[发明专利]一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法

说明书

本发明涉及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，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。与现有技术相比，本发明可同时满足两种原料气的净化需求，净化效果好，同时，吸收剂能循环利用，降低成本。

技术领域

本发明涉及煤基合成天然气技术领域，具体涉及一种用于煤基合成天然气装置的气体净化方法。

背景技术

我国能源结构为富煤少油贫气，近年来随着我国环境矛盾越来越突出，作为清洁能源的天然气将会日益受到人们的青睐，随之天然气的需求缺口也将大幅增加，因此，充分利用国内的煤碳资源进行煤制合成天然气是一个很好的煤炭综合利用途径。

传统煤基合成天然气工艺路线如附图1所示，依次为煤气化生产粗合成气(1a)，粗合成气(1a)经变换调整3(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)比约等于0.9～1.1的变换气(2a)，变换气(2a)中CO₂含量一般在25％～45％之间、H₂S含量0.05％～2％之间，变换气(2a)经低温甲醇洗净化脱硫脱碳后得到总硫含量小于0.1ppm、CO₂含量在1％～3％左右的净化气(3a)，净化气(3a)经甲烷化反应之后得到甲烷含量大于95％、CO₂含量小于1％的SNG产品(4a)。专利CA2013107336610提到利用低温甲醇洗干燥、净化和冷却变换粗合成气和SNG产品气的方法及其装置，在工艺以及传统的低温甲醇洗工艺中，低温甲醇在吸收变换气或其它原料气体中的CO₂、H₂S等酸性气体的同时，不可避免地会吸收部分H₂、CO、CH₄等有效气体，在传统的低温甲醇洗工艺中大都设置中压闪蒸塔或闪蒸罐来回收这部分有效气，这部分有效气同时会含有大量的CO₂和少量的H₂S，其中CO₂含量一般均大于50％以上，此部分气体经压缩机提压后送至变换气洗涤塔入口，这无疑会增加变换气洗涤塔顶循环甲醇的流量以吸收此部分气体中的CO₂和H₂S气体，即同时增加了低温甲醇洗系统的甲醇输送能耗和甲醇再生过程的能耗。

在甲烷化系统，甲烷化反应为强放热反应，为控制甲烷化反应的温升，防止高温烧坏催化剂和损坏反应器，通常将第一级甲烷化或后续甲烷化反应器出口的很大一部分产品气，通过压缩机加压后，循环至第一级甲烷化反应器入口，通过产品气循环来稀释原料气，以达到控制第一级甲烷化反应器反应温升的目的，或者在第一级甲烷化反应器前通入蒸汽、水或其它惰性气体控制第一级甲烷化反应器的反应温升。但由于其通入的蒸汽、水或惰性气体的用量较大，使甲烷化系统的能耗较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能同时对来自上游装置的变换气脱硫和对来自下游甲烷化系统的粗甲烷产品气脱碳、回收物可分级利用的用于煤基合成天然气装置的气体净化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：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，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：