焦?fàn)t煤氣液化技術(shù)要點(diǎn)

1、焦?fàn)t煤氣液化技術(shù)1 .前言我國(guó)焦炭產(chǎn)能截止到2011年已達(dá)4.04億噸，焦炭消耗總量大約為3.84億噸 10焦?fàn)t煤氣是焦化企業(yè)的主要副產(chǎn)品之一。國(guó)家發(fā)展改革委 2011年12月出臺(tái) 的“十二五”資源綜合利用指導(dǎo)意見(jiàn)將焦?fàn)t煤氣資源化利用列入資源綜合利 用的重點(diǎn)領(lǐng)域之中2。與此同時(shí)，國(guó)家對(duì)焦化行業(yè)實(shí)施“準(zhǔn)入”整頓，焦?fàn)t氣必 須回收利用，而“西氣東輸”又在迫使焦?fàn)t煤氣退出歷史舞臺(tái)3。在這樣背景下， 一些新的焦?fàn)t氣利用技術(shù)不斷涌現(xiàn)。 其中，焦?fàn)t煤氣制液化天然氣作為煤制天然 氣的一個(gè)路線，也將逐步地成為一個(gè)新興的行業(yè)而快速成長(zhǎng)與發(fā)展4,不僅可以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，又能充分合理利用工業(yè)廢氣，減少環(huán)境污

2、染，還能為 企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)我國(guó)的能源安全、節(jié)能減排等方面也具有戰(zhàn)略 意義。2 .國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)及國(guó)家節(jié)能減排政策的提出，焦?fàn)t煤氣的綜合利用早已被提上日程，焦?fàn)t煤氣的主要成分為甲烷，將其中的甲烷分離提取出來(lái)， 或者進(jìn)行甲烷化成為一個(gè)重要的研究方向。 焦?fàn)t煤氣制液化天然氣作為一個(gè)新興 的制作工藝及研究點(diǎn)，受到一些焦化企業(yè)及研究者的親睞。據(jù)報(bào)道和國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)x分析，焦?fàn)t煤氣制lng技術(shù)，國(guó)外代表性的工藝技術(shù)有丹麥托普索甲烷化、英國(guó)戴維甲烷化和日本日揮焦?fàn)t煤氣制lng技術(shù)等其中丹麥托普索或英國(guó)戴維只做甲烷化， 而日揮除了擁有甲烷化技術(shù)外，前期的 煤氣深度凈

3、化更是其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也就是說(shuō)日揮擁有全流程的工藝技術(shù)。2010年4月，采用上海華西化工科技有限公司開(kāi)發(fā)的焦?fàn)t煤氣制lng技術(shù)，由曲靖市麒麟氣體能源有限公司投資建設(shè)的 8500 m3/h焦?fàn)t煤氣制lng工程項(xiàng) 目正式進(jìn)入實(shí)施階段。該技術(shù)最大的特點(diǎn)是原料為鋼廠的焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣， 不僅有效利用了焦?fàn)t煤氣資源，行且將鋼鐵行業(yè)中難以利用的部分低熱值高爐煤 氣也與焦?fàn)t煤氣一起全部轉(zhuǎn)化成了天然氣資源5 o2011年5月，山西樓東俊安煤氣化有限公司和山西省新能源發(fā)展集團(tuán)公司 共同投資的焦?fàn)t煤氣制天然氣項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，項(xiàng)目建成后，年處理焦?fàn)t煤氣量4 億立方米，年生產(chǎn)天然氣1.7億立方米。采用的是西南化工研究設(shè)計(jì)

4、院自主研發(fā) 的焦?fàn)t煤氣凈化、甲烷化、分離等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的專利技術(shù)。2012年3月，冀中能源井隹礦業(yè)集團(tuán)焦?fàn)t煤氣制天然氣項(xiàng)目一期工程開(kāi)工 建設(shè)，一期項(xiàng)目建成后，年處理焦?fàn)t煤氣量 2.3億立方米，年生產(chǎn)天然氣 9000 萬(wàn)立方米。二期工程全部建成后，每年可生產(chǎn)天然氣3億立方米。這是國(guó)內(nèi)目前 規(guī)模最大的焦?fàn)t煤氣制天然氣項(xiàng)目 。2011年3月，由山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)、杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司 和大連普瑞特化工科技有限公司開(kāi)發(fā)的日處理量為5000立方米的焦?fàn)t煤氣低溫甲烷化制天然氣工業(yè)示范裝置，在山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)有限公司成功投運(yùn)。運(yùn)行狀況表明，示范裝置采用低溫反應(yīng)，大大降低了能耗，提高了甲烷化產(chǎn)率

