一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，屬于液化天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預(yù)處理、凈化、再壓縮、甲烷化、干燥脫汞、深冷液化分離、液化天然氣儲罐以及液化天然氣裝車。本發(fā)明的利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比，能用焦?fàn)t氣生產(chǎn)合格的液化天然氣產(chǎn)品，液化天然氣可方便進行運輸和利用，提高焦?fàn)t氣的附加值；有效的降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益，降低了環(huán)境污染。
【專利說明】一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及液化天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地說是一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝。
【背景技術(shù)】
[0003]我國是世界最大焦炭生產(chǎn)國，每年產(chǎn)生的副產(chǎn)品焦?fàn)t氣約400~600億Nm3/年。典型焦?fàn)t氣組成中，H2 54~59% (體積分?jǐn)?shù)，下同)，CH4 21~25%，CO 5~8%，CO21.9~2.3%，CmHnL 6~2.0%，N22~6%，02 0.3~0.7%，并含有焦油、苯、萘、氨、氰化氫、硫化氫、有機硫等雜質(zhì)。焦?fàn)t氣中的有效成分較多，但雜質(zhì)也多，目前大部分焦?fàn)t氣經(jīng)凈化后用于生產(chǎn)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(fā)的清潔能源，廣泛用于:城市燃?xì)?、汽車燃料、低溫冷源。國?nèi)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對于LNG的需求。
[0005]利用國內(nèi)已經(jīng)運行的焦化廠排放的焦?fàn)t氣生產(chǎn)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(xiàn)資源的綜合利用，又能為市場提供清潔能源，節(jié)能減排。
[0006]目前，已有專 利公開了焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的相關(guān)技術(shù)，例:CN1952082A是利用變壓吸附法對壓縮后的焦?fàn)t氣分離、再冷凝生產(chǎn)LNG，該公開專利只是通過物理變化提出焦?fàn)t氣中含有的甲烷氣體，沒有充分利用焦?fàn)t氣中CO、CO2以及H2，使其發(fā)生甲烷化反應(yīng)生產(chǎn)甲烷，造成資源的浪費；CN10170 9237 A是利用膜分離將甲烷化后的焦?fàn)t氣分離出沒有反應(yīng)完全的氫氣然后通過再冷凝生產(chǎn)液化天然氣，該公開的專利甲烷產(chǎn)率較低；CN101100622 A、CN101921641A是經(jīng)預(yù)處理、脫硫、甲烷化、PSA生產(chǎn)合成天然氣，上述兩個專利公開的天然氣沒經(jīng)過液化，天然氣體積大，運輸困難，物流成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預(yù)處理、凈化、再壓縮、甲烷化、干燥脫汞、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?fàn)t氣、富甲烷氣以及液化天然氣，將焦化廠來的焦?fàn)t氣、富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發(fā)氣均勻混合；
2)初壓縮:將上述混合原料氣送入噴水螺桿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(yù)處理:初壓縮后的混合原料氣通過變溫吸附脫除雜質(zhì)焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；
4)凈化:將上述預(yù)處理后的混合原料氣經(jīng)氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經(jīng)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(zhì)量含量降低到0.1ppm ；
5)再壓縮:凈化后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:再壓縮后的原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應(yīng)，將CO、CO2轉(zhuǎn)化為甲烷，使CO、CO2的質(zhì)量含量小于50ppm ；
7)干燥脫汞: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(yù)冷板翅式換熱器中預(yù)冷到-50~-55°C，然后經(jīng)重?zé)N分離罐分離后，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(xù)降溫液化，后經(jīng)脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經(jīng)減壓后送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮后得到產(chǎn)品液化天然氣；小部分氣體經(jīng)減壓并與脫氮塔頂?shù)牡蜏伛Y放氣換熱后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，由于液柱及壓力降，導(dǎo)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(fā)氣空間，與儲罐蒸發(fā)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(jīng)罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發(fā)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(huán)節(jié)還含有化工廠來的二氧化碳?xì)狻?br> [0010]所述的預(yù)處理環(huán)節(jié)，變溫吸附使用的吹掃氣來自于預(yù)處理后的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經(jīng)電捕焦、洗苯萘處理后回焦化廠做燃料氣。
[0011]所述的甲烷化環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產(chǎn)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(huán)節(jié)的汽提氣，經(jīng)變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之后由風(fēng)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(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)空溫式復(fù)熱器復(fù)熱后，由風(fēng)機增壓至40kPaG送至原料混合。
[0013]本發(fā)明的利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比，能用焦?fàn)t氣生產(chǎn)合格的液化天然氣產(chǎn)品，液化天然氣可方便進行運輸和利用，提高焦?fàn)t氣的附加值；有效的降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益，降低了環(huán)境污染。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
將30KpaG下來自焦化廠的焦?fàn)t氣、深冷液化分離的富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發(fā)氣均勻混合；送入噴水螺桿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 ;然后通過變溫吸附脫除雜質(zhì)焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；變溫吸附使用的吹掃氣來自于預(yù)處理后的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經(jīng)電捕焦、洗苯萘處理后回焦化廠做燃料氣。[0015]混合原料氣再經(jīng)氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經(jīng)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(zhì)量含量降低到
0.1ppm ;凈化后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(chǎn)生的反應(yīng)熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
