CN103805293A

CN103805293A - 脱水与脱苯联合再生工艺

Info

Publication number: CN103805293A
Application number: CN201410068265.5A
Authority: CN
Inventors: 蹇守华; 黄维柱; 李林; 廖建军; 李畅
Original assignee: Sichuan Tianyi Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Tianyi Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明公开了一种脱水和脱苯联合再生工艺，包括加热再生阶段和冷吹阶段，加热再生阶段包括：再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统或先进入脱苯系统再进入脱水系统，最后通过冷却再生气将再生水与再生气分离；加热再生过程结束以后，进入冷吹阶段，冷吹阶段包括：冷吹气分别进入脱水系统和脱苯系统并经过冷却和分离后排出；或冷吹气先进入脱水系统再进入脱苯系统后或先进入脱苯系统再进入脱水系统后，再经冷却和分离后排出。本发明还公开了一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺。与现有技术相比，本发明节省了一个加热器及相应的管道和仪表控制，减少了加热系统的投资，节省了再生加热时所用的热源和冷却水消耗，节能节水。

Description

脱水与脱苯联合再生工艺

技术领域

本发明涉及一种化工工艺领域的脱水和脱苯联合再生的工艺，尤其涉及一种在焦炉气制液化天然气（LNG）的工艺中将脱水和脱苯联合再生的工艺。

背景技术

脱水是指用吸附剂将水脱掉；脱苯是指用吸附剂将苯脱掉。在焦炉气制LNG工艺中，脱水是指用吸附剂将焦炉气制成的天然气中所含的水脱掉，避免在天然气深冷液化时水结晶堵塞系统；脱苯是用吸附剂指将焦炉气所含的苯脱掉，避免在天然气深冷液化时苯结晶堵塞系统。

焦炉煤气是炼焦工业的副产品，蕴含着巨大的利用价值。焦炉煤气是炼焦过程中副产的可燃性气体，主要成分为氢气（体积分数55-60%）和甲烷（23-27%）。生产1 吨焦炭约副产200-250 立方米焦炉气。按2011 年4.28 亿吨焦炭产量计算，我国每年可供综合利用的焦炉气高达800-1000 亿方，发热量相当于西气东输两线总和，有较高的利用价值。

我国焦炉煤气主要用于供热、发电、制尿素、制甲醇及炼钢，近几年一些企业开始投资焦炉气制液化天然气（简称LNG）。相比较而言，供热和发电投资小，但经济效益低，应用正逐渐减少；制尿素和甲醇效益较好，国内已实现商业化生产，但是面临产能过剩风险，且投资数额大；用于炼钢又受到客户和运输距离的限制，推广有难度；而焦炉气制LNG 的经济效益良好，投资适中（和制甲醇差不多），不太受运输距离限制，且能够满足日益增长的能源需求，如果未来气价看涨，焦炉气制LNG 的空间很大。

目前，在化工领域中，脱水吸附剂的再生和脱苯吸附剂的再生都是单独进行，尤其是在具有发展前景的焦炉气制LNG工艺中，脱水吸附剂和脱苯吸附剂的再生也均是单独设置，即脱水吸附剂的再生与脱苯吸附剂的再生分别各自设置一套加热系统和冷却系统。

由于脱水吸附剂和脱苯吸附剂再生单独设置，脱苯或脱水吸附剂再生出来的高温气体没有利用，并且直接用水进行冷却，既浪费高温气体所含热能，又增加冷却水消耗，很不经济。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种脱水和脱苯联合再生工艺，以节省设备投入，增加热源利用率，达到经济环保的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种脱水和脱苯联合再生工艺，包括加热再生阶段和冷吹阶段，加热再生阶段包括：再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统或先进入脱苯系统再进入脱水系统，最后通过冷却再生气将再生出的水与再生气分离；加热再生过程结束以后，进入冷吹阶段，冷吹阶段包括：冷吹气分别进入脱水系统和脱苯系统并经过冷却和分离后排出；或冷吹气先进入脱水系统再进入脱苯系统后或先进入脱苯系统再进入脱水系统后，再经冷却和分离后送界外排出。

优选的，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器以视情况调节进入后进入的脱苯系统或脱水系统的再生气温度；冷吹气视情况经过中间冷却器来调节进入脱苯系统或脱水系统的冷吹气温度。

对应于以上脱水和脱苯联合再生工艺的一种脱水和脱苯联合再生系统，脱水系统和脱苯系统串联，在再生气首先进入的脱水系统或脱苯系统之前设置加热器以对进入再生系统的再生气进行加热，在脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器，在再生气最终出口的脱水系统或脱苯系统后设置冷却器和分离器，再生气管道和冷吹气管道按照上述再生气走向和冷吹气走向来布置。

