一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝的製作方法
2023-09-20 19:58:05 4
一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，屬於液化天然氣生產領域，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預處理、淨化、再壓縮、甲烷化、乾燥脫汞、深冷液化分離、液化天然氣儲罐以及液化天然氣裝車。本發明的利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝和現有技術相比，能用焦爐氣生產合格的液化天然氣產品，液化天然氣可方便進行運輸和利用，提高焦爐氣的附加值；有效的降低了生產成本，提高了經濟效益，降低了環境汙染。
【專利說明】一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及液化天然氣生產領域，具體地說是一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝。
【背景技術】
[0003]我國是世界最大焦炭生產國，每年產生的副產品焦爐氣約400~600億Nm3/年。典型焦爐氣組成中，H2 54~59% (體積分數，下同)，CH4 21~25%，CO 5~8%，CO21.9~2.3%，CmHnL 6~2.0%，N22~6%，02 0.3~0.7%，並含有焦油、苯、萘、氨、氰化氫、硫化氫、有機硫等雜質。焦爐氣中的有效成分較多，但雜質也多，目前大部分焦爐氣經淨化後用於生產甲醇、二甲醚、氫氣、氨及生活煤氣，部分直接放散。
[0004]液化天然氣簡稱LNG，主要成分為甲烷，為國家鼓勵開發的清潔能源，廣泛用於:城市燃氣、汽車燃料、低溫冷源。國內LNG需求旺盛，目前主要來源為管道天然氣、國外進口LNG，我國地域廣大，上述來源已遠遠不能滿足市場對於LNG的需求。
[0005]利用國內已經運行的焦化廠排放的焦爐氣生產LNG，通過槽車運輸，可以滿足各種用戶對LNG的需求，大大開拓LNG市場。既能實現資源的綜合利用，又能為市場提供清潔能源，節能減排。
[0006]目前，已有專 利公開了焦爐氣生產液化天然氣的相關技術，例:CN1952082A是利用變壓吸附法對壓縮後的焦爐氣分離、再冷凝生產LNG，該公開專利只是通過物理變化提出焦爐氣中含有的甲烷氣體，沒有充分利用焦爐氣中CO、CO2以及H2，使其發生甲烷化反應生產甲烷，造成資源的浪費；CN10170 9237 A是利用膜分離將甲烷化後的焦爐氣分離出沒有反應完全的氫氣然後通過再冷凝生產液化天然氣，該公開的專利甲烷產率較低；CN101100622 A、CN101921641A是經預處理、脫硫、甲烷化、PSA生產合成天然氣，上述兩個專利公開的天然氣沒經過液化，天然氣體積大，運輸困難，物流成本高。
【發明內容】
[0007]本發明的技術任務是提供一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝。
[0008]本發明的技術任務是按以下方式實現的，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預處理、淨化、再壓縮、甲烷化、乾燥脫汞、深冷液化分離、液化天然氣儲罐以及液化天然氣裝車，
工藝步驟具體如下:
1)原料混合:混合原料氣包括焦化廠來的焦爐氣、富甲烷氣以及液化天然氣，將焦化廠來的焦爐氣、富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發氣均勻混合；
2)初壓縮:將上述混合原料氣送入噴水螺杆壓縮機進行兩級壓縮，使混合原料氣的壓力由30KpaG升壓至0.9MpaG ；
3)預處理:初壓縮後的混合原料氣通過變溫吸附脫除雜質焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；
4)淨化:將上述預處理後的混合原料氣經氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經鐵鑰和鎳鑰加氫及氧化鋅吸附脫除混合原料氣中的有機硫，將混合原料氣中硫的質量含量降低到0.1ppm ；
5)再壓縮:淨化後的原料氣進入離心壓縮機，進行兩段壓縮，將原料氣的壓力由0.65MpaG升壓至4.0-5.0MpaG,原料氣出口的溫度137°C ；
6)甲烷化:再壓縮後的原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應，將CO、CO2轉化為甲烷，使CO、CO2的質量含量小於50ppm ；
7)乾燥脫汞:來自甲烷化的合成天然氣利用變溫吸附脫水至_70°C露點，通過載硫活性炭脫除合成天然氣中的金屬汞；
8)深冷液化分離:將合成天然氣引入冷箱，在預冷板翅式換熱器中預冷到-50~-55°C，然後經重烴分離罐分離後，按體積比1:9分成兩部分，大部分氣體進入深冷板翅式換熱器繼續降溫液化，後經脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經減壓後送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮後得到產品液化天然氣；小部分氣體經減壓並與脫氮塔頂的低溫馳放氣換熱後進入脫氮塔底作為汽提氣；
9)液化天然氣儲罐:將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由於液柱及壓力降，導致進料液化天然氣含有大量閃蒸氣，閃蒸氣進入儲罐頂部蒸發氣空間，與儲罐蒸發氣一起送出；
10)液化天然氣裝車:自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發氣回氣臂的液化天然氣裝車臂進行液化天然氣裝車即可。
[0009]所述的原料混合環節還含有化工廠來的二氧化碳氣。
