一种固定床煤气化合成甲醇联产LNG的工艺装置的制作方法

本发明属于能源与化工技术领域，具体涉及一种固定床煤气化合成甲醇联产lng的工艺装置。

背景技术：

天然气为一种热值高、污染少的能源产品。在我国，城市供暖、交通运输等方面的天然气消费需求大，而气田采气、进口天然气等渠道有时供应不足，造成部分城市“冬季气荒”的情况。因此煤制天然气项目在我国各地被迅速推出。但是，随着这类项目数量和投资上的不断增加，其生产结构上的问题进一步暴露。

通常，在煤制天然气过程中，煤制合成气中含有10％～20％的甲烷，该部分甲烷可以作为天然气产品输出。但是，由于合成气需要部分发生水煤气变换反应，以提高自身的氢碳比例来满足甲烷化反应的需要。主要为其中的co与h2o通过重整反应转化成h2和co2，这一过程将原来2.3～2.7左右的合成气氢碳比调整到3.1左右，但是也造成了co有效组分的浪费和系统碳排放的增加。同时，由此得到的煤基天然气产品经过脱水处理后，由于无法暂存，需要经过管道及时运输，但随着非供暖季天然气消费需求的下降，也有可能面临限产调整的状况。

技术实现要素：

为解决现有煤制天然气(sng)技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种煤经鲁奇炉固定床碎煤加压气化制甲醇联产lng的工艺装置。该装置考虑到鲁奇炉气化粗煤气中甲烷含量较高的特点，在进行洗煤气和酸气脱除等处理后，在原有煤制气过程中增加深冷分离单元，分离合成气中的甲烷成分，得到高附加值的液态天然气(lng)，作为产品输出。剩余合成气无需经过水煤气变换单元，此时合成气中有效组分的(h2-co2)/(co+co2)比例处在甲醇合成反应的氢碳比要求内，为2.0～2.2。因此，在得到lng产品之后，省去水煤气变换反应和甲烷化反应，增加甲醇合成反应，可以使系统联产lng和甲醇两种产品。该改造过程有助于降低系统的二氧化碳排放，提高碳元素利用率并且得到更高的单位产品收益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种固定床煤气化合成甲醇联产lng的工艺装置，包括空气分离单元、煤气化单元、酸气脱除单元、循环制冷单元、深冷分离单元和甲醇合成单元。

优选的，所述的空气分离单元设有空气入口、氮气出口和氧气出口，其中氧气出口通过管道与煤气化单元的氧气入口相连接，氮气出口通过管道与循环制冷单元的氮气入口相连接。

优选的，所述的煤气化单元设有原料煤入口、氧气入口和煤气化粗合成气出口，其中煤气化粗合成气出口通过管道与酸气脱除单元的煤气化粗合成气入口相连接。

优选的，所述的酸气脱除单元设有煤气化合成气出口、硫化物出口和二氧化碳出口，其中二氧化碳出口通过管道与甲醇合成单元的二氧化碳入口相连接，煤气化合成气出口通过管道与深冷分离单元的煤气化合成气入口相连接。

优选的，所述的深冷分离单元设有煤气化合成气入口、n2气入口、n2气出口，液态天然气出口和甲醇合成气出口，其中甲醇合成气出口通过管道与甲醇合成单元相连接，n2气入口和n2气出口分别与循环制冷单元的n2出口和n2气出口相连接。

优选的，所述的煤气化单元采用鲁奇炉固定床碎煤加压煤气化炉。

优选的，所述的固定床煤气化合成甲醇联产lng的装置还包括甲醇精馏单元，甲醇合成单元的甲醇粗产品出口通过管道与甲醇精馏单元相连接。

优选的，所述的循环制冷单元包括依次连接的压缩机、换热器和膨胀机。

优选的，所述的深冷分离单元包括分子筛区、集中换热区、洗涤区、精馏再沸区、冷凝区和产品压缩区。

更优选的，所述的深冷分离单元中，洗涤区中的洗涤塔和精馏再沸区中的ch4-co精馏塔均为填料塔，设计压力为4～6mpa，冷凝区中的冷凝器与精馏再沸区中的再沸器均采用铝制板翅式换热器。