5、。該 工藝在國(guó)內(nèi)屬首例，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煤氣低溫甲烷化制天然氣領(lǐng)域的空白2o目前焦?fàn)t煤氣制天然氣產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭。 國(guó)內(nèi)研究學(xué)者在結(jié)合 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)制造工藝的基礎(chǔ)上，針對(duì)焦?fàn)t煤氣制液化天然氣工藝進(jìn)行深入研究， 提 出一些參考性較高的節(jié)能降耗改造優(yōu)化方案。姚占強(qiáng)等5提出了焦?fàn)t煤氣低溫液化生產(chǎn)液化天然氣(lng)聯(lián)產(chǎn)氫氣的方 案；張武等6也申請(qǐng)了相應(yīng)的專利；張林等人7研究了氫含量對(duì)含氫甲烷氮膨脹 液化流程的影響，研究發(fā)現(xiàn)氫含量的增加提高了焦?fàn)t煤氣單位液化能耗。陶鵬萬(wàn)網(wǎng)等人對(duì)焦?fàn)t煤氣利用及液化技術(shù)進(jìn)行研究。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)的焦?fàn)t煤氣低溫分離生產(chǎn)液化天然氣(lng)聯(lián)產(chǎn)氫氣工藝，將膜分

6、離和低溫精微分離技術(shù)相結(jié)合， 采用了吸附劑脫苯、茶和 焦油、水解脫硫、mdea脫碳、等壓干燥、膜分離提氫、氮?dú)馀蛎浿评涞葒?guó)內(nèi) 外先進(jìn)技術(shù)，低溫分離出 lng,并對(duì)膜分離提氫過(guò)程中產(chǎn)生的高純氫進(jìn)行綜合 利用11。由太原理工大學(xué)、山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)、杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司和大 連普瑞特化工科技公司合作完成的焦?fàn)t煤氣低溫甲烷制天然氣工業(yè)示范裝置，已在山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)公司成功運(yùn)行，日處理焦?fàn)t煤氣量達(dá)5000m3。示范裝置采用了低溫甲烷工藝、水冷列管式換熱反應(yīng)器、甲烷化催化劑、 “兩段兩吸” 脫硫工藝等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，有效解決了中溫有機(jī)硫催化劑氧中毒、 積碳、脫硫劑 反反應(yīng)及硫化物回收難等問(wèn)題，低

7、中溫抗結(jié)碳鍥基甲烷化催化劑使反應(yīng)效率大幅 提高，大大提高了甲烷化產(chǎn)率11。3 .焦?fàn)t煤氣的組成和性質(zhì)焦?fàn)t煤氣，簡(jiǎn)稱焦?fàn)t氣，是煤焦化過(guò)程得到的可燃?xì)怏w。 具產(chǎn)率和組成因煉 焦煤質(zhì)和焦化過(guò)程不同而有所差別，一般每噸干煤可產(chǎn)焦?fàn)t煤氣約430m3 （標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)）。焦?fàn)t煤氣為有毒和易爆性氣體，空氣中的爆炸極限為 6-30% （體積）6o 焦?fàn)t煤氣典型組成如表1所示，其與常規(guī)天然氣的組成有很大區(qū)別， 其中氫、氮 含量相對(duì)較高。表1焦?fàn)t煤氣的性質(zhì)7組成v%h2ch4con2co2cnhmo2，3熱值mj/nm含量545924285.573513230.30.7174 .焦?fàn)t煤氣制液化天然氣工藝流程由于原料氣