[0016]之后原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應(yīng)，將C0、C02轉(zhuǎn)化為甲烷，使C0、C02的質(zhì)量含量小于50ppm ;然后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(yù)冷板翅式換熱器中預(yù)冷到-50~-55°C，然后經(jīng)重?zé)N分離罐分離后，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(xù)降溫液化，后經(jīng)脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經(jīng)減壓后送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮后得到產(chǎn)品液化天然氣。將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由于液柱及壓力降，導(dǎo)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(fā)氣空間，與儲罐蒸發(fā)氣一起送出；自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經(jīng)罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發(fā)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(jīng)減壓并與脫氮塔頂?shù)牡蜏伛Y放氣換熱后以_145°C進入脫氮塔底作為汽提氣，該汽提氣經(jīng)變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之后由風(fēng)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(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)空溫式復(fù)熱器復(fù)熱后，由風(fēng)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?fàn)t氣、深冷液化分離的富甲烷氣、液化天然氣儲罐的蒸發(fā)氣、來自化工廠的約2692Nm3/h含CO2 85% (V/V%)廢氣，均勻混合；送入噴水螺桿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 ;然后通過變溫吸附脫除雜質(zhì)焦油、苯、萘、氨以及氰化氫；變溫吸附使用的吹掃氣來自于預(yù)處理后的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經(jīng)電捕焦、洗苯萘處理后回焦化廠做燃料氣。
[0019]混合原料氣再經(jīng)氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經(jīng)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(zhì)量含量降低到
0.1ppm ;凈化后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(chǎn)生的反應(yīng)熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
[0020]之后原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應(yīng)，將C0、C02轉(zhuǎn)化為甲烷，使C0、C02的質(zhì)量含量小于50ppm ;然后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(yù)冷板翅式換熱器中預(yù)冷到-50~_55°C，然后經(jīng)重?zé)N分離罐分離后，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(xù)降溫液化，后經(jīng)脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經(jīng)減壓后送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮后得到產(chǎn)品液化天然氣。將上述液化天然氣送至液化天然氣儲罐，由于液柱及壓力降，導(dǎo)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(fā)氣空間，與儲罐蒸發(fā)氣一起送出；自液化天然氣儲罐來的液化天然氣經(jīng)罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發(fā)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(jīng)減壓并與脫氮塔頂?shù)牡蜏伛Y放氣換熱后以_145°C進入脫氮塔底作為汽提氣，該汽提氣經(jīng)變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之后由風(fēng)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(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)空溫式復(fù)熱器復(fù)熱后，由風(fēng)機增壓 至40kPaG送至原料混合。
【權(quán)利要求】
1.一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于，該工藝步驟包括原料混合、初壓縮、預(yù)處理、凈化、再壓縮、甲烷化、干燥脫汞、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?fàn)t氣、富甲烷氣以及液化天然氣，將焦化廠來的焦?fàn)t氣、富甲烷氣以及液化天然氣儲罐的蒸發(fā)氣均勻混合； 2)初壓縮:將上述混合原料氣送入噴水螺桿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(yù)處理:初壓縮后的混合原料氣通過變溫吸附脫除雜質(zhì)焦油、苯、萘、氨以及氰化氫； 4)凈化:將上述預(yù)處理后的混合原料氣經(jīng)氧化鐵吸附脫除混合原料氣中的硫化氫、混合原料氣經(jīng)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(zhì)量含量降低到0.1ppm ； 5)再壓縮:凈化后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:再壓縮后 的原料氣進入硫保護罐，進行四級甲烷化反應(yīng)，將CO、CO2轉(zhuǎn)化為甲烷，使CO、CO2的質(zhì)量含量小于50ppm ； 7)干燥脫汞: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(yù)冷板翅式換熱器中預(yù)冷到-50~-55°C，然后經(jīng)重?zé)N分離罐分離后，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(xù)降溫液化，后經(jīng)脫氫罐分離出未液化的氫氣和少量氮氣，低溫液體則經(jīng)減壓后送入脫氮塔進行脫氮處理，脫氮后得到產(chǎn)品液化天然氣；小部分氣體經(jīng)減壓并與脫氮塔頂?shù)牡蜏伛Y放氣換熱后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，由于液柱及壓力降，導(dǎo)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(fā)氣空間，與儲罐蒸發(fā)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(jīng)罐外液化天然氣筒帶泵加壓，送至裝車臺，利用帶蒸發(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于，所述的原料混合環(huán)節(jié)還含有化工廠來的二氧化碳?xì)狻?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于，所述的預(yù)處理環(huán)節(jié)，變溫吸附使用的吹掃氣來自于預(yù)處理后的混合原料氣，用量為混合原料氣體積的1/10，該吹掃氣經(jīng)電捕焦、洗苯萘處理后回焦化廠做燃料氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于，所述的甲烷化環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱被引入中壓、低壓廢鍋中使用，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于，所述的深冷液化分離環(huán)節(jié)的汽提氣，經(jīng)變壓吸附分離其中的氮氣、氫氣，之后由風(fēng)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(chǎn)生的蒸發(fā)氣經(jīng)空溫式復(fù)熱器復(fù)熱 后，由風(fēng)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(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)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(zé)任公司, 中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司