一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，属于液化天然气生产领域，该工艺步骤包括原料混合、初压缩、预处理、净化、再压缩、甲烷化、干燥脱汞、深冷液化分离、液化天然气储罐以及液化天然气装车。本发明的利用焦炉气生产液化天然气的工艺和现有技术相比，能用焦炉气生产合格的液化天然气产品，液化天然气可方便进行运输和利用，提高焦炉气的附加值；有效的降低了生产成本，提高了经济效益，降低了环境污染。
【专利说明】一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及液化天然气生产领域，具体地说是一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺。
【背景技术】
[0003]我国是世界最大焦炭生产国，每年产生的副产品焦炉气约400~600亿Nm3/年。典型焦炉气组成中，H2 54~59% (体积分数，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、氰化氢、硫化氢、有机硫等杂质。焦炉气中的有效成分较多，但杂质也多，目前大部分焦炉气经净化后用于生产甲醇、二甲醚、氢气、氨及生活煤气，部分直接放散。
[0004]液化天然气简称LNG，主要成分为甲烷，为国家鼓励开发的清洁能源，广泛用于:城市燃气、汽车燃料、低温冷源。国内LNG需求旺盛，目前主要来源为管道天然气、国外进口LNG，我国地域广大，上述来源已远远不能满足市场对于LNG的需求。
[0005]利用国内已经运行的焦化厂排放的焦炉气生产LNG，通过槽车运输，可以满足各种用户对LNG的需求，大大开拓LNG市场。既能实现资源的综合利用，又能为市场提供清洁能源，节能减排。
[0006]目前，已有专 利公开了焦炉气生产液化天然气的相关技术，例:CN1952082A是利用变压吸附法对压缩后的焦炉气分离、再冷凝生产LNG，该公开专利只是通过物理变化提出焦炉气中含有的甲烷气体，没有充分利用焦炉气中CO、CO2以及H2，使其发生甲烷化反应生产甲烷，造成资源的浪费；CN10170 9237 A是利用膜分离将甲烷化后的焦炉气分离出没有反应完全的氢气然后通过再冷凝生产液化天然气，该公开的专利甲烷产率较低；CN101100622 A、CN101921641A是经预处理、脱硫、甲烷化、PSA生产合成天然气，上述两个专利公开的天然气没经过液化，天然气体积大，运输困难，物流成本高。
【发明内容】
[0007]本发明的技术任务是提供一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺。
[0008]本发明的技术任务是按以下方式实现的，该工艺步骤包括原料混合、初压缩、预处理、净化、再压缩、甲烷化、干燥脱汞、深冷液化分离、液化天然气储罐以及液化天然气装车，
工艺步骤具体如下:
1)原料混合:混合原料气包括焦化厂来的焦炉气、富甲烷气以及液化天然气，将焦化厂来的焦炉气、富甲烷气以及液化天然气储罐的蒸发气均匀混合；
2)初压缩:将上述混合原料气送入喷水螺杆压缩机进行两级压缩，使混合原料气的压力由30KpaG升压至0.9MpaG ；
3)预处理:初压缩后的混合原料气通过变温吸附脱除杂质焦油、苯、萘、氨以及氰化氢；
4)净化:将上述预处理后的混合原料气经氧化铁吸附脱除混合原料气中的硫化氢、混合原料气经铁钥和镍钥加氢及氧化锌吸附脱除混合原料气中的有机硫，将混合原料气中硫的质量含量降低到0.1ppm ；
5)再压缩:净化后的原料气进入离心压缩机，进行两段压缩，将原料气的压力由0.65MpaG升压至4.0-5.0MpaG,原料气出口的温度137°C ；
6)甲烷化:再压缩后的原料气进入硫保护罐，进行四级甲烷化反应，将CO、CO2转化为甲烷，使CO、CO2的质量含量小于50ppm ；
7)干燥脱汞:来自甲烷化的合成天然气利用变温吸附脱水至_70°C露点，通过载硫活性炭脱除合成天然气中的金属汞；
8)深冷液化分离:将合成天然气引入冷箱，在预冷板翅式换热器中预冷到-50~-55°C，然后经重烃分离罐分离后，按体积比1:9分成两部分，大部分气体进入深冷板翅式换热器继续降温液化，后经脱氢罐分离出未液化的氢气和少量氮气，低温液体则经减压后送入脱氮塔进行脱氮处理，脱氮后得到产品液化天然气；小部分气体经减压并与脱氮塔顶的低温驰放气换热后进入脱氮塔底作为汽提气；
9)液化天然气储罐:将上述液化天然气送至液化天然气储罐，由于液柱及压力降，导致进料液化天然气含有大量闪蒸气，闪蒸气进入储罐顶部蒸发气空间，与储罐蒸发气一起送出；
10)液化天然气装车:自液化天然气储罐来的液化天然气经罐外液化天然气筒带泵加压，送至装车台，利用带蒸发气回气臂的液化天然气装车臂进行液化天然气装车即可。
