利用焦爐氣制取液化天然氣的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LNG的生產領域，具體說是一種利用低壓脫碳精餾塔回流液的焦爐氣制取液化天然氣的方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來，由于天然氣需求上升以及價格上漲，部分企業開始將目光投向了焦爐煤氣(人工煤氣或化工尾氣)制天然氣項目。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種利用焦爐氣制取液化天然氣的系統，從根本上解決了現有LNG的生產設備及生產方法無法實現低能耗的同時進行甲醇或合成氨的聯產。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:該利用焦爐氣制取液化天然氣的系統，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，其技術要點是:主換熱器的高溫制冷劑依次經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過主換熱器、節流閥III以及冷凝器后再次經過主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連，分離罐的底部出料口依次經過換熱器以及節流閥I后返回主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連;原料氣的進料管經過主換熱器后與低壓脫碳精餾塔底部的再沸器進料口相連，低壓脫碳精餾塔底部的再沸器出料口經過主換熱器與高壓脫氫精餾塔底部的進料口相連;低壓脫碳精餾塔頂部出料口依次經過冷凝器、平衡罐后通過高壓栗通入高壓脫氫精餾塔頂部的進料口，平衡罐的進料口同時與低壓脫碳精餾塔頂部進料口相連;低壓脫碳精餾塔底部的出料口經過主換熱器與LNG貯槽相連;高壓脫氫精餾塔頂部的出料口經過主換熱器與甲醇聯產設備或氨聯產設備相連;高壓脫氫精餾塔底部的出料口通過節流閥II與低壓脫碳精餾塔中部的進料口相連。
[0005]本實用新型的有益效果為:
[0006]本實用新型的設計難點在于既要在低能耗下生產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，導致能耗增加，因此必須限制富氫尾氣中的甲烷含量。
[0007]本實用新型通過高壓精餾塔為初次精餾，用于產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置冷凝器，但仍可實現冷凝器的功能，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、低壓尾氣增壓機設置專用廠房，減少了設備占地面積，減少了被省略設備的維護成本，并提高了裝置的可靠性。
[0009]由于傳統流程中高壓脫氫精餾塔冷凝器溫度是系統中最低溫度，制冷能耗較高，多采用液氮作為冷凝器的冷源。采用本實用新型的方法后，高壓脫氫精餾塔頂溫度有所提高，相應的降低了這部分能耗，當甲烷收率相同時，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備，使制冷循環更易實現，減少了設備投入成本，減少了占地面積，易于操作維護，并大大提高了裝置的可靠性。綜上所述，本實用新型的方法可將傳統工藝中用于放空去火炬燃燒或發電的煤氣轉而制成高附加值的LNG或SNG，剩余的富氫氣體聯產甲醇或合成氨，既有效解決了焦爐尾氣的排放問題，又具有十分可觀的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的工藝流程結構示意簡圖。
[0011]附圖標記說明:I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節流閥1、11節流閥I1、12節流閥III。
【具體實施方式】
[0012]以下結合圖1，通過具體實施例詳細說明本實用新型的內容。該利用焦爐氣制取液化天然氣的系統，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過主換熱器、節流閥III以及冷凝器后再次經過主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連，分離罐的底部出料口依次經過換熱器以及節流閥I 10后返回主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連。原料氣的進料管經過主換熱器后與低壓脫碳精餾塔底部的再沸器進料口相連，低壓脫碳精餾塔底部的再沸器出料口經過主換熱器與高壓脫氫精餾塔底部的進料口相連。低壓脫碳精餾塔頂部出料口依次經過冷凝器、平衡罐后通過高壓栗通入高壓脫氫精餾塔頂部的進料口，平衡罐的進料口同時與低壓脫碳精餾塔頂部進料口相連。低壓脫碳精餾塔底部的出料口經過主換熱器與LNG貯槽相連。高壓脫氫精餾塔頂部的出料口經過主換熱器與甲醇聯產設備或氨聯產設備相連。高壓脫氫精餾塔底部的出料口通過節流閥II 11與低壓脫碳精餾塔中部的進料口相連。
