热解煤气的气体分离装置及气体分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤化工领域，尤其涉及一种热解煤气的气体分离装置及气体分离方 法。
【背景技术】
[0002] "富煤、少气、缺油"的资源条件，决定了中国能源结构将长期以煤为主。现代煤 化工是推进煤炭清洁高效转化利用的一条重要途径，围绕煤化工进行的科技创新和技术开 发，有相当重要的社会意义和经济意义。以粉煤热解技术为龙头的煤炭分质利用是煤化工 行业重要的技术路线之一。
[0003] 煤炭分质利用是指将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发成分（煤焦 油、煤气），剩余半焦再利用的一种工艺。该工艺副产的热解煤气有效成分高，其中，甲烷含 量超过40 %，富氢气含量超过20 %，C2~C5含量达到14 %。
[0004] 热解煤气如直接用作燃料，其价值不能充分利用，经济性较差。因此，有必要将热 解煤气中的各有用组分进行分离，实现资源的充分利用，减少对环境的污染。
【发明内容】
[0005] 鉴于此，有必要提供了一种热解煤气的气体分离装置及气体分离方法。
[0006] -种热解煤气的气体分离装置，包括净化装置和液化分离装置；
[0007] 所述净化装置用于净化所述热解煤气；
[0008] 所述液化分离装置包括第一换热器、第一气液分离器、混烃精馏塔、第二换热器、 脱氢精馏塔和甲烷精馏塔，所述第一换热器的第一入口用于输入所述热解煤气，所述第一 换热器的第一出口和所述第一气液分离器的入口连通，所述第一气液分离器的气相出口和 所述混烃精馏塔的入口连通，所述第一气液分离器的液相出口输出第一混烃产品，所述混 烃精馏塔的气相出口和所述第二换热器的第一入口连通，所述第二换热器的第一出口和所 述脱氢精馏塔的入口连通，所述混烃精馏塔的液相出口输出第二混烃产品，所述脱氢精馏 塔的气体出口和所述第二换热器的第二入口连通，所述第二换热器的第二出口和所述第一 换热器的第二入口连通，所述第一换热器的第二出口输出富氢气，所述脱氢精馏塔的液体 出口和所述甲烷精馏塔的入口连通，所述甲烷精馏塔的液体出口输出LNG产品，所述甲烷 精馏塔的气相出口和所述第二换热器的第三入口连通，所述第二换热器的第三出口和所述 第一换热器的第三入口连通，所述第一换热器的第三出口输出尾气；
[0009] 所述液化分离装置还包括混合制冷剂循环制冷设备和氮气循环制冷设备，所述混 合制冷剂循环制冷设备用于为所述热解煤气液化提供冷量，以及为所述混烃精馏塔的塔顶 冷凝器提供冷量，所述氮气循环制冷设备用于为所述脱氢精馏塔的塔顶冷凝器和所述甲烷 精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量。
[0010] 在其中一个实施例中，所述净化装置包括依次连通的第一压缩装置、除油装置、水 洗装置、预处理装置、第二压缩装置、水解装置、脱汞装置、脱酸装置和干燥装置；
[0011] 所述第一压缩装置用于将所述热解煤气压缩至0. 5MPa~0. 8MPa ;
[0012] 所述除油装置用于去除所述热解煤气中的润滑油和煤焦油；
[0013] 所述水洗装置用于去除所述热解煤气中的氨；
[0014] 所述预处理装置用于去除所述热解煤气中的苯和萘；
[0015] 所述第二压缩装置用于将所述热解煤气继续压缩至2MPa~4MPa ;
[0016] 所述水解装置用于将所述热解煤气中的有机硫转化为无机硫；
[0017] 所述脱汞装置用于去除所述热解煤气中的汞杂质；
[0018] 所述脱酸装置用于去除所述热解煤气中的酸性杂质；
[0019] 所述干燥装置用于去除所述热解煤气中的水。
[0020] 在其中一个实施例中，所述混合制冷剂循环制冷设备包括依次连通的混合制冷压 缩机、冷却器和第二气液分离器，所述第二气液分离器的液体出口和所述第一换热器的第 四入口连通，所述第一换热器的第四出口和所述第一换热器的第五入口连通，所述第一换 热器的第五出口和所述混合制冷压缩机连通形成回路，所述第二气液分离器的气体出口和 所述第一换热器的第六入口连通，所述第一换热器的第六出口和所述第二换热器的第四入 口连通，所述第二换热器的第四出口和所述第二换热器的第五入口连通，所述第二换热器 的第五出口和所述第一换热器的第五入口连通，所述第一换热器的第五出口和所述混合制 冷压缩机连通形成回路。