以上脱水和脱苯联合再生工艺可以在化工领域任何需要同时脱水和脱苯的工艺中使用。

本发明的另一目的是提供一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺。

本发明采用以下技术方案：

一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，包括加热再生阶段和冷吹过程，加热再生阶段包括：再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统或先进入脱苯系统再进入脱水系统，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器以调节进入脱苯系统或脱水系统的再生气温度，最后通过冷却再生气将再生出的水与再生气分离；加热再生过程结束以后，进入冷吹阶段，冷吹过程包括：冷吹气分别进入脱水系统和脱苯系统并经过冷却和分离后排出；或冷吹气先进入脱水系统再进入脱苯系统后或先进入脱苯系统再进入脱水系统后，再经冷却和分离后排出，其中，当冷吹气先进入脱水系统时，冷吹气经过中间冷却器来调节进入脱苯系统的冷吹气温度。

优选的，当再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统时，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器以调节进入脱苯系统的再生气温度；或当再生气经加热后先进入脱苯系统再进入脱水系统时，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间加热器以调节进入脱水系统的再生气温度。

一种优选的焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，再生气经加热至＞260℃，优选为280℃后，先进入脱水系统进行再生脱水，当出脱水系统出口的再生气温度≤100℃时，再生气进入中间冷却器，然后进入冷却器冷却到≤45℃，优选为40℃，再进入分离器分离掉水后排出，当出脱水系统出口的再生气温度在100℃～220℃时，再生气直接进入脱苯系统进行脱苯，然后经冷却器冷却后进入分离器，分离掉水后排出；当出脱水系统出口的再生气温度在大于220℃至小于260℃之间时，再生气进入中间冷却器进行冷却，将再生气温度控制在100℃～220℃，然后进入脱苯系统脱苯，脱苯的再生气经冷却器冷却后进入分离器，分离掉水后排出；当出脱水系统出口的再生气温度≥260℃时，脱水系统的加热再生结束，脱水系统进入冷吹阶段，经中间冷却器将冷吹气温度控制在220℃以下后进入脱苯系统再生，当脱苯系统出口温度达到＞140℃时，优选为150℃时，脱苯系统加热再生结束，脱苯系统进入冷吹阶段；此时，冷吹采用并联或串联进行；当冷吹采用串联时，冷吹气先进脱水系统冷吹降温，出脱水系统冷吹气进入中间水冷器冷却到≤50℃，然后进入脱苯系统冷吹降温，出脱苯系统冷吹气进入冷却器冷却到≤45℃，优选为40℃，然后经分离器分离出水后排出；当冷吹采用并联时，冷吹气分别进入脱水系统和进入脱苯系统，出脱水系统的冷吹气经中间水冷器冷却到≤45℃，优选为40℃后进入分离器后排出，而脱苯系统冷吹气经冷却器冷却到≤45℃，优选为40℃后进入分离器后排出，当脱水系统出口及脱苯系统出口的冷吹气温度达到≤45℃时，优选为40℃时，冷吹结束，即整个联合再生工艺过程结束。

一种优选的焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，再生气经加热器加热至180～220℃时，优选为220℃时，再生气进入脱苯系统进行脱苯，当出脱苯系统出口的再生气温度在140℃以下时，再生气进入中间加热器，加热至＞260℃，优选为280℃，然后进入脱水系统再生脱水，当出脱水系统出口的再生气温度在260℃以下时，出脱水系统的再生气进入冷却器冷却到≤45℃，优选为40℃，然后进入分离器分离出水后排出；当脱苯系统再生气出口温度达到＞140℃优选为160℃以及脱水系统再生气出口温度达到≥260℃时优选为260℃时，加热再生阶段结束，进入冷吹阶段，冷吹采用并联或串联进行；当冷吹采用串联时，冷吹气先进脱苯系统冷吹降温，出脱水系统冷吹气进入中间水冷器冷却到≤50℃，出脱苯系统的冷吹气再进入脱水系统冷吹降温，出脱水系统冷吹气进入冷却器例如水冷器冷却到≤45℃，优选为40℃，然后经分离器分离后排出；当冷吹采用并联时，冷吹气分别进入脱水系统和进入脱苯系统，脱苯系统出口冷吹气和脱水系统出口冷吹气合并进入冷却器冷却到≤45℃优选为40℃后进入分离器排出，当脱水系统出口和脱苯系统出口的冷吹气温度达到≤45℃时优选为40℃时，冷吹结束，即整个联合再生工艺过程结束。

相对应的，一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生系统，脱水系统和脱苯系统串联，在脱水和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器，在再生气最终出口的脱水系统或脱苯系统后设置冷却器和分离器，在再生气先进入的脱水系统或脱苯系统之前设置一个加热器以对进入再生系统的再生气进行加热，在再生气最终出口的脱水系统或脱苯系统后设置冷却器和分离器，再生气管道和冷吹气管道按照工艺中具体的再生气走向和冷吹气走向来布置。