[0010]所述的預處理環節，變溫吸附使用的吹掃氣來自於預處理後的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經電捕焦、洗苯萘處理後回焦化廠做燃料氣。
[0011]所述的甲烷化環節所產生的反應熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
[0012]所述的深冷液化分離環節的汽提氣，經變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之後由風機增壓至40kPaG送至原料混合，分離出的氮、氫尾氣去熱火距；液化天然氣儲罐閃蒸氣、液化天然氣裝車產生的蒸發氣經空溫式復熱器復熱後，由風機增壓至40kPaG送至原料混合。
[0013]本發明的利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝和現有技術相比，能用焦爐氣生產合格的液化天然氣產品，液化天然氣可方便進行運輸和利用，提高焦爐氣的附加值；有效的降低了生產成本，提高了經濟效益，降低了環境汙染。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
將30KpaG下來自焦化廠的焦爐氣、深冷液化分離的富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發氣均勻混合；送入噴水螺杆壓縮機進行兩級壓縮，使混合原料氣的壓力由30KpaG升壓至0.9MpaG ;然後通過變溫吸附脫除雜質焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；變溫吸附使用的吹掃氣來自於預處理後的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經電捕焦、洗苯萘處理後回焦化廠做燃料氣。[0015]混合原料氣再經氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經鐵鑰和鎳鑰加氫及氧化鋅吸附脫除混合原料氣中的有機硫，將混合原料氣中硫的質量含量降低到
0.1ppm ;淨化後的原料氣進入離心壓縮機，進行兩段壓縮，將原料氣的壓力由0.65 MpaG升壓至4.0-5.0MpaG,原料氣出口的溫度137°C;甲烷化所產生的反應熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
[0016]之後原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應，將C0、C02轉化為甲烷，使C0、C02的質量含量小於50ppm ;然後利用變溫吸附脫水至_70°C露點，通過載硫活性炭脫除合成天然氣中的金屬汞；將合成天然氣引入冷箱，在預冷板翅式換熱器中預冷到-50~-55°C，然後經重烴分離罐分離後，按體積比1:9分成兩部分，大部分氣體進入深冷板翅式換熱器繼續降溫液化，後經脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經減壓後送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮後得到產品液化天然氣。將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由於液柱及壓力降，導致進料液化天然氣含有大量閃蒸氣，閃蒸氣進入儲罐頂部蒸發氣空間，與儲罐蒸發氣一起送出；自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發氣回氣臂的液化天然氣裝車臂進行液化天然氣裝車即可。
[0017]小部分氣體經減壓並與脫氮塔頂的低溫馳放氣換熱後以_145°C進入脫氮塔底作為汽提氣，該汽提氣經變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之後由風機增壓至40kPaG送至原料混合，分離出的氮、氫尾氣去熱火距；液化天然氣儲罐閃蒸氣、液化天然氣裝車產生的蒸發氣經空溫式復熱器復熱後，由風機增壓至40kPaG送至原料混合。
[0018]實施例2: 將30KpaG下來自焦化廠的焦爐氣、深冷液化分離的富甲烷氣、液化天然氣儲罐的蒸發氣、來自化工廠的約2692Nm3/h含CO2 85% (V/V%)廢氣，均勻混合；送入噴水螺杆壓縮機進行兩級壓縮，使混合原料氣的壓力由30KpaG升壓至0.9MpaG ;然後通過變溫吸附脫除雜質焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；變溫吸附使用的吹掃氣來自於預處理後的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經電捕焦、洗苯萘處理後回焦化廠做燃料氣。
[0019]混合原料氣再經氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經鐵鑰和鎳鑰加氫及氧化鋅吸附脫除混合原料氣中的有機硫，將混合原料氣中硫的質量含量降低到
0.1ppm ;淨化後的原料氣進入離心壓縮機，進行兩段壓縮，將原料氣的壓力由0.65 MpaG升壓至4.0-5.0MpaG,原料氣出口的溫度137°C;甲烷化所產生的反應熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