[0009]所述的原料混合环节还含有化工厂来的二氧化碳气。
[0010]所述的预处理环节，变温吸附使用的吹扫气来自于预处理后的混合原料气，用量为混合原料气体积的1/10，该吹扫气经电捕焦、洗苯萘处理后回焦化厂做燃料气。
[0011]所述的甲烷化环节所产生的反应热被引入中压、低压废锅中使用，产生中压过热蒸汽和低压饱和蒸汽。
[0012]所述的深冷液化分离环节的汽提气，经变压吸附分离其中的氮气、氢气，之后由风机增压至40kPaG送至原料混合，分离出的氮、氢尾气去热火距；液化天然气储罐闪蒸气、液化天然气装车产生的蒸发气经空温式复热器复热后，由风机增压至40kPaG送至原料混合。
[0013]本发明的利用焦炉气生产液化天然气的工艺和现有技术相比，能用焦炉气生产合格的液化天然气产品，液化天然气可方便进行运输和利用，提高焦炉气的附加值；有效的降低了生产成本，提高了经济效益，降低了环境污染。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
将30KpaG下来自焦化厂的焦炉气、深冷液化分离的富甲烷气以及液化天然气储罐的蒸发气均匀混合；送入喷水螺杆压缩机进行两级压缩，使混合原料气的压力由30KpaG升压至0.9MpaG ;然后通过变温吸附脱除杂质焦油、苯、萘、氨以及氰化氢；变温吸附使用的吹扫气来自于预处理后的混合原料气，用量为混合原料气体积的1/10，该吹扫气经电捕焦、洗苯萘处理后回焦化厂做燃料气。[0015]混合原料气再经氧化铁吸附脱除混合原料气中的硫化氢、混合原料气经铁钥和镍钥加氢及氧化锌吸附脱除混合原料气中的有机硫，将混合原料气中硫的质量含量降低到
0.1ppm ;净化后的原料气进入离心压缩机，进行两段压缩，将原料气的压力由0.65 MpaG升压至4.0-5.0MpaG,原料气出口的温度137°C;甲烷化所产生的反应热被引入中压、低压废锅中使用，产生中压过热蒸汽和低压饱和蒸汽。
[0016]之后原料气进入硫保护罐，进行四级甲烷化反应，将C0、C02转化为甲烷，使C0、C02的质量含量小于50ppm ;然后利用变温吸附脱水至_70°C露点，通过载硫活性炭脱除合成天然气中的金属汞；将合成天然气引入冷箱，在预冷板翅式换热器中预冷到-50~-55°C，然后经重烃分离罐分离后，按体积比1:9分成两部分，大部分气体进入深冷板翅式换热器继续降温液化，后经脱氢罐分离出未液化的氢气和少量氮气，低温液体则经减压后送入脱氮塔进行脱氮处理，脱氮后得到产品液化天然气。将上述液化天然气送至液化天然气储罐，由于液柱及压力降，导致进料液化天然气含有大量闪蒸气，闪蒸气进入储罐顶部蒸发气空间，与储罐蒸发气一起送出；自液化天然气储罐来的液化天然气经罐外液化天然气筒带泵加压，送至装车台，利用带蒸发气回气臂的液化天然气装车臂进行液化天然气装车即可。
[0017]小部分气体经减压并与脱氮塔顶的低温驰放气换热后以_145°C进入脱氮塔底作为汽提气，该汽提气经变压吸附分离其中的氮气、氢气，之后由风机增压至40kPaG送至原料混合，分离出的氮、氢尾气去热火距；液化天然气储罐闪蒸气、液化天然气装车产生的蒸发气经空温式复热器复热后，由风机增压至40kPaG送至原料混合。
[0018]实施例2: 将30KpaG下来自焦化厂的焦炉气、深冷液化分离的富甲烷气、液化天然气储罐的蒸发气、来自化工厂的约2692Nm3/h含CO2 85% (V/V%)废气，均匀混合；送入喷水螺杆压缩机进行两级压缩，使混合原料气的压力由30KpaG升压至0.9MpaG ;然后通过变温吸附脱除杂质焦油、苯、萘、氨以及氰化氢；变温吸附使用的吹扫气来自于预处理后的混合原料气，用量为混合原料气体积的1/10，该吹扫气经电捕焦、洗苯萘处理后回焦化厂做燃料气。
[0019]混合原料气再经氧化铁吸附脱除混合原料气中的硫化氢、混合原料气经铁钥和镍钥加氢及氧化锌吸附脱除混合原料气中的有机硫，将混合原料气中硫的质量含量降低到
0.1ppm ;净化后的原料气进入离心压缩机，进行两段压缩，将原料气的压力由0.65 MpaG升压至4.0-5.0MpaG,原料气出口的温度137°C;甲烷化所产生的反应热被引入中压、低压废锅中使用，产生中压过热蒸汽和低压饱和蒸汽。
[0020]之后原料气进入硫保护罐，进行四级甲烷化反应，将C0、C02转化为甲烷，使C0、C02的质量含量小于50ppm ;然后利用变温吸附脱水至_70°C露点，通过载硫活性炭脱除合成天然气中的金属汞；将合成天然气引入冷箱，在预冷板翅式换热器中预冷到-50~_55°C，然后经重烃分离罐分离后，按体积比1:9分成两部分，大部分气体进入深冷板翅式换热器继续降温液化，后经脱氢罐分离出未液化的氢气和少量氮气，低温液体则经减压后送入脱氮塔进行脱氮处理，脱氮后得到产品液化天然气。将上述液化天然气送至液化天然气储罐，由于液柱及压力降，导致进料液化天然气含有大量闪蒸气，闪蒸气进入储罐顶部蒸发气空间，与储罐蒸发气一起送出；自液化天然气储罐来的液化天然气经罐外液化天然气筒带泵加压，送至装车台，利用带蒸发气回气臂的液化天然气装车臂进行液化天然气装车即可。
