一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于化工【技术领域】，具体为一种新的制取液化天然气的工艺。其步骤为：先将富含CO2的气体进行提纯和预净化，得到含量大于95%以上的CO2气体，该气体与富氢气体进行混合，然后进行深度加氢脱硫，得到总硫小于0.05ppm的富含CO2和H2的混合气体。焦炉气经预处理、压缩和净化后与富含CO2和H2的混合气体共同进行多级外循环绝热甲烷化，再分子筛深度脱水，最后进行深冷分离液化，得到液化天然气、富氢气体和富氮气体，富氢气体返回到原料气压缩机入口再次利用，富氮气体作为尾气返回焦化装置做燃料。本工艺中CO、CO2和H2利用率高，提高了液化天然气产量，产品单耗低，同时可利用废气进行提纯二氧化碳并充分利用。
【专利说明】一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺【技术领域】
[0001]本发明属于化工【技术领域】，涉及在以含C0、C02和H2的混合气体制取液化天然气的工艺，具体为一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，天然气作为清洁能源备受关注。目前全球天然气消费量已高达每年2.32万亿Nm3，占世界一次能源需求总量的24.3%。当前中国经济持续快速的发展势头仍在继续，但是为保障经济的能源动力却极度紧缺。在国际石油价格节节升高的情势之下，中国的能源危机显得更加严重。中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。预计到2020年，我国天然气产量有望达到1850亿立方米，需求量达2000亿立方米，供需缺口达750亿立方米。随着国家能源需求的不断增长，引进天然气将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题。
[0003]焦炉气成分较为复杂，主要含有CH4、CO、CO2, H2, CnHm等，且H2的体积分数一般为54%~61%，CO和CO2体积分数和一般为8%~12%，通过甲烷化反应可使CO和CO2转化为甲烷化，即:
[0004]C0+3H2 — CH4+H20
[0005]C02+4H2 — CH4+2H20
[0006]但由于焦炉气中C0+C02含量较低，氢气含量相对较高，焦炉气直接甲烷化后富甲烷气中仍然含有超过20%的氢气，造成极大的资源浪费。同时烟道气、石灰窑尾气和高炉气中含有大量的CO2也没有有效利用。
[0007]通过焦炉气补二氧化碳制液化天然气的工艺，不仅可以使焦炉气中过量的氢气和其它尾气中的CO2得到充分利用，提高甲烷产量，同时使深冷分离液化的富氢气体返回到前端继续反应，在增加H2利用的同时也无需脱碳工序，不仅降低了投资和能耗，也是减少碳排放，提高资源利用率一种新的解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种焦炉气中H2利用率高、CO2气体净化度高、产量大、投资较少的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺。
[0009]为了实现上述发明目的 ，本发明采用的技术方案如下:
[0010]一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，包括如下工艺过程(参见图1)是:先将富含CO2的气体(例如烟道气、石灰窑气、高炉气等)进行提纯和预净化，得到CO2含量(vol%)大于95%以上的CO2气体，然后该气体与富氢气体进行混合，然后进行深度加氢脱硫净化，得到总硫含量小于0.05ppm的富含CO2和H2的混合气体。焦炉气经过预处理脱除焦油、萘等，再压缩到1.5~6.0MPa后进行加氢脱硫净化，脱除硫、氯等有毒物质。预处理和净化后焦炉气中的焦油含量小于0.1ppm,硫含量小于20ppb,氯含量小于5ppb。经过净化合格后的焦炉气进入一级甲烷化反应器，一级甲烷化反应器出口气体、富氢气体和补充CO2气体进入二级甲烷化反应器，且从第二甲烷化反应器出口气体利用废热锅炉回收热量后抽取部分气体作为循环气体，再依次进行补充多级绝热甲烷化反应，得到富甲烷气，然后利用分子筛对富甲烷气进行深度脱水，最后进入深冷分离液化装置进行深冷分离液化，得到液化天然气、富氢气体和富氮气体，其中液化天然气作为产品。补充CO2 (vol%)含量大于等于95%的CO2气体的物质的量为焦炉气的物质的量的4~7.5%。补充多级绝热甲烷化反应为2级甲烷化反应器、3级甲烷化反应器或4级甲烷化反应反应器；优选2级甲烷化反应器或3级甲烷化反应器。
[0011]富含CO2的气体为烟道气、石灰窑气和高炉气。