[0021] 在其中一个实施例中，所述氮气循环制冷设备包括氮气压缩机，所述氮气压缩机 的出口和所述第一换热器的第七入口连通，所述第一换热器的第七出口和所述第二换热器 的第六入口连通，所述第二换热器的第六出口和分流器的入口连通，所述分流器的第一出 口和所述脱氢精馏塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，所述脱氢精馏塔的塔顶冷凝器的氮气 出口和第二集流器的第一入口连通，所述分流器的第二出口和所述甲烷精馏塔的塔顶冷凝 器的氮气入口连通，所述甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气出口和所述第二集流器的第二入 口连通，所述第二集流器的出口和所述第二换热器的第七入口连通，所述第二换热器的第 七出口和所述第一换热器的第八入口连通，所述第一换热器的第八出口和所述氮气压缩机 的入口连通形成回路。
[0022] -种热解煤气的气体分离方法，包括以下步骤：
[0023] 净化所述热解煤气；
[0024] 将净化后的热解煤气降温至_5°C~-25°C后进行气液分离，输出气液分离得到的 液相，得到第一混烃产品；
[0025] 将气液分离得到的气相进行第一次精馏分离，输出第一次精馏分离得到的液相， 得到第二混烃产品；
[0026] 将第一次精馏分离得到的气相降温至-145Γ~-165Γ，接着，进行第二次精馏分 离，将第二次精馏分离得到的气体升温后输出，得到富氢气；
[0027] 将第二次精馏分离得到的液体进行第三次精馏分离，输出第三次精馏分离的液 体，得到LNG产品，将第三次精馏分离得到的尾气升温后输出；
[0028] 其中，采用混合制冷剂为所述热解煤气液化和所述第一次精馏分离提供冷量，采 用氮气为所述第二次精馏分离和所述第三次精馏分离的提供冷量。
[0029] 在其中一个实施例中，净化所述热解煤气的操作包括以下步骤：
[0030] 将所述热解煤气压缩至0. 5MPa~0. 8MPa ;
[0031] 去除所述热解煤气中的润滑油和煤焦油；
[0032] 去除所述热解煤气中的氨；
[0033] 去除所述热解煤气中的苯和萘；
[0034] 将所述热解煤气继续压缩至2MPa~4MPa ;
[0035] 将所述热解煤气中的有机硫转化为无机硫；
[0036] 去除所述热解煤气中的汞杂质；
[0037] 去除所述热解煤气中的酸性杂质；
[0038] 去除所述热解煤气中的水。
[0039] 在其中一个实施例中，去除所述热解煤气中的氨的操作中，采用水洗的方法去除 所述热解煤气中的氨；
[0040] 去除所述热解煤气中的汞杂质的操作中，采用载硫活性炭吸附所述热解煤气中的 汞杂质。
[0041] 在其中一个实施例中，采用混合制冷剂为所述热解煤气液化和所述第一次精馏分 离提供冷量的操作为：
[0042] 将低压的混合制冷剂增压后，冷却至40°C后进行气液分离，气液分离后的液相节 流制冷后，返流为所述热解煤气液化提供冷量后复温，气液分离后的气相节流制冷后，然后 返流为所述第一次精馏分离提供冷量，与返流的液相混合为所述热解煤气液化提供冷量后 复温，返流形成回路。
[0043] 在其中一个实施例中，采用氮气为所述第二次精馏分离和所述第三次精馏分离提 供冷量的操作为：
[0044] 将氮气压缩后冷却至40°C，通过节流制冷后，为所述第二次精馏分离和所述第三 次精馏分离提供冷量，然后返流复温，形成回路。
[0045] 在其中一个实施例中，所述热解煤气中含有甲烧、氢气、C2、C2以上组分，以及一氧 化碳、氮气、二氧化碳、有机硫、二氧化硫、硫化氢、氨、焦油、粉尘和水蒸气等组分中的一种 或几种，其中，甲烷的体积含量为40 %~45 %，氢气的体积含量