專(zhuān)利名稱(chēng)：一種焦?fàn)t煤氣制lng并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焦?fàn)t煤氣的凈化及液化生產(chǎn)，具體涉及以焦?fàn)t煤氣為原料加壓脫油、粗脫硫、精脫硫、脫酸、脫水、深冷液化分離，最后PSA提氫而制取LNG并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法。
背景技術(shù)：
液化天然氣(LNG)的主要成分為甲烷，具有熱值高(> 31. 4MJ/Nm3)和方便貯運(yùn)的特點(diǎn)，可用于城市燃?xì)夤┙o、調(diào)峰和備用氣源，燃?xì)馄?chē)、瓶裝燃?xì)?、基礎(chǔ)化工原料、工業(yè)燃
Vi寸O
焦?fàn)t煤氣是焦化廠(chǎng)煤炭干餾成焦過(guò)程中的主要副產(chǎn)物之一，主要成分有氫氣、甲烷、CO、CO2等，其雜質(zhì)有焦油、萘、苯、硫化氫、有機(jī)硫等?，F(xiàn)有焦?fàn)t煤氣的處理多采用如附圖I所示的流程，依次經(jīng)水洗脫油洗萘、脫硫，而后再經(jīng)PSA提氫裝置提取原料氣中的氫氣，最后液化分離制LNG。由于PSA提氫過(guò)程中甲烷氣即解吸氣壓力為常壓，為滿(mǎn)足下一工段的工藝要求，需增加一套壓縮裝置增壓，因此增加了動(dòng)力消耗。另外，由于氫氣的需求量也在不斷增加，有著廣闊的市場(chǎng)，故本發(fā)明提出了一種新的工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種焦?fàn)t煤氣制LNG并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種焦?fàn)t煤氣制LNG并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法,按以下步驟順次進(jìn)行a)原料氣壓縮及常溫脫油脫萘該步驟包括來(lái)自界區(qū)外的焦?fàn)t煤氣(原料氣)經(jīng)一臺(tái)壓縮機(jī)(即一級(jí)壓縮機(jī))一級(jí)壓縮(例如升壓至0. I 0. 5MPa)并進(jìn)入粗脫油脫萘器中進(jìn)行初步脫油脫萘，然后經(jīng)過(guò)另一臺(tái)壓縮機(jī)(即二級(jí)壓縮機(jī)，或二級(jí)和三級(jí)壓縮機(jī))繼續(xù)升壓(例如至0. 45 3. OMPa)并進(jìn)入到精脫油脫萘器中進(jìn)一步脫油和脫萘。來(lái)自界區(qū)外的焦?fàn)t煤氣在送到后序工段之前應(yīng)先除去可能對(duì)后工段造成危害的萘、焦油、粉塵等易凝或易結(jié)晶的物質(zhì)。經(jīng)焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)一級(jí)壓縮后的原料氣進(jìn)入粗脫油脫萘器(可填充2個(gè)至16個(gè)、優(yōu)選4-14個(gè)、更優(yōu)選6-14個(gè)、特別優(yōu)選8-12個(gè)吸附劑床層，該吸附劑優(yōu)選是活性炭)中，以活性炭為吸附劑粗脫油脫萘，后經(jīng)壓縮機(jī)二級(jí)(或二級(jí)和三級(jí))繼續(xù)升壓后，送入精脫油脫萘器(可填充2個(gè)至16個(gè)、優(yōu)選4-14個(gè)、更優(yōu)選6-14個(gè)、特別優(yōu)選8-12個(gè)吸附劑床層，該吸附劑也可以是活性炭)進(jìn)一步脫油和脫萘。其中經(jīng)過(guò)初步脫油和脫萘之后，焦油含量小于5mg/Nm3,優(yōu)選小于2mg/Nm3,和萘含量小于50mg/Nm3,優(yōu)選小于30mg/Nm3，更優(yōu)選小于20mg/Nm3，進(jìn)一步優(yōu)選小于10mg/Nm3 ;以及其中經(jīng)過(guò)精脫油脫萘之后焦油含量小于lmg/Nm3,更優(yōu)選小于0. 5mg/Nm3,和萘含量小于5mg/Nm3,再進(jìn)一步優(yōu)選小于lmg/Nm3，最優(yōu)選小于0. 5mg/Nm3。最優(yōu)選，在精脫油脫萘后原料氣中焦油和萘的總含量< lmg/Nm3。精脫油和脫萘的目的是保護(hù)后工序加氫轉(zhuǎn)化催化劑。
粗脫油脫萘器中活性炭吸附飽和后需再生利用加熱至250°C 350°C左右的過(guò)熱蒸汽將精脫油脫萘器進(jìn)行加熱到220 320°C以上，再用常溫氮?dú)膺M(jìn)行冷吹降溫到40°C左右，冷吹氣送出界外。在正常工況下吸附劑約半年更換一次。b)粗脫硫粗脫硫工藝有干法、濕法多種流程，在本發(fā)明中可以采用本領(lǐng)域已知的這些方法中的任何一種。濕法脫硫中的物理吸收有碳酸丙烯脂法、低溫甲醇洗、聚乙二醇二甲醚等。優(yōu)選地，采用干法脫硫。該步驟包括脫油脫萘后的焦?fàn)t氣(即原料氣)送入粗脫硫裝置(例如粗脫硫塔)中，采用干法脫硫工藝，脫硫塔內(nèi)采用活性炭作為脫硫吸附劑，將焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫(即無(wú)機(jī)含硫化合物)脫除。粗脫硫難以脫除有機(jī)硫(即有機(jī)含硫化合物)，需要在后續(xù)的c)階段中采用加氫轉(zhuǎn)化工藝將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化(例如轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫)之后進(jìn)一步脫除。c )加氫轉(zhuǎn)化和精脫硫
該步驟包括來(lái)自前述步驟的原料氣進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器中，在鐵鑰加氫催化劑(例如西北化工研究院研制的JT-8型加氫催化劑)作用下進(jìn)行一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化(例如空速500 1500/h)，以便將絕大部分的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，接著進(jìn)入填充氧化鋅或中溫鐵錳脫硫劑的脫硫槽中，通過(guò)氧化鋅或中溫鐵錳脫硫劑將無(wú)機(jī)硫吸收脫除；隨后，任選地，進(jìn)入二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，在鎳鑰加氫催化劑(例如西北化工研究院研制的JT-I型加氫催化劑)作用下進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化(空速500 2000/h)，進(jìn)一步將殘余的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化(一般轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫)，接著進(jìn)入填充氧化鋅的精脫硫槽中將硫化氫吸收，將原料氣中總含硫化合物的體積分?jǐn)?shù)降低至4ppm以下。