一種天然氣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟：1)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣；所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt％～59wt％的氫氣、5.3wt％～7wt％的一氧化碳和1wt％～3wt％的二氧化碳，所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法利用外加的補(bǔ)碳?xì)馀c精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，充分利用了精制后的焦?fàn)t氣中大量的氫氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在消耗等量焦?fàn)t氣的情況下本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率更高。
【專利說(shuō)明】一種天然氣的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種天然氣的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種由多組分構(gòu)成的烴類和非烴類混合氣態(tài)高熱值能源，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。天然氣主要存在于油田、氣田、煤層和頁(yè)巖層中。天然氣燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。
[0003]我國(guó)煤炭資源豐富，煉焦產(chǎn)業(yè)和焦化產(chǎn)業(yè)是我國(guó)最大的煤化工產(chǎn)業(yè)。煉焦過(guò)程中的副產(chǎn)物焦?fàn)t氣(COG)除部分返回?zé)捊瓜到y(tǒng)自用外，余下部分的常規(guī)用途可生產(chǎn)化工產(chǎn)品、發(fā)電和燃燒供熱。焦?fàn)t氣的主要特點(diǎn)為氫氣含量高，甲烷含量多，雜質(zhì)成分復(fù)雜，所含雜質(zhì)有粉塵、焦油、氨、氰化物、苯、萘、重碳?xì)浠锏取Ｎ覈?guó)部分焦化廠受到規(guī)模和地域條件的影響，難以經(jīng)濟(jì)合理的綜合利用焦?fàn)t氣，只能放空處理，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力。因此，根據(jù)焦?fàn)t氣的特點(diǎn)利用焦?fàn)t氣制備天然氣日益受到了人們的重視。
[0004]如申請(qǐng)?zhí)枮?00610021836.5的中國(guó)專利公開(kāi)了一種利用焦?fàn)t氣制備合成天然氣的方法，具體過(guò)程為將焦?fàn)t氣通過(guò)凈化脫除苯、萘、重碳?xì)浠?、硫化物；將凈化后的焦?fàn)t氣壓縮、換熱后進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到以甲烷為主的混合氣；將所述混合氣進(jìn)入變壓吸附裝置，通過(guò)變壓吸附分離技術(shù)，得到產(chǎn)品氣，所述產(chǎn)品氣為甲烷質(zhì)量濃度>90%的天然氣。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)提供的利用焦?fàn)t氣制備合成天然氣的方法雖然能夠得到雜質(zhì)含量較低的天然氣，但是這種制備天然氣的方法產(chǎn)率較低，每IOONm3焦?fàn)t氣可制得天然氣36.5Nm3~36.8Nm3，高熱值為 35.13MJ/Nm3 ~35.33MJ/Nm3。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種天然氣的制備方法，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率較高。
[0007]本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟:
[0008]I)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、
5.3wt%~7wt%的一氧化碳和lwt%~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?br> [0009]2)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。
[0010]優(yōu)選的，所述甲烷化反應(yīng)的起始溫度為250°C~300°C ；
[0011]所述甲烷化反應(yīng)的結(jié)束溫度為420°C~550°C。
[0012]優(yōu)選的，所述甲烷化反應(yīng)的壓力為IMPa~2MPa。
[0013]優(yōu)選的,所述補(bǔ)碳?xì)獾馁|(zhì)量為所述精制后的焦?fàn)t氣質(zhì)量的6%~12%。
[0014]優(yōu)選的，所述混合氣中氫氣的質(zhì)量含量為30%~45%。[0015]優(yōu)選的，所述催化劑為氧化物負(fù)載型催化劑，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分為過(guò)渡金屬。
[0016]優(yōu)選的，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分包括鎳、釕、鈦、鈷、銠、鈀或鉻。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟2)得到氫氣后還包括將所述氫氣和精制后的焦?fàn)t氣、補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟2)得到天然氣后還包括將所述天然氣進(jìn)行加壓處理，得到壓縮天然氣； [0019]所述加壓處理的壓力為5MPa~25MPa。
[0020]優(yōu)選的，得到壓縮天然氣后還包括將所述壓縮天然氣進(jìn)行深冷液化，得到液化天然氣；
[0021]所述深冷液化的溫度為_(kāi)150°C~_170°C。
[0022]本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟:1)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣；所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳和lwt%~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法利用外加的補(bǔ)碳?xì)馀c精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，充分利用了精制后的焦?fàn)t氣中大量的氫氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在消耗等量焦?fàn)t氣的情況下本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率更高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)> 445Nm3的天然氣，天然氣的高熱值(HHV) >34MJ/Nm3。
