CO2焦炉气资源化利用方法和装置与流程

本发明涉及环保，具体涉及一种co2焦炉气资源化利用方法和装置。

背景技术：

1、近年来，我国天然气的消费比例日益提升，据中国石油经济技术研究院预测2020年末我国天然气消费量将达到3300亿立方米，供需缺口严重。由于我国“富煤、贫油、少气”的能源特点，制备合成天然气不仅可以生产高品位的清洁燃气资源，也可减少煤燃烧对环境造成的污染，具有巨大的社会效益和经济效益。

2、同时，我国也是世界最大的焦炭生产国，焦炭产量占全球总产量的60％以上。焦化企业每年副产焦炉气约1200亿立方米，除回炉加热自用、民用和生产合成氨或甲醇外，每年排放的焦炉气约200亿立方米，其发热总量相当于西气东输工程天然气总发热量的60％。焦炉气由ch4、h2、co、co2组成，是制取sng/lng的理想原料气。将外排焦炉气制成天然气，投资约为煤制同规模合成天然气的1/5，可产生良好的经济效益和社会效益。针对焦炉气的组成，补充co2，开发适用的焦炉气补充co2制甲烷技术，是实现co2资源化利用的一种有效途径，意义重大。

3、近年来，因国际油价下跌幅度较大，加之亚洲地区的天然气定价与原油价格紧密挂钩，导致天然气市场不景气，致使煤制sng技术推广难度大，需要一种能工业化应用的焦炉气补碳制sng工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的焦炉气的利用问题，提供一种co2焦炉气资源化利用方法和装置。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种co2焦炉气资源化利用方法，所述方法包括：

3、(1)将新鲜焦炉气进行加热处理，得到一反反应气；

4、(2)将所述一反反应气进行第一反应，得到一反产品气；

5、(3)将所述一反产品气进行冷却处理，得到一反产品冷却气；

6、(4)将所述一反产品冷却气与第一co2气进行气气换热处理，得到第一一反产品冷却气、第二一反产品冷却气和二反反应气；优选地，所述第二一反产品冷却气与第一co2气混合后，与所述一反产品冷却气进行气气换热处理；

7、(5)将所述第一一反产品冷却气和第二co2气混合后进行分水处理、压缩处理得到所述一反产品混合气，将所述一反产品混合气返回至步骤(1)与所述新鲜焦炉气混合后进行所述加热处理；

8、(6)将所述二反反应气进行第二反应后得到二反产品气；

9、(7)将所述二反产品气进行换热处理和冷凝分离处理，得到代用天然气。

10、本发明第二方面提供一种co2焦炉气资源化利用装置，所述装置包括：电加热器、第一反应器、第一换热器、气气换热器、混合罐、前缓冲罐、循环压缩机、后缓冲罐、第二反应器、第二换热器、冷凝罐；

11、所述电加热器的出口和所述第一反应器的中部入口连通，用于对新鲜焦炉气进行加热处理，得到一反反应气；在所述第一反应器中，所述一反反应气进行第一反应，得到一反产品气；

12、所述第一换热器的入口与所述第一反应器的出口连通，用于对所述一反产品气进行冷却处理，得到一反产品冷却气；

13、所述气气换热器的第一入口和第二入口分别与所述第一换热器的出口和所述混合罐的底部出口连通，用于将所述一反产品冷却气和第一co2气引入所述气气换热器中进行气气换热处理，并在所述气气换热器的第一出口、第二出口、第三出口分别得到第一一反产品冷却气、第二一反产品冷却气和二反反应气；

14、所述气气换热器的第一出口和所述前缓冲罐的上部入口连通，所述前缓冲罐的中部出口和所述循环压缩机的入口连通，用于将所述第一一反产品冷却气和第二co2气混合后进行分水处理、压缩处理，得到一反产品混合气；

15、所述循环压缩机的出口和所述后缓冲罐的中部入口连通，所述后缓冲罐的中部出口和所述电加热器的入口连通，用于将所述一反产品混合气经过所述后缓冲罐后再和所述新鲜焦炉气混合，并引入所述电加热器进行所述加热处理；

16、所述气气换热器的第二出口和所述混合罐的中部入口连通，用于将所述第二一反产品冷却气与第一co2气混合后引入所述气气换热器中与所述一反产品冷却气进行所述气气换热处理；

17、所述气气换热器的第三出口和所述第二反应器的中部入口连通，在所述第二反应器中，所述二反反应气进行第二反应，得到二反产品气；

18、所述第二反应器的中部出口和所述第二换热器的入口连通，所述第二换热器的出口和所述冷凝罐的上部入口连通，用于将所述二反产品气进行换热处理和冷凝分离处理，得到代用天然气。

19、通过上述技术方案，本发明提供的co2焦炉气资源化利用方法和装置具有以下有益效果：

20、(1)通过将第一一反产品冷却气循环并与新鲜焦炉气共同进行第一反应，降低一反反应气的co和co2的总浓度，降低第一反应的温升，再通过气气换热处理降低二反反应气温度，有助于第二反应进行，两段甲烷化反应流程短，最终提高了产品气浓度；

21、(2)将第一一反产品冷却气和第二co2气混合后进行分水处理，促进了反应的进行；

22、(3)针对焦炉气中氢多碳少的情况，对于第一反应和第二反应来说氢气过量，因此采用第一co2气和第二co2气进行两段补碳，实现co2与焦炉气中h2的有效利用，使得焦炉气的co总转化率≥96％，co2总转化率≥84％，同时得到甲烷含量大于95％的代用天然气。

技术特征：

1.一种co2焦炉气资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一反反应气中co和co2的总体积浓度为11-13％；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一反反应气的温度为250-320℃。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一反应为绝热反应；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第一一反产品冷却气和第二一反产品冷却气的体积比为1：0-3。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述二反反应气中co和co2的总体积浓度为8-10％；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述第二反应为等温反应；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述二反反应气的温度为250-350℃。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述二反产品气的温度为250-350℃。

10.一种co2焦炉气资源化利用装置，其特征在于，所述装置包括：电加热器、第一反应器、第一换热器、气气换热器、混合罐、前缓冲罐、循环压缩机、后缓冲罐、第二反应器、第二换热器、冷凝罐；

技术总结本发明涉及环保技术领域，公开了一种CO<subgt;2</subgt;焦炉气资源化利用方法，所述方法为：将新鲜焦炉气进行加热处理，得到一反反应气；再进行第一反应，得到一反产品气；然后进行冷却处理，得到一反产品冷却气；将一反产品冷却气与第一CO<subgt;2</subgt;气进行气气换热处理，得到第一一反产品冷却气、第二一反产品冷却气和二反反应气；将第一一反产品冷却气和第二CO<subgt;2</subgt;气混合后进行分水、压缩处理得到一反产品混合气，将一反产品混合气与新鲜焦炉气混合后进行加热处理；将二反反应气进行第二反应后得到二反产品气；再经过换热和冷凝分离处理，得到代用天然气。采用本发明提供的方法，能够实现焦炉气和CO<subgt;2</subgt;的有效利用，得到甲烷含量大于95％的代用天然气。技术研发人员：朱艳芳,张觅,徐本刚,张杰,王金利,吴学其受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15