一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化和二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化兩個(gè)階段的溫度都可以是200°C 400°C，優(yōu)選250 380°C，更優(yōu)選300 350°C。在步驟中采用一級(jí)鐵鑰(例如西北化工研究院研制的JT-8型加氫催化劑)加氫轉(zhuǎn)化加氧化鋅(或中溫鐵錳脫硫劑)脫硫，二級(jí)鎳鑰(如西北化工研究院研制的JT-I型加氫催化劑)加氫轉(zhuǎn)化加氧化鋅脫硫流程。一級(jí)加氫脫硫可脫除原料氣中99v%以上的有機(jī)硫，如經(jīng)一級(jí)加氫脫硫后，原料氣中總硫含量可降低到目標(biāo)值，則可省去二級(jí)加氫脫硫裝置。精脫硫裝置出口氣體(即離開(kāi)精脫硫槽的氣體)的溫度一般為350 400°C (例如約為380°C)。精脫硫裝置出口氣體首先送去后續(xù)d)階段作為醇胺法脫酸系統(tǒng)中醇胺再生的熱源，離開(kāi)醇胺法脫酸系統(tǒng)或裝置后的氣體進(jìn)一步與進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器前的原料氣換熱，并將原料氣預(yù)熱至一定溫度(例如250 280°C)，從而合理匹配冷熱流體熱量，降低能耗。在正常工況下，催化加氫催化劑I年或2年更換一次。d)任選的醇胺法脫酸該步驟包括脫硫后的原料氣進(jìn)入到醇胺法脫酸系統(tǒng)或裝置中，以便將原料氣中的CO2含量降至50ppm(體積分?jǐn)?shù))以下、優(yōu)選40ppm以下。如原料氣中不含CO2或CO2含量低于50ppm(按體積分?jǐn)?shù))，則可以省去脫酸裝置。一般采用本領(lǐng)域常用的醇胺法脫CO2工藝(也稱(chēng)作脫酸工藝或脫酸性氣體工藝)，例如以質(zhì)量濃度為15% 45%的醇胺(例如MDEA，甲基二乙醇胺)水溶液作為吸收劑，一段吸收,一段再生，MDEA溶液再生后循環(huán)使用，將原料氣中的CO2含量降至50ppm以下。這一過(guò)程也可進(jìn)一步脫除上一工序中可能殘留的H2S。
e)吸附脫水該步驟包括來(lái)自前一工序的原料氣進(jìn)入吸附脫水系統(tǒng)或裝置中，可將水分脫除至常壓露點(diǎn)< _76°C。所述吸附脫水裝置例如采用等壓吸附干燥裝置或變壓吸附干燥裝置。該吸附脫水步驟可以采用本領(lǐng)域常用的吸附脫水工藝或裝置，例如等壓吸附干燥工藝或變壓吸附干燥工藝，優(yōu)選采用等壓吸附干燥工藝。其中對(duì)于等壓吸附干燥工藝或等壓吸附干燥裝置而言?xún)?yōu)選采用如下所述的兩塔或三塔等壓吸附干燥工藝或裝置。優(yōu)選地，當(dāng)吸附干燥裝置采用兩塔等壓吸附干燥流程時(shí)來(lái)自前一工序的原料氣經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程，處于干燥過(guò)程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，未被吸附的氣體去吸附干燥裝置的出口通道；
第二路氣體作為再生氣進(jìn)入再生過(guò)程，其中吸附塔的再生過(guò)程包括加熱再生和冷吹兩個(gè)步驟；在加熱再生步驟中，該第二路氣體經(jīng)加熱器升溫至一定溫度(例如200 300°C)后，用于加熱需要再生的第二吸附塔或第一吸附塔，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與第一路氣體混合，然后去處于干燥過(guò)程的吸附塔進(jìn)行干燥；在冷吹過(guò)程中，來(lái)自工藝氣的再生氣體直接去處于再生過(guò)程的第二吸附塔或第一吸附塔，將吸附塔溫度降至常溫，再生氣體然后經(jīng)冷卻和分液后與作為工藝氣的另一路氣體混合，最后去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔進(jìn)行干燥。優(yōu)選地，當(dāng)吸附干燥裝置采用三塔等壓吸附干燥流程時(shí)來(lái)自前一工序的原料氣，經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程，處于干燥過(guò)程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，未被吸附的氣體去吸附干燥裝置的出口通道；第二路氣體作為再生氣進(jìn)入再生過(guò)程，其中吸附塔的再生過(guò)程包括加熱再生和冷吹兩個(gè)步驟；在加熱再生步驟中，該第二路氣體首先經(jīng)第三吸附塔進(jìn)行干燥，然后經(jīng)加熱器升溫至一定溫度(例如200 300°C，尤其250 280°C )后，用于加熱需要再生的第二吸附塔或第一吸附塔，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與第一路氣體混合，然后去處于干燥過(guò)程的吸附塔進(jìn)行干燥；在冷吹過(guò)程中，來(lái)自工藝氣的再生氣體直接去處于再生過(guò)程的第二吸附塔或第一吸附塔，將吸附塔溫度降至常溫，然后再經(jīng)加熱器加熱后去所述第三吸附塔，對(duì)第三吸附塔中的吸附劑進(jìn)行加熱干燥，再生氣體然后經(jīng)冷卻和分液后與作為工藝氣的另一路氣體混合，最后去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔進(jìn)行干燥。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方式中，其中吸附干燥裝置采用兩塔或三塔等壓吸附干燥工藝，其中每一個(gè)干燥塔獨(dú)立地具有2 16個(gè)、優(yōu)選3 12個(gè)、更優(yōu)選3 8個(gè)吸附劑床層，每一個(gè)干燥塔的各吸附劑床層獨(dú)立地裝填選自3A或4A分子篩、活性氧化鋁中的一種或幾種，可將水分脫除至常壓露點(diǎn)< _76°C。另外，如果吸附脫水采用變壓吸附干燥工藝，也屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍，吸附劑的再生可采用后序液化分離單元出來(lái)的富一氧化碳尾氣作為再生氣。f)凈化氣深冷液化分離
該步驟包括干燥后的原料氣進(jìn)入深冷液化分離裝置中經(jīng)歷混合制冷液化工藝和低溫分離工藝優(yōu)選低溫精餾分離工藝，分別獲得了液化天然氣，富一氧化碳和氮?dú)獾臍怏w，和富氫氣(即富含 氫氣的氣體)。原料氣的深冷液化分離采用混合制冷液化工藝和低溫精餾分離工藝；凈化合格的原料氣進(jìn)入液化分離單元，在冷箱中液化，并采用借助于高、低壓精餾塔的雙塔精餾流程分
