褐煤蒸汽加氫氣化制天然氣系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種褐煤制工然氣系統，具體地說是一種褐煤蒸汽加氨氣化制天 然氣系統。
【背景技術】
[0002] 我國褐煤資源豐富，在我國已經探明的煤炭儲量中褐煤占13% W上，達1300多億 噸。褐煤煤化程度低，毛細孔發達，氧含量高（無水無灰基20%左右），內水豐富，全水分高 達30-50 %，熱值較低，且熱穩定性較差，不宜長距離運輸，直接作為大規模氣化原料又有很 大局限性。 陽00引在20世紀初人們便開始研究分析加氨氣化工藝，到20世紀70-90年代已得到了 廣泛研究，是加氨氣化的黃金時期。Hygas、Hy化ane、BG-OG等幾種典型煤加氨甲燒化工藝 相繼進行至中試階段。利用煤與氨氣直接氣化反應提高粗煤氣中甲燒含量，可降低后續甲 燒化單元的負荷，W提高整體煤制氣的技術經濟性。
[0004] 就傳統二步法煤制天然氣工藝而言，高含水的褐煤需經預干燥提質（水含量5~ 15wt% )后方可進入氣化爐，含水干燥尾氣直接排放，造成水資源浪費；常規氣化爐出口 CHa含量較低（固定床氣化爐出口甲燒含量低于15%，而干煤粉氣化和水煤漿氣化爐出口 甲燒含量極低），為了提高天然氣產量和全流程的經濟性，通常采用=段或多段串聯的高溫 /低溫甲燒化反應器，對催化劑穩定性和高溫反應器設計要求較高（CN 201210029443)。 陽0化]中國專利CN201110021674公開了一種"一種煤加氨熱解與氣化禪合的方法"，通 過將加氨熱解、半焦加氨氣化和焦粒制氨結合來提高輕組分含量和焦油產率，其中，加氨氣 化爐氣化壓力1.0-3. OMPa,溫度為327-427°C。該方案將干燥后的提質煤按需進入氣化爐 (20-40% )和加氨熱解爐化0-80% )，操作繁瑣；單獨設置了旋流床制氨反應器，內結構需 特殊設計，造成設備制造成本提高。

【發明內容】

[0006] 本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、節能降耗、投資 成本和運行成本低、對環境友好、生產高品質天然氣產品的褐煤蒸汽加氨氣化制天然氣系 統。
[0007] 本實用新型系統包括蒸汽加氨氣化爐，所述蒸汽加氨氣化爐的頂部出口與洗涂凈 化系統的氣體進口連接，底部出口經焦炭氣化爐與洗涂凈化系統的氣體進口連接，所述洗 涂凈化系統的出口依次連接耐硫水汽變換系統、酸性氣體脫除系統、低溫甲燒化系統和干 燥系統。
[0008] 所述酸性氣體脫除系統與分離器的氣體進口連接，所述分離器的凈化氣出口與低 溫甲燒化系統連接，分離器的氨氣出口依次經增壓系統與蒸汽加氨氣化爐連接。
[0009] 所述增壓系統經換熱器的管程或殼程與蒸汽加氨氣化爐連接；所述焦炭氣化爐的 氣體出口經換熱器的殼程或管程與洗涂凈化系統的氣體進口連接。
[0010] 所述低溫甲燒化系統為一級低溫絕熱反應器依次串聯換熱器、二級低溫絕熱反應 器，其中，換熱器出口分別與一級低溫絕熱反應器入口和二級低溫絕熱反應器入口連接。
[0011] 本實用新型用于上述系統的褐煤蒸汽加氨氣化制天然氣工藝，包括W下步驟：
[0012] 一，將含水量為20-50% Wt的褐煤送入蒸汽加氨氣化爐內在氨氣的存在下進行干 燥、熱解，褐煤干燥過程中產生的蒸汽進一步參與加氨氣化反應，得到尾氣及殘炭，所述殘 碳送入焦炭氣化爐與〇2、水蒸氣發生高溫氣化反應得到粗煤氣；
[0013] 二，所述尾氣和粗煤氣先送入洗涂凈化系統進行除塵得到混合氣，再送入耐硫水 汽變換系統調整混合氣中的氨碳比，然后送入酸性氣體脫除系統脫除酸性氣體得到凈化 氣；
[0014] 所述凈化氣送入低溫甲燒化系統進行甲燒化反應生成CH4和水，送入干燥系統 干燥除水后得到天然氣產品。
