專(zhuān)利名稱(chēng)：一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法。
背景技術(shù)：
每年我國(guó)累計(jì)生產(chǎn)焦炭3 4億噸，按噸焦產(chǎn)420m3焦?fàn)t煤氣計(jì)算，焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量為1449億m3。由于我國(guó)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)的焦化廠使用高爐煤氣加熱焦?fàn)t，基本上焦?fàn)t煤氣被全部利用，而獨(dú)立的焦化廠約有一半的焦?fàn)t煤氣用于焦?fàn)t自身加熱，另外一半的焦?fàn)t煤氣向外輸送或設(shè)置專(zhuān)門(mén)的裝置回收。預(yù)計(jì)全國(guó)的焦化企業(yè)每年至少向外輸送或需要設(shè)置專(zhuān)門(mén) 裝置回收焦?fàn)t煤氣的量為300億m3，傳統(tǒng)利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇，由于受市場(chǎng)等因素影響，目前甲醇市場(chǎng)供大于求，利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的裝置效益不高。如此大量的焦?fàn)t煤氣，如何合理、高效、潔凈利用，是一項(xiàng)十分緊迫的重要任務(wù)。焦?fàn)t煤氣中含有大量的H2、CH4^O等可燃?xì)怏w，如果將這些氣體加以合理的利用，既可以緩解國(guó)內(nèi)能源不足的現(xiàn)狀，又可以為焦化企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。焦?fàn)t氣若深度凈化、甲烷化和脫水后可用來(lái)生產(chǎn)液化天然氣(LNG)，每年我國(guó)若回收300億立方米放散的焦?fàn)t氣，可得到約130億立方米天然氣，并減排大量的甲烷、SO2以及焦油、萘、氨等有害物質(zhì)。因此，焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)目不僅可有效緩解國(guó)內(nèi)天然氣短缺的問(wèn)題，而且將促進(jìn)焦化與能源行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，發(fā)展焦?fàn)t氣制LNG項(xiàng)目產(chǎn)生較明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會(huì)效益，對(duì)于焦?fàn)t氣回收利用產(chǎn)業(yè)具有重要意義。焦?fàn)t煤氣的典型組成如表I所示，其與常規(guī)天然氣的組成有很大區(qū)別，其中氫、氮含量相對(duì)較高，相對(duì)與常規(guī)天然氣，生產(chǎn)LNG產(chǎn)品能耗較高，液化工藝也更復(fù)雜。表I焦?fàn)t煤氣的典型組成
V% H2CH4~I-CO FT2 CO2 CnH111 ~1- 熱值 Mj/Nm3
含量54~59 24~285.5~72^ 0. 3~0. 7 ~1
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法，本方法制取的液化天然氣純度可達(dá)到99%以上，整套工藝簡(jiǎn)單、操作方便，能夠很好地解決焦?fàn)t煤氣的回收問(wèn)題。本發(fā)明所提供的一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法，包括如下步驟(I)將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行壓縮和冷卻；(2)將經(jīng)冷卻后的焦?fàn)t煤氣分成兩股焦?fàn)t煤氣物流A和焦?fàn)t煤氣物流B ;所述焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)冷卻后與所述焦?fàn)t煤氣物流A混合后進(jìn)入換熱器組進(jìn)行熱量交換；(3)從所述換熱器組出來(lái)的焦?fàn)t煤氣出來(lái)后進(jìn)入至氣液分離罐；