離氫氣、一氧化碳、氮?dú)獾入s質(zhì)氣體。其中，在該步驟f)中，原料氣依次經(jīng)冷箱、低壓精餾塔底再沸器、冷箱將其中的甲烷組分液化后，順次進(jìn)入高、低壓精餾塔中精餾，從高壓塔中的頂部分離出富含氫氣的氣流和從低壓塔的頂部分離出富含一氧化碳和氮?dú)獾臍饬?，從低壓精餾塔的底部得到液化天然氣(LNG)，它的氫氣含量彡2000ppm(優(yōu)選彡IOOOppm)，氮?dú)夂酷?% (優(yōu)選彡2%)，一氧化碳< 6%(優(yōu)選< 3%)。該LNG被送去LNG儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存；另外，富一氧化碳、氮?dú)獾臍怏w送去界外作為燃料氣，或部分去脫水單元作為變壓吸附再生氣；以及，富氫氣進(jìn)入后序PSA提氫單兀提取氫氣。液化冷箱所需冷量由混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提供，混合制冷劑由Cl C5和N2 (通常選自C1、C2、C3、C4和C5鏈烷烴和隊(duì)中的四種、五種或六種，它們按照任意體積比例或按照大約等同的體積比例)組成，利用各組分沸點(diǎn)的不同在冷箱中冷卻并經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流、降溫后，作為返流制冷劑返回冷箱的冷端，依次冷卻不同溫區(qū)的原料氣及正流制冷劑，返流制冷劑復(fù)熱后返回到混合制冷劑壓縮機(jī)壓縮。如采用除上述混合制冷液化工藝以外的其他制冷工藝如膨脹制冷工藝，為液化系統(tǒng)提供冷量的，或采用除上述低溫精餾分離工藝以外的可實(shí)現(xiàn)相同目的的其他低溫分離工藝(即，只要能將原料氣分離為液化天然氣、富一氧化碳和氮?dú)獾臍怏w、和富氫氣即可)，也屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。g) PSA提氫(即變壓吸附法提氫工藝)該步驟包括來(lái)自上述深冷液化分離裝置的富氫氣進(jìn)入PSA提氫裝置中，經(jīng)過(guò)吸附劑(例如分子篩)的吸附作用之后獲得產(chǎn)品氫氣。產(chǎn)品氫氣的純度一般可達(dá)98%以上，更優(yōu)選純度可達(dá)99. 90%，進(jìn)一步優(yōu)選純度可達(dá)99. 99%。專(zhuān)利號(hào)為92110918的專(zhuān)利《變壓吸附提濃氫氣的工藝》提供了一種適用于含氫原料氣的PSA提濃氫氣的十塔工藝，目前這一工藝在本領(lǐng)域中的應(yīng)用已十分成熟。《天然氣化工》中論文《50000m3/h變壓吸附氫提純裝置的設(shè)計(jì)》中有關(guān)于采用10-3-4/v方式的PSA提氫裝置的描述。吸附塔在吸附、再生的不同時(shí)間依次經(jīng)歷吸附、多級(jí)均降、逆放、抽空、多級(jí)均升、終充等步驟。含有少量氮?dú)?、甲烷、一氧化碳的富氫氣進(jìn)入PSA提氫單元，從吸附塔底進(jìn)入，在分子篩等吸附劑的作用下將混合氣中的雜質(zhì)氣體吸附下來(lái)，從塔頂獲得產(chǎn)品氫氣，其純度可達(dá)99. 99%;吸附塔的再生采用逆放、真空解吸的方式，低壓解吸氣即氮?dú)?、甲烷、一氧化碳等的混合氣可?jīng)壓縮機(jī)增壓后送去界外作為燃料氣。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，提供一種焦?fàn)t煤氣制備液化天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝裝置，它包括(按照流程的順序)原料氣的壓縮及常溫脫油脫萘裝置，該裝置包括一級(jí)壓縮機(jī)和粗脫油脫萘器，以及二級(jí)壓縮機(jī)(或二級(jí)和三級(jí)壓縮機(jī))和精脫油脫萘器；
粗脫硫裝置；加氫轉(zhuǎn)化和精脫硫的裝置，它包括裝有鐵鑰加氫催化劑的一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，串填充氧化鋅(或中溫鐵錳脫硫劑)的脫硫槽，任選地，裝有鎳鑰加氫催化劑的二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，串填充氧化鋅的精脫硫槽；如經(jīng)一級(jí)加氫脫硫后，原料氣中總硫含量可降低到目標(biāo)值即4體積ppm以下，則可省去二級(jí)加氫脫硫裝置；任選存在的醇胺法脫酸裝置；如原料氣中不含CO2或CO2含量低于50ppm(按體積分?jǐn)?shù))，則可以省去脫酸裝置；吸附脫水裝置；凈化氣深冷液化分離的裝置，它包括混合制冷液化裝置和低溫精餾分離裝置或可實(shí)現(xiàn)與低溫精餾分離裝置相同分離效果的其他低溫分離裝置；和變壓吸附法提氫裝置。優(yōu)選地，粗脫油脫萘器是填充了 2-16個(gè)吸附劑床層的吸附塔。優(yōu)選，精脫油脫萘器是填充了 2-16個(gè)吸附劑床層的吸附塔。這里所述的吸附劑優(yōu)選是活性炭。優(yōu)選地，粗脫硫設(shè)備是采用活性炭干法脫硫工藝的粗脫硫塔。優(yōu)選地，吸附脫水裝置是等壓吸附干燥裝置或變壓吸附干燥裝置；更優(yōu)選是等壓吸附干燥裝置，進(jìn)一步優(yōu)選是兩塔或三塔等壓吸附干燥裝置。更優(yōu)選，該三塔等壓吸附干燥 裝置包括三臺(tái)干燥塔(Tl、T2和T3)、一臺(tái)加熱器(El)、一臺(tái)冷卻器(E2)、一臺(tái)氣液分離器(T4);三臺(tái)干燥塔中兩臺(tái)為主干燥塔(Tl、T2)，一臺(tái)輔助干燥塔(T3)。優(yōu)選地，混合制冷液化裝置包括液化用冷箱和混合制冷劑壓縮循環(huán)系統(tǒng)；低溫精餾分離裝置是低溫高壓精餾塔和低溫低壓精餾塔的組合；如采用其他可實(shí)現(xiàn)相同分離目的的低溫分離裝置，則為單臺(tái)精餾塔，閃蒸塔與精餾塔的組合，或者閃蒸塔等的組合等。在本申請(qǐng)中“干燥塔”與“吸附塔”可互換使用。在本申請(qǐng)中“任選”表示“有或沒(méi)有”。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)I、將PSA提氫單元置于整個(gè)工藝流程最后，原料氣依靠壓力差順次經(jīng)過(guò)各凈化裝置、液化分離裝置及PSA提氫裝置，避免了現(xiàn)有工藝中PSA提氫裝置的真空解吸氣(即被PSA提氫裝置吸附了的富甲烷氣)，需二次增壓以滿(mǎn)足后序富甲烷氣液化分離系統(tǒng)對(duì)壓力要求的情況，省去了二次壓縮系統(tǒng)，減少了不必要的動(dòng)力消耗；2、同時(shí)生產(chǎn)LNG及氫氣，二者均具很高的市場(chǎng)價(jià)值，市場(chǎng)前景廣闊。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程簡(jiǎn)圖；圖2是本發(fā)明所述工藝流程簡(jiǎn)圖。圖3是本發(fā)明的三塔等壓吸附干燥流程。 圖4是本發(fā)明的雙塔精餾流程。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝方案如下如圖2所示，來(lái)自界區(qū)外的焦?fàn)t煤氣依次經(jīng)歷壓縮及脫油脫萘、粗脫硫、加氫轉(zhuǎn)化精脫硫、脫酸(CO2)、脫水、深冷液化分離、PSA提氫裝置，完成整個(gè)流程。