一種焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種新的制取液化天然氣的工藝。其步驟為：先將富含CO2的氣體進行提純和預(yù)凈化，得到含量大于95%以上的CO2氣體，該氣體與富氫氣體進行混合，然后進行深度加氫脫硫，得到總硫小于0.05ppm的富含CO2和H2的混合氣體。焦?fàn)t氣經(jīng)預(yù)處理、壓縮和凈化后與富含CO2和H2的混合氣體共同進行多級外循環(huán)絕熱甲烷化，再分子篩深度脫水，最后進行深冷分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，富氫氣體返回到原料氣壓縮機入口再次利用，富氮氣體作為尾氣返回焦化裝置做燃料。本工藝中CO、CO2和H2利用率高，提高了液化天然氣產(chǎn)量，產(chǎn)品單耗低，同時可利用廢氣進行提純二氧化碳并充分利用。
【專利說明】一種焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及在以含C0、C02和H2的混合氣體制取液化天然氣的工藝，具體為一種焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，天然氣作為清潔能源備受關(guān)注。目前全球天然氣消費量已高達(dá)每年2.32萬億Nm3，占世界一次能源需求總量的24.3%。當(dāng)前中國經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展勢頭仍在繼續(xù)，但是為保障經(jīng)濟的能源動力卻極度緊缺。在國際石油價格節(jié)節(jié)升高的情勢之下，中國的能源危機顯得更加嚴(yán)重。中國的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，石油、天然氣只占到很小的比例，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。預(yù)計到2020年，我國天然氣產(chǎn)量有望達(dá)到1850億立方米，需求量達(dá)2000億立方米，供需缺口達(dá)750億立方米。隨著國家能源需求的不斷增長，引進天然氣將對優(yōu)化中國的能源結(jié)構(gòu)，有效解決能源供應(yīng)安全、生態(tài)環(huán)境保護的雙重問題。
[0003]焦?fàn)t氣成分較為復(fù)雜，主要含有CH4、CO、CO2, H2, CnHm等，且H2的體積分?jǐn)?shù)一般為54%~61%，CO和CO2體積分?jǐn)?shù)和一般為8%~12%，通過甲烷化反應(yīng)可使CO和CO2轉(zhuǎn)化為甲烷化，即:
[0004]C0+3H2 — CH4+H20
[0005]C02+4H2 — CH4+2H20
[0006]但由于焦?fàn)t氣中C0+C02含量較低，氫氣含量相對較高，焦?fàn)t氣直接甲烷化后富甲烷氣中仍然含有超過20%的氫氣，造成極大的資源浪費。同時煙道氣、石灰窯尾氣和高爐氣中含有大量的CO2也沒有有效利用。
[0007]通過焦?fàn)t氣補二氧化碳制液化天然氣的工藝，不僅可以使焦?fàn)t氣中過量的氫氣和其它尾氣中的CO2得到充分利用，提高甲烷產(chǎn)量，同時使深冷分離液化的富氫氣體返回到前端繼續(xù)反應(yīng)，在增加H2利用的同時也無需脫碳工序，不僅降低了投資和能耗，也是減少碳排放，提高資源利用率一種新的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種焦?fàn)t氣中H2利用率高、CO2氣體凈化度高、產(chǎn)量大、投資較少的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝。
[0009]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的 ，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，包括如下工藝過程(參見圖1)是:先將富含CO2的氣體(例如煙道氣、石灰窯氣、高爐氣等)進行提純和預(yù)凈化，得到CO2含量(vol%)大于95%以上的CO2氣體，然后該氣體與富氫氣體進行混合，然后進行深度加氫脫硫凈化，得到總硫含量小于0.05ppm的富含CO2和H2的混合氣體。焦?fàn)t氣經(jīng)過預(yù)處理脫除焦油、萘等，再壓縮到1.5~6.0MPa后進行加氫脫硫凈化，脫除硫、氯等有毒物質(zhì)。預(yù)處理和凈化后焦?fàn)t氣中的焦油含量小于0.1ppm,硫含量小于20ppb,氯含量小于5ppb。經(jīng)過凈化合格后的焦?fàn)t氣進入一級甲烷化反應(yīng)器，一級甲烷化反應(yīng)器出口氣體、富氫氣體和補充CO2氣體進入二級甲烷化反應(yīng)器，且從第二甲烷化反應(yīng)器出口氣體利用廢熱鍋爐回收熱量后抽取部分氣體作為循環(huán)氣體，再依次進行補充多級絕熱甲烷化反應(yīng)，得到富甲烷氣，然后利用分子篩對富甲烷氣進行深度脫水，最后進入深冷分離液化裝置進行深冷分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，其中液化天然氣作為產(chǎn)品。補充CO2 (vol%)含量大于等于95%的CO2氣體的物質(zhì)的量為焦?fàn)t氣的物質(zhì)的量的4~7.5%。補充多級絕熱甲烷化反應(yīng)為2級甲烷化反應(yīng)器、3級甲烷化反應(yīng)器或4級甲烷化反應(yīng)反應(yīng)器；優(yōu)選2級甲烷化反應(yīng)器或3級甲烷化反應(yīng)器。