(4)所述氣液分離罐的底部出來(lái)的物流進(jìn)入精餾塔；所述精餾塔的塔底物流進(jìn)入至設(shè)置于所述精餾塔塔底的再沸器；從所述再沸器中出來(lái)的物流再經(jīng)J-T閥節(jié)流即得液化天然氣。上述的方法中，所述氣液分離罐底部的物流從所述精餾塔的中部進(jìn)入至所述精餾塔中。上述的方法中，從所述再沸器中出來(lái)的物流經(jīng)冷卻后再經(jīng)所述J-T閥節(jié)流得到液化天然氣。上述的方法中，將從所述再沸器中出來(lái)的物流冷卻至-150 0C -162 0C，如-160。。。上述的方法中，所述換熱器組的冷量由制冷系統(tǒng)提供；所述制冷系統(tǒng)可為氣體膨 脹制冷系統(tǒng)或混合冷劑制冷系統(tǒng)。上述的方法中，步驟(2)中，將所述焦?fàn)t煤氣物流B冷卻至-20 °C -120 °C，如_120°C，所述冷卻過(guò)程為所述再沸器提供熱量。上述的方法中，所述焦?fàn)t煤氣物流A和焦?fàn)t煤氣物流B混合后經(jīng)所述換熱器組冷卻至-140°C~ -160。。，如-155。。。上述的方法中，從所述氣液分離罐的頂部出來(lái)的物流經(jīng)所述換熱器組復(fù)溫。 上述的方法中，從所述精餾塔塔頂出來(lái)的物流經(jīng)所述換熱器組復(fù)溫。本發(fā)明結(jié)合我國(guó)焦?fàn)t煤氣利用的現(xiàn)狀提出采用低溫精餾的方法，將甲烷從焦?fàn)t煤氣中分離出來(lái)，制成液化天然氣，整套工藝具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、甲烷回收率和LNG產(chǎn)品的純度高、總體能耗低的優(yōu)點(diǎn)。


圖I和圖2均為本發(fā)明實(shí)施例I中混合冷劑制冷循環(huán)制取LNG的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中氣體膨脹制冷循環(huán)制取LNG的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例I、本實(shí)施例為采用混合工質(zhì)制冷、精餾法制取LNG的一種流程示意圖。如圖I所示，該工藝流程主要包括制冷系統(tǒng)、換熱設(shè)備和分離設(shè)備；其中制冷設(shè)備為氣體壓縮機(jī)和J-T閥，換熱設(shè)備包括冷箱和空冷/水冷換熱器，分離設(shè)備包括氣液分離罐和精餾塔；精餾塔設(shè)置有再沸器和冷凝器，進(jìn)一步提高LNG的純度和增加甲烷回收率；該套工藝還包括混合冷劑壓縮機(jī)和冷凝器。其工藝流程如下如圖I所示將含H2、N2的焦?fàn)t煤氣經(jīng)冷卻器E-100冷卻后分成兩股物流A和B，焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)再沸器E-102冷卻至_120°C左右，為精餾塔T-100底部再沸器提供熱源后，與焦?fàn)t煤物流A混合，經(jīng)換熱器E-101冷卻至_155°C后，進(jìn)入氣液分離罐V-100，經(jīng)氣液分離罐V-100分離出大部分H2后的液相物流1，從中部進(jìn)入精餾塔T-100，在精餾塔T-100內(nèi)物流經(jīng)過(guò)充分的質(zhì)、熱交換后，精餾塔T-IOO頂部引出以氮?dú)夂蜌錃鉃橹鞯鸟Y放氣，精餾塔T-100塔底部物流15經(jīng)J-T閥節(jié)流得到高純度的液態(tài)天然氣；從氣液分離罐V-100分離出的氣體物流2先后進(jìn)入進(jìn)入換熱器E-101和E-100，為這兩換熱器提供部分冷源，物流3的溫度復(fù)溫到常溫。精餾塔T-100頂部引出的氣體物流4進(jìn)入精餾塔的冷凝器E-103，物流4中的甲烷在E-103冷凝后，進(jìn)入氣液分離器V-102，液體物流5返回精餾塔，作為精餾塔的回流液；在￥-102中分離的氣體物流6以氮?dú)夂蜌錃鉃橹?，依次進(jìn)入E-101和E-100，溫度復(fù)溫到常溫。混合冷劑工質(zhì)物流7經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)C-100壓縮和冷卻器E-104冷卻后，進(jìn)入氣液分離器V-101分離出液體物流8和氣相物流9，氣相物流經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)C-101壓縮，液體物流經(jīng)過(guò)液體泵P-100加壓，兩股液體匯合后進(jìn)入冷卻器E-105中冷卻到常溫，常溫和高壓的兩相混合制冷工質(zhì)物流10依次進(jìn)入換熱器E-100和E-101，WE-101中出來(lái)的物流11的溫度達(dá)到_155°C，分成兩股物流12和物流13，物流12節(jié)流制冷后為精餾塔的冷凝器E-103提供冷源，從E-103中出來(lái)的物流14與物流13節(jié)流后物流匯合，依次進(jìn)入E-101和E-100，為焦?fàn)t氣冷卻和冷凝提供冷源。