[0023]此外，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法工藝簡(jiǎn)單、能耗較低，而且本發(fā)明利用焦?fàn)t氣制備天然氣避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2提供的天然氣的制備方法流程圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3和實(shí)施例4提供的天然氣的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟:
[0027]I)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、
5.3wt%~7wt%的一氧化碳和lwt%~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?br> [0028]2)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。
[0029]本發(fā)明提供的天然氣的制備方法利用外加的補(bǔ)碳?xì)馀c精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，充分利用了精制后的焦?fàn)t氣中大量的氫氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在消耗等量焦?fàn)t氣的情況下本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率更高。此外，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法工藝簡(jiǎn)單、能耗較低，而且本發(fā)明利用焦?fàn)t氣制備天然氣避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。
[0030]本發(fā)明在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、
5.3wt%~7wt%的一氧化碳和Iwt %~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸?。在本發(fā)明中，所述甲烷化反應(yīng)的起始溫度優(yōu)選為250°C~300°C，更優(yōu)選為260°C~2800C ;所述甲烷化反應(yīng)的結(jié)束溫度優(yōu)選為420°C~550°C，更優(yōu)選為440°C~530°C，最優(yōu)選為460°C~500°C。在本發(fā)明中，所述甲烷化反應(yīng)的壓力優(yōu)選為IMPa~2MPa，更優(yōu)選為1.2MPa ~L 8MPa，最優(yōu)選為 1.4MPa ~L 6MPa。
[0031]本發(fā)明對(duì)所述甲烷化反應(yīng)的設(shè)備沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的設(shè)備即可。在本發(fā)明中，所述甲烷化反應(yīng)優(yōu)選在固定床甲烷化反應(yīng)器中進(jìn)行。當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員在所述固定床甲烷反應(yīng)器中進(jìn)行所述甲烷化反應(yīng)時(shí)，可根據(jù)補(bǔ)碳?xì)獾募尤肓吭O(shè)置不同段數(shù)的催化劑床層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述催化劑床層的段數(shù)可以為三段也可以為四段。在本發(fā)明中，相鄰兩段催化劑床層之間優(yōu)選配置有蒸汽過(guò)熱器、余熱鍋爐、氣體換熱器、氣體混合器和氣體分離器中的一種或幾種，更優(yōu)選配置蒸汽過(guò)熱器、余熱鍋爐、氣體換熱器、氣體混合器和氣體分離器。
[0032]在本發(fā)明中，所述補(bǔ)碳?xì)獾馁|(zhì)量?jī)?yōu)選為精制后的焦?fàn)t氣質(zhì)量的6%~12%，更優(yōu)選為8%~10%。在本發(fā)明中，所述催化劑床層的入口溫度優(yōu)選為250°C~300°C，更優(yōu)選為260°C~280°C。在本發(fā)明中，所述催化劑床層的出口溫度優(yōu)選為420°C~550°C，更優(yōu)選為440°C~530°C，最優(yōu)選為460°C~500°C。在本發(fā)明中，所述催化劑床層的壓力優(yōu)選為IMPa ~2MPa,更優(yōu)選為 1.2MPa ~1.8MPa,最優(yōu)選為 1.4MPa ~1.6MPa。
[0033]在本發(fā)明 中，所述催化劑優(yōu)選為氧化物負(fù)載型催化劑，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分為過(guò)渡金屬。在本發(fā)明中，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分優(yōu)選包括鎳、釕、鈦、鈷、錯(cuò)、鈕或鉻,更優(yōu)選包括鎳、釕、鈦或鈷，最優(yōu)選包括鎳。在本發(fā)明中，所述氧化物負(fù)載型催化劑的載體優(yōu)選為A1203、SiO2, ZrO2或TiO2，更優(yōu)選為Al2O3或SiO2，最優(yōu)選為Al2O30在本發(fā)明中，所述催化劑優(yōu)選為以鎳為活性成分、以Al2O3為載體的負(fù)載型催化劑。
[0034]本發(fā)明對(duì)所述催化劑的來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備負(fù)載型催化劑的方法制備得到上述種類的催化劑，也可由市場(chǎng)購(gòu)買獲得。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述催化劑可采用西南化工研究院提供的CNJ-5型催化劑、西北化工研究院提供的RHM-266型催化劑或JRE型催化劑，也可以采用中科院大連化學(xué)物理研究所提供的M-849型催化劑或M-349型催化劑。本發(fā)明對(duì)所述催化劑的使用方法沒(méi)有特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際的工況條件選擇使用不同種類的上述催化劑。
[0035]在本發(fā)明中，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳和lwt%~3wt%的二氧化碳。在本發(fā)明中，所述氫氣在所述精制后的焦?fàn)t氣中的含量?jī)?yōu)選為55wt%~58wt%,更優(yōu)選為56wt%~57wt%。在本發(fā)明中，所述一氧化碳在所述精制后的焦?fàn)t氣中的含量?jī)?yōu)選為5.5wt%~6.5wt%,更優(yōu)選為6wt%。在本發(fā)明中，所述二氧化碳在所述精制后的焦?fàn)t氣中的含量?jī)?yōu)選為1.5wt%~2.5wt%，更優(yōu)選為2wt%。