[0015] 所述步驟二中，凈化氣先送入分離器分離出部分氨氣，分離出的部分氨氣經增壓 系統增壓后再經預熱器所述粗煤氣間接預熱后送入蒸汽加氨氣化爐內參與加氨氣化反應； 其余凈化氣送入低溫甲燒化系統。
[0016] 所述步驟一中，加氨氣化爐內氨氣和褐煤的質量比為0.01-1。所述步驟一中，控 制蒸汽加氨氣化爐的氣體出口溫度為700-800°C。所述步驟一中，蒸汽加氨氣化爐頂部尾 氣中邸4干摩爾含量在25~65%之間，所述尾氣和粗煤氣混合后的CH 4干摩爾含量不低于 20%。
[0017] 所述步驟二中，出耐硫水汽變換系統的混合氣中的Hz/CO比為5. 0-15. 0,高于送入 低溫甲燒化系統的凈化氣中的Hz/CO比（2. 5-3. 5之間）。
[0018] 所述步驟=中，低溫甲燒化系統采用兩級低溫絕熱反應器串并聯，其中，所述凈化 氣送入一級低溫絕熱反應器反應后經換熱器換熱，換熱后的凈化氣部分送入二級低溫甲燒 化反應器反應，其余部分則回送入一級低溫絕熱反應器入口；控制一級低溫絕熱反應器反 應溫度為200-450°C，二級低溫絕熱反應器反應溫度為200-400°C。
[0019] 褐煤中水含量較高，現有技術中會單獨設置褐煤干燥預處理單元使褐煤干燥，運 樣不僅會增大干燥尾氣回收利用的復雜程度，而直接排放也會造成資源浪費，加重環境污 染。本實用新型中，發明人不對褐煤單獨進行預干燥，反而巧妙的利用褐煤含水運一特點， 將缺點變優點，直接將褐煤送入蒸汽加氨氣化爐內，使褐煤與爐內加氨氣化反應后的尾氣 發生間接換熱干燥褐煤的同時獲得水蒸水，在&存在下，褐煤中蒸發出的全部或部分水蒸 氣與干燥后褐煤發生加氨反應，從而間接回收利用了褐煤中的水分，而無需單獨設置褐煤 干燥預處理單元，簡化流程，減少設備投資，無廢水廢氣排出，對環境友好，一舉多得。
[0020] 所述蒸汽加氨氣化爐內發生反應：C+HzO - C0+H2,會產生氨氣，但反應產生的氨氣 還不能滿足加氨反應的消耗，對此發明人考慮通過調整出耐硫水汽變換系統的混合氣中的 氨碳比，使之高于送入低溫甲燒化系統的凈化氣中的氨碳比，使混合氣中含有更多的氨，運 部分多余的氨在分離器中被分離，并經增壓系統增壓并預熱后作為氣化劑循環送入蒸汽加 氨氣化爐內，從而使加氨氣化反應需要的氨全部自產，進一步降低了生產成本。
[0021] 在焦炭氣化爐內來自蒸汽加氨反應器的殘炭與〇2、水蒸氣發生高溫氣化，生成的 粗煤氣溫度高，運部分熱量可用于預熱循環進入蒸汽加氨爐中的氨氣，使之滿足進氣溫度 要求，熱量的回收也有利于節能降耗，對環境友好。
[0022] 為了保證碳轉化率和尾氣出口中甲燒含量，所述蒸汽加氨氣化爐的氣體出口溫度 優選為700-800°C，所述蒸汽加氨氣化爐內氨氣和褐煤的質量比優選為0. 02-0. 5。
[0023] 常規氣化爐出口 CHa含量較低（固定床氣化爐出口甲燒含量低于15%，而干煤粉 氣化和水煤漿氣化爐出口甲燒含量極低），本實用新型中，采用了氨與褐煤直接發生加氨 反應可提高加氨氣化爐氣體出口中尾氣中邸4的含量，CH4干摩爾含量可達在25~65%之 間，所述CH4干摩爾組成可通過調節蒸氣加氨氣化爐中的氨氣和褐煤的質量比進行控制，最 終使尾氣和粗煤氣混合后的CHa干摩爾含量不低于20%，由于在氣化單元中能夠產生甲燒 含量較高的合成氣，因此在低溫甲燒化系統中無需使用高溫甲燒化反應器，而是采用兩級 低溫絕熱反應器串并聯，一級低溫絕熱反應器反應溫度為200-450°C，二級低溫絕熱反應器 反應溫度為200-400°C，兩級低溫絕熱反應器的溫度均不高于450°C，運樣可大大降低工藝 難度，解決了現有技術中采用串并聯高溫甲燒化反應器和低溫甲燒化反應器的方式生產高 CHa濃度的合成天然氣，高溫甲燒化反應器及其配套的廢熱鍋爐設備材質昂貴，且存在超溫