如圖2所示將含H2、N2的焦?fàn)t煤氣經(jīng)冷卻器E-100冷卻后分成兩股物流A和B， 焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)再沸器E-102冷卻至_120°C左右，為精餾塔T-100底部再沸器提供熱源后，與焦?fàn)t煤物流A混合，經(jīng)換熱器E-101冷卻至-150°C后，進(jìn)入氣液分離罐V-100，經(jīng)氣液分離罐V-100分離出大部分H2后的液相物流1，從中部進(jìn)入精餾塔T-100，在精餾塔T-100內(nèi)物流經(jīng)過(guò)充分的質(zhì)、熱交換后，精餾塔T-100頂部引出以氮?dú)夂蜌錃鉃橹鞯鸟Y放氣，精餾塔T-100塔底部物流16進(jìn)入換熱器E-106中冷卻，冷卻到_160°C左右，再經(jīng)J-T閥節(jié)流得到高純度的液態(tài)天然氣，增加液化天然氣過(guò)冷后，減少節(jié)流后的閃蒸氣體量，閃蒸氣體處理系統(tǒng)減少；從氣液分離罐V-100分離出的氣體物流2進(jìn)入先后進(jìn)入換熱器E-101和E-100，為這兩換熱器提供部分冷源，物流3的溫度復(fù)溫到常溫。精餾塔T-100頂部引起的氣體物流4進(jìn)入精餾塔的冷凝器E-103，物流4中的甲烷在E-103冷凝后，進(jìn)入氣液分離器V-102，液體物流5返回精餾塔，作為精餾塔的回流液；在V-102中分離的氣體物流6以氮?dú)夂蜌錃鉃橹?，依次進(jìn)入E-101和E-100，溫度復(fù)溫到常溫?；旌侠鋭┕べ|(zhì)物流7經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)C-100壓縮和冷卻器E-104冷卻后，進(jìn)入氣液分離器V-101分離出液體物流8和氣相物流9，氣相物流經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)C-101壓縮，液體物流經(jīng)過(guò)液體泵P-100加壓，兩股液體匯合后進(jìn)入冷卻器E-105中冷卻到常溫，常溫和高壓的兩相混合制冷工質(zhì)物流10依次進(jìn)入換熱器E-100和E-101，WE-101中出來(lái)的物流11的溫度達(dá)到_160°C，分成兩股物流12和物流13，物流12節(jié)流制冷后為精餾塔的冷凝器E-103提供冷源，物流13節(jié)流制冷后為換熱器E-106提供冷量，從E-103和E-106中出來(lái)的物流14與物流15匯合，依次進(jìn)入E-101和E-100，為焦?fàn)t氣冷卻和冷凝提供冷源。實(shí)施例2、本實(shí)施例為采用氮膨脹制冷、精餾法制取LNG的一種流程示意圖。如圖3所示，該工藝流程主要包括制冷系統(tǒng)、換熱設(shè)備和分離設(shè)備；其中制冷設(shè)備為氣體壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，換熱設(shè)備包括冷箱和空冷/水冷換熱器，分離設(shè)備包括氣液分離罐罐和精餾塔；精餾塔設(shè)置有再沸器和冷凝器，進(jìn)一步提高LNG的純度和甲烷的回收率。該套工藝還包括N2壓縮機(jī)和冷凝器，氮膨脹制冷系統(tǒng)為整套工藝提供冷源。具體流程為將含H2、N2的焦?fàn)t煤氣經(jīng)冷卻器E-100冷卻后分成兩股物流A和B，焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)再沸器E-102冷卻至_120°C左右，為精餾塔T-IOO底部再沸器提供熱源后，與焦?fàn)t煤物流A混合，經(jīng)換熱器E-101冷卻至_155°C后，進(jìn)入氣液分離罐V-100，經(jīng)氣液分離罐V-100分離出大部分H2后的液相物流1，從中部進(jìn)入精餾塔T-100，在精餾塔T-100內(nèi)物流經(jīng)過(guò)充分的質(zhì)、熱交換后，精餾塔T-100頂部引出以氮?dú)夂蜌錃鉃橹鞯鸟Y放氣，精餾塔T-100塔底部物流13經(jīng)J-T閥節(jié)流得到高純度的液態(tài)天然氣；從氣液分離罐V-100分離出的氣體物流2進(jìn)入先后進(jìn)入換熱器E-101和E-100，為這兩換熱器提供部分冷源，物流3的溫度復(fù)溫到常溫。精餾塔T-100頂部引出的氣體物流4進(jìn)入精餾塔的冷凝器E-103，物流4中的甲烷在E-103冷凝后，進(jìn)入氣液分離器V-102，液體物流5返回精餾塔，作為精餾塔的回流液；在V-101中分離的氣體物流6以氮?dú)夂蜌錃鉃橹鳎来芜M(jìn)入E-101和E-100，溫度復(fù)溫到常溫。氮?dú)馕锪?經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)C-100壓縮和冷卻器E-104冷卻后，進(jìn)入透平膨脹機(jī)EXP-100的增壓機(jī)C-101中繼續(xù)壓縮后，進(jìn)入冷卻器E-105中冷卻到常溫后的物流9依次進(jìn)入換熱器E-100和E-101，從E-101中出來(lái)的物流10的溫度達(dá)到_120°C左右，進(jìn)入透平膨脹機(jī)EXP-100中膨脹制冷，物流11的溫度達(dá)到_170°C左右，為精餾塔的冷凝器E-103提供冷源，從E-103中出來(lái)的物流12再依次進(jìn)入E-101和E-100，為焦?fàn)t氣冷卻和冷凝提供冷源。權(quán)利要求
