一种提高液化天然气回收率的系统的制作方法
【专利摘要】本发明一种提高液化天然气中回收率的系统涉及液化天然气生产领域，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接。本发明操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化天然气的回收率可达99.8%以上。
【专利说明】一种提高液化天然气回收率的系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液化天然气生产领域，特别是涉及一种提高液化天然气中回收率的系 统。
【背景技术】
[0002] 在从富甲烷混合气制液化天然气(简称LNG)特别是在焦炉煤气等含有较多氢气和 氮气等不凝气体的气源制液化天然气工艺中，为了减少液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中 夹带的甲烷，提高液化天然气的回收率，通常采用的方法是降低液化天然气提纯塔塔顶温 度，甚至采用增加以液氮为冷剂的冷却器，尽管如此，液化天然气塔顶放空气中仍然会夹带 少量甲烷，是影响液化天然气装置甲烷回收率的重要因素。并且随着液化天然气塔顶换热 器效率的降低，塔顶放空气中甲烷会增加，降低了液化天然气装置甲烷的回收率，造成单 位液化天然气生产能耗增加。
[0003] 中国专利申请公布号CN102079999A中一种以焦炉煤气为原料生产液化天然气和 合成气的方法，公开了将干燥的富甲烷送入冷箱液化，得到液化天然气，不凝气送入变压吸 附富集甲烷单元入口与净化煤气混合通过变压吸附将净化煤气中的H2, N2, CO与甲烷进行 分离获得合成气和富甲烷气体的方法，由于液化天然气冷箱的不凝气体与甲烷含量数倍于 不凝气体的煤气混合作为变压吸附富集甲烷单元的原料，使得经变压吸附装置得到的合成 气中仍然会夹带一部分甲烷，未能起到提高液化天然气甲烷回收率，降低液化天然气能耗 的作用。
[0004] 中国专利申请公布号CN102942972A中利用焦炉煤气生产液化天然气的方法，公 开了不凝气体用PSA分子筛脱除其中N2,真空解吸被PSA分子筛吸附的甲烷，解吸中甲烷含 量90%以上返回焦炉煤气循环利用的方法，由于解吸气中甲烷含量高达90%，会从吸附废气 释放部分甲烷，从而降低甲烷回收率。同样未能解决提高液化天然气回收率的问题。
[0005]
【发明内容】
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种提高液化天然气回收率的系统，从液化 天然气提纯塔施入的不凝气体中回收甲烷，操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化天然 气的回收率可达99. 8%以上。
[0007] 解决以上技术问题的本发明中的一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气 输送管、压缩机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在 于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与压缩机相连，压 缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与 变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之 间的相连通过相应的管道连接；回收过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷 化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压 吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的 甲烷。
[0008] 从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达到提高 液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。
[0009] 所述变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，与变压吸附塔连接。
[0010] 所述变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一 种或多种。
[0011] 所述变压吸附塔彡2个。
[0012] 所述变压吸附塔和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
[0013] 所述系统在原料气输送管和压缩机之间还设有原料气柜。
[0014] 所述系统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
[0015] 所述系统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
[0016] 本发明从液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中采用变压吸附装置控制变压吸附吸 附废气甲烷含量，回收不凝气体中甲烷的系统以提高液化天然气甲烷回收率，降低液化天 然气单位能耗。上述变压吸附塔装置的吸附步骤压力大于〇. 15MPa，通常在液化天然气 提纯塔不凝气体施放压力下操作。逆放步骤压力大于〇· IMpa，抽空步骤压力为0· 001? 0.06MPa。（压力均用绝压表示） 本发明中的系统在变压吸附塔变压过程包括以下具体步骤： (1)吸附步骤：含甲烷的液化天然气提纯塔不凝气体从吸附塔进口进入吸附床，不凝气 体气体中的甲烷被吸附塔中装填的吸附剂吸附，不易吸附的不凝气体从吸附塔出口排出被 称为吸附废气。本步骤实现甲烷和其他不凝气体组分的分离。通常吸附废气中甲烷含量控 制在 0· 05% ?0· 5%。
[0017] (2)顺向放压步骤：顺放步骤是对吸附步骤完成的吸附塔或者时均压降步骤完成 的吸附塔，通过管道和程控阀将吸附塔中的气体从吸附塔的出口端释放，降低吸附塔压力。
[0018] (3)均压降步骤：均压降步骤是将吸附步骤完成的吸附塔或者顺放步骤完成的吸 附塔，通过管道和程控阀与进入均压升步骤的吸附塔连通，降低均压降步骤吸附塔的压力 回收均压降步骤中的甲烷组分。均压降步骤根据吸附压力可设置成1次，或多次如一均降 ElD和二均降E2D。
[0019] (4)逆放步骤：对吸附步骤完成或吸附步骤完成后又进行了均压降步骤或者顺放 步骤的吸附塔，开启连接吸附塔原料气入口端的程控阀，排出吸附塔中的气体，降低吸附塔 的压力，使吸附在吸附塔中的甲烷部分解吸出吸附剂，获得富甲烷产品，逆放步骤完成后吸 附塔压力为〇· IMpa?0· 15 Mpa。
[0020] (5)抽真空步骤：利用真空泵对逆放后的吸附塔进行抽空，进一步降低吸附塔的压 力，使吸附在吸附剂中的甲烷进一步解吸出吸附剂，获得富甲烷产品，逆放步骤完成后吸附 塔压力为〇· 001?〇· 〇6MPa。
[0021] (6)均压升步骤： 将抽空步骤完成后的吸附塔，通过管道和程控阀与处于均压降步骤的吸附塔连接，使 压力较高的均压降步骤吸附塔中的气体进入均压升的吸附塔，以升高均压升吸附塔的压 力，并回收部分均压降气体中的甲烷。均压升步骤根据吸附压力可设置成1次，或多次如二 均升E2R和一均升E1R。
[0022] (7)升压步骤：利用吸附废气对均压升步骤完成后的吸附塔进行升压，使之达到吸 附压力，准备进入吸附步骤。
[0023] 本发明的提高液化天然气回收率的系统可适用于从煤制液化天然气、焦炉煤气制 液化天然气、兰碳尾气制液化天然气等其他含有不凝气体的液化天然气。
[0024] 本发明中的系统甲烷回收率可以由949Γ96%提高到99. 8%以上，塔顶不凝富氢气 中甲烷含量由39Γ5%降低到0. 2%以下。
[0025]
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明中实施例3的系统示意图 图2为本发明中实施例5的系统示意图
【具体实施方式】 以下通过【具体实施方式】的实施例对本发明作进一步详细的说明。但不应将此理解为 本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据 本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本发明的范围内。
[0027] 实施例1 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化 天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与压缩 机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气 提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相 连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和 甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过 变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到液化天然气提纯塔回收其中的甲烷，达到 提高液化天然气甲烷回收率的目的。
