一种提高液化天然气回收率的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种提高液化天然气回收率的系统涉及液化天然气生产领域，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接。本实用新型操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化天然气的回收率可达99.8%以上。
【专利说明】一种提高液化天然气回收率的系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及液化天然气生产领域，特别是涉及一种提高液化天然气中回收率 的系统。
【背景技术】
[0002] 在从富甲烷混合气制液化天然气(简称LNG)特别是在焦炉煤气等含有较多氢气和 氮气等不凝气体的气源制液化天然气工艺中，为了减少液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中 夹带的甲烷，提高液化天然气的回收率，通常采用的方法是降低液化天然气提纯塔塔顶温 度，甚至采用增加以液氮为冷剂的冷却器，尽管如此，液化天然气塔顶放空气中仍然会夹带 少量甲烷，是影响液化天然气装置甲烷回收率的重要因素。并且随着液化天然气塔顶换热 器效率的降低，塔顶放空气中甲烷会增加，降低了液化天然气装置甲烷的回收率，造成单 位液化天然气生产能耗增加。
[0003] 中国专利申请公布号CN102079999A中一种以焦炉煤气为原料生产液化天然气和 合成气的方法，公开了将干燥的富甲烷送入冷箱液化，得到液化天然气，不凝气送入变压吸 附富集甲烷单元入口与净化煤气混合通过变压吸附将净化煤气中的H2, N2, CO与甲烷进行 分离获得合成气和富甲烷气体的方法，由于液化天然气冷箱的不凝气体与甲烷含量数倍于 不凝气体的煤气混合作为变压吸附富集甲烷单元的原料，使得经变压吸附装置得到的合成 气中仍然会夹带一部分甲烷，未能起到提高液化天然气甲烷回收率，降低液化天然气能耗 的作用。
[0004] 中国专利申请公布号CN102942972A中利用焦炉煤气生产液化天然气的方法，公 开了不凝气体用PSA分子筛脱除其中N2,真空解吸被PSA分子筛吸附的甲烷，解吸中甲烷含 量90%以上返回焦炉煤气循环利用的方法，由于解吸气中甲烷含量高达90%，会从吸附废气 释放部分甲烷，从而降低甲烷回收率。同样未能解决提高液化天然气回收率的问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种提高液化天然气回收率的系统，从 液化天然气提纯塔施入的不凝气体中回收甲烷，操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化 天然气的回收率可达99. 8%以上。
[0006] 解决以上技术问题的本实用新型中的一种提高液化天然气回收率的系统，包括原 料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸 附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应 器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变 压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的 管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器， 然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附塔后得 富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。从而 通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达到提高液化天然气提 纯塔甲烷回收率的目的。
[0007] 所述变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。
[0008] 所述变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一 种或多种。
[0009] 所述变压吸附塔彡2个。
[0010] 所述变压吸附装置和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
[0011] 所述系统在原料气输送管和压缩机之间还设有原料气柜。
[0012] 所述系统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
[0013] 所述系统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
[0014] 本实用新型从液化天然气液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中采用变压吸附装置 控制变压吸附吸附废气甲烷含量，回收不凝气体中甲烷的系统以提高液化天然气甲烷回收 率，降低液化天然气单位能耗。上述变压吸附塔装置的吸附步骤压力大于〇. 15MPa，通常在 液化天然气提纯塔不凝气体施放压力下操作。逆放步骤压力大于〇. IMpa，抽空步骤压力为 0· 001?0· 06MPa。（压力均用绝压表示）
[0015] 本实用新型的提高液化天然气回收率的系统可适用于从煤制液化天然气、焦炉煤 气制液化天然气、兰碳尾气制液化天然气等其他含有不凝气体的液化天然气。
[0016] 本实用新型中的系统甲烷回收率可以由949Γ96%提高到99. 8%以上，塔顶不凝富 氢气中甲烷含量由39Γ5%降低到0. 2%以下。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型中实施例3的系统图
[0018] 图2为本实用新型中实施例4的系统图
【具体实施方式】 [0019]
[0020] 以下通过【具体实施方式】的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。但不应将此 理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本实用新型上述技术思 想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本实用 新型的范围内。
[0021] 实施例1
[0022] -种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、 液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与 压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天 然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间 的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩 机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再 经过变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。 从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达到提高液化天然 气提纯塔甲烷回收率的目的。
[0023] 变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，变压吸附塔中设有吸附剂， 吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。变压吸附塔2个。变压吸附塔 和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