8、中氫氣含量相對(duì)較高，除與原料氣中 co、co2進(jìn)行甲烷化反應(yīng) 外，還存在部分過(guò)量氫氣，可通過(guò) psa分離技術(shù)分離提取原料氣中氫氣，提取 后氫氣外銷；甲烷化后經(jīng)過(guò)脫汞、干燥等凈化具體流程如圖1所示：處理后進(jìn)入液化段，進(jìn)行深冷分離，圖1焦?fàn)t煤氣液化工藝流程圖焦?fàn)t煤氣綜合利用制取液化天然氣工藝見(jiàn)圖2:由焦?fàn)t煤氣升壓粗脫硫、脫苯、蔡及焦油、有機(jī)硫水、解催化轉(zhuǎn)化、脫二氧化碳、精脫硫、脫水、膜分離 脫氫、預(yù)冷、液化精儲(chǔ)、lng儲(chǔ)運(yùn)、氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)、氫氣回收利用和公用 工程等單元組成?？焯幚砭梢赫技准那檐嚉鈶B(tài)甲岫濕法 股低溫精愉塔全廠悵力制冷系統(tǒng)玉菊=循環(huán)制凈系統(tǒng)一魚(yú)氣功力綱爐*-久漫而女圖2焦?fàn)t煤氣綜

9、合利用制取 lng技術(shù)5.工藝流程技術(shù)方案焦?fàn)t煤氣制天然氣有兩種方法，一是直接將原料氣中的甲烷分離提取出來(lái)； 二是對(duì)凈化后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)， 然后將甲烷分離出來(lái)。因?yàn)榍耙环N工 藝流程較為簡(jiǎn)單，本文只介紹甲烷化制天然氣的工藝流程。5.1 壓縮壓縮單元主要是將iikpag焦?fàn)t氣加壓至1.0mpag后送入凈化預(yù)處理單元， 經(jīng)過(guò)脫油、加氫脫氧和脫氫氟酸及精脫硫后返回壓縮工段，然后升壓至3.0mpag 送入甲烷化單元。5.2 預(yù)處理由于焦?fàn)t煤氣組成復(fù)雜，故首先要經(jīng)過(guò)凈化，脫除其中的苯、蔡、不飽和烯 燃、硫化氫、氨等。而焦?fàn)t煤氣中的不飽和烯姓會(huì)在后續(xù)的焦?fàn)t煤氣甲烷化反應(yīng) 中分解析碳而影響催化劑的活

10、性，由無(wú)機(jī)硫與有機(jī)硫組成的混合硫化物也是甲烷化催化劑的毒物，因此會(huì)導(dǎo)致甲烷化催化劑永久性中毒而失活。 一股焦?fàn)t煤氣自 焦化廠出來(lái)前已經(jīng)進(jìn)行了苯、蔡、硫等的粗脫，此時(shí)的原料焦?fàn)t煤氣只需進(jìn)一步 精脫，以防原料焦?fàn)t煤氣在低溫輸送過(guò)程中出現(xiàn)管道凍堵及甲烷化過(guò)程中催化劑 中毒失效，以達(dá)到甲烷化反應(yīng)所要求的凈化精度。焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中硫的脫除對(duì)后續(xù)甲烷化反應(yīng)有著至關(guān)重要的作用，一般精脫硫過(guò)程中，無(wú)機(jī)硫主要為 h2s,可采用活性炭脫硫塔進(jìn)行脫除，而有機(jī)硫則需 250 300c下，進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，然后經(jīng)高溫氧化鋅精脫硫塔進(jìn)行脫除 網(wǎng) o來(lái)自壓縮機(jī)的焦?fàn)t煤氣壓力為1.0mpag,溫度40c,進(jìn)入預(yù)處理單元