[0028] 变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，变压吸附塔中设有吸附剂， 吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。变压吸附塔2个。变压吸附装 置真空泵和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
[0029] 实施例2 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化 天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与压缩 机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气 提纯塔与变压吸附塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生 产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提 纯塔，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附装置后得富甲烷气体，富甲烷气体 返回到原料气输送管回收其中的甲烷。变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空 泵。变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。 变压吸附塔3个。通过减少变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达到提高液化天然气提纯 塔甲烷回收率的目的。
[0030] 实施例3 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、原料气柜、脱硫净化塔、压缩 机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附 装置设有变压吸附塔，原料气输送管和原料气柜相连，原料气柜与压缩机相连，压缩机与脱 硫净化塔相连，脱硫净化塔与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与脱水及杂质净化器相连， 脱水及杂质净化器和液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与吸附塔相连，吸附塔与 原料气柜相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；生产过程中原料气依次经 过原料气柜、压缩机、脱硫净化塔、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器，然后进入液化天然气 提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过吸附装置后得富甲烷气体，富甲烷气 体返回到原料气柜回收其中的甲烷。通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中 甲烷含量，达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。变压吸附装置中还设有程控 阀、PLC控制系统和真空泵，吸附器中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分 子筛中一种或多种。吸附塔9个。
[0031] 实施例4 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、原料气柜、脱硫净化塔、压缩 机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附 装置设有变压吸附塔，原料气输送管和原料气柜相连队、原料气柜与压缩机相连，压缩机与 脱硫净化塔相连，脱硫净化塔与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与脱水及杂质净化器相 连，脱水及杂质净化器和液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与吸附塔相连，吸附塔 与原料气柜相连，以上各个装置之前的相连通过相应的管道连接；生产过程中原料气依次 经过原料气柜、压缩机、脱硫净化塔、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器，然后进入液化天然 气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再依次经过吸附塔后得富甲烷气体，富甲 烷气体返回到原料气柜回收其中的甲烷。通过控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达 到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。变压吸附装置中还设有程控阀、PLC控制系 统和真空泵，吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或 多种。吸附塔5个。
[0032] 本实施例为以焦炉煤气为原料经甲烷化后制液化天然气的装置，液化天然气产 量为10万吨/年。在实施例中，焦炉煤气经原料气柜、压缩机压缩和脱硫净化后加进入甲 烷化转化反应器，在甲烷化反应器中，一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲烷，甲烷化反 应后的气体经脱水及杂质器净化脱除水、微量二氧化碳和汞等杂质后进入液化天然气低温 提纯塔，低温提纯塔采用MRC冷剂循环制冷和液氮冷剂的双冷剂循环制冷，以降低提纯塔 顶温度提高甲烷回收率，在这种情况下甲烷回收率为98. 5%，塔顶富氢气压力I. 3Mpa，富氮 气体中甲烷含量~1. 5%，压力0. 6Mpa，为了进一步提高甲烷回收率，将液化天然气低温提纯 塔顶驰放的气体富氢气体与富氮气体混合，混合后甲烷含量为1. 74%，引入由5台吸附塔、 程控阀、PLC控制系统和真空泵组成的变压吸附回收甲烷装置。不凝气体中的甲烷被吸附 塔中装填的吸附剂吸附，从吸附塔出口获得甲烷含量低于〇. 12%的富氢和富氮气体排出装 置用于燃料或者其他用途。从逆放和抽空气体中获得~9%的富甲烷解吸气返回焦炉煤气柜 与焦炉煤气混合作为焦炉煤气甲烷化制液化天然气装置的原料回收其中的甲烷增加整个 装置的甲烷回收率，甲烷回收率99. 9%。每年可增产液化天然气1400吨。
[0033] 液化天然气低温提纯塔顶不凝气体混合后压力0· 6Mpa流量14868Nm3/h组成见表 1 表1 提纯塔顶不凝气体组成
【权利要求】
1. 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、脱 水及杂质净化器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附 装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反 应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料 气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；回收 过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯 塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体 返回到原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。
2. 根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变压 吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，与变压吸附塔相连。
3. 根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述吸附 塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。
4. 根据权利要求1中任一项所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于： 所述变压吸附塔>2个。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在 于：所述吸附塔压力> 〇? 15MPa，抽空压力为0? OOl?0? 06MPa。
6. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变 压吸附塔和液化天然气提纯塔之间设有压缩机。
7. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在原料气输送管和压缩机之间还设有原料气柜。
8. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
9. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
【文档编号】C10L3/08GK104312650SQ201410583577
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】张剑锋, 郜豫川, 管英富, 张汇霞 申请人:四川天一科技股份有限公司