[0024] 实施例2
[0025] -种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、 液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与 压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天 然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管相连，以上各个装置之间的相 连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和 甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过 变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管回收其中的甲烷。变压吸附 装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、 活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。变压吸附塔3个。从而通过吸附时间的调整来 控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量，达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。
[0026] 实施例3
[0027] -种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、原料气柜、脱硫净化塔、 压缩机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压 吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管和原料气柜相连，原料气柜与压缩机相连，压缩机 与脱硫净化塔相连，脱硫净化塔与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与脱水及杂质净化器 相连，脱水及杂质净化器和液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与吸附塔相连，吸附 塔与原料气柜相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；生产过程中原料气依 次经过原料气柜、压缩机、脱硫净化塔、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器，然后进入液化天 然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再依次经过吸附塔后得富甲烷气体，富 甲烷气体返回到原料气柜回收其中的甲烷。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置 吸附废气中甲烷含量，达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。变压吸附装置中还 设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、 硅胶和分子筛中一种或多种。吸附塔5个。
[0028] 本实施例为以焦炉煤气为原料经甲烷化后制液化天然气（液化天然气）的装置， 液化天然气产量为10万吨/年。在实施例中，焦炉煤气经原料气柜、压缩机压缩和脱硫净 化后加进入甲烷化转化反应器，在甲烷化反应器中，一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲 烷，甲烷化反应后的气体经脱水及杂质器净化脱除水、微量二氧化碳和汞等杂质后进入液 化天然气低温提纯塔，低温提纯塔采用MRC冷剂循环制冷和液氮冷剂的双冷剂循环制冷， 以降低提纯塔顶温度提高甲烷回收率，在这种情况下甲烷回收率为98. 5%，塔顶富氢气压力 I. 3Mpa，富氮气体中甲烷含量~1. 5%，压力0. 6Mpa，为了进一步提高甲烷回收率，将液化天 然气低温提纯塔顶驰放的气体富氢气体与富氮气体混合，混合后甲烷含量为1. 74%，引入由 5台吸附器、程控阀、PLC控制系统和真空泵组成的变压吸附回收甲烷单元即变压吸附塔。 不凝气体中的甲烷被吸附塔中装填的吸附剂吸附，从吸附塔出口获得甲烷含量低于〇. 12% 的富氢和富氮气体排出装置用于燃料或者其他用途。从逆放和抽空气体中获得、％的富甲 烷解吸气返回焦炉煤气柜与焦炉煤气混合作为焦炉煤气甲烷化制液化天然气（液化天然 气）装置的原料回收其中的甲烷增加整个装置的甲烷回收率，甲烷回收率99. 9%。每年可增 产液化天然气1400吨。
[0029] 液化天然气低温提纯塔顶不凝气体混合后压力0. 6Mpa流量14868Nm3/h组成见表1
[0030] 表1 提纯塔顶不凝气体组成
[0031]
【权利要求】
1. 一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液 化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附 塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气 提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天 然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中 原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应， 液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附装置后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到 原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。
2. 根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变压 吸附装置设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。
3. 根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述吸附 塔中设有吸附剂。
4. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变 压吸附塔彡2个。
5. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变 压吸附装置和液化天然气提纯塔之间设有压缩机。
6. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在原料气输送管和压缩机之间设有原料气柜。
7. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
8. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系 统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
【文档编号】C10L3/08GK204138626SQ201420628033
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】张剑锋, 郜豫川, 管英富, 张汇霞 申请人:四川天一科技股份有限公司