本發(fā)明屬于焦爐尾氣資源化循環(huán)利用領域，具體來說是一種焦爐尾氣制LNG及富氫尾氣制液氨的工藝方法。

背景技術：

LNG是一種清潔、高效的能源，主要成分為甲烷，具有熱值高和方便貯運的特點，在化工原料和然氣市場上占據(jù)越來越重的位置，特別是隨著大規(guī)模城市天然氣改造、應用范圍和用量的不斷擴大，天然氣供給在一定階段內將會出現(xiàn)短缺，而且在短期內也沒有替代品，LNG將會擁有更加光明的前景。

焦爐氣是焦化廠煤炭干餾成焦過程中的主要副產物之一，主要成分有氫氣、甲烷、CO、CO₂等?，F(xiàn)有焦爐氣的凈化處理一般采用水洗脫油、洗萘、脫硫、脫苯等，凈化后的煤氣主要做為城市煤氣、化工原料、工業(yè)燃氣等，但仍有較多的焦化廠無煤氣回收和綜合利用工序，將煤氣燃燒放空或直接排放，其后果是造成有毒有害氣體和粉塵對大氣環(huán)境的嚴重污染。因此，將焦爐尾氣資源化利用對于節(jié)能減排大有裨益。

然而，焦爐尾氣制LNG的同時會產生富氫、富氮尾氣。富氫尾氣易燃易爆，體積大、運輸困難，并含有一定的有機物，直接排放對環(huán)境造成很大的污染；同時，富氫尾氣又具有可利用的能量和價值；氮氣濃度較大時導致人員呼吸困難，昏迷甚至窒息。因此，對富氮、富氫氣體的妥善處理尤顯重要。液氨是一種常見且重要的化工原料，在工業(yè)中運用廣泛，且便于運輸。因此，將焦爐尾氣回收，循環(huán)制備LNG和液氨，不僅有利于環(huán)保和安全衛(wèi)生，還可以節(jié)約能源，降低生產成本。

目前，用焦爐煤氣制備LNG時對該過程中產生的富氮、富氫尾氣缺乏資源化和循環(huán)化利用，用熱交換器出去甲烷化氣體中的熱量，回收廢熱，而不是將反應過程中的熱量進一步在反應中循環(huán)利用，造成熱能浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了達到焦爐尾氣循環(huán)回收利用的目的，提出了一種焦爐尾氣制LNG及富氫尾氣制液氨的工藝方法。

本發(fā)明的技術方案為：一種焦爐尾氣制LNG及富氫尾氣制液氨的工藝方法，按以下步驟順次進行：

a)預處理和精脫油脫萘

將焦爐煤氣進行粗脫萘和焦油后儲存在干式氣柜中，經(jīng)過往復式壓縮機對氣柜中氣體增壓至3.8MPa，隨后進入精脫油脫萘工序，進一步降低萘、焦油含量，分別降至1mg/Nm³以下；

b)粗脫硫，脫苯脫氨

以 活性炭作為脫硫劑，對經(jīng)過a步處理后的焦爐煤氣粗脫硫，使H₂S脫至≤1mg/Nm³后，采用全干法凈化工藝，進行脫苯脫氨，使苯、氨含量≤10ppm；

c)精脫硫及超精凈化

將b步處理后的焦爐煤氣作為原料氣，換熱升溫后進行預加氫轉化，隨后依次進行三次脫硫轉化，使硫轉化器內原料氣中的有機硫轉化成無機硫，使總硫含量小于0.05ppm；

d)三級甲烷化

在催化劑作用下對c步處理后的原料氣進行三級甲烷化反應，通過將每一級反應產生的熱量加熱原料氣和副產3.9MPa飽和蒸汽的方法移去上一級甲烷化過程產生的熱量，對三級甲烷化后的氣體降至常溫，氣液分離，得到LNG粗產品氣；