11、，禾i 用變溫吸附（tsa）脫除焦?fàn)t氣中苯、蔡、焦油、氨、hcn等雜質(zhì)后。經(jīng)活性 炭槽脫除無(wú)機(jī)硫化氫，再經(jīng)過(guò)換熱器換熱后溫度升高到300-350c,然后進(jìn)入預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器，通過(guò)鐵鋁催化劑將煤氣中85%的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫，此時(shí)溫度升 至420c左右。然后進(jìn)入焦?fàn)t煤氣冷卻器將焦?fàn)t煤氣溫度降至300-350c,進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，在鍥鋁催化劑作用下將煤氣中剩余的15%左右的有機(jī)硫進(jìn)一步 轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫，另外氣體中的氧氣加氫后生成水，hcn加氫后生成氨，不飽和爛加氫成為飽和爛。再進(jìn)入并聯(lián)的精脫硫塔，經(jīng)過(guò)氧化鋅脫硫劑脫除煤氣中的 h2s,通過(guò)這一過(guò)程將煤氣中的總硫含量脫除到 0.1ppm,其他雜質(zhì)指標(biāo)達(dá)到

12、甲烷 化要求。5.3 甲烷化甲烷化是整個(gè)工藝的核心，焦?fàn)t氣甲烷化主要是將凈化氣中的cnhm、co、co2與h2反應(yīng)生成甲烷。甲烷化裝置包括原料氣精脫硫、主甲烷化、一級(jí)甲烷 化、二級(jí)甲烷化、余熱回收等部分。經(jīng)過(guò)甲烷化后的煤制天然氣的甲烷含量能夠 高達(dá)95%以上12,目前我國(guó)焦?fàn)t煤氣制天然氣領(lǐng)域應(yīng)用較多的為英國(guó)的戴維技 術(shù)（crg技術(shù)）和丹麥的托普索技術(shù)（tremp技術(shù)），而托普索技術(shù)在中國(guó)的推 廣是最為成功的。5.3.1 托普索技術(shù)（tremp技術(shù)）9托普索煤制天然氣的核心技術(shù)為甲烷化技術(shù)具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)質(zhì)性 工藝驗(yàn)證。該技術(shù)基本工藝流程如圖3所示：該技術(shù)采用3臺(tái)串聯(lián)的絕熱反應(yīng)器， 為控制

13、第一臺(tái)反應(yīng)器的溫度和壓力，出第一臺(tái)反應(yīng)器的部分產(chǎn)品氣循環(huán)進(jìn)入該反應(yīng)器proce1；1；i-cctj h it，fqi kp_=3bfw、“k'i ik.ill-li4mm hp圖3托普索甲烷化技術(shù)(tremp)基本流程托普索甲烷化技術(shù)工藝流程如下：凈化后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)氣氣換熱器、第二 氣氣換熱器換熱，預(yù)熱至340c,然后經(jīng)過(guò)噴射器和過(guò)熱蒸汽混合，進(jìn)入第一甲 烷化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，出口一部分氣體經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐副產(chǎn)中壓飽和蒸汽，另一部分經(jīng)過(guò)兩級(jí)蒸汽過(guò)熱器換熱后溫度降低至 383c,然后混合進(jìn)入第二甲烷化反應(yīng) 器進(jìn)一步進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，第二甲烷化反應(yīng)器出口的高溫氣體依次經(jīng)過(guò)第二氣氣 換熱器、鍋爐給

14、水預(yù)熱器、氣氣換熱器、第一空冷器降溫至100c,在第一冷凝液分離器分離未反應(yīng)的蒸汽冷凝液，然后與第三甲烷化反應(yīng)器出口氣體換熱至 255c ,進(jìn)入第三甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行最終反應(yīng)，這時(shí)氣體中的co、co2全部轉(zhuǎn)化為ch4,第三甲烷化反應(yīng)器出口氣體依次經(jīng)過(guò)出口換熱器、第二空冷器、最 終水冷器冷卻至40c,在第二冷凝液分離器分離出工藝?yán)淠汉笏椭?ch4,分 離裝置分離出ch4。甲烷化單元主要反應(yīng)如下：3h2+co=ch4+h2o 4h2+co2=ch4+2h2o 托普索工藝特點(diǎn)：(1)托普索甲烷化技術(shù)采用專用催化劑一mcr-2x。具有較寬的操作溫度(250-700c)。其穩(wěn)定性和有效性已在工業(yè)示范裝置