在本发明申请中，再生气是指经过加热后用于吸附剂再生的工艺气；冷吹气是指未加热用于吸附剂降温的工艺气，再生气和冷吹气所指工艺气为同一气源。

在本发明的焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺中，通常使用分子筛作为脱水系统的吸附剂，使用活性炭或硅胶作为脱苯系统的吸附剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）传统的脱水和脱苯再生气加热需要两个加热系统，本发明只采用一个加热系统，取消了一个再生加热系统，同时还减少了相应的管道和仪表控制，大大减少了加热系统的投资；

（2）本发明采用一个加热系统，节省了再生加热时所用的热源，大大减少热能浪费；

（3）再生后的高温气体可以再次利用，不仅增加热源利用率，而且节省了冷却时的冷却水消耗。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是实施例1的焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺流程图；

图2是实施例2的焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺流程图。

其中，E1-再生气加热器；E2-中间冷却器；E3-水冷却器；S1-分离器；T1-脱水系统；T2-脱苯系统。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1所示，本实施例的脱水系统和脱苯系统联合再生工艺流程如下：

本实施例采用再生气加热后先进入脱水系统，再进入脱苯系统，并且冷吹采用串联工艺。

采用的再生气温度为常温，压力0.2MPa(G)，气量为6000Nm³/h,再生气首先进入再生气加热器E1加热到280℃，然后进入脱水系统T1再生脱水，当出脱水系统T1出口再生气温度≤100℃时，进入中间冷却器E2，然后进入水冷却器E3冷却到40℃，进入分离器S1分离掉水后送界外排出；当出脱水系统出口再生气温度在100℃～220℃时，不经过中间冷却器E2，从中间冷却器E2旁路直接进入脱苯系统T2脱出吸附的苯，脱苯后的再生气经水冷却器E3冷却后进入分离器S1，分离掉水后送界外；当出脱水系统再生气出口温度＞220℃时，进入中间冷却器E2，将再生气温度控制在220℃以下，再进入脱苯系统T2脱出吸附的苯，脱苯再生气经冷却器E3冷却后进入分离器S1，分离掉水后送界外。当出脱水系统T1出口再生气温度达到260℃时，脱水系统T1的加热再生阶段结束，停止加热，脱水系统T1进入冷吹阶段，脱水系统T1出口的冷吹气经中间冷却器E2将温度控制在220℃以下再进入脱苯系统T2再生，当脱苯系统T2出口温度达到150℃时，脱苯系统T2再生结束，脱苯系统T2也进入冷吹阶段。此时调整中间冷却器的冷却水，将出脱水系统T1冷吹气冷却到≤50℃，然后进入脱苯系统T2冷吹降温，出脱苯系统T2的冷吹气再进入水冷器E3冷却到40℃，然后经分离器S1送界外排出，当脱水系统T1以及脱苯系统T2冷吹气出口温度达到40℃时，冷吹阶段结束，整个再生过程结束。

与单独设置加热器的脱水吸附器和脱苯吸附器的再生工艺相比，本实施例的工艺减少热量消耗75000KJ/h，减少冷却水用量44000kg/h。

实施例2：

如图2所示，本实施例的脱水系统和脱苯系统再生工艺流程如下：

本实施例采用再生气加热后先进入脱苯系统，再进入脱水系统，冷吹阶段采用串联的工艺。

再生气温度为常温，压力0.2MPa(G)，气量6000Nm³/h,再生气首先进入再生气加热器E1加热到220℃，然后进入脱苯系统T2再生脱苯，在出脱苯系统T2出口的再生气温度≤140℃情况下，再生气从脱苯系统T2出来以后进入中间加热器E2，将再生气的温度加热到280℃，然后再生气进入脱水系统T1再生脱水，在出脱水系统T1再生气出口温度≤260℃时，再生气进入再生气冷却器E3冷却到40℃，然后进入再生气分离器S1分离出水后送界外，当脱苯系统T2再生气出口温度达到＞140℃并且脱水系统T1再生气出口温度达到260℃时，加热再生结束，再生进入冷吹阶段；冷吹气先进脱苯系统T2冷吹降温，出脱苯系统T2冷吹气再进入脱水系统T1冷吹降温，出脱水系统T1冷吹气再进入水冷却器E3冷却到40℃，然后经再生气分离器S1去界外。当脱水系统T1出口冷吹气温度以及脱苯系统T2出口冷吹气温度达到40℃时，冷吹结束，整个再生过程结束。

