3)，液相送入甲醇/水分离系统，气相进入变换气洗涤塔(6)底部，经塔顶的富液甲醇(31)洗涤后脱除其中含硫组分；

(2)变换气洗涤塔(6)顶部得到净化变换气，其中85％-95％V/V净化变换气a(7)经原料气冷却器(2)回收冷量后送至下游甲烷化反应器，进行甲烷化反应，得到粗甲烷产品气，剩余净化变换气b(9)送至甲烷气提塔(33)底部作为气提气；

(3)变换气洗涤塔(6)底部的含硫甲醇物料(10)经冷却、减压后送入二号闪蒸罐(12)，闪蒸出含有甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳的气相经循环气压缩机(14)提压后与变换气(1)、喷淋甲醇(78)混合，冷却后送至变换气洗涤塔(6)底部入口进行循环，二号闪蒸罐(12)的液相被分成两股，均进行甲醇再生；

所述的脱碳包括以下几个步骤：

(a)粗甲烷产品气(17)经粗甲烷产品气冷却器(18)冷却后，送入三号闪蒸罐(19)，得到的液相送入后续的甲醇/水分离系统，气相(20)进入粗甲烷产品气洗涤塔(22)底部，经塔顶的贫甲醇(25)、半贫甲醇(26)洗涤，脱除粗甲烷产品气中的CO₂组分，粗甲烷产品气洗涤塔(22)顶部净化好的甲烷产品气(23)经粗甲烷产品气冷却器(18)回收冷量后送出界区；

(b)粗甲烷产品气洗涤塔(22)底部物流的一部分无硫甲醇富液(27)依次通过一号泵(28)、一号换热器(29)和二号换热器(30)，冷却得到富液甲醇(31)，送至变换气洗涤塔(6)顶部作为变换气脱硫的吸收剂使用，底部物流的剩余部分(32)经减压阀减压后送至甲烷气提塔(33)顶部；

(c)甲烷气提塔(33)顶部的无硫甲醇富液与底部的净化变换气充分接触，气液交换，回收无硫甲醇富液中溶解的甲烷、氢气、一氧化碳；甲烷气提塔(33)顶部的气体经七号换热器(71)换热，经甲烷稀释气压缩机(72)提压后送至下游的甲烷化反应器；

(d)甲烷气提塔(33)底部液相经冷却、减压后送至四号闪蒸罐(39)，进一步闪蒸回收低温甲醇中溶解的甲烷、氢气、一氧化碳，四号闪蒸罐(39)闪蒸出的气相送入二号闪蒸罐(12)，四号闪蒸罐(39)底部的液相进行甲醇再生；

变换气洗涤塔(6)只设置一段，用于脱除变换气中的硫，变换气洗涤塔(6)塔顶所得净化变换气中CO₂含量为20％～50％；

进入粗甲烷产品气洗涤塔(22)的粗甲烷产品气(17)中CO₂含量为45％～75％。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法，其特征在于，所述的变换气洗涤塔(6)操作压力为20atm～60atm，塔顶与塔底温度为-65℃～-35℃。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法，其特征在于，所述的粗甲烷产品气洗涤塔(22)设置二段或三段，并且在段间设置换热器用于移除CO₂在甲醇中的溶解热。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法，其特征在于，所述的甲烷气提塔(33)和二号闪蒸罐(12)分级回收、利用低温甲醇中溶解的H₂、CO和CH₄；

甲烷气提塔(33)塔顶的气体经七号换热器(71)回收冷量，再经甲烷稀释气压缩机(72)提压后送至甲烷化反应器，作为控制甲烷化反应深度的稀释气使用；

二号闪蒸罐(12)和四号闪蒸罐(39)的气相经循环气压缩机(14)提压后送至变换气洗涤塔入口，作为合成甲烷的原料气使用。