e)深冷液化，獲得LNG

將LNG粗產品氣輸入冷箱內，以氣液混合物作為精餾塔底部熱源，進一步冷卻后在高壓精餾塔底部參加精餾，初次精餾后獲得富甲烷液體及高壓富氫氣，高壓富氫氣經(jīng)復熱后送出冷箱；富甲烷液體減壓精餾，獲得LNG，部分LNG冷卻至-162℃、降壓至0.015MPa后儲存LNG貯罐中，部分LNG作為燃料自用；低壓精餾塔頂部獲得的低壓富氮氣送出冷箱，循環(huán)壓縮制冷；

f)合成氨工序

將富氮尾氣與富氫尾氣分別增壓至17.7MPa，混合后進入氨合成塔；氨合成塔內反應后440～450℃的氣體通過換熱、副產1.3MPaG的飽和蒸汽、水冷器和冷交換器連續(xù)降溫至37℃，后進入冷交換器繼續(xù)降溫，對冷凝后的液氨進行分離、冷卻，分離出的液氨減壓至3.3MPaG后進入冷凍工序，獲得液氨并儲存在液氨貯罐中。

進一步地，所述脫苯脫氨系統(tǒng)中使用的吸附器吸附飽和后，由部分凈化焦爐煤氣加熱再生，冷卻后投入下一次循環(huán)使用。

進一步地，所述LNG貯罐進液管設置有上、下進液，初次對LNG預冷時采用上進液，儲罐預冷完成后采用下進液，減少BOG產生。

進一步地，所述循環(huán)制冷中混合制冷劑包括氮氣、甲烷、C2、C3、C5，所述混合制冷劑壓縮冷卻后進入液化冷箱至-50℃，再進入精餾塔繼續(xù)冷卻、液化并過冷到-160℃，進入液化換熱器的冷端，由下而上汽化，且該混合制冷劑可循環(huán)壓縮制冷。

進一步地，進行所述深冷液化工序之前進入脫酸干燥TSA系統(tǒng)，確保CO₂≤30ppm，水≤1ppm。

進一步地，所述循環(huán)壓縮機為離心式壓縮機，帶變頻器，由高壓異步電機驅動，可通過轉速調節(jié)進行流量調節(jié)。

進一步地，所述液氨貯罐采用大、中型合成氨裝置常用的壓力式球形貯罐，容積為3000m³，每期2臺，共4臺，球罐設計壓力為2.17MPa.G。

進一步地，所述氨壓縮機為螺桿式氨壓縮機，氨壓縮機出口的氣氨冷卻后，自流至液氨儲槽，液氨儲槽的液氨流經(jīng)壓縮機經(jīng)濟器后，蒸發(fā)制冷，循環(huán)利用。

本發(fā)明的有益效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)點：

1、產品質量高、總硫含量少

經(jīng)過加氫催化，將原料氣中有機硫轉化為無機硫，并通過粗脫硫和三次精脫硫，使最終產品中總硫含量在0.05ppm以下。

2、采用三級甲烷化反應，將原料氣中的CO、CO₂轉換成甲烷，從而變有害為有益，變廢為寶。

3、用焦爐尾氣制備LNG的同時收集富氫、富氮尾氣，制備液氨，減少資源浪費，安全又環(huán)保。

4、三級甲烷化工序通過副產3.9MPa飽和蒸汽降低甲烷化氣體的溫度，并利用余熱與原料氣換熱，節(jié)約熱能。

5、脫苯脫氨系統(tǒng)中使用的吸附器是由部分凈化焦爐煤氣加熱再生，循環(huán)使用，充分利用焦爐煤氣。

6、本發(fā)明的工藝流程采用循環(huán)模式，原料利用率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2是三級甲烷化工藝流程圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述：