更优选的，所述的深冷分离单元中，精馏再沸区采用的精馏装置包括低温精馏塔和塔板式精馏塔，其中，低温精馏塔的内件为125y，250y或350y型规整填料，操作压降为传统筛板塔的40％～80％，塔板式精馏塔为jcpt、浮阀塔版或jcv浮阀中一种或两种以上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)煤制气项目选用的鲁奇煤气化炉的煤气化合成气中甲烷含量高，本发明通过循环制冷单元和深冷分离单元的设置，对合成气中氢气、一氧化碳、甲烷成分进行分离，可以得到lng产品，过程具有更好的单位产品收益，并将剩余合成气联产甲醇平台化学品，优化了碳氢资源利用，缓解煤制气项目因sng价格持续低价而项目盈利能力低的现状。

(2)传统煤制气项目需要通过酸气脱除单元以及煤气变换单元来满足下游产品的合适组成，酸气脱除单元脱除的二氧化碳产品除部分氧化外，部分或全部直接排出系统，通过煤气变换反应提高氢碳比的同时，产生了大量的二氧化碳排放，这部分二氧化碳往往是直接排放到大气中，降低了煤炭资源的利用率。本发明通过甲醇合成单元的设置，将部分酸气脱除的二氧化碳用于合成反应，以满足甲醇合成反应的氢碳比，省去水煤气变换单元，过程减排，使得此工艺过程比同规模煤制气项目减少18％二氧化碳排放量。

附图说明

图1为现有技术中的煤制天然气的工艺示意图。现有工艺装置包括空气分离单元、煤气化单元、水煤气变换单元、酸气脱除单元以及甲烷合成单元。1～11为物流编号，其中1为空气，4为氧气，2为原料煤，3为水，5为粗煤气合成气，6为变换合成气，7为脱除硫化物，8为脱除二氧化碳，9为洁净合成气，10为煤制天然气。

图2为本发明中固定床煤气化合成甲醇联产lng的装置示意图，包括空气分离单元、煤气化单元、酸气脱除单元、循环制冷单元、深冷分离单元、甲醇合成单元，以及甲醇精馏单元。

图3为本发明的深冷分离单元的装置示意图，包括分子筛区、集中换热区、洗涤区、精馏与再沸区、冷凝区和产品压缩区。

具体实施例

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

本实施例提供一种固定床煤气化合成甲醇联产lng的工艺装置。

该固定床煤气化合成甲醇联产lng的装置包括空气分离单元、煤气化单元、酸气脱除单元、循环制冷单元、深冷分离单元和甲醇合成单元；

所述的空气分离单元设有空气入口、氮气出口和氧气出口，其中氧气出口通过管道与煤气化单元的氧气入口相连接，氮气出口通过管道与循环制冷单元的氮气入口相连接；

所述的煤气化单元设有原料煤入口、氧气入口和煤气化粗合成气出口，其中煤气化粗合成气出口通过管道与酸气脱除单元的煤气化粗合成气入口相连接；

酸气脱除单元设有煤气化合成气出口、硫化物出口和二氧化碳出口，其中二氧化碳出口通过管道与甲醇合成单元的二氧化碳入口相连接，煤气化合成气出口通过管道与深冷分离单元的煤气化合成气入口相连接；

深冷分离单元设有煤气化合成气入口、n2气入口、n2气出口，液态天然气出口和甲醇合成气出口，其中甲醇合成气出口通过管道与甲醇合成单元相连接，n2气入口和n2气出口分别与循环制冷单元的n2出口和n2气出口相连接；

进一步的，所述的煤气化单元采用鲁奇炉固定床碎煤加压煤气化炉。

进一步的，所述的固定床煤气化合成甲醇联产lng的装置还包括甲醇精馏单元，甲醇合成单元的甲醇粗产品出口通过管道与甲醇精馏单元相连接。

进一步的，所述的循环制冷单元包括依次连接的压缩机、换热器和膨胀机。

进一步的，所述的深冷分离单元包括分子筛区、集中换热区、洗涤区、精馏再沸区、冷凝区和产品压缩区。

更进一步的，所述的深冷分离单元中，洗涤区中的洗涤塔和精馏再沸区中的ch4-co精馏塔均为填料塔，设计压力为4～6mpa，冷凝区中的冷凝器与精馏再沸区中的再沸器均采用铝制板翅式换热器。

更进一步的，所述的深冷分离单元中，精馏再沸区采用的精馏装置包括低温精馏塔和塔板式精馏塔，其中，低温精馏塔的内件为125y型规整填料，塔板式精馏塔为jcpt。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。