I)焦?fàn)t煤氣壓縮及脫油脫萘來(lái)自界區(qū)外的焦?fàn)t煤氣(原料氣)經(jīng)一臺(tái)壓縮機(jī)(即一級(jí)壓縮機(jī))一級(jí)壓縮(例如升壓至0. I 0. 5MPa)并進(jìn)入粗脫油脫萘器中進(jìn)行初步脫油脫萘，然后經(jīng)過(guò)另一臺(tái)壓縮機(jī)(即二級(jí)，或二級(jí)和三級(jí)壓縮機(jī))繼續(xù)升壓(例如至0. 45 3. OMPa)并進(jìn)入到精脫油脫萘器中進(jìn)一步脫油和脫萘。粗脫油脫萘在粗脫油脫萘器中完成，目的是保證壓縮機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。以活性炭為吸附劑，將絕大部分的萘、焦油及部分硫、苯脫除。焦?fàn)t氣由下而上進(jìn)入粗脫油脫萘器，至凈化氣中焦油含量小于5mg/Nm3 (優(yōu)選小于2mg/Nm3,更優(yōu)選小于0. 5mg/Nm3)、萘含量小于50mg/Nm3 (優(yōu)選小于30mg/Nm3,更優(yōu)選小于20mg/Nm3,進(jìn)一步優(yōu)選小于10mg/Nm3,再進(jìn)一步優(yōu)選小于lmg/Nm3,最優(yōu)選小于0. 5mg/Nm3)后進(jìn)入后工序,直到吸附劑完全吸附飽和后對(duì)粗脫油脫萘器進(jìn)行再生。 粗脫油脫萘器中活性炭吸附飽和后需再生利用加熱至250°C 350°C左右的過(guò)熱蒸汽將精脫油脫萘器進(jìn)行加熱到220 320°C以上，再用常溫氮?dú)膺M(jìn)行冷吹降溫到40°C左右，冷吹氣送出界外。在正常工況下吸附劑約半年更換一次。精脫油脫萘焦?fàn)t氣經(jīng)過(guò)粗脫油脫萘后為進(jìn)一步脫除焦油、萘等而設(shè)置的，目的是保護(hù)后工序的加氫轉(zhuǎn)化催化劑。焦?fàn)t氣經(jīng)壓縮機(jī)二級(jí)(或二級(jí)和三級(jí))增壓到例如0. 45 3. OMPa后通過(guò)2臺(tái)可串、并列操作的精脫油脫萘器，以活性炭為吸附劑，將剩余的焦油和萘等脫除，精脫油脫萘后焦油和萘含量< lmg/Nm3。2 )粗脫硫及加氫轉(zhuǎn)化精脫硫脫油脫萘后的焦?fàn)t氣采用干法脫硫技術(shù)進(jìn)行粗脫硫，以活性炭為脫硫吸附劑，在粗脫硫裝置(如粗脫硫塔)中將焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫(即無(wú)機(jī)含硫化合物)吸附脫除。 因焦?fàn)t氣中含有難以分解的噻吩、硫醚、硫醇等有機(jī)硫，濕法脫硫難以脫除有機(jī)硫，因此采用加氫轉(zhuǎn)化方法，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。常用的加氫轉(zhuǎn)化催化劑主要有鈷鑰、鎳鑰和鐵鑰等類(lèi)型催化劑。本發(fā)明所述精脫硫流程采用一級(jí)鐵鑰(如西北化工研究院研制的JT-8型加氫催化劑)加氫轉(zhuǎn)化加氧化鋅(或中溫鐵錳脫硫劑)脫硫，二級(jí)鎳鑰(如西北化工研究院研制的JT-I型加氫催化劑)加氫轉(zhuǎn)化加氧化鋅脫硫流程。操作條件為溫度200°C 400°C，工藝流程為原料氣進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，在鐵鑰催化劑(JT-8型加氫催化劑空速500 1500/h)作用下進(jìn)行一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化，將絕大部分有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，接著進(jìn)入氧化鋅(或填充中溫鐵錳脫硫劑)脫硫槽，通過(guò)氧化鋅(或中溫鐵錳脫硫劑)將無(wú)機(jī)硫吸收脫除；隨后，任選地，進(jìn)入二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，在鎳鑰催化劑(JT-I型加氫催化劑空速500 2000/h)作用下，進(jìn)一步將殘余的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，接著進(jìn)入氧化鋅精脫硫槽將硫化氫吸收，將原料氣中總硫體積分?jǐn)?shù)降低至4ppm以下。一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化和二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化兩個(gè)階段的溫度都可以是200°C 400°C，優(yōu)選 250 380°C，更優(yōu)選 300 350°C。一級(jí)加氫脫硫可脫除原料氣中99v%以上的有機(jī)硫，如經(jīng)一級(jí)加氫精脫硫后，原料氣中總硫含量可降低到目標(biāo)值即4體積ppm以下，則可省去二級(jí)加氫脫硫裝置。精脫硫裝置出口氣體溫度約為380°C (—般為350 400°C )。精脫硫裝置出口氣體首先送去后續(xù)d)階段作為醇胺法脫酸系統(tǒng)中醇胺再生的熱源，離開(kāi)醇胺法脫酸系統(tǒng)或裝置后的氣體進(jìn)一步與進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器前的原料氣換熱，并將原料氣預(yù)熱至一定溫度(例如250 280°C)，從而合理匹配冷熱流體熱量，降低能耗。在正常工況下，催化加氫催化劑I年或2年更換一次。3) MDEA (N-甲基二乙醇胺)法脫酸采用本領(lǐng)域常用的醇胺法脫CO2工藝(具體可見(jiàn)顧安忠等著《液化天然氣技術(shù)》P49所述2. 2. 2. I醇胺法)，例如以質(zhì)量濃度為15% 45%的MDEA水溶液作為吸收劑，一段吸收，一段再生，MDEA溶液再生后循環(huán)使用，將原料氣中的CO2含量降至50ppm以下。這一過(guò)程也可進(jìn)一步脫除上一工序中可能殘留的H2S。 如原料氣中不含CO2或CO2含量低于50ppm(按體積分?jǐn)?shù))，則可以省去脫酸裝置。4)吸附脫水來(lái)自前一工序的原料氣進(jìn)入吸附干燥單元采用兩塔或三塔等壓吸附干燥工藝脫除其中的水分；優(yōu)選地，當(dāng)吸附干燥裝置采用兩塔等壓吸附干燥流程時(shí)來(lái)自前一工序的天然氣，經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程，處于干燥過(guò)程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，未被吸附的氣體去吸附干燥裝置的出口通道；第二路氣體作為再生氣進(jìn)入再生過(guò)程，其中吸附塔的再生過(guò)程包括加熱再生和冷吹兩個(gè)步驟；在加熱再生步驟中，該第二路氣體經(jīng)加熱器升溫至一定溫度后，用于加熱需要再生的第二吸附塔或第一吸附塔，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與第一路氣體混合，然后去處于干燥過(guò)程的吸附塔進(jìn)行干燥；在冷吹過(guò)程中，來(lái)自工藝氣的再生氣體直接去處于再生過(guò)程的第二吸附塔或第一吸附塔，將吸附塔溫度降至常溫，再生氣體然后經(jīng)冷卻和分液后與作為工藝氣的另一路氣體混合，最后去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔進(jìn)行干燥。