一種焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金及化工尾氣回收利用技術領域，尤其涉及一種焦爐煤氣和轉爐煤 氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素的方法。
【背景技術】
[0002] 焦爐煤氣是煤高溫干餾過程中的副產(chǎn)物，其主要成分為氫氣（60%左右）、甲烷 (25 %左右），另外含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮氣、CmHn等，其中氫氣、甲烷等為可燃 物，屬于高熱值煤氣。轉爐煤氣是轉爐煉鋼過程中產(chǎn)生的混合氣，其主要成分一氧化碳和二 氧化碳，含量高達60%。
[0003] 目前，為解決好焦爐煤氣、轉爐煤氣的回收利用，現(xiàn)有技術主要利用其熱值作為其 他領域的生產(chǎn)用燃料，或是爭化提純其中的有效組分制備液化天然氣、甲醇、二甲醚、氨、尿 素等附加值產(chǎn)品。關于焦爐煤氣、轉爐煤氣的回收利用也有相關的專利記載。具體相關記 載如下所述：
[0004] 例如：申請?zhí)枮?00610089297. 9,專利名稱為"一種利用冶金廢氣生產(chǎn)液氨、尿素 及甲醇的生產(chǎn)方法"的發(fā)明專利，該專利公開了一種冶金化工領域焦爐煤氣的回收利用的 方法：焦爐煤氣經(jīng)精脫硫、加壓后，通過氫分離裝置制備出純度大于90%的氫氣作為合成 氨的原料氣，合成氨所需的氮氣直接來自氧氣廠的污氮；生產(chǎn)尿素的原料氣二氧化碳來自 同一個冶金廠的石灰和白云石焙燒工序。本發(fā)明充分利用了冶金廠生產(chǎn)的焦爐煤氣、二氧 化碳和污氮的附加價值，合理地進行生產(chǎn)結構調整，對資源綜合利用及環(huán)境改善均起到了 很好的示范作用。生產(chǎn)液氨、尿素及甲醇所需的原料為氫氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳，該 專利公開了原料氫氣是由焦爐煤氣獲取，原料氮氣是由氧氣生產(chǎn)過程放散的污氮作為氮氣 源，原料一氧化碳取自焦爐煤氣，原料二氧化碳來自冶金企業(yè)的另外一種廢氣。很明顯地， 該專利是以回收利用焦爐煤氣為主，并匹配冶金企業(yè)現(xiàn)有的有效資源完成焦爐煤氣的回收 利用。由于焦爐煤氣中甲烷也是主要組分之一，而該專利對甲烷是作為燃料加以回收利用， 或者將其轉化為一氧化碳和氫氣生產(chǎn)甲醇。作為燃料，甲烷的價值沒有得到有效利用和充 分體現(xiàn)；將甲烷轉化為一氧化碳和氫氣，增加了工藝路線，徒增了生產(chǎn)成本，對于企業(yè)自身 來說，并不是最佳方案。
[0005] 例如：申請?zhí)枮?00610102037. 0,專利名稱為"一種同時生產(chǎn)二甲醚、液化天然氣 及尿素的方法"的發(fā)明專利，該專利公開了一種焦爐煤氣和煤制氣生產(chǎn)二甲醚、液化天然氣 及尿素的方法：煤、水蒸氣和氧氣經(jīng)過煤炭氣化生成的水煤氣和焦爐煤氣同時生產(chǎn)二甲醚、 液化天然氣及尿素，尿素生產(chǎn)原料二氧化碳一部分來自水煤氣深度爭化后分離得到的，另 一部分從焦爐煤氣經(jīng)過爭化、變壓吸附解吸混合氣冷凝分離得到。該專利所披露的技術特 征里未提及尿素原料二氧化碳的純度，或者是否含有其他雜質，以及關于雜質進入尿素裝 置損壞設備等到均未提及，最終使得該技術方案在具體應用中具有一定的局限性，并不能 很好的將目前存在的問題--解決。
[0006] 例如：申請?zhí)枮?01210389762. 6,專利名稱為"轉爐煤氣配焦爐煤氣制甲醇的提 氫尾氣制CNG的工藝方法"的發(fā)明專利，該專利公開了一種甲醇解吸氣制備CNG的方法：甲 醇解吸氣在變壓吸附裝置中脫除出甲烷，經(jīng)壓縮得到CNG，解吸氣中的二氧化碳作為吸附相 脫除，氫氣作為沖洗氣，氮氣作為燃料氣使用。該專利巧妙地將甲醇解吸氣中的甲烷進行了 回收利用，同時其他有效氣體也在生產(chǎn)過程中得到了回收利用，但是氫氣、氮氣的價值卻并 沒有最大化地加以利用，而且二氧化碳作為溫室氣體，并沒有對其進行有效地"變廢為寶"； 因此，該技術方案在具體應用中并沒有實現(xiàn)資源利用最大化。
[0007] 綜上所述，現(xiàn)有技術中針對焦爐煤氣、轉爐煤氣的回收利用并沒有一個資源利用 最大化的技術方案。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明解決的技術問題是提供一種焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素 的方法，能夠從焦爐煤氣和轉爐煤氣中有效地分離出氮氣、氫氣、氨、二氧化碳、甲烷；其中， 回收的氨可以再次回收進入合成氨系統(tǒng)進行資源循環(huán)利用。
