七台河吉伟焦炉气制液态甲烷工程方案

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1、七台河吉伟焦炉气制液态甲烷工程方案第一章项目概述我国的能源结构是“缺油、少气、富煤”,煤炭资源相对丰富,煤化工发展迅速。根据我国石油天然气总公司预测，2015年常规天然气生产量为1780亿立方米，天然气需求量为2400亿立方米，供需缺口为620亿立方米。2010~2020年期间，我国天然气需求量受城市气化率的提高以及天然气替代工业燃料领域消费的驱动将大幅度增长，消费结构将进一步优化。天然气的价格这几年一直稳中有升，今后几年，随着市场需求的进一步增加，价格仍将有所提高。利用该契机,积极发展焦炉煤气制天然气(SNG)用于替代天然气或城市煤气,不仅可以降低进口天然气市场给我国带来的潜在风

2、险,满足日益增长的市场需求,而且对我国的能源安全、节能减排等方面也具有战略意义。针对以上发展趋势，吉伟焦炉煤气提出制液态甲烷的项目方案，煤气液态甲烷的工艺流程大致如下：CO2排入空气除尘湿法脱硫焦炉煤气焦炉气压缩精脱硫MDEA脱碳干燥往复压缩（1、2段）往复压缩（3、4段）焦炉气压缩（4、5段）甲醇合成甲醇精馏存储干燥液化LNG储存装车0.8MPa1.4MPa根据以上工艺流程可以将整个工艺分为：原料气的净化和脱硫、MDEA脱碳干燥、CH4分离干燥液化、焦炉气的压缩、甲醇的合成等工段。第二章各个工段工艺流程控制2.1焦炉煤气的净化工艺焦炉煤气的净化要求：焦炉煤气中杂质含量高,净化难度

3、大,净化成本高,制约了其作为化工原料气的用途和经济性有微量焦油、苯、萘、氨、HCN、Cl。通常经过焦化厂化产回收预处理的焦炉煤气,仍然含不饱和烯烃,以及H2S、噻吩(C4H4S)、硫醚、硫醇、COS、CS2等杂质。其中,焦油、苯、萘、不饱和烯烃会在后续的焦炉煤气转化和甲醇合成中分解析碳影响催化剂的活性;由无机硫与有机硫组成的混合硫化物和Cl-及羰基金属等杂质是焦炉煤气转化和甲醇合成催化剂的毒物,会导致转化与合成催化剂永久性中毒失活。因此,彻底脱除杂质,深度净化焦炉煤气,是焦炉煤气资源化利用的关键。焦炉煤气中含有的噻吩、硫醚、硫醇等有机硫,形态复杂,化学稳定性高,现有的湿法脱硫对其几

4、乎不起作用,必须采取干法脱硫将有机硫脱除。若来自焦化厂的煤气是只焦不化的粗煤气,则必须先进行化产湿法脱硫,使原料气中的硫含量尽可能减少,以减轻干法脱硫负担,延长加氢转化脱硫剂使用寿命。然后再进行干法加氢转化精脱硫,即采取湿法与干法脱硫相结合的方式进行净化精制。首先,粗煤气先进入化产装置,通过冷凝、电捕焦油、湿法脱硫、脱氰、脱氨、洗苯脱苯等操作,脱除焦炉煤气中的焦油、萘、硫化氢、氰化氢、氨、苯等物质,并回收焦油、硫、氨、苯等化工产品。经化产和湿法脱硫后,可将焦炉煤气中的H2S脱至20mg/m3以下,同时可脱去少量有机硫,但有机硫含量仍然较高。然后再进行干法精脱硫,使焦炉煤气满足净化后

5、总硫体积分数≤0.1×10-6的要求。精脱硫工艺技术方案焦炉煤气中含有的绝大部分无机硫和极少部分的有机硫可在焦化厂化产湿法脱硫时脱掉,而绝大部分有机硫只能采用干法脱除。干法脱除有机硫有4种方法,即吸收法、热解法、水解法、加氢转化法,目前国内外主要采用水解法和加氢转化法脱除有机硫。水解法脱除有机硫由于操作温度为中低温,可避免强放热的甲烷化副反应发生,是目前国内外脱除煤气中有机硫十分活跃的研究领域。但水解催化剂的活性随温度的升高和煤气中氧含量的增大而急剧下降,且对COS、CS2水解效果好,对煤气中的噻吩、硫醚、硫醇基本不起作用,这是水解法脱除有机硫的致命缺陷。焦炉煤气经湿法脱硫后可脱去

6、绝大部分的H2S和少量的有机硫。脱硫的技术瓶颈是如何深度脱除形态复杂、难以用常规方法分解脱除的有机硫,尤其是化学稳定性高、难以分解的噻吩、硫醚、硫醇类有机硫,需采用加氢转化法转化为无机硫后才能脱除。常用的有机硫加氢转化催化剂有钴钼、铁钼、镍钼等类型,加氢转化的氢气来自于焦炉煤气。由于焦炉煤气含有较高浓度的CO和CO2,选择加氢脱硫方案时应注意:a.对噻吩类有机硫加氢分解性能好的加氢催化剂会诱导碳氧化物发生对加氢工艺不利的强放热的甲烷化反应,应尽可能避免或减轻CO和CO2在加氢催化剂上发生甲烷化反应。b.应尽可能提高噻吩、硫醚、硫醇等有机硫的加氢转化率。c.应避免CO和不饱和烯烃在加

7、氢转化时分解析碳而降低催化剂的活性。传统的钴钼加氢催化剂价格昂贵,主要用于以天然气为原料的加氢转化精脱硫。在CO、CO2含量较高的气体中,易发生析碳和甲烷化副反应。通常焦炉煤气中含有体积分数为5%～8%的CO,不宜采用钴钼加氢催化剂脱硫方案。根据焦炉煤气中有机硫的含量和形态,总结近几年国内建设的几套焦炉煤气制甲醇加氢脱硫装置的经验教训,对焦炉煤气有机硫净化可采取铁钼+镍钼两级加氢、铁锰+氧化锌两级吸收的方式。操作条件为:温度约350℃、压力约2.3MPa。工艺流程为: