一种煤制油净化合成气制取液化天然气的方法及系统的制作方法_2

文档序号:9804247阅读:来源:国知局
压吸附装置,所述真空变压吸附装置中的吸附剂为分子筛类吸附剂、硅胶类吸附剂和活性炭类吸附剂中的至少一种,如5A分子筛、碳分子筛等,视具体的原料气情况,需要采用两种或两种以上吸附剂混合使用。
[0024]上述的系统中,所述富甲烷气预处理装置采用变温吸附装置,所述变温吸附装置中的吸附剂为分子筛类吸附剂或硅胶类吸附剂,如4A分子筛、B型硅胶等。
[0025]上述的系统中,所述富甲烷气预处理装置通过管路I和管路Π与所述冷箱相连,所述管路I用于将从所述富甲烷气预处理装置中流出的气体通入所述冷箱中,所述管路Π用于将从所述冷箱中流出的精馏尾气通入所述富甲烷气预处理装置中,使所述富甲烷气预处理装置中的吸附剂再生。
[0026]上述的系统中,所述系统还包括精馏尾气压缩装置,所述精馏尾气压缩装置与所述富甲烷预处理装置和所述甲烷分离提取装置相连,用于压缩从所述富甲烷气预处理装置中流出的精馏尾气和吸附剂解吸后的杂质气体,并将其与从所述甲烷分离提取装置中流出的脱甲烷合成气混合,共同进入煤制油工艺中的合成单元。
[0027]上述的系统中,所述系统还包括液化天然气运输槽车,与所述液化天然气储存装置相连,使得所述液化天然气通过所述运输槽车运走;所述系统还包括蒸发气体(BOG)增压装置,所述蒸发气体增压装置分别与所述液化天然气存储装置和所述冷箱相连,用于将所述液化天然气储存装置中气化的天然气压缩后通入所述冷箱中回收甲烷。
[0028]上述的系统中,所述系统还包括冷却循环装置,所述冷却循环装置与所述精馏尾气压缩装置和所述富甲烷气压缩装置相连,用于带走压缩装置产生的热量;所述系统还包括氮气膨胀制冷装置,所述氮气膨胀制冷装置与所述冷箱相连,为所述冷箱提供冷量;所述氮气膨胀制冷装置的制冷原理如下:
[0029]氮气被压缩机增压后送入膨胀机膨胀或通过节流阀节流,氮气压力经过膨胀或节流后降为常压,同时氮气温度也降低,最低达到-192°C,低温氮气在冷箱中将工艺气体冷却液化,自身温度升高到常温状态,然后回到压缩机入口重新被压缩,并再次具备膨胀能力,这样就形成氮气膨胀制冷循环,源源不断地提供冷量;
[0030]氮气膨胀制冷循环流程工艺简单,设备数量少,装置占地面积小。
[0031]本发明采用不同的设备及吸附剂组合,使之具有与现有技术相比降低投资、大幅度节省设备及操作费用的优点,最大限度地减少装置的有效气体损失,同时又不影响后续工序。
[0032]本发明具有如下有益效果:
[0033](I)采用本发明方法和系统是在煤制油工艺中净化后的合成气中CH4含量较高时,在进入合成单元之前脱除CH4,减少了合成过程中惰性气体的含量,增加了 H2、C0的分压,相当于提高了合成的产量,同时又减少了后续合成系统的循环压缩机功率消耗。
[0034](2)相比较传统的全部气体进入冷箱的方法,第一,本发明中进入冷箱单元的气体不到原来的30%,大大减少了冷箱的设备尺寸及能耗损失,同时降低了冷箱的投资;第二,本发明合成气压降损失小,同时冷箱精馏尾气量小,回收消耗压缩功小;第三,本发明先经过真空变压吸附再进入冷箱的流程设计,避免在冷箱故障状态时影响后续的合成单元。
[0035](3)本发明的富甲烷气预处理过程中将精馏尾气作为再生气源,不消耗大量氮气,同时将精馏尾气回收,使净化合成气中有效气损失减小。
[0036](4)本发明方法在脱除CH4惰性气体的同时又将其液化生产LNG产品,可增加效益。
【附图说明】
[0037]图1为本发明煤制油净化合成气制取液化天然气的系统和工艺流程图。
【具体实施方式】
[0038]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
[0039]下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0040]下面结合说明书附图对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于下述实施例。
[0041]煤制油净化合成气为煤经气化炉生成的水煤气或煤经焦化后的生成的焦炉气中的至少一种,经气体净化装置净化后生成。
[0042]实施例1、煤制油净化合成气制取液化天然气
