利用低壓塔回流液作為高壓塔洗滌液的焦?fàn)t氣制取lng的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LNG的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體說是一種利用低壓塔回流液作為高壓塔洗滌液的焦?fàn)t氣制取LNG的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，由于天然氣需求上升以及價格上漲，部分企業(yè)開始將目光投向了焦?fàn)t煤氣(人工煤氣或化工尾氣)制天然氣項目。利用焦化廠或化工廠副產(chǎn)的煤氣，將過去用于放空去火炬燃燒或發(fā)電的煤氣轉(zhuǎn)而制成高附加值的LNG或SNG，剩余的富氫氣體聯(lián)產(chǎn)甲醇或合成氨，變廢為寶。利用剩余焦?fàn)t煤氣(人工煤氣或化工尾氣)生產(chǎn)LNG，既有效解決了焦?fàn)t尾氣的排放問題，又具有十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0003]焦?fàn)t煤氣(人工煤氣或化工尾氣)生產(chǎn)液化天然氣聯(lián)產(chǎn)甲醇裝置，其設(shè)計難點在于既要低能耗生產(chǎn)LNG，又要兼顧提取較高壓力的富氫尾氣用于合成甲醇或合成氨。富氫尾氣中的甲烷等雜質(zhì)對于合成甲醇來說屬于惰性氣體，其存在將抑制甲醇合成反應(yīng)增加能耗。必須限制富氫尾氣中的甲烷含量。焦?fàn)t煤氣深冷分離制取LNG，至少需有一個精餾塔及相應(yīng)的塔頂冷凝器及塔底再沸器。對于聯(lián)產(chǎn)甲醇或合成氨的LNG裝置，為提高尾氣壓力(出冷箱壓力越高后續(xù)甲醇或合成氨的能耗越低)并降低裝置能耗，通常采用二只精餾塔。高壓精餾塔為初次精餾，用于產(chǎn)出高壓富氫尾氣和富甲烷液體，富甲烷液體送入低壓精餾塔，再次精餾獲得LNG產(chǎn)品和低壓尾氣。高壓精餾塔配有冷凝器，低壓塔配有冷凝器及再沸器。二只塔頂冷凝器可采用液氮或混合制冷劑作為冷源。出冷箱低壓尾氣通過增壓機將其增壓為高壓富氫氣壓力后并入高壓富氫尾氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用低壓塔回流液作為高壓塔洗滌液的焦?fàn)t氣制取LNG的方法，從根本上解決了現(xiàn)有LNG的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法無法實現(xiàn)低能耗的同時進(jìn)行甲醇或合成氨的聯(lián)產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:該利用焦?fàn)t氣制取液化天然氣的系統(tǒng)，其技術(shù)要點是:該方法在利用焦?fàn)t氣制取液化天然氣的系統(tǒng)中進(jìn)行，該系統(tǒng)包括主換熱器、壓縮機、高壓脫氫精餾塔、低壓脫碳精餾塔、冷凝器、再沸器、高壓栗、分離罐以及平衡罐，主換熱器的高溫制冷劑依次經(jīng)過壓縮機和分離罐后返回主換熱器，分離罐的頂部出料口依次經(jīng)過主換熱器、節(jié)流閥III以及冷凝器后再次經(jīng)過主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進(jìn)料口相連，分離罐的底部出料口依次經(jīng)過換熱器以及節(jié)流閥I后返回主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進(jìn)料口相連;原料氣的進(jìn)料管經(jīng)過主換熱器后與低壓脫碳精餾塔底部的再沸器進(jìn)料口相連，低壓脫碳精餾塔底部的再沸器出料口經(jīng)過主換熱器與高壓脫氫精餾塔底部的進(jìn)料口相連；低壓脫碳精餾塔頂部出料口依次經(jīng)過冷凝器、平衡罐后通過高壓栗通入高壓脫氫精餾塔頂部的進(jìn)料口，平衡罐的進(jìn)料口同時與低壓脫碳精餾塔頂部進(jìn)料口相連;低壓脫碳精餾塔底部的出料口經(jīng)過主換熱器與LNG貯槽相連;高壓脫氫精餾塔頂部的出料口經(jīng)過主換熱器與甲醇聯(lián)產(chǎn)設(shè)備或氨聯(lián)產(chǎn)設(shè)備相連;高壓脫氫精餾塔底部的出料口通過節(jié)流閥II與低壓脫碳精餾塔中部的進(jìn)料口相連；
利用低壓塔回流液作為高壓塔洗滌液的焦?fàn)t氣制取LNG的方法，包括以下步驟:
1)將凈化后的原料焦?fàn)t氣預(yù)冷后在_40°C，2.15MPa.G通入主換熱器，被返流的低溫富氫氣及混合制冷劑冷卻至_96°C，以氣體形式進(jìn)入再沸器，被進(jìn)一步冷卻至_125°C，再次進(jìn)入主換熱器進(jìn)一步被冷卻至_168°C，以氣液兩相形式進(jìn)入高壓脫氫精餾塔底部;在高壓脫氫塔底部獲得富甲烷液體，在高壓脫氫塔頂部獲得高壓富氫氣；
