利用低压塔回流液作为高压塔洗涤液的焦炉气制取lng的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LNG的生产领域，具体说是一种利用低压塔回流液作为高压塔洗涤液的焦炉气制取LNG的方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，由于天然气需求上升以及价格上涨，部分企业开始将目光投向了焦炉煤气(人工煤气或化工尾气)制天然气项目。利用焦化厂或化工厂副产的煤气，将过去用于放空去火炬燃烧或发电的煤气转而制成高附加值的LNG或SNG，剩余的富氢气体联产甲醇或合成氨，变废为宝。利用剩余焦炉煤气(人工煤气或化工尾气)生产LNG，既有效解决了焦炉尾气的排放问题，又具有十分可观的经济效益和社会效益。
[0003]焦炉煤气(人工煤气或化工尾气)生产液化天然气联产甲醇装置，其设计难点在于既要低能耗生产LNG，又要兼顾提取较高压力的富氢尾气用于合成甲醇或合成氨。富氢尾气中的甲烷等杂质对于合成甲醇来说属于惰性气体，其存在将抑制甲醇合成反应增加能耗。必须限制富氢尾气中的甲烷含量。焦炉煤气深冷分离制取LNG，至少需有一个精馏塔及相应的塔顶冷凝器及塔底再沸器。对于联产甲醇或合成氨的LNG装置，为提高尾气压力(出冷箱压力越高后续甲醇或合成氨的能耗越低)并降低装置能耗，通常采用二只精馏塔。高压精馏塔为初次精馏，用于产出高压富氢尾气和富甲烷液体，富甲烷液体送入低压精馏塔，再次精馏获得LNG产品和低压尾气。高压精馏塔配有冷凝器，低压塔配有冷凝器及再沸器。二只塔顶冷凝器可采用液氮或混合制冷剂作为冷源。出冷箱低压尾气通过增压机将其增压为高压富氢气压力后并入高压富氢尾气。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种利用低压塔回流液作为高压塔洗涤液的焦炉气制取LNG的方法，从根本上解决了现有LNG的生产设备及生产方法无法实现低能耗的同时进行甲醇或合成氨的联产。
[0005]本发明的目的是这样实现的:该利用焦炉气制取液化天然气的系统，其技术要点是:该方法在利用焦炉气制取液化天然气的系统中进行，该系统包括主换热器、压缩机、高压脱氢精馏塔、低压脱碳精馏塔、冷凝器、再沸器、高压栗、分离罐以及平衡罐，主换热器的高温制冷剂依次经过压缩机和分离罐后返回主换热器，分离罐的顶部出料口依次经过主换热器、节流阀III以及冷凝器后再次经过主换热器与压缩机的高温制冷剂进料口相连，分离罐的底部出料口依次经过换热器以及节流阀I后返回主换热器与压缩机的高温制冷剂进料口相连;原料气的进料管经过主换热器后与低压脱碳精馏塔底部的再沸器进料口相连，低压脱碳精馏塔底部的再沸器出料口经过主换热器与高压脱氢精馏塔底部的进料口相连；低压脱碳精馏塔顶部出料口依次经过冷凝器、平衡罐后通过高压栗通入高压脱氢精馏塔顶部的进料口，平衡罐的进料口同时与低压脱碳精馏塔顶部进料口相连;低压脱碳精馏塔底部的出料口经过主换热器与LNG贮槽相连;高压脱氢精馏塔顶部的出料口经过主换热器与甲醇联产设备或氨联产设备相连;高压脱氢精馏塔底部的出料口通过节流阀II与低压脱碳精馏塔中部的进料口相连；
利用低压塔回流液作为高压塔洗涤液的焦炉气制取LNG的方法，包括以下步骤:
1)将净化后的原料焦炉气预冷后在_40°C，2.15MPa.G通入主换热器，被返流的低温富氢气及混合制冷剂冷却至_96°C，以气体形式进入再沸器，被进一步冷却至_125°C，再次进入主换热器进一步被冷却至_168°C，以气液两相形式进入高压脱氢精馏塔底部;在高压脱氢塔底部获得富甲烷液体，在高压脱氢塔顶部获得高压富氢气；
