一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金及化工尾气回收利用技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气和转炉煤 气联产液化天然气和尿素的方法。
【背景技术】
[0002] 焦炉煤气是煤高温干馏过程中的副产物，其主要成分为氢气（60%左右）、甲烷 (25 %左右），另外含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮气、CmHn等，其中氢气、甲烷等为可燃 物，属于高热值煤气。转炉煤气是转炉炼钢过程中产生的混合气，其主要成分一氧化碳和二 氧化碳，含量高达60%。
[0003] 目前，为解决好焦炉煤气、转炉煤气的回收利用，现有技术主要利用其热值作为其 他领域的生产用燃料，或是争化提纯其中的有效组分制备液化天然气、甲醇、二甲醚、氨、尿 素等附加值产品。关于焦炉煤气、转炉煤气的回收利用也有相关的专利记载。具体相关记 载如下所述：
[0004] 例如：申请号为200610089297. 9,专利名称为"一种利用冶金废气生产液氨、尿素 及甲醇的生产方法"的发明专利，该专利公开了一种冶金化工领域焦炉煤气的回收利用的 方法：焦炉煤气经精脱硫、加压后，通过氢分离装置制备出纯度大于90%的氢气作为合成 氨的原料气，合成氨所需的氮气直接来自氧气厂的污氮；生产尿素的原料气二氧化碳来自 同一个冶金厂的石灰和白云石焙烧工序。本发明充分利用了冶金厂生产的焦炉煤气、二氧 化碳和污氮的附加价值，合理地进行生产结构调整，对资源综合利用及环境改善均起到了 很好的示范作用。生产液氨、尿素及甲醇所需的原料为氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳，该 专利公开了原料氢气是由焦炉煤气获取，原料氮气是由氧气生产过程放散的污氮作为氮气 源，原料一氧化碳取自焦炉煤气，原料二氧化碳来自冶金企业的另外一种废气。很明显地， 该专利是以回收利用焦炉煤气为主，并匹配冶金企业现有的有效资源完成焦炉煤气的回收 利用。由于焦炉煤气中甲烷也是主要组分之一，而该专利对甲烷是作为燃料加以回收利用， 或者将其转化为一氧化碳和氢气生产甲醇。作为燃料，甲烷的价值没有得到有效利用和充 分体现；将甲烷转化为一氧化碳和氢气，增加了工艺路线，徒增了生产成本，对于企业自身 来说，并不是最佳方案。
[0005] 例如：申请号为200610102037. 0,专利名称为"一种同时生产二甲醚、液化天然气 及尿素的方法"的发明专利，该专利公开了一种焦炉煤气和煤制气生产二甲醚、液化天然气 及尿素的方法：煤、水蒸气和氧气经过煤炭气化生成的水煤气和焦炉煤气同时生产二甲醚、 液化天然气及尿素，尿素生产原料二氧化碳一部分来自水煤气深度争化后分离得到的，另 一部分从焦炉煤气经过争化、变压吸附解吸混合气冷凝分离得到。该专利所披露的技术特 征里未提及尿素原料二氧化碳的纯度，或者是否含有其他杂质，以及关于杂质进入尿素装 置损坏设备等到均未提及，最终使得该技术方案在具体应用中具有一定的局限性，并不能 很好的将目前存在的问题--解决。
[0006] 例如：申请号为201210389762. 6,专利名称为"转炉煤气配焦炉煤气制甲醇的提 氢尾气制CNG的工艺方法"的发明专利，该专利公开了一种甲醇解吸气制备CNG的方法：甲 醇解吸气在变压吸附装置中脱除出甲烷，经压缩得到CNG，解吸气中的二氧化碳作为吸附相 脱除，氢气作为冲洗气，氮气作为燃料气使用。该专利巧妙地将甲醇解吸气中的甲烷进行了 回收利用，同时其他有效气体也在生产过程中得到了回收利用，但是氢气、氮气的价值却并 没有最大化地加以利用，而且二氧化碳作为温室气体，并没有对其进行有效地"变废为宝"； 因此，该技术方案在具体应用中并没有实现资源利用最大化。
[0007] 综上所述，现有技术中针对焦炉煤气、转炉煤气的回收利用并没有一个资源利用 最大化的技术方案。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的技术问题是提供一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素 的方法，能够从焦炉煤气和转炉煤气中有效地分离出氮气、氢气、氨、二氧化碳、甲烷；其中， 回收的氨可以再次回收进入合成氨系统进行资源循环利用。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和 尿素的方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤a :预处理操作；
[0011] 将焦炉煤气原料气输送至除油塔进行焦油脱除操作，当焦油含量脱除至20mg/m3 以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机一段进行加压操作；
[0012] 将加压后的焦炉煤气进行预处理操作，当焦油含量脱除至5ppm以下，以及萘脱除 至lmg/m3以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机二段进行加压操作；其中，预处理解吸气输 送至锅炉燃烧，或者经火炬燃烧后放空；
[0013] 步骤b:压缩操作；
[0014] 将经焦炉气压缩机二段压缩后的焦炉煤气送入焦炉气压缩机三段以及四段进行 加压操作，加压操作后的焦炉煤气进行变压吸附操作；
[0015] 步骤c :变压吸附操作；
[0016] 将压缩操作输出的焦炉煤气送入变压吸附一段进行第一次提氢操作，将变压吸附 一段输出的焦炉煤气输送至变压吸附二段进行第二次提氢操作，将变压吸附一段的解吸气 输送至脱硫塔进行粗脱硫操作；
[0017] 将变压吸附二段输出的焦炉煤气与液化天然气分离来的精馏尾气混合，并输送至 焦炉气压缩机五段进行加压操作；将变压吸附二段的解吸气返至变压吸附一段中循环利 用；其中，第二次提氢操作后的焦炉煤气中氢气体积含量> 99.90% ;
[0018] 步骤d :粗脱硫、精脱硫操作；
[0019] 将转炉煤气原料气与变压吸附一段的解吸气输送至冷却塔进行混合冷却操作，当 粉尘除至5mg/m3以下时，将混合气体输送至脱硫塔进行脱除操作；当H2S脱除至20mg/m3 以下时，将混合气体输送至混合气压缩机中进行压缩操作；
[0020] 将混合气压缩来输出的混合气输送至加氢反应器，并将混合气中的有机硫转化为 硫化氢；将加氢反应器输出的混合气输送至精脱硫反应器，并将有机硫和无机硫的总硫含 量降至0.1 ppm以下；
[0021] 步骤e:变换、脱碳操作；
[0022] 将精脱硫反应器输出的混合气输送至中变炉、低变炉，并将低变炉输出的混合气 中一氧化碳体积含量降至0.3%以下；将低变炉输出的混合气输送至吸收塔进行脱碳操 作，并将二氧化碳从吸收塔的塔顶输出；
[0023] 步骤f :液化天然气分操作；
[0024] 将步骤e中脱碳操作后的混合气输送至甲烷化炉，并将一氧化碳和二氧化碳含量 降至IOppm以下，然后将混合气进行干燥操作；将干燥后的混合气输送至换热器进行吸收 冷量操作，进而送入由主换热器、气液分离器、精馏塔组成的液化冷箱完成液化分离操作； 其中，精馏塔底部输出的液化天然气中甲烷体积含量大于92%，并将该液化天然气作为产 品之一进行储存；
[0025] 步骤g :氨合成操作；
[0026] 将步骤c中变压吸附二段输出的氢气与步骤f中气液分离器分离出的作为精 馏尾气的氮氢气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作，然后将压缩后的气体 与空压机输送来的氮气混合成为氢氮混合气，上述氢氮混合气中的氢气与氮气的配比为 2. 9-3. I ： 1 ；
[0027] 将上述氢氮混合气输送至合成气压缩机一段、二段以及三段进行加压操作，然后 将氢氮混合气送入氨合成工段进行氨合成操作，经氨合成操作后获得的液氨的质量浓度为 99. 95%以上；将上述液氨中的一部分送入尿素工段用于合成尿素，将上述液氨中的剩一部 分作为产品之二进行储存；
[0028] 步骤h :尿素合成操作；
[0029] 将步骤e中由吸收塔的塔顶输出的再生气二氧化碳输送至二氧化碳压缩机进行 加压操作，进行加压操作后的二氧化碳与步骤g中输送来的用于合成尿素的液氨在尿素工 段中完成尿素合成操作；将上述合成尿素作为产品之三进行储存。
[0030] 优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特 占·
[0031] 所述步骤e中的脱碳操作采用的脱碳工艺为：二氧化碳体积含量大于98 %的湿法 脱碳工艺。
[0032] 优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特 占·
[0033] 所述步骤a中的预处理的焦炉煤气原料气来自焦化厂，所述步骤d中的转炉煤气 原料气来自冶金行业生产的废气。
[0034] 优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特 占·
[0035] 所述步骤c中变压吸附一段出口气中的氢气体积含量在95%以上；