優(yōu)選地，當(dāng)吸附干燥裝置采用三塔等壓吸附干燥流程時(shí)如圖3所示，吸附干燥裝置包括三臺(tái)干燥塔Tl、T2和T3、一臺(tái)加熱器E1、一臺(tái)冷卻器E2、一臺(tái)氣液分離器T4 ;三臺(tái)干燥塔中兩臺(tái)為主干燥塔T1、T2，一臺(tái)輔助干燥塔T3 ;主干燥塔干燥及再生交替進(jìn)行；再生分加熱和冷卻兩個(gè)步驟?，F(xiàn)以干燥塔Tl吸附為例，說(shuō)明其操作過(guò)程來(lái)自前一工序的原料氣經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；兩路氣流的流量通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥Vl調(diào)節(jié)一路作為再生氣，一路作為主流氣體。其中主流氣體經(jīng)閥V2直接去干燥塔Tl，干燥塔Tl中裝填的干燥劑及重?zé)N脫除劑將氣體中的水分和重?zé)N吸附下來(lái)，氣體經(jīng)閥V3完成凈化去后序液化工序。另一臺(tái)干燥塔T2處于再生過(guò)程，干燥塔T2的再生過(guò)程包括加熱和冷吹兩個(gè)步驟在加熱再生步驟中，再生氣依次經(jīng)閥V12、干燥塔T3、加熱器E1、閥V9、干燥塔T2、閥V7、閥Vll、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進(jìn)入到處于吸附過(guò)程的干燥塔Tl中的工藝氣體匯合，經(jīng)閥V2進(jìn)入正處于吸附過(guò)程的干燥塔Tl，完成對(duì)干燥塔T2的加熱過(guò)程。
再生氣取自工藝氣體，加熱再生過(guò)程中不需要外來(lái)的任何載氣，經(jīng)再生步驟后再生氣返回工藝氣體。在對(duì)干燥塔T2進(jìn)行加熱的同時(shí)，再生氣體對(duì)預(yù)干燥塔T3進(jìn)行了冷卻，將干燥塔T3內(nèi)吸附劑及材料蓄熱帶走再進(jìn)入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進(jìn)入干燥塔T2以前，已經(jīng)過(guò)干燥塔T3預(yù)干燥，再生氣中的水分含量已很少(原料氣中的水分含量通常減少了 80 99%)，降低干燥塔T2的干燥負(fù)荷。在冷吹步驟中，再生氣依次經(jīng)閥V10、閥V7、干燥塔T2、閥V9、加熱器E1、干燥塔T3、閥V13、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進(jìn)入到處于吸附過(guò)程的干燥塔Tl中的工藝氣體匯合，經(jīng)閥V2進(jìn)入正處于吸附過(guò)程的干燥塔Tl中，完成對(duì)干燥塔T2的冷卻過(guò)程。同樣，再生氣取自工藝氣體，加熱再生過(guò)程中不需要外來(lái)的任何載氣，經(jīng)再生步驟后再生氣返回工藝氣體。在對(duì)干燥塔T2進(jìn)行冷卻的同時(shí)，再生氣體對(duì)預(yù)干燥塔T3進(jìn)行了加熱，將干燥塔T2內(nèi)吸附劑及材料蓄熱帶走再進(jìn)入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進(jìn)入干燥塔T3以前，已經(jīng)過(guò)干燥塔T2預(yù)干燥，再生氣中的水分含量已很少，降低干燥塔T3的干燥負(fù)荷。 干燥塔T2經(jīng)過(guò)上述加熱和冷卻過(guò)程后，等待進(jìn)入下一次吸附操作。干燥塔Tl的再生過(guò)程與干燥塔T2的再生過(guò)程完全一樣，只是需要?jiǎng)幼鞯拈y門(mén)編號(hào)不同。兩臺(tái)干燥塔交替吸附再生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作處理氣體。每一個(gè)干燥塔的復(fù)合床層可裝填3A或4A分子篩、活性氧化鋁等吸附劑中的一種或兩種或多種。接著，以干燥塔T2吸附為例，說(shuō)明其操作過(guò)程來(lái)自前一工序的原料氣經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；兩路氣流的流量通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥Vl調(diào)節(jié)一路作為再生氣，一路作為主流氣體。其中主流氣體經(jīng)閥V4直接去干燥塔T2，干燥塔T2中裝填的干燥劑及重?zé)N脫除劑將氣體中的水分和重?zé)N吸附下來(lái)，氣體經(jīng)閥V5完成凈化去后序液化工序。另一臺(tái)干燥塔Tl處于再生過(guò)程，干燥塔Tl的再生過(guò)程包括加熱和冷吹兩個(gè)步驟在加熱再生步驟中，再生氣依次經(jīng)閥V12、干燥塔T3、加熱器E1、閥V8、干燥塔Tl、閥V6、閥Vll、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進(jìn)入到處于吸附過(guò)程的干燥塔T2中的工藝氣體匯合，經(jīng)閥V4進(jìn)入正處于吸附過(guò)程的干燥塔T2，完成對(duì)干燥塔Tl的加熱過(guò)程。再生氣取自工藝氣體，加熱再生過(guò)程中不需要外來(lái)的任何載氣，經(jīng)再生步驟后再生氣返回工藝氣體。在對(duì)干燥塔Tl進(jìn)行加熱的同時(shí)，再生氣體對(duì)預(yù)干燥塔T3進(jìn)行了冷卻，將干燥塔T3內(nèi)吸附劑及材料蓄熱帶走再進(jìn)入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進(jìn)入干燥塔Tl以前，已經(jīng)過(guò)預(yù)干燥塔T3預(yù)干燥，再生氣中的水分含量已很少，降低干燥塔Tl的干燥負(fù)荷。在冷吹步驟中，再生氣依次經(jīng)閥V10、閥V6、干燥塔Tl、閥V8、加熱器E1、干燥塔T3、閥V13、冷卻器E2、氣液分離器T4，再與即將進(jìn)入到處于吸附過(guò)程的干燥塔T2中的工藝氣體匯合，經(jīng)閥V4進(jìn)入正處于吸附過(guò)程的干燥塔T2，完成對(duì)干燥塔Tl的冷卻過(guò)程。同樣，再生氣取自工藝氣體，加熱再生過(guò)程中不需要外來(lái)的任何載氣，經(jīng)再生步驟后再生氣返回工藝氣體。