15、上得到有效的證明。(2)熱回收率高。采用耐高溫 mcr-2x催化劑，提高了反應(yīng)溫度，增加了熱回收效率。在托普索甲烷化反映中，反應(yīng)熱的84.4%以副產(chǎn)高壓蒸汽得以回收;9.1%以副產(chǎn)低壓蒸汽得以回收；有約 3%的反應(yīng)熱以預(yù)熱鍋爐給水的形式得以回 收利用。(3)催化劑在700c以下都具有很高的活性，因此反應(yīng)可以在高溫下進(jìn)行， 這樣可以減少氣體循環(huán)量，降低壓縮機(jī)功率，節(jié)約能耗。(4) mcr-2x催化劑在高溫工況下工作。不僅可以避免染基的形成，而且 可以保持活性高、壽命長(zhǎng)。5.3.2 戴維甲烷化技術(shù)(crg技術(shù))9戴維甲烷化基本工藝流程如圖5所示：光用甲烷化撲充甲儂化圖5戴維甲烷化技術(shù)一 crg術(shù)該

16、公司甲烷化工藝為兩段轉(zhuǎn)化，其中一段大量轉(zhuǎn)化，一段補(bǔ)充轉(zhuǎn)化，每段兩 個(gè)反應(yīng)器，共四個(gè)反應(yīng)器。前兩個(gè)反應(yīng)器采用串并聯(lián)方式連接， 第二甲烷化反應(yīng) 器出口的部分反應(yīng)氣作為循環(huán)氣，經(jīng)一系列換熱器換熱，在150c左右的情況下被循環(huán)壓縮機(jī)提壓，然后再與新鮮氣混合進(jìn)入第一反應(yīng)器，以控制一段反應(yīng)溫升， 同時(shí)利于帶走甲烷化反應(yīng)熱。采用相同的 crg催化劑，甲烷化反應(yīng)后富產(chǎn)過(guò)熱 蒸汽，第一、第二反應(yīng)器出口溫度 600c左右。此工藝流程中采用ceg催化劑，其催化劑具有變換功能，合成氣不需要調(diào)節(jié)h/c比，轉(zhuǎn)化率高。ceg催化劑已經(jīng)經(jīng)過(guò)工業(yè)化驗(yàn)證，擁有美國(guó)大平原等很多 業(yè)績(jī)。5.3.3 魯奇公司甲烷化技術(shù)9該套甲烷化裝置

17、采用3個(gè)固定床反應(yīng)器，前2個(gè)反應(yīng)器為高溫反應(yīng)器，采用 用并聯(lián)型式，co轉(zhuǎn)化為ch4的反應(yīng)主要在這兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，稱大量甲烷化 反應(yīng)器。第三個(gè)反應(yīng)器為低溫反應(yīng)器，用來(lái)將前兩個(gè)反應(yīng)器未反應(yīng)的 co轉(zhuǎn)化成 ch4,使合成天然氣的甲烷含量達(dá)到需要的水平，稱補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)器。通過(guò)產(chǎn)高壓飽和蒸汽和預(yù)熱原料氣回收甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。最初采用 basf公司的催化劑，后來(lái)改用莊信萬(wàn)豐集團(tuán)的催化劑。甲烷化反應(yīng)溫度較低， 高溫反應(yīng)器出口溫度大于400 c o魯奇甲烷化工藝中采用循環(huán)氣限制反應(yīng)器進(jìn)口的溫度， 防止積碳，循環(huán)氣流 股的分割取決于采用的催化劑德性能； 為防止甲烷化催化劑中毒，要求原料氣中 硫含量應(yīng)小于

18、0.1 x10-6,其中變換氣h2/co比要求略大于3。5.3.4 甲烷化工藝甲烷化工藝低壓操作有利于節(jié)能，甲烷化反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，從反 應(yīng)機(jī)理來(lái)看，提高壓力有利于甲烷化反應(yīng)的進(jìn)行 （所以國(guó)外其他技術(shù)為了保證較 高的轉(zhuǎn)化率，盡可能采用較高的工作壓力（2mpa）。高溫甲烷化工藝流程主要是三個(gè)或四個(gè)甲烷化爐，并在每個(gè)甲烷化爐中間利用廢熱鍋爐或換熱器回收熱量，移出反應(yīng)熱，具體見(jiàn)圖5。該流程主要是利用溫度對(duì)化學(xué)平衡的限制，在第一個(gè)甲烷化爐中當(dāng)溫度升高到650 oc左右時(shí)，甲烷化反應(yīng)接近平衡，因此絕熱爐的溫度就不再升高，從而可以保護(hù)甲烷化催化劑。 并且可利用反應(yīng)熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽進(jìn)行蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心