[0013]采用上述系統生產液化天然氣的方法，包括以下步驟:
[0014]I)將凈化后的原料焦爐氣預冷后在-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，以氣體形式進入再沸器作為精餾塔底部熱源，同時被進一步冷卻至-125°C，再次進入主換熱器進一步被冷卻至_168°C，以氣液兩相形式進入高壓脫氫精餾塔底部進行第一次精餾。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。
[0015]2)高壓脫氫塔頂部的高壓富氫氣進入主換熱器，經主換熱器復熱復熱后通入甲醇聯產設備或氨聯產設備。高壓脫氫塔底部的富甲烷液體經過節流閥II 11過冷減壓至-169.4°C，0.72MPa.G后送入低壓脫碳精餾塔中部進行第二次精餾。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CO、H2、N2、CH4的混合氣體。
[0016]3)低壓脫碳精餾塔底部的1^6經過主換熱器過冷至-160°(3，0.68710^.6，然后通入LNG貯槽。低壓脫碳精餾塔頂部的C0、H2、N2、CH4混合氣體經冷凝器(全凝器)冷卻后全部為液體，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壓，排除可能有的不凝氣體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。
[0017]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入主換熱器。混合制冷劑的氣相經主換熱器冷卻成液體后經節流閥III 12降壓降溫后通入冷凝器，作為冷凝器的冷源，被加熱后作為返流氣。換熱后經過主換熱器通入壓縮機。混合制冷劑的液相經節流閥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，經壓縮機增壓后完成一次循環過程。
[0018]另外，還可根據原料氣成分及甲烷收率不同，塔頂冷凝器所需冷量可由循環混合制冷劑壓縮系統的混合制冷劑提供，也可由混合制冷循環+循環氮氣壓縮制冷系統雙制冷系統的液氮提供。
[0019]說明書中所涉及的壓力如無特別說明，均是指表壓(G)。高溫制冷劑的高溫是相對于壓縮后的低溫制冷劑而言，而非相對于標準條件中的高溫。
[0020]說明書中所涉及的脫氮設備(脫氮精餾塔、脫氮塔頂冷凝器、脫氮塔再沸器、脫氮塔回流液分離罐)在脫氮的同時還脫去了少量的一氧化碳，但由于一氧化碳并非主要考慮的雜質，為方便行文的簡潔并未詳細描述。
[0021]說明書中所涉及的原料氣可以是甲烷化的焦爐氣，也可以是未甲烷化的焦爐氣。為節省能耗，未甲烷化的焦爐氣最好采用氮-甲烷壓縮機。
【主權項】
1.一種利用焦爐氣制取液化天然氣的系統，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，其特征在于:主換熱器的高溫制冷劑依次經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過主換熱器、節流閥III以及冷凝器后再次經過主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連，分離罐的底部出料口依次經過換熱器以及節流閥I后返回主換熱器與壓縮機的高溫制冷劑進料口相連;原料氣的進料管經過主換熱器后與低壓脫碳精餾塔底部的再沸器進料口相連，低壓脫碳精餾塔底部的再沸器出料口經過主換熱器與高壓脫氫精餾塔底部的進料口相連;低壓脫碳精餾塔頂部出料口依次經過冷凝器、平衡罐后通過高壓栗通入高壓脫氫精餾塔頂部的進料口，平衡罐的進料口同時與低壓脫碳精餾塔頂部進料口相連;低壓脫碳精餾塔底部的出料口經過主換熱器與LNG貯槽相連;高壓脫氫精餾塔頂部的出料口經過主換熱器與甲醇聯產設備或氨聯產設備相連;高壓脫氫精餾塔底部的出料口通過節流閥II與低壓脫碳精餾塔中部的進料口相連。
【專利摘要】一種利用焦爐氣制取液化天然氣的系統，其技術要點是：低壓脫碳精餾塔頂部出料口依次經過冷凝器、平衡罐后通過高壓泵通入高壓脫氫精餾塔頂部的進料口，平衡罐的進料口同時與低壓脫碳精餾塔頂部進料口相連；低壓脫碳精餾塔底部的出料口經過主換熱器與LNG貯槽相連；高壓脫氫精餾塔頂部的出料口經過主換熱器與甲醇聯產設備或氨聯產設備相連；高壓脫氫精餾塔底部的出料口通過節流閥II與低壓脫碳精餾塔中部的進料口相連。從根本上解決了現有LNG的生產設備及生產方法無法實現低能耗的同時進行甲醇或合成氨的聯產。
【IPC分類】F25J3/02
【公開號】CN205279606
【申請號】CN201520923041
【發明人】趙德泉, 石麗華
【申請人】遼寧中集哈深冷氣體液化設備有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月19日