1.一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法，包括如下步驟 (1)將焦?fàn)t煤氣原料氣進(jìn)行壓縮冷卻； (2)將經(jīng)冷卻后的焦?fàn)t煤氣分成兩股焦?fàn)t煤氣物流A和焦?fàn)t煤氣物流B;所述焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)冷卻后與所述焦?fàn)t煤氣物流A混合后進(jìn)入換熱器組進(jìn)行熱量交換； (3)從所述換熱器組出來(lái)的焦?fàn)t煤氣出來(lái)后進(jìn)入至氣液分離罐； (4)所述氣液分離罐的底部出來(lái)的物流進(jìn)入精餾塔；所述精餾塔塔底的物流進(jìn)入至設(shè)置于所述精餾塔塔底的再沸器；從所述再沸器中出來(lái)的物流再經(jīng)J-T閥節(jié)流，即得液化天然氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述氣液分離罐底部的物流從所述精餾塔的中部進(jìn)入至所述精餾塔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于從所述再沸器中出來(lái)的物流經(jīng)冷卻后再經(jīng)J-T閥節(jié)流得到液化天然氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于將從所述再沸器中出來(lái)的物流冷卻至-150。。 -162。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述換熱器組的冷量由一套制冷系統(tǒng)提供；所述制冷系統(tǒng)為氣體膨脹制冷系統(tǒng)或混合冷劑制冷系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于步驟(2)中，將所述焦?fàn)t煤氣物流B冷卻至-20°C _120°C，所述冷卻過(guò)程為所述再沸器提供熱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于所述焦?fàn)t煤氣物流A和焦?fàn)t煤氣物流B混合后經(jīng)所述換熱器組冷卻至-140°C _160°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于從所述氣液分離罐的頂部出來(lái)的物流經(jīng)所述換熱器組復(fù)溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于從所述精餾塔塔頂出來(lái)的物流經(jīng)所述換熱器組復(fù)溫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的方法。包括如下步驟(1)將焦?fàn)t煤氣原料氣進(jìn)行壓縮冷卻；(2)將經(jīng)冷卻后的焦?fàn)t煤氣分成兩股焦?fàn)t煤氣物流A和焦?fàn)t煤氣物流B；所述焦?fàn)t煤氣物流B經(jīng)冷卻后與所述焦?fàn)t煤氣物流A混合后進(jìn)入換熱器組進(jìn)行熱量交換；(3)從所述換熱器組出來(lái)的焦?fàn)t煤氣出來(lái)后進(jìn)入至氣液分離罐；(4)所述氣液分離罐的底部出來(lái)的物流進(jìn)入精餾塔；所述精餾塔塔底的物流進(jìn)入至設(shè)置于所述精餾塔塔底的再沸器；從所述再沸器中出來(lái)的物流再經(jīng)J-T閥節(jié)流即得。本發(fā)明結(jié)合我國(guó)焦?fàn)t煤氣利用的現(xiàn)狀提出采用低溫精餾的方法，將甲烷從焦?fàn)t煤氣中分離出來(lái)，制成液化天然氣，整套工藝具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、甲烷回收率和LNG產(chǎn)品的純度高、總體能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25J3/02GK102654348SQ20121015992
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者劉淼兒, 單彤文, 唐令力, 尹全森, 曾偉平, 李恩道, 王秀林, 花亦懷, 陳杰 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司