阅读说明：本技术 一种焦炉煤气能源综合利用工艺及生产系统 (Comprehensive utilization process and production system for coke oven gas energy ) 是由 樊晓光 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：一种焦炉煤气能源综合利用工艺及生产系统,从焦炉出来的荒煤气进入煤气净化装置,在其中冷却并除去煤气中杂质,经煤气净化装置净化的煤气进入煤气制天然气装置,在其中分离或进一步加氢甲烷化提取甲烷作为天然气产品送出,分离后剩余富含H<Sub>2</Sub>的尾气回送焦炉用于焦炉加热。本发明采用全部或大于80％煤气去制提取天然气,天然气回收产率达到剩余煤气量的45％以上,产率增加了80％以上。本发明通过采用煤气制天然气装置分离出的富氢尾气作为焦炉加热的燃料,有效的利用了煤气制天然气装置排除的尾气。整个系统没有多余的燃料尾气外送。(Raw coke oven gas from a coke oven enters a gas purification device, impurities in the gas are cooled and removed, the gas purified by the gas purification device enters a gas-to-natural gas device, methane is extracted by separation or further hydromethanation in the gas-to-natural gas device and is sent out as a natural gas product, and H-rich residual gas is left after separation 2 The tail gas is returned to the coke oven for heating the coke oven. The invention adopts all or more than 80 percent of coal gas to prepare and extract natural gas, the recovery yield of the natural gas reaches more than 45 percent of the residual coal gas, and the yield is increased by more than 80 percent. The invention effectively utilizes the tail gas discharged by the gas-to-natural gas device by adopting the hydrogen-rich tail gas separated by the gas-to-natural gas device as the fuel for heating the coke oven. The whole system has no redundant fuel tail gas to be sent out.)

一种焦炉煤气能源综合利用工艺及生产系统

技术领域

本发明涉及焦炉煤气综合利用的工艺技术路线及方法，实现焦炉煤气分离甲烷制天然气(LNG、CNG)及剩余富氢尾气回焦炉加热的综合利用工艺技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气能源综合利用工艺及生产系统。

背景技术

焦炉炼焦装置中的二个产品是焦炭和煤气，因此焦炉煤气的综合利用状态直接关系到焦化(尤其非钢铁联合)企业的商业运行效益，焦炉产生的煤气大约一半(～48％)用于自身的焦炉生产加热，余下的一半(～52％)作为产品送出，通常年产150万吨/年的焦化厂产煤气量～8.3万m³/h，多余作为产品的煤气～4.3万m³/h，由于焦炉煤气储存、输送的限制一般都就地转化处理，目前通常的方式是制甲醇或制天然气，随着环保要求的提高，清洁能源天然气的大量使用已成大趋势，社会上的天然气储存、输送等公共设施体系已经形成，因此多余煤气的综合利用最合理的方式是生产天然气产品。

焦炉煤气的主要成分为：H₂～56％vol、CH₄～26％vol、CO+CO₂～9％vol其余是H₂S、NH₃、O₂及芳烃等，因此剩余的煤气(52％)只能其中的26％的CH₄分离生产天然气，即产出天然气是总煤气量(焦炉产生煤气量)的13.5％，煤气制天然气装置剩下至少56％H₂作为分离富氢尾气一般用于燃烧锅炉产生蒸汽，即使是经过复杂的加氢甲烷化过程也仅能产生总煤气量18.7％的天然气，因此用于焦炉加热的煤气(48％)中26％vol的CH₄烧掉了而剩余去制天然气煤气(52％)中56％vol的H₂作为尾气只能用于烧锅炉产生蒸汽，如何最大限度回收生产(或分离)甲烷和更有效的利用富氢尾气是独立焦化企业的课题。

发明内容

本发明的目的就是针对目前焦化行业独立焦化企业的焦炉煤气生产天然气率低和富含氢尾气利用率低的二个缺陷，提供一种焦炉煤气能源综合利用工艺及生产系统，实现提高天然气收率和富含氢尾气回送焦炉加热综合利用处理。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉煤气能源综合利用工艺，从焦炉出来的荒煤气进入煤气净化装置，在其中冷却并除去煤气中的H₂S、HCN、NH₃以及焦油、萘、苯等杂质，经煤气净化装置净化的煤气进入煤气制天然气装置，在其中分离或进一步加氢甲烷化提取甲烷作为天然气(LNG、CNG)产品送出，煤气制天然气装置分离后剩余富含H₂的尾气回送焦炉用于焦炉加热。