19、壓縮機(jī)，節(jié)省大最電力消耗。該流程最大的優(yōu)省，且生產(chǎn)容易用率高。型g空爐0第-甲碗菽乒藤辛幽門 畫(huà)市行色絲逑.圖5耐商溫甲烷化工序以低溫甲烷化工序?yàn)楹诵牡募淄榛に嚵鞒桃部梢苑譃閮深悾?一類是耐硫甲 烷化工藝流程，另一類是非耐硫甲烷化工藝流程。這兩個(gè)工藝流程的主要區(qū)別是 兩者對(duì)脫硫精度的要求不同，前者一般可使用總硫約10ppm的焦?fàn)t煤氣做原料， 而后者必須精脫硫到0.lppm以下，甲烷化催化劑的活性組分主要是 ni。目前，耐硫甲烷化催化劑雖還處于研發(fā)階段， 但其優(yōu)點(diǎn)顯著，不需要精脫硫，可以節(jié)省 部分設(shè)備和精脫硫劑的費(fèi)用。兩類流程的相同點(diǎn)都是甲烷化工序中必須保持反應(yīng) 爐的溫度在450 oc以下，否

20、則容易使催化劑燒結(jié)而失活。為了達(dá)到此目的，甲 烷化工序必須采大量原料氣進(jìn)行循環(huán) （見(jiàn)圖6）,使進(jìn)入甲烷化爐中的co和co2 的含量在氣體中的體積分?jǐn)?shù)小于 3%。圖6：低溫甲烷化工序甲烷化催化劑多采用鍥催化劑，甲烷化反應(yīng)有等溫過(guò)程及絕熱過(guò)程，由于采 用等溫列管反應(yīng)器，項(xiàng)目整體投資較大，且甲烷化反應(yīng)過(guò)程中容易積炭， 故中小 型項(xiàng)目采用絕熱甲烷化反應(yīng)較好。目前，國(guó)內(nèi)甲烷化催化劑做得較好的廠家主要 有武漢科林精細(xì)化工有限公司、連普瑞特化工有限公司、中科院等。其中，武漢 科林的甲烷化催化劑已應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)裝置中，且運(yùn)行良好。5.4分離干燥分離的目的是將甲烷化后的氣體（主要為甲烷和氫氣）進(jìn)入變壓吸附或膜分

21、 離裝置按產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行分離，分別得到富甲烷的天然氣和富氫氣體。目前， 分離的方法主要有變壓吸附分離法和膜分離法等；甲烷氣干燥的方法主要有冷分 離法、固體吸收法、溶劑吸收法等。變壓吸附（pressureswingadsorption,psa汾離技術(shù)的基本原理是利用不同氣 體組分在固體材料上吸附特性差異及吸附量隨壓力變化的特性，通過(guò)周期性的改變吸附床層的壓力實(shí)現(xiàn)氣體的分離或提純。它最初是由skarstrom10及guerin和 domine11在各自的專禾i中提出，二者的差別在于吸附床的再生方式不同： skarstrom循環(huán)在床層吸附飽和后用低壓的輕產(chǎn)品組分沖洗解吸，而 guerin 一 do

22、mine循環(huán)采用抽真空的方法解吸。隨著新型吸附材料不斷涌現(xiàn)，變壓吸附分 離技術(shù)得到迅速發(fā)展，逐漸成為空氣干燥，氫氣純化，正構(gòu)烷始脫除和中小規(guī)模 空氣分離的主要技術(shù)。變壓吸附制氫工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）產(chǎn)品純度高，可以得到純度為 99.999%的氫氣。2）能耗低；變壓吸附在常溫和低壓下運(yùn)行，吸附劑再生不需要加熱與冷卻； 設(shè)備簡(jiǎn)單，可連續(xù)循環(huán)運(yùn)行；適合中小企業(yè)的生產(chǎn)。3）工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)需復(fù)雜的預(yù)處理，可以處理多種復(fù)雜的氣 源。進(jìn)料氣體的組成和處理量波動(dòng)時(shí)裝置的適應(yīng)性好。4）變壓吸附為固定床裝置，吸附劑的使用壽命長(zhǎng)。5）幾乎無(wú)三廢產(chǎn)生，環(huán)境效益好。膜分離是一項(xiàng)新興的高效分離技術(shù)，它是用膜作