最有實施方案：

如圖1所示的一種焦爐尾氣制LNG及富氫尾氣制液氨的工藝方法，具體操作方法如下：

一種焦爐尾氣制LNG及富氫尾氣制液氨的工藝方法，按以下步驟順次進行：

b)粗脫硫，脫苯脫氨

以 活性炭作為脫硫劑，對經(jīng)過a步處理后的焦爐煤氣粗脫硫，使H₂S脫至≤1mg/Nm³后，采用全干法凈化工藝，進行脫苯脫氨，使苯、氨含量≤10ppm；脫苯脫氨系統(tǒng)中使用的吸附器吸附飽和后，由部分凈化焦爐煤氣加熱再生，冷卻后投入下一次循環(huán)使用。

c)精脫硫及超精凈化

將b步處理后的焦爐煤氣作為原料氣，換熱升溫后進行預加氫轉化，隨后依次進行三次脫硫轉化，使硫轉化器內原料氣中的有機硫轉化成無機硫，使總硫含量小于0.05ppm；

d)三級甲烷化

在催化劑作用下對c步處理后的原料氣進行三級甲烷化反應，通過將每一級反應產生的熱量加熱原料氣和副產3.9MPa飽和蒸汽的方法移去上一級甲烷化過程產生的熱量，對三級甲烷化后的氣體降至常溫，氣液分離，得到LNG粗產品氣；

e)深冷液化，獲得LNG

在進行深冷液化工序之前進入脫酸干燥TSA系統(tǒng)，確保CO₂≤30ppm，水≤1ppm；隨后，將LNG粗產品氣輸入冷箱內，以氣液混合物作為精餾塔底部熱源，進一步冷卻后在高壓精餾塔底部參加精餾，初次精餾后獲得富甲烷液體及高壓富氫氣，高壓富氫氣經(jīng)復熱后送出冷箱；富甲烷液體減壓精餾，獲得LNG，部分LNG冷卻至-162℃、降壓至0.015MPa后儲存LNG貯罐中，LNG貯罐進液管設置有上、下進液，初次對LNG預冷時采用上進液，儲罐預冷完成后采用下進液，減少BOG產生；部分LNG作為燃料自用；低壓精餾塔頂部獲得的低壓富氮氣送出冷箱，循環(huán)壓縮制冷；

f)合成氨工序

來自LNG低壓分離塔頂?shù)母坏矚?，與來自LNG高壓分離塔頂?shù)母粴湮矚夥謩e壓縮增壓至17.7MPa后混合，進入氨合成塔；氨合成塔內反應后440～450℃的氣體與二次進塔熱氣換熱，并通過產生副產1.3MPaG的飽和蒸汽降溫至220℃，繼續(xù)換熱降溫至80℃后進入水冷器，冷卻至37℃后進入冷交換器繼續(xù)降溫，冷凝后的液氨在氨分離段分離，并經(jīng)兩次分氨、冷卻，回收分氨后氣體的冷量后經(jīng)循環(huán)壓縮機加壓與補充氣匯合分離油分后進入下一輪循環(huán)；將分離出的液氨減壓至3.3MPaG后送出界區(qū)；隨后進入冷凍工序，獲得液氨并放置液氨儲罐內，液氨貯罐采用大、中型合成氨裝置常用的壓力式球形貯罐，容積為3000m³，每期2臺，共4臺，球罐設計壓力為2.17MPa.G。

作為一種優(yōu)選方式，所述循環(huán)制冷中混合制冷劑包括氮氣、甲烷、C2、C3、C5，所述混合制冷劑壓縮冷卻后進入液化冷箱至-50℃，再進入精餾塔繼續(xù)冷卻、液化并過冷到-160℃，進入液化換熱器的冷端，由下而上汽化，且該混合制冷劑可循環(huán)壓縮制冷。

作為一種優(yōu)選方式，所述循環(huán)壓縮機為離心式壓縮機，帶變頻器，由高壓異步電機驅 動，可通過轉速調節(jié)進行流量調節(jié)。

作為一種優(yōu)選方式，所述氨壓縮機為螺桿式氨壓縮機，氨壓縮機出口的氣氨冷卻后，自流至液氨儲槽，液氨儲槽的液氨流經(jīng)壓縮機經(jīng)濟器后，蒸發(fā)制冷，循環(huán)利用。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，自當可作為各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權利要求的保護范圍所界定的為標準。