焦炉产生的煤气中≥80％的煤气送煤气制天然气装置制取天然气。

煤气制天然气装置分离后回送焦炉用于焦炉加热的富氢尾气中H₂浓度≥70％vol。

提取煤气净化装置净化后煤气中的3％～8％回兑到用于焦炉加热的富氢尾气中以补充热量不足部分；或者用其它相当热量的燃料气兑到用于焦炉加热的富氢尾气中以补充热量不足部分。

焦炉可以为顶装焦炉或捣固焦炉。

煤气净化装置(也称：煤气精制或回收装置)是对焦炉煤气进行冷却并净化除去煤气中的H₂S、HCN、NH₃以及焦油、萘、苯等杂质的生产工艺装置。

煤气制天然气装置优选分离提取甲烷的装置，也可选用加氢甲烷化分离提取甲烷的装置。

焦炉、煤气净化装置、煤气制天然气装置是现有技术。

一种焦炉煤气能源综合利用工艺采用的生产系统，包括焦炉、煤气净化装置、煤气制天然气装置，由焦炉顶部出来的煤气管道与煤气净化装置的煤气入口相连，煤气净化装置煤气出口通过煤气管道与煤气制天然气装置的煤气入口相连，煤气制天然气装置的富氢尾气出口通过气体管道与焦炉底部的加热系统入口相连，煤气制天然气装置的天然气出口通过气体管道送出。

煤气净化装置的煤气出口，还设有通往焦炉底部加热系统入口的管道。或者另外设有补充燃气管道与焦炉底部的加热系统入口相连。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用全部或大于75％的煤气去制提取天然气，天然气回收产率达到剩余煤气量的45％以上，产率增加了80％以上。

2)本发明通过采用煤气制天然气装置分离出的富氢尾气作为焦炉加热的燃料，有效的利用了煤气制天然气装置排除的尾气。

3)整个系统没有多余的燃料尾气外送。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1-焦炉、2-煤气净化装置、3-煤气制天然气装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

实施例1：

如图1所示，一种焦炉煤气能源综合利用工艺：从焦炉出来的荒煤气进入煤气净化装置，在其中冷却并除去煤气中的H₂S、HCN、NH₃以及焦油、萘、苯等杂质，经煤气净化装置净化的煤气(95％以上)进入煤气制天然气装置，在其中分离提取甲烷作为天然气(LNG、CNG)产品送出，分离后富含75％vol以上H₂浓度的富氢尾气回送焦炉用于焦炉加热；煤气净化装置净化后的少部分(不大于5％)煤气回兑到用于焦炉加热的富氢尾气中以补充热量不足部分。

年产150万吨/年的焦化厂煤气量8.3万m³/h，具体工艺过程为：

1)从焦炉出来8.3万m³/h的煤气(温度81℃)进入煤气净化装置，经冷却净化除去煤气中的H₂S、HCN、NH₃以及焦油、萘、苯等杂质冷却到22～30℃。

2)煤气净化装置出来的煤气7.9万m³/h(95％)送入分离提取甲烷方法的煤气制天然气装置分离其中的甲烷制天然气；余下0.4万m³/h(5％)煤气直接回兑对到煤气制天然气装置分离富氢尾气中一同去焦炉加热系统。

3)在煤气制天然气装置中煤气7.9万m³/h经液化分离出2.05万m³/h(1.8亿m³/年)天然气产品送出。

4)在煤气制天然气装置中煤气7.9万m³/h经液化分离出天然气后剩余3.76万m³/h富氢(H₂浓度为75％vol)回送焦炉加热系统同煤气净化装置过来的0.4万m³/h(5％)煤气混合一起用于焦炉生产加热。

焦炉煤气能源综合利用工艺技术采用的生产系统，包括焦炉1、煤气净化装置2、煤气制天然气装置3，由焦炉1顶部出来的煤气管道与煤气净化装置2的煤气入口相连，煤气净化装置2煤气出口通过煤气管道与煤气制天然气装置3的煤气入口相连，煤气制天然气装置3的富氢尾气出口通过气体管道与焦炉1底部的加热系统入口相连，煤气制天然气装置3的天然气出口通过气体管道送出。

煤气净化装置2煤气出口通过煤气管道与焦炉1底部的加热系统入口相连。

本发明中所述涉及的气体百分比均为体积百分比。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。