与单独设置的脱水吸附器和脱苯吸附器的再生工艺相比,本实施例工艺减少热量消耗56000KJ/h，减少冷却水用量27000kg/h。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种脱水和脱苯联合再生工艺，包括加热再生阶段和冷吹阶段，其特征在于，加热再生阶段包括：再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统或先进入脱苯系统再进入脱水系统，最后通过冷却再生气将再生水与再生气分离；加热再生过程结束以后，进入冷吹阶段，冷吹阶段包括：冷吹气分别进入脱水系统和脱苯系统并经过冷却和分离后排出；或冷吹气先进入脱水系统再进入脱苯系统后或先进入脱苯系统再进入脱水系统后，再经冷却和分离后排出。

2.如权利要求1所述的一种脱水和脱苯联合再生工艺，其特征在于，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器以调节进入的脱苯系统或脱水系统的再生气温度；冷吹气经过中间冷却器来调节进入脱苯系统或脱水系统的冷吹气温度。

3.一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，其特征在于，包括加热再生阶段和冷吹过程，加热再生阶段包括：再生气经加热后先进入脱水系统再进入脱苯系统或先进入脱苯系统再进入脱水系统，在串联的脱水系统和脱苯系统之间设置中间冷却器或中间加热器以调节进入脱苯系统或脱水系统的再生气温度，最后通过冷却再生气将再生出的水与再生气分离；加热再生过程结束以后，进入冷吹阶段，冷吹过程包括：采用并联时，冷吹气分别进入脱水系统和脱苯系统并经过冷却和分离后排出；采用串联时，冷吹气先进入脱水系统再进入脱苯系统后或先进入脱苯系统再进入脱水系统后，再经冷却和分离后排出，其中，当冷吹气先进入脱水系统时，冷吹气经过中间冷却器来调节进入脱苯系统的冷吹气温度。

4.如权利要求3所述的一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，其特征在于，再生气经加热至＞260℃，先进入脱水系统进行再生脱水，当出脱水系统出口的再生气温度≤100℃时，再生气进入中间冷却器，然后进入冷却器冷却到≤45℃，再进入分离器分离出水后排出，当出脱水系统出口的再生气温度在100℃～220℃时，再生气直接进入脱苯系统进行脱苯，然后经冷却器冷却后进入分离器，分离掉水后排出；当出脱水系统出口的再生气温度在大于220℃至小于260℃之间时，再生气进入中间冷却器进行冷却，将再生气温度控制在100℃～220℃，然后进入脱苯系统脱苯，脱苯的再生气经冷却器冷却后进入分离器，分离出水后排出；当出脱水系统出口的再生气温度≥260℃时，脱水系统的加热再生结束，脱水系统进入冷吹阶段，经中间冷却器将冷吹气温度控制在220℃以下后进入脱苯系统再生，当脱苯系统出口温度＞140℃时，脱苯系统加热再生结束，脱苯系统进入冷吹阶段；此时，冷吹采用并联或串联进行；当冷吹采用串联时，冷吹气先进脱水系统冷吹降温，出脱水系统冷吹气进入中间水冷器冷却到≤50℃，然后进入脱苯系统冷吹降温，出脱苯系统冷吹气进入冷却器冷却到≤45℃，然后经分离器分离出水后排出；当冷吹采用并联时，冷吹气分别进入脱水系统和进入脱苯系统，出脱水系统的冷吹气经中间水冷器冷却到≤45℃后进入分离器后排出，而脱苯系统冷吹气经冷却器冷却到≤45℃后进入分离器后排出，当脱水系统出口及脱苯系统出口的冷吹气温度达到≤45℃时，冷吹结束。

5.如权利要求3所述的一种焦炉气制LNG的脱水和脱苯联合再生工艺，其特征在于，再生气经加热器加热至180～220℃时，再生气进入脱苯系统进行脱苯，当出脱苯系统出口的再生气温度在140℃以下时，再生气进入中间加热器，加热至＞260℃，然后进入脱水系统再生脱水，当出脱水系统出口的再生气温度在260℃以下时，出脱水系统的再生气进入冷却器冷却到≤45℃，然后进入分离器分离出水后排出；当脱苯系统再生气出口温度达到＞140℃以及脱水系统再生气出口温度达到≥260℃时，加热再生阶段结束，进入冷吹阶段；冷吹采用并联或串联进行；当冷吹采用串联时，冷吹气先进脱苯系统冷吹降温，出脱苯系统的冷吹气再进入脱水系统冷吹降温，出脱水系统冷吹气进入冷却器冷却到≤45℃，然后经分离器分离后排出；当冷吹采用并联时，冷吹气分别进入脱水系统和进入脱苯系统，脱苯系统出口冷吹气和脱水系统出口冷吹气合并进入冷却器冷却到≤45℃后进入分离器排出，当脱水系统出口和脱苯系统出口的冷吹气温度达到≤45℃时，冷吹结束。