23、為選擇障礙層、在膜的兩側(cè) 存在一定量的能量差作為動(dòng)力，允許某些組分透過(guò)而保留混合物中其它組分，各 組分透過(guò)膜的遷移率不同，從而達(dá)到分離目的的技術(shù)。膜分離的工藝流程非常簡(jiǎn) 單，主要由預(yù)處理（除霧器和加熱器）和膜分離兩部分組成，而且操作方便、投 資少；但制膜技術(shù)（如膜的均勻性、穩(wěn)定性、抗老化性、耐熱性等）有待不斷改 進(jìn)，膜的使用壽命短，而且要求原料氣不含固體和油滴以防止損壞膜組件。產(chǎn)品 的純度一般不高（99%）,但所需原料氣的壓力較高，采用兩級(jí)膜分離器產(chǎn)品氫 純度可到99%12。干燥單元可采用等壓變溫吸附的脫水工藝，甲烷化后的天然氣進(jìn)入三塔分子 篩干燥器脫水（兩臺(tái)主干燥塔，一臺(tái)預(yù)干燥塔），主干燥器

24、干燥及再生交替進(jìn)行， 干燥后天然氣中水的含量降至 1ppm （常壓露點(diǎn)低于-70c）,干燥器再生時(shí)加熱 和冷吹氣體均為工藝氣體，再生完成后返回工藝氣體。整個(gè)脫水單元為閉合流程， 再生氣內(nèi)循環(huán)。脫水后天然氣經(jīng)過(guò)前置過(guò)濾器脫除夾帶的分子篩粉塵后進(jìn)入脫汞塔脫汞，脫汞塔為裝有載硫活性炭的填料塔，脫汞塔出口原料氣中汞含量小于0.01仙g/m3,出脫汞塔的氣體經(jīng)過(guò)后置過(guò)濾器脫除夾帶的活性炭粉塵。經(jīng)分析儀表分析合格的產(chǎn)品進(jìn)入液化工段，產(chǎn)品不合格時(shí)排至火炬。5.5加壓制冷焦?fàn)t煤氣中的ch4經(jīng)濃縮、提純后，進(jìn)一步加壓，可采用混合制冷、膨脹 制冷等方式進(jìn)行液化，從而制取產(chǎn)品lng。6 .經(jīng)濟(jì)性分析一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)天

25、然氣產(chǎn)量為1億nr3/a的焦?fàn)t煤氣制天然氣廠投資大約為 2億元，每年可以處理焦?fàn)t煤氣 2億nt,生產(chǎn)天然氣1億nm,副產(chǎn)蒸汽5.8萬(wàn) 噸，天然氣出廠價(jià)格按1.61元/nm3計(jì)，天然氣完全成本按1.25元計(jì)，全廠銷售 收入約為1.75億元，利潤(rùn)約為3800萬(wàn)元，5年左右即可收回投資，經(jīng)濟(jì)效益良 好。一個(gè)天然氣產(chǎn)量為1億nm/a的焦?fàn)t煤氣制天然氣廠建成以后，每年可以減 少二氧化碳排放17萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放600噸，減少粉塵排放8萬(wàn)噸，環(huán) 境效益顯著13。7 .市場(chǎng)前景分析1 .天然氣需求量巨大，消費(fèi)增長(zhǎng)速度很大2009年，我國(guó)生產(chǎn)天然氣830億立方米，同比增長(zhǎng)7.7%;消費(fèi)量為874.5億 立方米，同比增長(zhǎng)11.5%,供需缺口達(dá)40多億立方米。2012年，國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn) 量1077億立方米，同比增長(zhǎng)6