2)高壓脫氫塔頂部的高壓富氫氣進(jìn)入主換熱器，經(jīng)主換熱器復(fù)熱復(fù)熱后通入甲醇聯(lián)產(chǎn)設(shè)備或氨聯(lián)產(chǎn)設(shè)備；高壓脫氫塔底部的富甲烷液體經(jīng)過節(jié)流閥II過冷減壓至-169.4°C，0.72MPa.G后送入低壓脫碳精餾塔中部進(jìn)行第二次精餾;在低壓脫碳精餾塔底部獲得LNG，在低壓脫碳精餾塔頂部獲得含有C0、H2、N2、CH4的混合氣體；
3)低壓脫碳精餾塔底部的LNG經(jīng)過主換熱器過冷至-160°C，0.687MPa.G通入LNG貯槽；低壓脫碳精餾塔頂部的CO、H2、N2、CH4混合氣體經(jīng)冷凝器冷卻后一部分作為低壓脫碳精餾塔的回流液，另一部分通過平衡罐穩(wěn)壓后通過高壓栗增壓送至高壓脫氫塔作為上升蒸汽的洗滌吸收液；
4)將壓縮機壓縮后的混合制冷劑通入分離罐，混合制冷劑以氣液兩相進(jìn)入主換熱器；混合制冷劑的氣相經(jīng)主換熱器冷卻成液體后經(jīng)節(jié)流閥III降壓降溫后通入冷凝器，換熱后經(jīng)過主換熱器通入壓縮機;混合制冷劑的液相經(jīng)節(jié)流閥I在主換熱器中降壓冷卻至_74°C，
0.29MPa.G與返流的混合制冷劑換熱后返回壓縮機。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的設(shè)計難點在于既要在低能耗下生產(chǎn)LNG，又要在較高壓力下提取用于合成甲醇或合成氨的富氫尾氣。富氫尾氣中的甲烷等雜質(zhì)對于甲醇的合成來說屬于惰性氣體，其存在將抑制甲醇合成的正反應(yīng)，導(dǎo)致能耗增加，因此必須限制富氫尾氣中的甲烷含量。
[0007]本發(fā)明通過高壓精餾塔為初次精餾，用于產(chǎn)出高壓富氫尾氣和富甲烷液體，富甲烷液體送入低壓精餾塔，再次精餾獲得LNG產(chǎn)品和低壓尾氣。高壓精餾塔配有冷凝器，低壓脫碳精餾塔配有冷凝器及再沸器。出冷箱低壓尾氣通過增壓機將其增壓為高壓富氫氣壓力后并入高壓富氫尾氣。通過高壓栗將低壓回流液加壓后送至高壓脫氫精餾塔塔頂，作為高壓脫氫精餾塔的洗滌吸收液。
[0008]高壓脫氫精餾塔無需設(shè)置冷凝器，但仍可實現(xiàn)冷凝器的功能，由于無冷凝器，減少了冷凝器溫差帶來的不可逆損失，而且無低壓脫碳精餾塔低壓尾氣產(chǎn)生，尾氣僅為高壓富氫尾氣一種，流程更簡單，省去了低壓尾氣增壓機，不但節(jié)約了冷凝器及低壓尾氣增壓機的投入成本，無需為冷凝器、低壓尾氣增壓機設(shè)置專用廠房，減少了設(shè)備占地面積，減少了被省略設(shè)備的維護(hù)成本，并提高了裝置的可靠性。
[0009]由于傳統(tǒng)流程中高壓脫氫精餾塔冷凝器溫度是系統(tǒng)中最低溫度，制冷能耗較高，多采用液氮作為冷凝器的冷源。采用本發(fā)明的方法后，高壓脫氫精餾塔頂溫度有所提高，相應(yīng)的降低了這部分能耗，當(dāng)甲烷收率相同時，冷凝器可采用混合制冷劑作為冷源而非液氮，因此無需使用氮壓機等一系列設(shè)備，使制冷循環(huán)更易實現(xiàn)，減少了設(shè)備投入成本，減少了占地面積，易于操作維護(hù)，并大大提高了裝置的可靠性。綜上所述，本發(fā)明的方法可將傳統(tǒng)工藝中用于放空去火炬燃燒或發(fā)電的煤氣轉(zhuǎn)而制成高附加值的LNG或SNG，剩余的富氫氣體聯(lián)產(chǎn)甲醇或合成氨，既有效解決了焦?fàn)t尾氣的排放問題，又具有十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的工藝流程結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0011]附圖標(biāo)記說明:1壓縮機、2高壓脫氫精餾塔、3低壓脫碳精餾塔、4高壓栗、5分離罐、6冷凝器、7再沸器、8主換熱器、9、平衡罐、10節(jié)流閥1、11節(jié)流閥I1、12節(jié)流閥III。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合圖1，通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。該利用焦?fàn)t氣制取液化天然氣的系統(tǒng)，包括主換熱器8、壓縮機1、高壓脫氫精餾塔2、低壓脫碳精餾塔3、冷凝器6、再沸器7、高壓栗4、分離罐5以及平衡罐9。其中，主換熱器的高溫制冷劑依次經(jīng)過壓縮機和分離罐后返回主換熱器，分離罐的頂部出料口依次經(jīng)過主換熱器、節(jié)流閥III以及冷凝器后再次經(jīng)過主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進(jìn)料口相連，分離罐的底部出料口依次經(jīng)過換熱器以及節(jié)流閥I 10后返回