[0021]小部分气体经减压并与脱氮塔顶的低温驰放气换热后以_145°C进入脱氮塔底作为汽提气，该汽提气经变压吸附分离其中的氮气、氢气，之后由风机增压至40kPaG送至原料混合，分离出的氮、氢尾气去热火距；液化天然气储罐闪蒸气、液化天然气装车产生的蒸发气经空温式复热器复热后，由风机增压 至40kPaG送至原料混合。
【权利要求】
1.一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，其特征在于，该工艺步骤包括原料混合、初压缩、预处理、净化、再压缩、甲烷化、干燥脱汞、深冷液化分离、液化天然气储罐以及液化天然气装车， 工艺步骤具体如下: 1)原料混合:混合原料气包括焦化厂来的焦炉气、富甲烷气以及液化天然气，将焦化厂来的焦炉气、富甲烷气以及液化天然气储罐的蒸发气均匀混合； 2)初压缩:将上述混合原料气送入喷水螺杆压缩机进行两级压缩，使混合原料气的压力由30KpaG升压至0.9MpaG ； 3)预处理:初压缩后的混合原料气通过变温吸附脱除杂质焦油、苯、萘、氨以及氰化氢； 4)净化:将上述预处理后的混合原料气经氧化铁吸附脱除混合原料气中的硫化氢、混合原料气经铁钥和镍钥加氢及氧化锌吸附脱除混合原料气中的有机硫，将混合原料气中硫的质量含量降低到0.1ppm ； 5)再压缩:净化后的原料气进入离心压缩机，进行两段压缩，将原料气的压力由0.65MpaG升压至4.0-5.0MpaG,原料气的出口温度137°C ; 6)甲烷化:再压缩后 的原料气进入硫保护罐，进行四级甲烷化反应，将CO、CO2转化为甲烷，使CO、CO2的质量含量小于50ppm ； 7)干燥脱汞:来自甲烷化的合成天然气利用变温吸附脱水至_70°C露点，通过载硫活性炭脱除合成天然气中的金属汞； 8)深冷液化分离:将合成天然气引入冷箱，在预冷板翅式换热器中预冷到-50~-55°C，然后经重烃分离罐分离后，按体积比1:9分成两部分，大部分气体进入深冷板翅式换热器继续降温液化，后经脱氢罐分离出未液化的氢气和少量氮气，低温液体则经减压后送入脱氮塔进行脱氮处理，脱氮后得到产品液化天然气；小部分气体经减压并与脱氮塔顶的低温驰放气换热后进入脱氮塔底作为汽提气； 9)液化天然气储罐:将上述液化天然气送至液化天然气储罐，由于液柱及压力降，导致进料液化天然气含有大量闪蒸气，闪蒸气进入储罐顶部蒸发气空间，与储罐蒸发气一起送出； 10)液化天然气装车:自液化天然气储罐来的液化天然气经罐外液化天然气筒带泵加压，送至装车台，利用带蒸发气回气臂的液化天然气装车臂进行液化天然气装车即可。
2.根据权利要求1所述的一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，其特征在于，所述的原料混合环节还含有化工厂来的二氧化碳气。
3.根据权利要求1所述的一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，其特征在于，所述的预处理环节，变温吸附使用的吹扫气来自于预处理后的混合原料气，用量为混合原料气体积的1/10，该吹扫气经电捕焦、洗苯萘处理后回焦化厂做燃料气。
4.根据权利要求1所述的一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，其特征在于，所述的甲烷化环节所产生的反应热被引入中压、低压废锅中使用，产生中压过热蒸汽和低压饱和蒸汽。
5.根据权利要求1所述的一种利用焦炉气生产液化天然气的工艺，其特征在于，所述的深冷液化分离环节的汽提气，经变压吸附分离其中的氮气、氢气，之后由风机增压至40kPaG送至原料混合,分离出的氮、氢尾气去热火距；液化天然气储罐闪蒸气、液化天然气装车产生的蒸发气经空温式复热器复热 后，由风机增压至40kPaG送至原料混合。
【文档编号】C10L3/10GK104031710SQ201410295738
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】徐国峰, 李德强, 苗兴旺, 仇德朋, 郭雷, 王庆, 邹红, 杨同莲, 杨秀会, 王宏伟 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油炼化有限责任公司, 中海油山东化学工程有限责任公司