[0012]经过预处理、压缩和净化的焦炉气进入一级甲烷化反应器，富含0)2和&的混合气体全部进入二级甲烷化反应器，且从第二甲烷化反应器出口抽取部分气体作为循环气，同时该循环气只进入第一甲烷化反应器。通过蒸汽喷射器或循环气压缩机将循环气带入一级甲烷化绝热反应器，且循环气与进入一级绝热甲烷化反应器气体的物质的量比为0.5~2:1，循环气温度为60°C~130°C。
[0013]甲烷化工艺中，进入每个甲烷化反应器的入口温度为230°C~350°C，压力为1.5~6MPa，所述一级和二级反应器中以干气计算的体积空速为SOOOtr1~3000(?-1,且最后一个甲烷化反应器中以干气计算的体积空速为20001^~δΟΟΟH-1。
[0014]深冷分离液化工序利用精馏塔使富甲烷化气体分成三股，第一股为液化天然气，第二股为富氮气体，第三股为富氢气体，且抽取部分富氢气体返回前端继续利用，富氢气体的物质的量为焦炉气的物质的量的2~10%。
[0015]本发明的积极效果表现在:0)、0)2和!12利用率高，提高了液化天然气产量，产品单耗低，同时可利用废气进行提纯二氧化碳并充分利用，达到了双向节能减排。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的工艺流程示意图。
[0017]【具体实施方式】实例:
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。
[0019]实施例1
[0020]本实施例流程示意图见图1。
[0021]焦炉气组成见表1，流量为100000Nm3/h，补充0)2气体的组成见表2，流量为4000Nm3/h。
[0022]表1焦炉气干基组成(vol%)
[0023]
【权利要求】
1.一种焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于包括如下工艺过程:先将富含CO2的气体进行提纯和预净化，得到CO2 (vol%)的含量大于等于95%的CO2气体，然后该气体与富氢气体进行混合后进行深度加氢脱硫，得到总硫含量小于0.05ppm的富含CO2和4的混合气体；同时，经过预处理、压缩和净化的焦炉气进入一级甲烷化反应器，一级甲烷化反应器出口的气体再与上述富含CO2和H2的混合气体混合后进入二级甲烷化反应器，再依次进行多级绝热甲烷化反应，得到富甲烷气；然后利用分子筛对富甲烷气进行深度脱水，使富甲烷气中H2O含量小于lppm，最后脱水后的富甲烷气进入深冷分离液化工序进行分离液化，得到液化天然气、富氢气体和富氮气体，其中液化天然气作为产品。
2.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:所述的富含CO2的气体为烟道气、石灰窑气和高炉气。
3.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:补充CO2 (vol%)大于等于95%的CO2气体的物质的量为焦炉气的物质的量的4~7.5%。
4.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:所述的补充多级绝热甲烷化反应为2级、3级或4级。
5.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:经过预处理、压缩和净化的焦炉气进入一级甲烷化反应器，富含CO2和H2的混合气体全部进入二级甲烷化反应器，且从第二甲烷化反应器出口抽取部分气体作为循环气，同时该循环气只进入第一甲烷化反应器。
6.根据权利要求5所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:通过蒸汽喷射器或循环气压缩机将循环气带入一级烷化绝热反应器，且循环气与进入一级绝热甲烷化反应器气体的物质的量比为0.5~2:1，循环气温度为60°C~130°C。
7.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:甲烷化工艺中，进入每个甲烷化反应器的入口温度为230°C ~350°C，压力为1.5飞MPa，所述一级和二级反应器中以干气计算的体积空速为8000 ~3000(?'且最后一个甲烷化反应器中以干气计算的体积空速为2000 ~5000 h'
8.根据权利要求1所述的焦炉气补充二氧化碳制液化天然气的工艺，其特征在于:深冷分离液化工序利用精馏塔使富甲烷化气体分成三股，第一股为液化天然气，第二股为富氮气体，第三股为富氢气体，且抽取部分富氢气体返回前端，返回的富氢气体的的物质的量为焦炉气物质的量的2~10%。
【文档编号】C10L3/10GK103881780SQ201410135509
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】张新波, 杨宽辉, 马磊, 谭建冬 申请人:西南化工研究设计院有限公司