低温热解煤气制氢联产lng的方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温热解煤气制氢联产LNG的方法，先将煤气先经除尘初加压和压缩后分成2部分，一部分经脱硫、转化和变换反应后，进行PSA提氢，另一分别用于直接制氢和制备氢气联产LNG。该方法可根据用氢量的多少，灵活调节氢气产量，具有投资和运行成本低、能耗低、能量利用率高等优点。
【专利说明】低温热解煤气制氢联产LNG的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤气深加工【技术领域】，特别涉及一种低温热解煤气制氢联产LNG的方法。
【背景技术】
[0002]在煤的加工使用过程中(如炼焦、干馏、热解等)产生有大量的煤气，煤气中含有CH4、H2、C0等大量有用资源和H2S、C0S等有害成分，如果直接简单燃烧掉，不仅利用效率低，还会造成环境污染。因此，对煤化工过程中产生的煤气进行深加工利用具有非常重要的意义。
[0003]煤气利用的方式主要有以下几种:对于大部分焦化厂所产的煤气，经除尘、冷却、加压、净化后，返回焦炉燃烧室燃烧利用；也有部分煤化工厂是先将煤气进行变换，然后作为费托合成原料气；或者将煤气用作化工原料生产甲醇等化工产品；或者将煤气进行提氢，生产氢气和LNG (液化天然气)产品。
[0004]将煤气甲烷化生产LNG，具有投资小、消耗低、无污染、能量利用率高、产品市场前景好等优势；也可以根据企业具体情况，在为需氢工艺过程生产氢气的同时联产LNG，是煤气利用的较佳选择。在煤气制LNG、煤气提氢的工艺中，目前大多米取先提氢后深冷的方式，虽然减少了深冷处理 量，但增加了投资成本；或者直接采用PSA提氢技术，综合投资较高。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种低温热解煤气制氢联产LNG的方法，基于煤低温热解产生的煤气，投资和运行成本低、能耗低、能量利用率高。
[0006]实现上述目的所米取的技术方案是:一种低温热解煤气制氢联产LNG的方法,包含以下步骤:
(1)将煤气先经除尘初加压和压缩，而后按照设定的目标产氢量分成2部分，分别用于直接制氢和制备氢气并联产LNG ；
(2)将步骤(1)所得的一部分煤气，进行脱硫、转化和变换反应后，进行PSA提氢，制得纯氢产品；
(3)将步骤(1)所得的另一部分煤气，先进行变换反应，将CO变换为H2及CO2,之后进行低温甲醇洗脱碳，制得净化气送深冷分离，分离后得到氢气及LNG产品。
[0007]所述步骤(1)中，初加压装置使用螺杆压缩机，压缩装置使用往复压缩机。
[0008]所述步骤(2)中，优选地，脱硫采用干法脱硫，脱硫剂采用氧化锌或中温铁锰脱硫剂。
[0009]所述步骤(2)、(3)中，在变换工序，采用耐硫低温变换技术，在温度为180~360°C、压力为I~8 MPa条件下，完成CO变换反应得到变换气。
[0010]所述步骤(3 )中，将深冷分离出的氢气送PSA提氢装置进一步提纯。
[0011]本发明采用螺杆压缩机进行初加压和往复压缩机进行压缩，并采用先深冷后提氢的方法，投资和运行成本低、能耗低、能量利用率高。本发明还具有以下优点:
1、可根据用氢量的多少，灵活调节氢气产量；
2JfPSA提氢单元置于整个工艺流程最后，原料气依次经过净化装置、液化分离装置及PSA提氢装置，避免了现有工艺中PSA提氢装置的真空解析气(即被PSA提氢装置吸附了的富甲烷气)，需二次增压以满足后序富甲烷气液化分离系统对压力要求的情况，省去了二次压缩系统，减少了不必要的动力消耗，总体投资和运行费用均有较大降低；
3、可同时生产氢气及LNG，二者均具有很高的市场价值，还可以满足其他需氢项目对氢气的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1是本发明的工艺流程图；
图2是实施例3的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0013]参看图1，本发明的低温热解煤气制氢联产LNG的方法，包含以下步骤:
(1)将煤气先经除 尘，使用螺杆压缩机进行初加压，再使用往复压缩机进行压缩，然后按照设定的目标产氢量分成2部分,一部分直接制氢，另一部分制备氢气并联产LNG产品；
