一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝的製作方法
2023-09-20 20:33:40
一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於化工【技術領域】，具體為一種新的製取液化天然氣的工藝。其步驟為：先將富含CO2的氣體進行提純和預淨化，得到含量大於95%以上的CO2氣體，該氣體與富氫氣體進行混合，然後進行深度加氫脫硫，得到總硫小於0.05ppm的富含CO2和H2的混合氣體。焦爐氣經預處理、壓縮和淨化後與富含CO2和H2的混合氣體共同進行多級外循環絕熱甲烷化，再分子篩深度脫水，最後進行深冷分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，富氫氣體返回到原料氣壓縮機入口再次利用，富氮氣體作為尾氣返回焦化裝置做燃料。本工藝中CO、CO2和H2利用率高，提高了液化天然氣產量，產品單耗低，同時可利用廢氣進行提純二氧化碳並充分利用。
【專利說明】一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝【技術領域】
[0001]本發明屬於化工【技術領域】，涉及在以含C0、C02和H2的混合氣體製取液化天然氣的工藝，具體為一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝。
【背景技術】
[0002]近年來，天然氣作為清潔能源備受關注。目前全球天然氣消費量已高達每年2.32萬億Nm3，佔世界一次能源需求總量的24.3%。當前中國經濟持續快速的發展勢頭仍在繼續，但是為保障經濟的能源動力卻極度緊缺。在國際石油價格節節升高的情勢之下，中國的能源危機顯得更加嚴重。中國的能源結構以煤炭為主，石油、天然氣只佔到很小的比例，遠遠低於世界平均水平。預計到2020年，我國天然氣產量有望達到1850億立方米，需求量達2000億立方米，供需缺口達750億立方米。隨著國家能源需求的不斷增長，引進天然氣將對優化中國的能源結構，有效解決能源供應安全、生態環境保護的雙重問題。
[0003]焦爐氣成分較為複雜，主要含有CH4、CO、CO2, H2, CnHm等，且H2的體積分數一般為54%~61%，CO和CO2體積分數和一般為8%~12%，通過甲烷化反應可使CO和CO2轉化為甲烷化，即:
[0004]C0+3H2 — CH4+H20
[0005]C02+4H2 — CH4+2H20
[0006]但由於焦爐氣中C0+C02含量較低，氫氣含量相對較高，焦爐氣直接甲烷化後富甲烷氣中仍然含有超過20%的氫氣，造成極大的資源浪費。同時煙道氣、石灰窯尾氣和高爐氣中含有大量的CO2也沒有有效利用。
[0007]通過焦爐氣補二氧化碳制液化天然氣的工藝，不僅可以使焦爐氣中過量的氫氣和其它尾氣中的CO2得到充分利用，提高甲烷產量，同時使深冷分離液化的富氫氣體返回到前端繼續反應，在增加H2利用的同時也無需脫碳工序，不僅降低了投資和能耗，也是減少碳排放，提高資源利用率一種新的解決方案。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種焦爐氣中H2利用率高、CO2氣體淨化度高、產量大、投資較少的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝。
[0009]為了實現上述發明目的 ，本發明採用的技術方案如下:
[0010]一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，包括如下工藝過程(參見圖1)是:先將富含CO2的氣體(例如煙道氣、石灰窯氣、高爐氣等)進行提純和預淨化，得到CO2含量(vol%)大於95%以上的CO2氣體，然後該氣體與富氫氣體進行混合，然後進行深度加氫脫硫淨化，得到總硫含量小於0.05ppm的富含CO2和H2的混合氣體。焦爐氣經過預處理脫除焦油、萘等，再壓縮到1.5~6.0MPa後進行加氫脫硫淨化，脫除硫、氯等有毒物質。預處理和淨化後焦爐氣中的焦油含量小於0.1ppm,硫含量小於20ppb,氯含量小於5ppb。經過淨化合格後的焦爐氣進入一級甲烷化反應器，一級甲烷化反應器出口氣體、富氫氣體和補充CO2氣體進入二級甲烷化反應器，且從第二甲烷化反應器出口氣體利用廢熱鍋爐回收熱量後抽取部分氣體作為循環氣體，再依次進行補充多級絕熱甲烷化反應，得到富甲烷氣，然後利用分子篩對富甲烷氣進行深度脫水，最後進入深冷分離液化裝置進行深冷分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，其中液化天然氣作為產品。補充CO2 (vol%)含量大於等於95%的CO2氣體的物質的量為焦爐氣的物質的量的4~7.5%。補充多級絕熱甲烷化反應為2級甲烷化反應器、3級甲烷化反應器或4級甲烷化反應反應器；優選2級甲烷化反應器或3級甲烷化反應器。
[0011]富含CO2的氣體為煙道氣、石灰窯氣和高爐氣。
[0012]經過預處理、壓縮和淨化的焦爐氣進入一級甲烷化反應器，富含0)2和&的混合氣體全部進入二級甲烷化反應器，且從第二甲烷化反應器出口抽取部分氣體作為循環氣，同時該循環氣只進入第一甲烷化反應器。通過蒸汽噴射器或循環氣壓縮機將循環氣帶入一級甲烷化絕熱反應器，且循環氣與進入一級絕熱甲烷化反應器氣體的物質的量比為0.5~2:1，循環氣溫度為60°C~130°C。
[0013]甲烷化工藝中，進入每個甲烷化反應器的入口溫度為230°C~350°C，壓力為1.5~6MPa，所述一級和二級反應器中以幹氣計算的體積空速為SOOOtr1~3000(?-1,且最後一個甲烷化反應器中以幹氣計算的體積空速為20001^~δΟΟΟH-1。
[0014]深冷分離液化工序利用精餾塔使富甲烷化氣體分成三股，第一股為液化天然氣，第二股為富氮氣體，第三股為富氫氣體，且抽取部分富氫氣體返回前端繼續利用，富氫氣體的物質的量為焦爐氣的物質的量的2~10%。
[0015]本發明的積極效果表現在:0)、0)2和!12利用率高，提高了液化天然氣產量，產品單耗低，同時可利用廢氣進行提純二氧化碳並充分利用，達到了雙向節能減排。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的工藝流程示意圖。
[0017]【具體實施方式】實例:
[0018]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題範圍僅限於下述實施例。
[0019]實施例1
[0020]本實施例流程示意圖見圖1。
[0021]焦爐氣組成見表1，流量為100000Nm3/h，補充0)2氣體的組成見表2，流量為4000Nm3/h。
[0022]表1焦爐氣幹基組成(vol%)
[0023]
【權利要求】
1.一種焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於包括如下工藝過程:先將富含CO2的氣體進行提純和預淨化，得到CO2 (vol%)的含量大於等於95%的CO2氣體，然後該氣體與富氫氣體進行混合後進行深度加氫脫硫，得到總硫含量小於0.05ppm的富含CO2和4的混合氣體；同時，經過預處理、壓縮和淨化的焦爐氣進入一級甲烷化反應器，一級甲烷化反應器出口的氣體再與上述富含CO2和H2的混合氣體混合後進入二級甲烷化反應器，再依次進行多級絕熱甲烷化反應，得到富甲烷氣；然後利用分子篩對富甲烷氣進行深度脫水，使富甲烷氣中H2O含量小於lppm，最後脫水後的富甲烷氣進入深冷分離液化工序進行分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，其中液化天然氣作為產品。
2.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:所述的富含CO2的氣體為煙道氣、石灰窯氣和高爐氣。
3.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:補充CO2 (vol%)大於等於95%的CO2氣體的物質的量為焦爐氣的物質的量的4~7.5%。
4.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:所述的補充多級絕熱甲烷化反應為2級、3級或4級。
5.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:經過預處理、壓縮和淨化的焦爐氣進入一級甲烷化反應器，富含CO2和H2的混合氣體全部進入二級甲烷化反應器，且從第二甲烷化反應器出口抽取部分氣體作為循環氣，同時該循環氣只進入第一甲烷化反應器。
6.根據權利要求5所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:通過蒸汽噴射器或循環氣壓縮機將循環氣帶入一級烷化絕熱反應器，且循環氣與進入一級絕熱甲烷化反應器氣體的物質的量比為0.5~2:1，循環氣溫度為60°C~130°C。
7.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:甲烷化工藝中，進入每個甲烷化反應器的入口溫度為230°C ~350°C，壓力為1.5飛MPa，所述一級和二級反應器中以幹氣計算的體積空速為8000 ~3000(?'且最後一個甲烷化反應器中以幹氣計算的體積空速為2000 ~5000 h'
8.根據權利要求1所述的焦爐氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特徵在於:深冷分離液化工序利用精餾塔使富甲烷化氣體分成三股，第一股為液化天然氣，第二股為富氮氣體，第三股為富氫氣體，且抽取部分富氫氣體返回前端，返回的富氫氣體的的物質的量為焦爐氣物質的量的2~10%。
【文檔編號】C10L3/10GK103881780SQ201410135509
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】張新波, 楊寬輝, 馬磊, 譚建冬 申請人:西南化工研究設計院有限公司