[0043](I)煤制油净化合成气制取液化天然气的系统
[0044]如图1所示,本发明煤制油净化合成气制取液化天然气的系统,它包括用于分离提取煤制油净化合成气中甲烷的甲烷分离提取装置101(真空变压吸附装置,吸附剂为碳分子筛)、用于压缩富甲烷气的富甲烷气压缩装置102、富甲烷气预处理装置103(采用变温吸附装置,吸附剂分别为质量比85的%的8型硅胶和15^%的4々分子筛)、用于冷却和精馏富甲烷气体的冷箱104、液化天然气储存装置105、液化天然气运输槽车106、B0G增压装置107、精馏尾气压缩装置108、冷却循环装置109和氮气膨胀制冷装置110;
[0045]甲烷分离提取装置101与富甲烷气压缩装置102相连,富甲烷气压缩装置102与富甲烷气预处理装置103相连,富甲烷气预处理装置103通过管路I和管路Π与冷箱相连104,管路I用于将从富甲烷气预处理装置103中流出的气体通入冷箱104中,管路Π用于将从冷箱104中流出的精馏尾气通入富甲烷气预处理装置103中,使富甲烷气预处理装置103(变温吸附装置)中的吸附剂再生;冷箱104与液化天然气储存装置105相连;液化天然气储存装置105与天然气运输槽车106相连,使得液化天然气通过运输槽车运走;BOG增压装置107分别与液化天然气储存装置105和冷箱104相连,用于将液化天然气储存装置107中气化的天然气压缩后通入冷箱104中回收甲烷;精馏尾气压缩装置108与富甲烷预处理装置103和甲烷分离提取装置101相连,用于压缩从富甲烷气预处理装置103中流出的精馏尾气和吸附剂解吸后的杂质气体,并将其与从甲烷分离提取装置101中流出的脱甲烷合成气混合,共同进入煤制油工艺中的合成装置;冷却循环装置109与精馏尾气压缩装置108和富甲烷气压缩装置102相连,用于带走压缩机产生的热量;氮气膨胀制冷装置110与冷箱104相连,为冷箱104提供冷量,制冷原理如下:氮气被压缩机增压到IMPa后送入膨胀机膨胀或通过节流阀节流,氮气压力经过膨胀或节流后降为常压,同时氮气温度也降低,最低达到_192°C,低温氮气在冷箱104中将工艺气体冷却液化,自身温度升高到常温状态,然后回到压缩机入口重新被压缩,并再次具备膨胀能力,这样就形成氮气膨胀制冷循环,源源不断地提供冷量。
[0046](2)煤制油净化合成气制取液化天然气
[0047]如图1中煤制油净化合成气制取液化天然气中的工艺流程图,本发明煤制油净化合成气制取液化天然气的具体步骤如下:
[0048](I)采用真空变压吸附技术(40°C,吸附压力为2.6MPa,解吸时抽真空至绝压0.02-
0.03MPa,吸附剂为碳分子筛),从煤制油工艺中的净化合成气(甲烷的摩尔百分含量为13.81%,二氧化碳的摩尔百分含量为0.01%,硫的质量浓度为0.00012mg/L)通入甲烷分离提取装置(真空变压吸附装置101)中分离提取甲烷,得富甲烷气和脱甲烷合成气,富甲烷气中甲烷的摩尔百分含量为83.02%,吸附甲烷的回收率达97% (回收率=(富甲烷气中甲烷的摩尔百分含量X富甲烷气的流量)/(净化合成气中甲烷的摩尔百分含量X净化合成气的流量),一氧化碳的吸附率为8.4%(吸附率=(富甲烷气体中一氧化碳的摩尔百分含量X富甲烷气的流量)/(净化合成气中一氧化碳的摩尔百分含量X净化合成气的流量)。
[0049]本实施例中富甲烷气的流量为26623.1NmVhr,净化合成气的流量为165000Nm3/hr,富甲烷气体中一氧化碳的摩尔百分含量为14.61%,净化合成气中一氧化碳的摩尔百分含量为28.07%。
[0050](2)将步骤(I)得到的富甲烷气体通入富甲烷气体压缩单元102中压缩至2.5MPa后,通入富甲烷预处理单元103(包括变温吸附装置I和变温吸附装置Π,当变温吸附装置I处于工作状态时,变温吸附装置Π进行吸附剂再生,二者交替使用)中,采用变温吸附技术脱除其中微量的酸性气体、水分及其它杂质(吸附时温度为40°C,压力为2.5MPa;解吸温度为220°C,压力为0.6MPa),经过预处理后的富甲烷气的露点为-75°C,C02的含量为
0.00006mg/L,含水量为0.0007mg/
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