[0020]之後原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應，將C0、C02轉化為甲烷，使C0、C02的質量含量小於50ppm ;然後利用變溫吸附脫水至_70°C露點，通過載硫活性炭脫除合成天然氣中的金屬汞；將合成天然氣引入冷箱，在預冷板翅式換熱器中預冷到-50~_55°C，然後經重烴分離罐分離後，按體積比1:9分成兩部分，大部分氣體進入深冷板翅式換熱器繼續降溫液化，後經脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經減壓後送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮後得到產品液化天然氣。將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由於液柱及壓力降，導致進料液化天然氣含有大量閃蒸氣，閃蒸氣進入儲罐頂部蒸發氣空間，與儲罐蒸發氣一起送出；自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發氣回氣臂的液化天然氣裝車臂進行液化天然氣裝車即可。
[0021]小部分氣體經減壓並與脫氮塔頂的低溫馳放氣換熱後以_145°C進入脫氮塔底作為汽提氣，該汽提氣經變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之後由風機增壓至40kPaG送至原料混合，分離出的氮、氫尾氣去熱火距；液化天然氣儲罐閃蒸氣、液化天然氣裝車產生的蒸發氣經空溫式復熱器復熱後，由風機增壓 至40kPaG送至原料混合。
【權利要求】
1.一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，其特徵在於，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預處理、淨化、再壓縮、甲烷化、乾燥脫汞、深冷液化分離、液化天然氣儲罐以及液化天然氣裝車， 工藝步驟具體如下: 1)原料混合:混合原料氣包括焦化廠來的焦爐氣、富甲烷氣以及液化天然氣，將焦化廠來的焦爐氣、富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發氣均勻混合； 2)初壓縮:將上述混合原料氣送入噴水螺杆壓縮機進行兩級壓縮，使混合原料氣的壓力由30KpaG升壓至0.9MpaG ； 3)預處理:初壓縮後的混合原料氣通過變溫吸附脫除雜質焦油、苯、萘、氨以及氰化氫； 4)淨化:將上述預處理後的混合原料氣經氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經鐵鑰和鎳鑰加氫及氧化鋅吸附脫除混合原料氣中的有機硫，將混合原料氣中硫的質量含量降低到0.1ppm ； 5)再壓縮:淨化後的原料氣進入離心壓縮機，進行兩段壓縮，將原料氣的壓力由0.65MpaG升壓至4.0-5.0MpaG,原料氣的出口溫度137°C ; 6)甲烷化:再壓縮後 的原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應，將CO、CO2轉化為甲烷，使CO、CO2的質量含量小於50ppm ； 7)乾燥脫汞:來自甲烷化的合成天然氣利用變溫吸附脫水至_70°C露點，通過載硫活性炭脫除合成天然氣中的金屬汞； 8)深冷液化分離:將合成天然氣引入冷箱，在預冷板翅式換熱器中預冷到-50~-55°C，然後經重烴分離罐分離後，按體積比1:9分成兩部分，大部分氣體進入深冷板翅式換熱器繼續降溫液化，後經脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經減壓後送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮後得到產品液化天然氣；小部分氣體經減壓並與脫氮塔頂的低溫馳放氣換熱後進入脫氮塔底作為汽提氣； 9)液化天然氣儲罐:將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由於液柱及壓力降，導致進料液化天然氣含有大量閃蒸氣，閃蒸氣進入儲罐頂部蒸發氣空間，與儲罐蒸發氣一起送出； 10)液化天然氣裝車:自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發氣回氣臂的液化天然氣裝車臂進行液化天然氣裝車即可。
2.根據權利要求1所述的一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，其特徵在於，所述的原料混合環節還含有化工廠來的二氧化碳氣。
3.根據權利要求1所述的一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，其特徵在於，所述的預處理環節，變溫吸附使用的吹掃氣來自於預處理後的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經電捕焦、洗苯萘處理後回焦化廠做燃料氣。
4.根據權利要求1所述的一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，其特徵在於，所述的甲烷化環節所產生的反應熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
5.根據權利要求1所述的一種利用焦爐氣生產液化天然氣的工藝，其特徵在於，所述的深冷液化分離環節的汽提氣，經變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之後由風機增壓至40kPaG送至原料混合,分離出的氮、氫尾氣去熱火距；液化天然氣儲罐閃蒸氣、液化天然氣裝車產生的蒸發氣經空溫式復熱器復熱 後，由風機增壓至40kPaG送至原料混合。
【文檔編號】C10L3/10GK104031710SQ201410295738
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】徐國峰, 李德強, 苗興旺, 仇德朋, 郭雷, 王慶, 鄒紅, 楊同蓮, 楊秀會, 王宏偉 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油煉化有限責任公司, 中海油山東化學工程有限責任公司