在對(duì)干燥塔Tl進(jìn)行冷卻的同時(shí)，再生氣體對(duì)預(yù)干燥塔T3進(jìn)行了加熱，將干燥塔Tl內(nèi)吸附劑及材料蓄熱帶走再進(jìn)入加熱器E1，降低加熱再生所需的能量消耗。再生氣在進(jìn)入干燥塔T3以前，已經(jīng)過(guò)干燥塔Tl預(yù)干燥，再生氣中的水分含量已很少，降低干燥塔T3的干燥負(fù)荷。干燥塔Tl經(jīng)過(guò)上述加熱和冷卻過(guò)程后，等待進(jìn)入下一次吸附操作。任選地，吸附干燥裝置采用兩塔或三塔等壓吸附干燥工藝脫水，每一個(gè)吸附塔具有2 — 16個(gè)、優(yōu)選3-12個(gè)、更優(yōu)選3-8個(gè)吸附劑床層，其中吸附劑采用3A分子篩、4A分子篩和活性氧化鋁中的一種或幾種，可將水分脫除至常壓露點(diǎn)<_76°C。如吸附脫水采用變壓吸附干燥工藝，也屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍，吸附劑的再生可采用后序液化分離單元出來(lái)的富一氧化碳尾氣作為再生氣。5)深冷液化分離深冷液化分離可以采用本領(lǐng)域常用的制冷工藝如膨脹制冷工藝(該工藝在顧安忠等著的《液化天然氣技術(shù)》P60中有描述)。
優(yōu)選的是，原料氣的深冷液化分離采用混合制冷劑制冷循環(huán)工藝提供冷量，并采用低溫精餾分離工藝分離雜質(zhì)氣體；凈化合格的原料氣進(jìn)入深冷液化分離裝置的冷箱中，依靠混合制冷劑制冷循環(huán)工藝提供的冷量將甲烷組分液化；低溫精餾分離工藝采用雙塔精餾流程，脫除原料氣中的氫氣、氮?dú)?、一氧化碳?；旌现评鋭┲评溲h(huán)工藝的具體實(shí)施方式
如下
混合制冷劑由Cl C5和N2組成(通常選自Cl、C2、C3、C4和C5鏈烷烴和N2中的四種、五種或六種，它們按照任意體積比例或按照大約等同的體積比例)，經(jīng)混合制冷劑壓縮機(jī)增壓后的氣相及液相混合冷劑利用各組分沸點(diǎn)的不同在冷箱中冷卻并經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流、降溫后，作為返流制冷劑返回冷箱的冷端，依次冷卻不同溫區(qū)的原料氣及正向流制冷劑，返流制冷劑復(fù)熱后返回到混合制冷劑壓縮機(jī)入口壓縮。混合制冷劑制冷循環(huán)工藝的流程參照附圖4說(shuō)明一股液相混合冷劑首先進(jìn)入冷箱的一液相通道，在其中被預(yù)冷至約-30°C _80°C，經(jīng)節(jié)流閥VI’節(jié)流至0. 2 0. 8MPaA后與冷箱中的返流混合制冷劑流股匯合并反向進(jìn)入冷箱為換熱器組提供冷量。一股氣相冷劑流股通過(guò)冷箱的一氣相通道冷卻至_135°C _171°C，再經(jīng)節(jié)流閥V2’節(jié)流至0. 2 0. 8MPaA后反向進(jìn)入冷箱為其提供冷量。低溫精餾分離工藝的具體實(shí)施方式
如下采用雙塔精餾流程，參見(jiàn)附圖4:含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的富甲烷氣首先通過(guò)冷箱E1’的一氣相通道進(jìn)入冷箱E1’，混合氣預(yù)冷至-100 -140°C后出冷箱E1’，進(jìn)入低壓精餾塔Tl’的塔底再沸器E4’，作為低壓精餾塔Tl’的熱源為其提供熱量，同時(shí)自身溫度降至-105 -145°C，從低壓精餾塔Tl’的塔底再沸器E4’流出的流股返回冷箱E1’中，繼續(xù)在冷箱E1’的后序換熱器組中冷卻，冷卻至-145 -170°C后去高壓精餾塔T2’塔釜，在高壓精餾塔T2’中精餾，高壓精餾塔T2’操作壓力控制在I. 0 5. OMPaA ;高壓精餾塔T2’塔頂引出的氣相進(jìn)入塔頂冷凝器E3’中冷凝，后進(jìn)入第一個(gè)分離器T4’中，從分離器T4’底部得到的液相回流入高壓精餾塔T2’中，分液器T4’頂部得到富氫氣，富氫氣經(jīng)冷箱E1’復(fù)熱后出液化分離系統(tǒng)；高壓精餾塔T2’底部引出的液相，經(jīng)節(jié)流閥V3’節(jié)流減壓至0. 15 I. OMPaA,進(jìn)入低壓精餾塔Tl’的中部精餾，低壓精餾塔Tl’操作壓力控制在0. 15 I. OMPaA ;低壓精餾塔Tl’頂部引出氣相送入塔頂冷凝器E2’中冷凝，然后經(jīng)第二分離器T3’分液，分離器T3’底部液相回流入低壓精餾塔Tl’中，頂部得到富一氧化碳、氮?dú)?，富一氧化碳、氮?dú)饨?jīng)冷箱E1’回收冷量，復(fù)熱后出液化分離系統(tǒng)；低壓精餾塔Tl’底部得到的LNG中的氫氣含量(2000ppm，氮?dú)忉?%，一氧化碳彡6% ;出低壓精餾塔Tl’的LNG返回冷箱E1’中繼續(xù)過(guò)冷至-145 -170°C后，即為L(zhǎng)NG產(chǎn)品。優(yōu)選，低壓精餾塔Tl’和高壓精餾塔T2’塔頂冷凝器均采用液氮提供冷量，氮?dú)饨?jīng)冷箱El冷卻后分為兩路，分別經(jīng)節(jié) 流閥V4’和V5’節(jié)流后形成液氮并分別進(jìn)入低壓精餾塔和高壓精餾塔的塔頂冷凝器E2’和E3’中為精餾塔提供冷量，兩路液氮分別與E2’、E3’換熱氣化后匯合，通過(guò)冷箱E1’復(fù)熱后出系統(tǒng)。含氫氣、氮?dú)?、一氧化碳的原料氣依次?jīng)冷箱E1’、低壓精餾塔底再沸器E4’、冷箱E1’將其中的甲烷組分液化后，依次進(jìn)入高壓、低壓精餾塔T2’、Tl’中精餾分離脫除氫氣、氮?dú)?、一氧化碳，從高壓精餾塔T2’頂部得到富氫氣，從低壓精餾塔Tl’頂部到富氮?dú)夂鸵谎趸迹瑥牡蛪壕s塔Tl’底部得到的LNG產(chǎn)品中氫氣含量< 2000ppm，氮?dú)夂?lt; 4%，一氧化碳< 6%。LNG送去LNG儲(chǔ)存系統(tǒng)儲(chǔ)存；富一氧化碳、氮?dú)馑腿ソ缤庾鳛槿剂蠚?，或部分去脫水單元作為變壓吸附脫水工藝的再生氣；富氫氣進(jìn)入后序PSA提氫系統(tǒng)提純氫氣。如采用除上述混合制冷液化工藝以外的其他制冷工藝如膨脹制冷工藝，為液化系統(tǒng)提供冷量的，或采用除上述低溫精餾分離工藝以外的可實(shí)現(xiàn)相同目的的其他低溫分離工藝，也屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。6) PSA提氫裝置PSA提氫裝置位于整套流程的最后，以深冷液化分離裝置中高壓精餾塔頂來(lái)的富氫氣作為原料氣，采用PSA提氫工藝，在分子篩等吸附劑的作用下將混合氣中的雜質(zhì)氣體吸附下來(lái)，從而獲得產(chǎn)品氫氣，其純度可達(dá)99. 99%。作為一種實(shí)施方式，PSA提氫工藝米用10-5-3/v的方式，即米用10塔5次均壓，3塔同時(shí)進(jìn)料真空解吸工藝，并可以根據(jù)原料氣的負(fù)荷量的不同，切換采用九床(9一3— 4/V)，八床(8—2—4/V)，五床(5—1—2/V)的方式。各吸附塔交替循環(huán)操作以達(dá)到原料氣連續(xù)不斷地輸入，產(chǎn)品氣連續(xù)不斷地輸出。真空解吸氣即氮?dú)狻⒓淄?、一氧化碳等的混合氣可送去界外作為燃料氣，或部分去脫水系統(tǒng)作為變壓吸附脫水工藝的再生氣。