[0011]富含CO2的氣體為煙道氣、石灰窯氣和高爐氣。
[0012]經(jīng)過預(yù)處理、壓縮和凈化的焦?fàn)t氣進入一級甲烷化反應(yīng)器，富含0)2和&的混合氣體全部進入二級甲烷化反應(yīng)器，且從第二甲烷化反應(yīng)器出口抽取部分氣體作為循環(huán)氣，同時該循環(huán)氣只進入第一甲烷化反應(yīng)器。通過蒸汽噴射器或循環(huán)氣壓縮機將循環(huán)氣帶入一級甲烷化絕熱反應(yīng)器，且循環(huán)氣與進入一級絕熱甲烷化反應(yīng)器氣體的物質(zhì)的量比為0.5~2:1，循環(huán)氣溫度為60°C~130°C。
[0013]甲烷化工藝中，進入每個甲烷化反應(yīng)器的入口溫度為230°C~350°C，壓力為1.5~6MPa，所述一級和二級反應(yīng)器中以干氣計算的體積空速為SOOOtr1~3000(?-1,且最后一個甲烷化反應(yīng)器中以干氣計算的體積空速為20001^~δΟΟΟH-1。
[0014]深冷分離液化工序利用精餾塔使富甲烷化氣體分成三股，第一股為液化天然氣，第二股為富氮氣體，第三股為富氫氣體，且抽取部分富氫氣體返回前端繼續(xù)利用，富氫氣體的物質(zhì)的量為焦?fàn)t氣的物質(zhì)的量的2~10%。
[0015]本發(fā)明的積極效果表現(xiàn)在:0)、0)2和!12利用率高，提高了液化天然氣產(chǎn)量，產(chǎn)品單耗低，同時可利用廢氣進行提純二氧化碳并充分利用，達(dá)到了雙向節(jié)能減排。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[0017]【具體實施方式】實例:
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。
[0019]實施例1
[0020]本實施例流程示意圖見圖1。
[0021]焦?fàn)t氣組成見表1，流量為100000Nm3/h，補充0)2氣體的組成見表2，流量為4000Nm3/h。
[0022]表1焦?fàn)t氣干基組成(vol%)
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于包括如下工藝過程:先將富含CO2的氣體進行提純和預(yù)凈化，得到CO2 (vol%)的含量大于等于95%的CO2氣體，然后該氣體與富氫氣體進行混合后進行深度加氫脫硫，得到總硫含量小于0.05ppm的富含CO2和4的混合氣體；同時，經(jīng)過預(yù)處理、壓縮和凈化的焦?fàn)t氣進入一級甲烷化反應(yīng)器，一級甲烷化反應(yīng)器出口的氣體再與上述富含CO2和H2的混合氣體混合后進入二級甲烷化反應(yīng)器，再依次進行多級絕熱甲烷化反應(yīng)，得到富甲烷氣；然后利用分子篩對富甲烷氣進行深度脫水，使富甲烷氣中H2O含量小于lppm，最后脫水后的富甲烷氣進入深冷分離液化工序進行分離液化，得到液化天然氣、富氫氣體和富氮氣體，其中液化天然氣作為產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:所述的富含CO2的氣體為煙道氣、石灰窯氣和高爐氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:補充CO2 (vol%)大于等于95%的CO2氣體的物質(zhì)的量為焦?fàn)t氣的物質(zhì)的量的4~7.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:所述的補充多級絕熱甲烷化反應(yīng)為2級、3級或4級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:經(jīng)過預(yù)處理、壓縮和凈化的焦?fàn)t氣進入一級甲烷化反應(yīng)器，富含CO2和H2的混合氣體全部進入二級甲烷化反應(yīng)器，且從第二甲烷化反應(yīng)器出口抽取部分氣體作為循環(huán)氣，同時該循環(huán)氣只進入第一甲烷化反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:通過蒸汽噴射器或循環(huán)氣壓縮機將循環(huán)氣帶入一級烷化絕熱反應(yīng)器，且循環(huán)氣與進入一級絕熱甲烷化反應(yīng)器氣體的物質(zhì)的量比為0.5~2:1，循環(huán)氣溫度為60°C~130°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:甲烷化工藝中，進入每個甲烷化反應(yīng)器的入口溫度為230°C ~350°C，壓力為1.5飛MPa，所述一級和二級反應(yīng)器中以干氣計算的體積空速為8000 ~3000(?'且最后一個甲烷化反應(yīng)器中以干氣計算的體積空速為2000 ~5000 h'
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣補充二氧化碳制液化天然氣的工藝，其特征在于:深冷分離液化工序利用精餾塔使富甲烷化氣體分成三股，第一股為液化天然氣，第二股為富氮氣體，第三股為富氫氣體，且抽取部分富氫氣體返回前端，返回的富氫氣體的的物質(zhì)的量為焦?fàn)t氣物質(zhì)的量的2~10%。
【文檔編號】C10L3/10GK103881780SQ201410135509
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】張新波, 楊寬輝, 馬磊, 譚建冬 申請人:西南化工研究設(shè)計院有限公司