(2)将步骤(1)所得的一部分煤气，先进行脱硫、转化和变换反应后，送至PSA制氢装置提氢，制得纯氢产品；所述脱硫可采用干法脱硫，脱硫剂采用氧化锌或中温铁锰脱硫剂。所述煤气转化，可在催化剂存在的条件下，使煤气中的CH4与注入系统内的水蒸气反应生成CO和H2 ;所述变换工序将转换生成的CO连通原料煤气中的CO采用耐硫低温变换技术，在温度为180~360°C、压力为I~8 MPa条件下，完成CO变换反应得到变换气，此过程中，CO经过变换，与水蒸气反应生成CO2和H2,由此提高氢气的产量；经PSA提纯之后获得产品氢气，该产品氢气的纯度可达99.95%以上；
(3)将步骤(1)所得的另一部分煤气，先采用耐硫低温变换技术，在温度为180~360°C、压力为I~8 MPa条件下，完成CO变换反应得到变换气，即将CO变换为H2及CO2 ；之后进行低温甲醇洗脱碳，制得净化气进行深冷分离，分离后得到氢气及LNG产品。所述深冷分离出的氢气送PSA提氢装置进一步提纯。为保证产品氢气纯度达到99.95%以上，原料气的深冷液化分离可采用混合制冷液化工艺和低温精馏分离工艺。即将净化合格的原料气进入液化分离单元，在冷箱中液化，并借助于高、低压精馏塔的双塔精馏流程分离氢气、一氧化碳、氮气等杂质气体。其中，液化冷箱所需冷量由混合制冷剂循环系统提供，混合制冷剂由Cl~C5和N2 (通常选自C1、C2、C3、C4和C5链烷烃和N2中的四种、五种或六种，它们按照任意体积比例或按照大约等同的体积比例)组成，利用各组分沸点的不同在冷箱中冷却并经节流阀节流、降温后，作为返流制冷剂返回冷箱的冷端，一次冷却不同温区的原料气及正流制冷剂，返流制冷剂复热后返回到混合制冷剂压缩机压缩。
[0014]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0015]实施例1
本实施例低温热解煤气制氢联产LNG的方法是，某种低温热解煤气，其成分组成见表I，设计煤气处理量为2.0XlO5 NmVh,目标需氢量为1.02 X IO5 NmVh，据此划分两部分煤气体积百分比为12%: 88%，分别按各自流程进行热节。将原料煤气先经除尘、初加压(采用螺杆压缩机)和压缩(采用往复压缩机)后，一部分(12%)经干法脱硫后，经甲烷转化装置、一氧化碳变换装置后，送往PSA提氢装置提取氢气。另一部分(88%)送往变换装置进行一氧化碳变换后，进行低温甲醇洗脱除酸性气体，然后送往深冷分离装置进行分离，制得氢气和LNG产品，将深冷分离出的氢气送PSA提氢装置进一步提纯。所得产品中，氢气产品纯度为99.98%，LNG产品中甲烷体积百分比含量为92.3%，LNG总单位能耗为0.51 kff.h/Nm3。
[0016]表1低温热解煤气组成
【权利要求】
1.一种低温热解煤气制氢联产LNG的方法，其特征在于:包含以下步骤: (1)将煤气先经除尘初加压和压缩，而后按照设定的目标产氢量分成2部分，分别用于直接制氢和制备氢气并联产LNG ； (2)将步骤(1)所得的一部分煤气，进行脱硫、转化和变换反应后，进行PSA提氢，制得纯氢产品； (3)将步骤(1)所得的另一部分煤气，先进行变换反应，将CO变换为H2及CO2，之后进行低温甲醇洗脱碳，制得净化气送深冷分离，分离后得到氢气及LNG产品。
2.如权利要求1所述的低温热解煤气制氢联产LNG的方法，其特征在于:所述步骤(1)中，初加压装置使用螺杆压缩机，压缩装置使用往复压缩机。
3.如权利要求1所述的低温热解煤气制氢联产LNG的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，优选地，脱硫采用干法脱硫，脱硫剂采用氧化锌或中温铁锰脱硫剂。
4.如权利要求1所述的低温热解煤气制氢联产LNG的方法，其特征在于:所述步骤(2)、(3)中，在变换工序，采用耐硫低温变换技术，在温度为180~360°C、压力为I~8 MPa条件下，完成CO变换反应得到变换气。
5.如权利要求1所述的低温热解煤气制氢联产LNG的方法，其特征在于:所述步骤(3 )中，将深冷分离 出的氢气送PSA提氢装置进一步提纯。
【文档编号】C01B3/50GK103803492SQ201410054505
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】朱书成, 白太宽, 张立新, 曹国超 申请人:河南龙成煤高效技术应用有限公司