整個(gè)操作過(guò)程在環(huán)境溫度下進(jìn)行。每個(gè)吸附器經(jīng)過(guò)吸附(A)降壓平衡I (E1D)、降壓平衡2 (E2D)、降壓平衡3 (E3D)、降壓平衡4 (E4D)、降壓平衡5 (E )、逆放(D)、抽真空(VC)、升壓平衡5 (E5R)、升壓平衡4 (E4R)、升壓平衡3 (E3R)、升壓平衡2 (E2R)、升壓平衡I (E1R)、最終充壓(FR)等十四個(gè)操作步驟完成一個(gè)吸附周期。抽真空操作的目的是使廢氣徹底解吸，以滿(mǎn)足裝置收率高、氫純度高的要求。十臺(tái)吸附塔依次執(zhí)行吸附和再生操作，使原料氣連續(xù)輸入，產(chǎn)品氫氣不斷輸出。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2110918. 0(CN1070840A)的專(zhuān)利《變壓吸附提濃氫氣的工藝》提供了一種適用于含氫原料氣的PSA提濃氫氣的十塔工藝，目前這一工藝在本領(lǐng)域中的應(yīng)用已十分成熟。期刊《天然氣化工》(2000年，第4期，作者李潔)中論文《50000m3/h變壓吸附氫提純裝置的設(shè)計(jì)》中有關(guān)于采用10-3-4/v方式的PSA提氫裝置的描述。本發(fā)明所采用流程與現(xiàn)有工藝流程的不同之處在于其將PSA提氫裝置置于整個(gè)工藝流程的最后，同時(shí)通過(guò)上述各個(gè)工序的組合，來(lái)優(yōu)化整個(gè)流程。因PSA提氫裝置的真空解吸氣(即被PSA提氫裝置吸附了的富甲烷氣)需要進(jìn)一步脫除氮?dú)?、一氧化碳等雜質(zhì)氣體并液化，如采用現(xiàn)有工藝流程，需將富甲烷氣二次增壓以滿(mǎn)足后序的富甲烷氣液化分離裝置對(duì)壓力的要求；采用 本發(fā)明所述流程，原料氣依靠壓力差順次經(jīng)過(guò)各凈化裝置、液化分離裝置及PSA提氫裝置，省去了二次增壓裝置，從而可減少不必要的動(dòng)力消耗。
權(quán)利要求
1.一種焦?fàn)t煤氣制備液化天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法，其特征是該方法包括以下步驟 a)原料氣壓縮及常溫脫油脫萘 該步驟包括來(lái)自界區(qū)外的焦?fàn)t煤氣經(jīng)一臺(tái)壓縮機(jī)一級(jí)壓縮并進(jìn)入粗脫油脫萘器中進(jìn)行初步脫油脫萘，然后經(jīng)過(guò)另一臺(tái)壓縮機(jī)繼續(xù)升壓并進(jìn)入到精脫油脫萘器中進(jìn)一步脫油和脫萘；優(yōu)選地，脫油脫萘采用活性炭吸附劑，粗脫油脫萘吸附劑吸附飽和后采用蒸汽再生；b )粗脫硫 該步驟包括脫油脫萘后的原料氣送入脫硫吸附塔中，以活性炭為吸附劑吸附脫硫； c)加氫轉(zhuǎn)化和精脫硫 該步驟包括來(lái)自前述步驟的原料氣進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器中，在鐵鑰加氫催化劑作用下進(jìn)行一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化，以便將絕大部分的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，接著進(jìn)入填充氧化鋅或采用中溫鐵錳脫硫劑的脫硫槽中，通過(guò)氧化鋅或中溫鐵錳脫硫劑將無(wú)機(jī)硫吸收脫除；隨后，任選地，進(jìn)入二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，在鎳鑰加氫催化劑作用下進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步將殘余的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化，接著進(jìn)入填充氧化鋅的精脫硫槽中將硫化氫吸收，將原料氣中總含硫化合物的體積分?jǐn)?shù)降低至4ppm以下；經(jīng)一級(jí)加氫脫硫可以脫除原料氣中約99v%以上的有機(jī)硫，如果經(jīng)一級(jí)加氫脫硫后，原料氣中總含硫化合物的體積分?jǐn)?shù)降低至目標(biāo)值即4ppm以下，則可省去二級(jí)加氫脫硫； d)任選的醇胺法脫酸 該步驟包括脫硫后的原料氣進(jìn)入醇胺法脫酸裝置中，以便將原料氣中的CO2含量降至50ppm(按體積分?jǐn)?shù))以下； e)吸附脫水 該步驟包括脫酸后的原料氣進(jìn)入吸附脫水裝置中，將水分脫除至常壓露點(diǎn)< _76°C ； f)凈化氣深冷液化分離 該步驟包括脫水干燥后的原料氣進(jìn)入深冷液化分離裝置中經(jīng)歷混合制冷液化工藝和低溫分離工藝優(yōu)選低溫精餾分離工藝，分別獲得了液化天然氣，富一氧化碳和氮?dú)獾臍怏w，和富氫氣； g)變壓吸附法提氫 該步驟包括來(lái)自上述深冷液化分離裝置的富氫氣進(jìn)入變壓吸附提氫裝置中，經(jīng)過(guò)吸附劑的吸附作用之后獲得產(chǎn)品氫氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于，所述步驟c)中，加氫轉(zhuǎn)化和精脫硫裝置出口氣體首先送去d)階段作為醇胺法脫酸系統(tǒng)中醇胺再生的熱源，離開(kāi)醇胺法脫酸系統(tǒng)后的氣體進(jìn)一步與進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器前的原料氣換熱，并將原料氣預(yù)熱至一定溫度(例如250 280°CO。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于步驟e)采用等壓吸附干燥工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中等壓吸附干燥工藝采用兩塔或三塔等壓吸附干燥工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中步驟e)是如下進(jìn)行的 I)當(dāng)吸附干燥裝置采用兩塔等壓吸附干燥工藝時(shí) 來(lái)自前一工序的原料氣，經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程，處于干燥過(guò)程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，未被吸附的氣體去吸附干燥裝置的出口通道； 第二路氣體作為再生氣進(jìn)入再生過(guò)程，其中吸附塔的再生過(guò)程包括加熱再生和冷吹兩個(gè)步驟；在加熱再生步驟中，該第二路氣體經(jīng)加熱器升溫至一定溫度后，用于加熱需要再生的第二吸附塔或第一吸附塔，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與第一路氣體混合，然后去處于干燥過(guò)程的吸附塔進(jìn)行干燥；在冷吹過(guò)程中，來(lái)自工藝氣的再生氣體直接去處于再生過(guò)程的第二吸附塔或第一吸附塔，將吸附塔溫度降至常溫，再生氣體然后經(jīng)冷卻和分液后與作為工藝氣的另一路氣體混合，最后去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔進(jìn)行干燥； 