[0036]在本發(fā)明中，所述精制后的焦?fàn)t氣優(yōu)選還包括2wt%~5wt%的氮?dú)夂?6wt%~30wt %的碳?xì)浠衔?，所述碳?xì)浠衔锇淄?。在本發(fā)明中，所述氮?dú)庠谒鼍坪蟮慕範(fàn)t氣中的含量?jī)?yōu)選為2.5wt%~4wt%,更優(yōu)選為3wt%~3.5wt%。在本發(fā)明中，所述碳?xì)浠衔镌谒鼍坪蟮慕範(fàn)t氣中的含量?jī)?yōu)選為27wt %~29wt %。在本發(fā)明中，所述精制后的焦?fàn)t氣中硫的質(zhì)量濃度優(yōu)選< 0.lppm。[0037]本發(fā)明對(duì)所述精制后的焦?fàn)t氣的來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的焦?fàn)t氣精制的技術(shù)方案制備得到即可。在本發(fā)明中，所述精制后的焦?fàn)t氣的制備方法優(yōu)選為:
[0038]將焦?fàn)t氣進(jìn)行預(yù)凈化處理，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；
[0039]將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣進(jìn)行吸附處理，脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物、苯和萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；
[0040]在催化劑的作用下，將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)行加氫處理，脫除所述凈化的焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫化物，得到精制后的焦?fàn)t氣。
[0041]本發(fā)明優(yōu)選將焦?fàn)t氣進(jìn)行預(yù)凈化處理，脫除焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣。本發(fā)明對(duì)所述預(yù)凈化處理的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的焦?fàn)t氣凈化處理的技術(shù)方案，將所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨和氰化物去除即可。在本發(fā)明中，所述預(yù)凈化處理的壓力優(yōu)選為0.03MPa~0.05MPa，更優(yōu)選為
0.035MPa ~0.045MPa，最優(yōu)選為 0.04MPa。[0042]得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣后，本發(fā)明優(yōu)選將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣進(jìn)行吸附處理，脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物、苯和萘，得到凈化的焦?fàn)t氣。本發(fā)明對(duì)所述吸附處理的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的能夠脫除焦?fàn)t氣中無(wú)機(jī)硫化物、苯和萘的吸附處理技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述吸附處理的壓力優(yōu)選為IMPa~2MPa，更優(yōu)選為
1.2MPa~1.SMPa0本發(fā)明優(yōu)選采用吸附劑進(jìn)行所述吸附處理。本發(fā)明對(duì)所述吸附劑的種類和來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知可用于焦?fàn)t氣凈化的吸附劑即可，如PSA吸附劑，可由市場(chǎng)購(gòu)買獲得。
[0043]得到凈化的焦?fàn)t氣后，本發(fā)明優(yōu)選在催化劑的作用下，將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)行加氫處理，脫除所述凈化的焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫化物，得到精制后的焦?fàn)t氣。本發(fā)明對(duì)所述加氫處理的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的焦?fàn)t氣脫硫采用的加氫處理技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述加氫處理的溫度優(yōu)選為250°C~350°C，更優(yōu)選為270°C~330°C，最優(yōu)選為290°C~320°C。本發(fā)明對(duì)所述加氫處理的催化劑的種類和來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的焦?fàn)t氣加氫處理時(shí)可選用的催化劑即可。在本發(fā)明中，所述加氫處理的催化劑既可以為鐵鑰型催化劑，也可以為鎳鑰型催化劑，還可以為鐵鑰鎳型催化劑，如可采用JT-8型加氫催化劑或JT-1型加氫催化劑，所述加氫處理的催化劑可由市場(chǎng)購(gòu)買獲得。
[0044]在本發(fā)明中，所述補(bǔ)碳?xì)鉃橐谎趸蓟蚨趸肌Ｔ诒景l(fā)明中，所述補(bǔ)碳?xì)獾膩?lái)源優(yōu)選為含有一氧化碳和/或二氧化碳的工業(yè)廢氣。本發(fā)明優(yōu)選采用所述工業(yè)廢氣作為補(bǔ)碳?xì)猓龉I(yè)廢氣作為補(bǔ)碳?xì)馐贡景l(fā)明提供的天然氣的制備方法成本較低而且還解決了工業(yè)廢氣引起的污染問(wèn)題。當(dāng)本發(fā)明采用所述工業(yè)廢氣作為補(bǔ)碳?xì)鈺r(shí)，優(yōu)選將所述工業(yè)廢氣進(jìn)行凈化處理，去除所述工業(yè)廢氣中損害上述甲烷化反應(yīng)催化劑的物質(zhì)，如硫、砷和鹵素。本發(fā)明對(duì)所述凈化處理的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的工業(yè)廢氣凈化方法即可。
[0045]上述甲烷化反應(yīng)完成后，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣。在本發(fā)明中，所述天然氣中的甲烷在所述混合氣中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為55 %~60 %，更優(yōu)選為56 %~59%%,最優(yōu)選為57%~58%。在本發(fā)明中，所述氫氣在所述混合氣中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為30 %~45 %，更優(yōu)選為35 %~40 %，最優(yōu)選為38 %~39 %。在本發(fā)明中，所述混合氣優(yōu)選還包括5wt%~6.5wt%的氮?dú)?，更?yōu)選包括5.6wt%~6wt%。在本發(fā)明中，所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選< lOOppm。
[0046]在本發(fā)明中，上述甲烷化反應(yīng)完成后，優(yōu)選還得到蒸汽，所述蒸汽的壓力優(yōu)選為3.8MPa~4.5MPa，更優(yōu)選為4MPa~4.3MPa。本發(fā)明優(yōu)選對(duì)上述甲烷化反應(yīng)的熱量進(jìn)行回收將其轉(zhuǎn)化為所述蒸汽。在本發(fā)明中，所述蒸汽可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)等動(dòng)力機(jī)組，還可用于供熱，取代電加熱器。本發(fā)明優(yōu)選得到所述蒸汽以使本發(fā)明提供的天然氣的制備方法合理利用反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
[0047]得到混合氣后，本發(fā)明將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明對(duì)所述分離的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合氣分離的技術(shù)方案即可。本發(fā)明優(yōu)選采用膜分離或變壓吸附的方法對(duì)所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明對(duì)所述變壓吸附和膜分離的方法沒(méi)有特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在變壓吸附設(shè)備或膜分離設(shè)備中進(jìn)行所述混合氣的分離。在本發(fā)明中，所述混合氣分離后得到的氫氣的純度優(yōu)選> 95%，更優(yōu)選> 98%。
[0048]在將所述混合氣進(jìn)行分離之前，本發(fā)明優(yōu)選除去所述混合氣中的游離水。本發(fā)明對(duì)除去所述混合氣中游離水的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的除水技術(shù)方案即可。本發(fā)明優(yōu)選采用冷卻分離的方法除去所述混合氣中的游離水。本發(fā)明對(duì)所述冷卻分離的方法沒(méi)有特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用冷卻分離器進(jìn)行所述冷卻分離。在本發(fā)明中，所述冷卻分離的溫度優(yōu)選為≤40°C，更優(yōu)選為≤38°C，最優(yōu)選為20°C~25°C。
[0049]完成所述混合氣分離得到氫氣后，本發(fā)明優(yōu)選將所述氫氣與精制后的焦?fàn)t氣、補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。在本發(fā)明中，所述甲烷化反應(yīng)的溫度和壓力與上述技術(shù)方案所述甲烷化反應(yīng)的溫度和壓力一致，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述混合氣的成分與上述技術(shù)方案所述混合氣的成分一致，在此不再贅述。本發(fā)明將所述氫氣作為甲烷化反應(yīng)的原料，將所述氫氣、精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，制備得到混合氣，將所述混合氣分離后得到天然氣和氫氣，本發(fā)明將所述甲烷化反應(yīng)制備得到的氫氣用于下一次的甲烷化反應(yīng)，可減少甲烷化反應(yīng)時(shí)精制后的焦?fàn)t氣的用量，進(jìn)一步地提高了本發(fā)明提供的天然氣制備方法的產(chǎn)率。
[0050]完成所述混合氣分離得到天然氣后，本發(fā)明優(yōu)選將所述天然氣進(jìn)行加壓處理，得到壓縮天然氣，所述加壓處理的壓力為5MPa~25MPa，優(yōu)選為IOMPa~25MPa，更優(yōu)選為20MPa~25MPa，最優(yōu)選為25MPa。本發(fā)明優(yōu)選將所述天然氣制備成壓縮天然氣，所述壓縮天然氣可作為車用天然氣。
[0051]本發(fā)明優(yōu)選將所述壓縮天然氣進(jìn)行深冷液化，得到液化天然氣，所述深冷液化的溫度為_(kāi)150°C~_170°C，優(yōu)選為_(kāi)155°C~_165°C，更優(yōu)選為_(kāi)160°C~_162°C。本發(fā)明對(duì)所述深冷液化的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的深冷液化的技術(shù)方案即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在低溫加壓分離設(shè)備中進(jìn)行所述深冷液化。在本發(fā)明中，所述液化天然氣中甲烷的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選> 99%。本發(fā)明優(yōu)選將所述壓縮天然氣制備成液化天然氣，所述液化天然氣便于進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸。
[0052]將所述壓縮天然氣進(jìn)行深冷液化之前，本發(fā)明優(yōu)選將所述壓縮天然氣進(jìn)行干燥處理。本發(fā)明對(duì)所述干燥處理的方法沒(méi)有特殊的限制，所述干燥處理后所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量≤0.1ppm即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以采用分子篩進(jìn)行所述干燥處理，也可以在脫水干燥塔中進(jìn)行所述干燥處理。
[0053]本發(fā)明優(yōu)選對(duì)上述技術(shù)方案得到天然氣進(jìn)行加壓處理得到壓縮天然氣，還可以將上述技術(shù)方案得到的天然氣進(jìn)行加壓和深冷液化處理，得到液化天然氣，從而使本發(fā)明提供的天然氣的制備方法可獲得普通天然氣、壓縮天然氣和液化天然氣，這樣采用本發(fā)明提供的天然氣的制備方法生產(chǎn)天然氣時(shí)既可建立產(chǎn)品單一的工廠，也可建立包括普通天然氣站、壓縮天然氣站、液化天然氣站，具有燃?xì)庹{(diào)峰功能的“三站合一”工廠。
[0054]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2提供的天然氣的制備方法流程圖，圖1中I為增壓機(jī)，2為預(yù)凈化器，3為壓縮機(jī)，4為脫硫、苯、萘裝置，5為換熱器，6為精脫硫裝置，7為甲烷化反應(yīng)器，8為余熱回收系統(tǒng)，9為冷卻分離器，10為膜分離裝置或變壓吸附(PSA)裝置，11為脫水干燥塔，12為低溫分離液化裝置，13為液化天然氣(LNG)儲(chǔ)存裝車裝置，14為補(bǔ)碳裝置。按照?qǐng)D1所示的流程制備天然氣，具有過(guò)程為:
[0055]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.03MPa~0.05MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到1.0MPa~2.0MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到250°C~350°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用鐵鑰型催化劑、鎳鑰型催化劑或鐵鑰鎳型催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳、Iwt %~3wt%的二氧化碳?xì)狻?wt%~5?1:%的氮?dú)夂?6wt%~ 30wt%的碳?xì)浠衔?所述碳?xì)浠衔锇谉?；所述精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中和補(bǔ)碳裝置14提供的補(bǔ)碳?xì)庠谘趸镓?fù)載型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸?，所述補(bǔ)碳?xì)獾挠昧繛樗鼍坪蟮慕範(fàn)t氣質(zhì)量的6%~12%，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲燒在所述混合氣中的含量為50wt%~60wt%, 30wt%~45wt%的氫氣和5wt%~
6.5wt%的氮?dú)?所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量< IOOppm,所述甲燒化反應(yīng)器7中各段催化劑床層的入口溫度為250°C~300°C，出口溫度為420°C~550°C，壓力為1.0MPa~2.0MPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到
3.SMPa~4.5MPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置或變壓吸附(PSA)裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度> 95% ;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)5MPa~25MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量< 0.1ppm后進(jìn)入低溫分離液化裝置12在-150°C~_170°C下對(duì)干燥處理后的壓縮天然氣進(jìn)行液化，得到液化天然氣(LNG)和氮?dú)?，所述氮?dú)獗慌欧懦鋈?；所述液化天然氣進(jìn)入液化天然氣(LNG)儲(chǔ)存裝車裝置13中。
[0056]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3和實(shí)施例4提供的天然氣的制備方法流程圖，圖2中I為增壓機(jī)，2為預(yù)凈化器，3為壓縮機(jī)，4為脫硫、苯、萘裝置，5為換熱器，6為精脫硫裝置，7為甲烷化反應(yīng)器，8為余熱回收系統(tǒng)，9為冷卻分離器，10為膜分離裝置或變壓吸附(PSA)裝置，11為脫水干燥塔，12壓縮天然氣加氣站。按照?qǐng)D2所示的流程制備天然氣，具有過(guò)程為:
[0057]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.03MPa~0.05MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到1.0MPa~2.0MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到250°C~350°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用鐵鑰型催化劑、鎳鑰型催化劑或鐵鑰鎳型催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳、Iwt %~3wt%的二氧化碳?xì)狻?wt%~5?1:%的氮?dú)夂?6wt%~ 30wt%的碳?xì)浠衔?所述碳?xì)浠衔锇谉凰鼍坪蟮慕範(fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中和補(bǔ)碳裝置14提供的補(bǔ)碳?xì)庠谘趸镓?fù)載型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸?，所述補(bǔ)碳?xì)獾挠昧繛樗鼍坪蟮慕範(fàn)t氣質(zhì)量的6%~12%，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲燒在所述混合氣中的含量為50wt%~60wt %, 30wt %~45wt%的氫氣和5wt%~
6.5wt%的氮?dú)?所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量< IOOppm,所述甲燒化反應(yīng)器7中各段催化劑床層的入口溫度為250°C~300°C，出口溫度為420°C~550°C，壓力為1.0MPa~2.0MPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到
3.SMPa~4.5MPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置或變壓吸附(PSA)裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度>95%;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)5MPa~25MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然氣進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量< 0.1ppm后進(jìn)入壓縮天然氣加氣站外售。
[0058]制備得到天然氣后，本發(fā)明對(duì)得到的天然氣按照GB17820-2012《天然氣》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為本發(fā)明提供的天然氣制備方法得到的天然氣為合格產(chǎn)品，天然氣中甲烷的質(zhì)量含量>84%。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)> 445Nm3的天然氣，天然氣的高熱值(HHV) >34MJ/Nm3。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率較高。
[0059]本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟:1)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳和Iwt %~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法利用外加的補(bǔ)碳?xì)馀c精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，充分利用了精制后的焦?fàn)t氣中大量的氫氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在消耗等量焦?fàn)t氣的情況下本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率更高。此外，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法工藝簡(jiǎn)單、能耗較低，而且本發(fā)明利用焦?fàn)t氣制備天然氣避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。
[0060]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的天然氣的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，這些描述只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0061] 本發(fā)明以下實(shí)施例中所用到的一氧化碳或二氧化碳均為工業(yè)廢氣經(jīng)過(guò)凈化處理得到的一氧化碳或二氧化碳，所述一氧化碳或二氧化碳中不含損壞甲烷化反應(yīng)催化劑的物質(zhì)。
[0062]實(shí)施例1
[0063]按照?qǐng)D1所示的流程圖制備天然氣，具體過(guò)程為: [0064]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.05MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到1.2MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到250°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用JT-1型加氫催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括58.2?〖％的氫氣、6.2wt%的一氧化碳、2.2?〖％的二氧化碳?xì)狻?.5wt%的氮?dú)夂?8.5wt%的碳?xì)浠衔铮鎏細(xì)浠衔锇淄?；所述精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器?中和補(bǔ)碳裝置14提供的二氧化碳在RHM-266、M-849和M-349型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述二氧化碳的用量為所述精制后的天然氣質(zhì)量的6%，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲烷在所述混合氣中的含量為
55.74wt%, 38.6wt%的氫氣和5.6wt %的氮?dú)?所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量< lOOppm，所述甲烷化反應(yīng)器7中一段催化劑床層的入口溫度為250°C，出口溫度為550°C，壓力為1.14MPa，二段催化劑床層的入口溫度為260°C，出口溫度為530°C，壓力為
1.12MPa，三段催化劑床層的入口溫度為270°C，出口溫度為480°C，壓力為1.1OMPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到3.SMPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9在< 40°C除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度> 95% ;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和二氧化碳進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)5MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然氣進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量<0.1ppm后進(jìn)入低溫分離液化裝置12在-162°C下對(duì)干燥處理后的壓縮天然氣進(jìn)行液化，得到液化天然氣(LNG)和氮?dú)?，所述氮?dú)獗慌欧懦鋈ィ凰鲆夯烊粴膺M(jìn)入液化天然氣(LNG)儲(chǔ)存裝車裝置13中。
[0065]按照GB/T19204 — 2003《液化天然氣》的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1得到的液化天然氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為本發(fā)明實(shí)施例1得到的液化天然氣為合格產(chǎn)品，液化天然氣中甲烷的質(zhì)量含量> 99%。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例1提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)445Nm3液化天然氣，液化天然氣高熱值(HHV) > 39.44MJ/Nm3，本發(fā)明實(shí)施例1提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率較高。
[0067]實(shí)施例2
[0068]按照?qǐng)D1所示的流程圖制備天然氣，具體過(guò)程為:
[0069]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.04MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到2.0MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到350°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用JT-8型加氫催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt %的氫氣、5.3wt %的一氧化碳、Iwt %的二氧化碳?xì)狻?.5wt%的氮?dú)夂?8.5wt%的碳?xì)浠衔?，所述碳?xì)浠衔锇淄?；所述精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中和補(bǔ)碳裝置14提供的一氧化碳在CNJ-5、JRE和RHM-266型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述一氧化碳的用量為所述精制后的焦?fàn)t氣質(zhì)量的12%，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲烷在所述混合氣中的含量為