[0009] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和 尿素的方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟a :預處理操作；
[0011] 將焦爐煤氣原料氣輸送至除油塔進行焦油脫除操作，當焦油含量脫除至20mg/m3 以下時，將焦爐煤氣送入焦爐氣壓縮機一段進行加壓操作；
[0012] 將加壓后的焦爐煤氣進行預處理操作，當焦油含量脫除至5ppm以下，以及萘脫除 至lmg/m3以下時，將焦爐煤氣送入焦爐氣壓縮機二段進行加壓操作；其中，預處理解吸氣輸 送至鍋爐燃燒，或者經(jīng)火炬燃燒后放空；
[0013] 步驟b:壓縮操作；
[0014] 將經(jīng)焦爐氣壓縮機二段壓縮后的焦爐煤氣送入焦爐氣壓縮機三段以及四段進行 加壓操作，加壓操作后的焦爐煤氣進行變壓吸附操作；
[0015] 步驟c :變壓吸附操作；
[0016] 將壓縮操作輸出的焦爐煤氣送入變壓吸附一段進行第一次提氫操作，將變壓吸附 一段輸出的焦爐煤氣輸送至變壓吸附二段進行第二次提氫操作，將變壓吸附一段的解吸氣 輸送至脫硫塔進行粗脫硫操作；
[0017] 將變壓吸附二段輸出的焦爐煤氣與液化天然氣分離來的精餾尾氣混合，并輸送至 焦爐氣壓縮機五段進行加壓操作；將變壓吸附二段的解吸氣返至變壓吸附一段中循環(huán)利 用；其中，第二次提氫操作后的焦爐煤氣中氫氣體積含量> 99.90% ;
[0018] 步驟d :粗脫硫、精脫硫操作；
[0019] 將轉爐煤氣原料氣與變壓吸附一段的解吸氣輸送至冷卻塔進行混合冷卻操作，當 粉塵除至5mg/m3以下時，將混合氣體輸送至脫硫塔進行脫除操作；當H2S脫除至20mg/m3 以下時，將混合氣體輸送至混合氣壓縮機中進行壓縮操作；
[0020] 將混合氣壓縮來輸出的混合氣輸送至加氫反應器，并將混合氣中的有機硫轉化為 硫化氫；將加氫反應器輸出的混合氣輸送至精脫硫反應器，并將有機硫和無機硫的總硫含 量降至0.1 ppm以下；
[0021] 步驟e:變換、脫碳操作；
[0022] 將精脫硫反應器輸出的混合氣輸送至中變爐、低變爐，并將低變爐輸出的混合氣 中一氧化碳體積含量降至0.3%以下；將低變爐輸出的混合氣輸送至吸收塔進行脫碳操 作，并將二氧化碳從吸收塔的塔頂輸出；
[0023] 步驟f :液化天然氣分操作；
[0024] 將步驟e中脫碳操作后的混合氣輸送至甲烷化爐，并將一氧化碳和二氧化碳含量 降至IOppm以下，然后將混合氣進行干燥操作；將干燥后的混合氣輸送至換熱器進行吸收 冷量操作，進而送入由主換熱器、氣液分離器、精餾塔組成的液化冷箱完成液化分離操作； 其中，精餾塔底部輸出的液化天然氣中甲烷體積含量大于92%，并將該液化天然氣作為產(chǎn) 品之一進行儲存；
[0025] 步驟g :氨合成操作；
[0026] 將步驟c中變壓吸附二段輸出的氫氣與步驟f中氣液分離器分離出的作為精 餾尾氣的氮氫氣混合，并輸送至焦爐氣壓縮機五段進行加壓操作，然后將壓縮后的氣體 與空壓機輸送來的氮氣混合成為氫氮混合氣，上述氫氮混合氣中的氫氣與氮氣的配比為 2. 9-3. I ： 1 ；
[0027] 將上述氫氮混合氣輸送至合成氣壓縮機一段、二段以及三段進行加壓操作，然后 將氫氮混合氣送入氨合成工段進行氨合成操作，經(jīng)氨合成操作后獲得的液氨的質量濃度為 99. 95%以上；將上述液氨中的一部分送入尿素工段用于合成尿素，將上述液氨中的剩一部 分作為產(chǎn)品之二進行儲存；
[0028] 步驟h :尿素合成操作；
[0029] 將步驟e中由吸收塔的塔頂輸出的再生氣二氧化碳輸送至二氧化碳壓縮機進行 加壓操作，進行加壓操作后的二氧化碳與步驟g中輸送來的用于合成尿素的液氨在尿素工 段中完成尿素合成操作；將上述合成尿素作為產(chǎn)品之三進行儲存。
[0030] 優(yōu)選地，上述焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素的方法還可具有如下特 占·
[0031] 所述步驟e中的脫碳操作采用的脫碳工藝為：二氧化碳體積含量大于98 %的濕法 脫碳工藝。
[0032] 優(yōu)選地，上述焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素的方法還可具有如下特 占·
[0033] 所述步驟a中的預處理的焦爐煤氣原料氣來自焦化廠，所述步驟d中的轉爐煤氣 原料氣來自冶金行業(yè)生產(chǎn)的廢氣。
[0034] 優(yōu)選地，上述焦爐煤氣和轉爐煤氣聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和尿素的方法還可具有如下特 占·
[0035] 所述步驟c中變壓吸附一段出口氣中的氫氣體積含量在95%以上；