或 2)當(dāng)吸附干燥裝置采用三塔等壓吸附干燥工藝時(shí) 來(lái)自前一工序的原料氣，經(jīng)吸附干燥裝置的入口通道，首先分成兩路氣流；其中第一路氣體作為工藝氣直接去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔，其中第一吸附塔和第二吸附塔交替進(jìn)行吸附過(guò)程和再生過(guò)程，處于干燥過(guò)程的吸附塔中裝填的吸附劑將氣體中的水分吸附下來(lái)，未被吸附的氣體去吸附干燥裝置的出口通道； 第二路氣體作為再生氣進(jìn)入再生過(guò)程，其中吸附塔的再生過(guò)程包括加熱再生和冷吹兩個(gè)步驟；在加熱再生步驟中，該第二路氣體首先經(jīng)第三吸附塔進(jìn)行干燥，然后經(jīng)加熱器升溫至一定溫度后，用于加熱需要再生的第二吸附塔或第一吸附塔，使吸附劑升溫，其中的水分得以解吸出來(lái)，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與第一路氣體混合，然后去處于干燥過(guò)程的吸附塔進(jìn)行干燥；在冷吹過(guò)程中，來(lái)自工藝氣的再生氣體直接去處于再生過(guò)程的第二吸附塔或 第一吸附塔，將吸附塔溫度降至常溫，然后再經(jīng)加熱器加熱后去所述第三吸附塔，對(duì)第三吸附塔中的吸附劑進(jìn)行加熱干燥，再生氣體然后經(jīng)冷卻和分液后與作為工藝氣的另一路氣體混合，最后去處于干燥過(guò)程的第一吸附塔或第二吸附塔進(jìn)行干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在該步驟f)中，原料氣依次經(jīng)冷箱、低壓精餾塔底再沸器、冷箱將其中的甲烷組分液化后，順次進(jìn)入高、低壓精餾塔中精餾，從高壓塔中的頂部分離出富含氫氣的氣流和從低壓塔的頂部分離出富含一氧化碳和氮?dú)獾臍饬?，從低壓精餾塔的底部得到液化天然氣，它的氫氣含量< 2000ppm，氮?dú)夂?lt; 4%，一氧化碳< 6%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中液化天然氣被送去液化天然氣儲(chǔ)存裝置中儲(chǔ)存；富一氧化碳、氮?dú)獾臍怏w送去界外作為燃料氣，或部分去脫水單元作為變壓吸附再生氣；以及，富氫氣進(jìn)入后續(xù)的變壓吸附提氫裝置中提取氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將變壓吸附提氫裝置置于整個(gè)工藝流程的最后，原料氣依靠壓力差順次經(jīng)過(guò)各凈化裝置、液化分離裝置及PSA提氫裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于在步驟f)中獲得的液化天然氣中雜質(zhì)含量為氫氣含量< 2000ppm,氮?dú)夂?lt; 4%,—氧化碳< 6%,按體積分?jǐn)?shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于在步驟g)中制取的氫氣純度可達(dá) 99. 99vol%o
11.一種焦?fàn)t煤氣制備液化天然氣并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝裝置，它包括 原料氣的壓縮及常溫脫油脫萘裝置，該裝置包括一級(jí)壓縮機(jī)和粗脫油脫萘器，二級(jí)壓縮機(jī)或二級(jí)和三級(jí)壓縮機(jī)，以及精脫油脫萘器； 粗脫硫裝置； 加氫轉(zhuǎn)化和精脫硫的裝置，它包括裝有鐵鑰加氫催化劑的一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，串填充氧化鋅或中溫鐵錳脫硫劑的脫硫槽，任選地，裝有鎳鑰加氫催化劑的二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，串填充氧化鋅的精脫硫槽； 任選存在的醇胺法脫酸裝置； 吸附脫水裝置； 凈化氣深冷液化分離的裝置，它包括混合制冷液化裝置和低溫分離裝置，優(yōu)選低溫精 餾分離裝置； 和 變壓吸附法提氫裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的工藝裝置，其中粗脫油脫萘器是填充了2-16個(gè)吸附劑床層的吸附塔。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的工藝裝置，其中精脫油脫萘器是填充了2-16個(gè)吸附劑床層的吸附塔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的工藝裝置，其中吸附劑是活性炭。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任何一項(xiàng)的裝置，其中粗脫硫設(shè)備是采用活性炭吸附脫硫的粗脫硫塔。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任何一項(xiàng)的工藝裝置，其中吸附脫水裝置是等壓吸附干燥裝置或變壓吸附干燥裝置；優(yōu)選是等壓吸附干燥裝置，更優(yōu)選是兩塔或三塔等壓吸附干燥>J-U裝直。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任何一項(xiàng)的工藝裝置，其中混合制冷液化裝置包括液化用冷箱和混合制冷劑壓縮循環(huán)裝置，且低溫分離裝置為單臺(tái)精餾塔、閃蒸塔與精餾塔的組合、或者閃蒸塔的組合，或者，低溫精餾分離裝置是低溫高壓精餾塔和低溫低壓精餾塔的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煤氣制LNG并聯(lián)產(chǎn)氫氣的工藝方法，其工藝裝置包括壓縮裝置、脫油脫萘裝置、粗脫硫裝置、精脫硫裝置、脫酸裝置、脫水裝置、深冷液化分離裝置、富氫氣PSA提氫裝置等，經(jīng)壓縮裝置增壓后的焦?fàn)t煤氣依靠壓力差順次經(jīng)過(guò)各凈化、液化及分離裝置，最終得到LNG產(chǎn)品及高純度氫氣，LNG中氫氣含量≤2000ppm、氮?dú)夂俊?%、一氧化碳≤6%，氫氣產(chǎn)品純度可達(dá)99.99%。本發(fā)明所述工藝方法改進(jìn)了原有工藝存在的缺陷，較原有工藝節(jié)省了功耗。
文檔編號(hào)C01B3/56GK102719289SQ20121020698
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者丁建梅, 何振勇, 李大育, 楊靜波, 鄭海燕 申請(qǐng)人:新地能源工程技術(shù)有限公司