56.41wt%, 35.17wt%的氫氣和6.42wt%的氮?dú)?，所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量< lOOppm，所述甲烷化反應(yīng)器7中催化劑床層的入口溫度為300°C，出口溫度為480°C，壓力為1.9MPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到
4.5MPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度> 98% ;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和一氧化碳進(jìn)行甲 烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)20MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量< 0.1ppm后進(jìn)入低溫分離液化裝置12在-150°C下對(duì)干燥處理后的壓縮天然氣進(jìn)行液化，得到液化天然氣(LNG)和氮?dú)?，所述氮?dú)獗慌欧懦鋈?；所述液化天然氣進(jìn)入液化天然氣(LNG)儲(chǔ)存裝車裝置13中。
[0070]按照GB/T19204 — 2003《液化天然氣》的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例2得到的液化天然氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為本發(fā)明實(shí)施例2得到的液化天然氣為合格產(chǎn)品，液化天然氣中甲烷的質(zhì)量含量> 99%。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例2提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)469Nm3液化天然氣，液化天然氣高熱值(HHV) > 39.44MJ/Nm3，本發(fā)明實(shí)施例2提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率較高。
[0072]實(shí)施例3
[0073]按照?qǐng)D2所示的流程制備天然氣，具有過(guò)程為:
[0074]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.035MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到1.2MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到270°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用JT-8型加氫催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括59wt%的氫氣、7%的一氧化碳、3wt%的二氧化碳?xì)狻?.5wt%的氮?dú)夂?8.5wt%的碳?xì)浠衔铮鎏細(xì)浠衔锇淄?；所述精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中和補(bǔ)碳裝置14提供的二氧化碳在CNJ-5、M-849和JRE型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述二氧化碳的用量為所述精制后的焦?fàn)t氣質(zhì)量的8 %，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲烷在所述混合氣中的含量為52.77wt %，39.9wt %的氫氣和6.15wt %的氮?dú)猓龌旌蠚庵幸谎趸己投趸伎偟馁|(zhì)量含量< 2wt%，所述甲烷化反應(yīng)器7中催化劑床層的入口溫度為280°C，出口溫度為450°C，壓力為1.1MPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到4MPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度> 95% ;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和二氧化碳進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)25MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量< 0.1ppm后進(jìn)入壓縮天然氣加氣站外售。
[0075]按照GB18047 — 2000《車用壓縮天然氣》的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3得到的壓縮天然氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為本發(fā)明實(shí)施例3得到的壓縮天然氣為合格產(chǎn)品，壓縮天然氣中甲烷的質(zhì)量含量> 84%。
[0076]本發(fā)明實(shí)施例3提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)535Nm3壓縮天然氣，壓縮天然氣高熱值(HHV) >34MJ/Nm3，本發(fā)明實(shí)施例3提供的天然氣的制備方法產(chǎn)
率較高。
[0077]實(shí)施例4
[0078]按照?qǐng)D2所示的流程圖制備天然氣，具有過(guò)程為:
[0079]將焦?fàn)t氣經(jīng)增壓機(jī)I增壓到0.045MPa后進(jìn)入預(yù)凈化設(shè)備2中，脫除所述焦?fàn)t氣中的游離水、粉塵、焦油、氨、氰化物，得到預(yù)凈化焦?fàn)t氣；將所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣在壓縮機(jī)3中增壓到1.6MPa后在脫硫、苯、萘裝置4通過(guò)吸附劑中脫除所述預(yù)凈化焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫化物和苯、萘，得到凈化的焦?fàn)t氣；將所述凈化的焦?fàn)t氣進(jìn)入換熱器5內(nèi)換熱升溫到330°C后在精脫硫裝置6內(nèi)采用JT-1型加氫催化劑進(jìn)行加氫處理，得到硫質(zhì)量含量< 0.1ppm的精制后的焦?fàn)t氣，所 述精制后的焦?fàn)t氣包括58wt%的氫氣、6.5wt%的一氧化碳、2.5wt%的二氧化碳?xì)狻?.5wt%的氮?dú)夂?8.5wt%的碳?xì)浠衔?，所述碳?xì)浠衔锇淄椋凰鼍坪蟮慕範(fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中和補(bǔ)碳裝置14提供的一氧化碳在CNJ-5、M-349型和M-849型催化劑的作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述一氧化碳的用量為所述精制后的焦?fàn)t氣用量的10%，所述混合氣包括天然氣，所述天然氣中甲烷在所述混合氣中的含量為53.58wt%, 39.26wt%的氫氣和5.99wt %的氮?dú)?，所述混合氣中一氧化碳和二氧化碳總的質(zhì)量含量< 1.5wt%，所述甲烷化反應(yīng)器7中催化劑床層的入口溫度為260°C，出口溫度為420°C，壓力為1.5MPa ;余熱回收系統(tǒng)8對(duì)甲烷化反應(yīng)器7中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱回收，得到4.3MPa蒸汽；所述混合氣經(jīng)冷卻分離器9除去其中的游離水后進(jìn)入膜分離裝置10進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣，得到的氫氣的純度> 98% ;得到的氫氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器7中與精制后的焦?fàn)t氣和一氧化碳進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。將上述得到的天然氣經(jīng)過(guò)25MPa的加壓處理，得到壓縮天然氣；所述壓縮天然進(jìn)入脫水干燥塔11進(jìn)行干燥處理，所述壓縮天然氣中水的質(zhì)量含量< 0.1ppm后進(jìn)入壓縮天然氣加氣站外售。
[0080]按照GB18047 — 2000《車用壓縮天然氣》的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例4得到的壓縮天然氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為本發(fā)明實(shí)施例4得到的壓縮天然氣為合格產(chǎn)品，壓縮天然氣中甲烷的質(zhì)量含量> 84%。
[0081]本發(fā)明實(shí)施例4提供的天然氣的制備方法采用1000Nm3焦?fàn)t氣可生產(chǎn)550Nm3壓縮天然氣，壓縮天然氣高熱值(HHV) >34MJ/Nm3，本發(fā)明實(shí)施例4提供的天然氣的制備方法產(chǎn)
率較高。
[0082]由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種天然氣的制備方法，包括以下步驟:1)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59?1:%的氫氣、5.3wt%~ 7wt%的一氧化碳和lwt%~ 3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹?)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。本發(fā)明提供的天然氣的制備方法利用外加的補(bǔ)碳?xì)馀c精制后的焦?fàn)t氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，充分利用了精制后的焦?fàn)t氣中大量的氫氣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在消耗等量焦?fàn)t氣的情況下本發(fā)明提供的天然氣的制備方法產(chǎn)率更高。此外，本發(fā)明提供的天然氣的制備方法工藝簡(jiǎn)單、能耗較低，而且本發(fā)明利用焦?fàn)t氣制備天然氣避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。[0083]以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣的制備方法，包括以下步驟: 1)、在催化劑的作用下，將精制后的焦?fàn)t氣和補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣，所述混合氣包括天然氣和氫氣，所述精制后的焦?fàn)t氣包括54wt%~59wt%的氫氣、5.3wt%~7wt%的一氧化碳和Iwt %~3wt%的二氧化碳；所述補(bǔ)碳?xì)獍ㄒ谎趸蓟蚨趸迹? 2)、將所述混合氣進(jìn)行分離，得到天然氣和氫氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲烷化反應(yīng)的起始溫度為250°C~300 .C ； 所述甲烷化反應(yīng)的結(jié)束溫度為420°C~550°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲烷化反應(yīng)的壓力為IMPa~2MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)碳?xì)獾馁|(zhì)量為所述精制后的焦?fàn)t氣質(zhì)量的6%~12%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合氣中氫氣的質(zhì)量含量為30%~45%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑為氧化物負(fù)載型催化劑，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分為過(guò)渡金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物負(fù)載型催化劑的活性成分包括鎳、釕、鈦、鈷、錯(cuò)、IE或鉻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)得到氫氣后還包括將所述氫氣和精制后的焦?fàn)t氣、補(bǔ)碳?xì)膺M(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到混合氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)得到天然氣后還包括將所述天然氣進(jìn)行加壓處理，得到壓縮天然氣； 所述加壓處理的壓力為5MPa~25MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，得到壓縮天然氣后還包括將所述壓縮天然氣進(jìn)行深冷液化，得到液化天然氣； 所述深冷液化的溫度為_(kāi)150°C~_170°C。
【文檔編號(hào)】C10L3/08GK103937573SQ201410195164
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】陳長(zhǎng)明 申請(qǐng)人:重慶耐德工業(yè)股份有限公司