2)高压脱氢塔顶部的高压富氢气进入主换热器，经主换热器复热复热后通入甲醇联产设备或氨联产设备；高压脱氢塔底部的富甲烷液体经过节流阀II过冷减压至-169.4°C，0.72MPa.G后送入低压脱碳精馏塔中部进行第二次精馏;在低压脱碳精馏塔底部获得LNG，在低压脱碳精馏塔顶部获得含有C0、H2、N2、CH4的混合气体；
3)低压脱碳精馏塔底部的LNG经过主换热器过冷至-160°C，0.687MPa.G通入LNG贮槽；低压脱碳精馏塔顶部的CO、H2、N2、CH4混合气体经冷凝器冷却后一部分作为低压脱碳精馏塔的回流液，另一部分通过平衡罐稳压后通过高压栗增压送至高压脱氢塔作为上升蒸汽的洗涤吸收液；
4)将压缩机压缩后的混合制冷剂通入分离罐，混合制冷剂以气液两相进入主换热器；混合制冷剂的气相经主换热器冷却成液体后经节流阀III降压降温后通入冷凝器，换热后经过主换热器通入压缩机;混合制冷剂的液相经节流阀I在主换热器中降压冷却至_74°C，
0.29MPa.G与返流的混合制冷剂换热后返回压缩机。
[0006]本发明的有益效果为:
本发明的设计难点在于既要在低能耗下生产LNG，又要在较高压力下提取用于合成甲醇或合成氨的富氢尾气。富氢尾气中的甲烷等杂质对于甲醇的合成来说属于惰性气体，其存在将抑制甲醇合成的正反应，导致能耗增加，因此必须限制富氢尾气中的甲烷含量。
[0007]本发明通过高压精馏塔为初次精馏，用于产出高压富氢尾气和富甲烷液体，富甲烷液体送入低压精馏塔，再次精馏获得LNG产品和低压尾气。高压精馏塔配有冷凝器，低压脱碳精馏塔配有冷凝器及再沸器。出冷箱低压尾气通过增压机将其增压为高压富氢气压力后并入高压富氢尾气。通过高压栗将低压回流液加压后送至高压脱氢精馏塔塔顶，作为高压脱氢精馏塔的洗涤吸收液。
[0008]高压脱氢精馏塔无需设置冷凝器，但仍可实现冷凝器的功能，由于无冷凝器，减少了冷凝器温差带来的不可逆损失，而且无低压脱碳精馏塔低压尾气产生，尾气仅为高压富氢尾气一种，流程更简单，省去了低压尾气增压机，不但节约了冷凝器及低压尾气增压机的投入成本，无需为冷凝器、低压尾气增压机设置专用厂房，减少了设备占地面积，减少了被省略设备的维护成本，并提高了装置的可靠性。
[0009]由于传统流程中高压脱氢精馏塔冷凝器温度是系统中最低温度，制冷能耗较高，多采用液氮作为冷凝器的冷源。采用本发明的方法后，高压脱氢精馏塔顶温度有所提高，相应的降低了这部分能耗，当甲烷收率相同时，冷凝器可采用混合制冷剂作为冷源而非液氮，因此无需使用氮压机等一系列设备，使制冷循环更易实现，减少了设备投入成本，减少了占地面积，易于操作维护，并大大提高了装置的可靠性。综上所述，本发明的方法可将传统工艺中用于放空去火炬燃烧或发电的煤气转而制成高附加值的LNG或SNG，剩余的富氢气体联产甲醇或合成氨，既有效解决了焦炉尾气的排放问题，又具有十分可观的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的工艺流程结构示意简图。
[0011]附图标记说明:1压缩机、2高压脱氢精馏塔、3低压脱碳精馏塔、4高压栗、5分离罐、6冷凝器、7再沸器、8主换热器、9、平衡罐、10节流阀1、11节流阀I1、12节流阀III。
【具体实施方式】
[0012]以下结合图1，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该利用焦炉气制取液化天然气的系统，包括主换热器8、压缩机1、高压脱氢精馏塔2、低压脱碳精馏塔3、冷凝器6、再沸器7、高压栗4、分离罐5以及平衡罐9。其中，主换热器的高温制冷剂依次经过压缩机和分离罐后返回主换热器，分离罐的顶部出料口依次经过主换热器、节流阀III以及冷凝器后再次经过主换热器与压缩机的高温制冷剂进料口相连，分离罐的底部出料口依次经过换热器以及节流阀I 10后返回