CN103940198A - 一种尾气回收制备液化天然气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尾气回收制备液化天然气的方法，包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进行液化操作；制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化单元；液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；应用本发明能够，能够在尾气中回收并制备液化天然气的方法，能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及液化天然气及甲烷的回收技术领域，尤其是一种尾气回收制备液化天然气的方法。
背景技术
目前，随着人民物质生活水平的不断提高，对于能源的利用也不同于以往的年代，所以，现在很多地区都大力地提倡能源的节能降耗，减少能源的损耗，增加能源的利用效率，不仅可以更好的造福于人类的子孙后代，更是积极地响应了国家关于可持续性发展的指导思想。调查显示，多年来大气中的甲烷浓度增加了一倍以上，主要是由人类活动造成的。甲烷阻止热量从大气层散发的能力比二氧化碳高23倍，因此减少甲烷排放并及时回收甲烷是解决全球变暖问题在短期内即能见效的良好途径。
其中，回收利用甲烷作为清洁能源，不仅能减少全球甲烷排放，还增进煤矿等生产安全系数，改善当地的空气质量。甲烷市场化是新时期人类的一个明智的选择，对于巩固经济增长、促进能源安全、改善环境以及减少温室气体排放，都是一件非常有益的事。现有技术中，针对膜提氢尾气中并没有进行一个很好的回收处理，尤其是针对膜提氢尾气中的甲烷回收操作并没有一个行之有效的办法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种尾气回收制备液化天然气的方法，能够在尾气中回收并制备液化天然气的方法，能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的方法，其特征在于；包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；其中，
原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进行液化操作；其中，所述原料气纯化操作采用干燥塔和过滤器实现；所述原料气经干燥塔后除去H2O，经过滤器进行粉尘预处理后进入液化操作；
制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化单元；其中，所述制冷压缩操作采用压缩机、冷却器和缓冲罐实现；所述氮气经氮气缓冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行冷却操作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用
液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；其中，所述液化操作采用换热器、气液分离罐和精馏塔实现；所述原料气在所述低温气体的作用下进行冷却操作，冷却后进入气液分离罐进行分离操作，分理处的气体进入精馏塔后从塔顶输出氢气和氮气，从塔底输出LNG产品并输送给储存操作；
LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收；
放散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放；
其中，所述原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作与放散操作采用的控制方式为就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统；其中，测量和控制操作、紧急停车的操作均在所述中控室中进行；设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作；所述操作涉及的设备启动操作以就地控制方式进行
本发明上述技术方案具有如下有益特点：
本发明通过上述技术方案能够在尾气中回收并制备液化天然气的方法，能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用；通过上述技术方案最终获得的LNG中CH4纯度：≥98％(V/V)。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的操作示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的方法，包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；其中，
原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进行液化操作；
制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化单元；
液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；
LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收；
放散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放；
其中，本发明提供的上述方法在实际操作中采用的控制方式为就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统。
本发明提供的上述各个操作中的测量和控制操作均在中控室中进行，紧急停车的操作也在中控室中进行；各个操作单元涉及的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进行，即在现场进行启动操作。
相应的，本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的装置，如图1所示，包括原料气纯化单元、制冷压缩单元、液化单元、LNG储存单元、放散单元；其中，
原料气纯化单元，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进行液化单元；
制冷压缩单元，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化单元；
液化单元，用于接收来自净化单元的原料气和来自压缩单元的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存单元；
LNG储存单元，用于将液化单元输出的LNG储存回收；
放散单元，用于将液化单元中产生的废气集中高空排放；
其中，本发明提供的上述方法在实际单元中采用的控制方式为就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统。
本发明提供的上述各个单元中的测量和控制操作均在中控室中进行，紧急停车的操作也在中控室中进行；各个单元涉及的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进行，即在现场进行设备启动操作。
具体操作中，本发明提供的上述技术方案工艺流程具体描述如下：
本项目采用对富含CH4的膜提氢尾气提纯开发的工艺流程，即采用氮气膨胀制冷液化技术、低温精馏塔分离技术生产高纯度的LNG产品。
制冷系统采用单循环制冷工艺。制冷循环工艺流程采用氮气膨胀制冷。氮气经压缩机增压冷却到0.8MPaG、温度为40℃时，然后进入冷箱被冷却到-140℃，然后进入膨胀机膨胀制冷获得-185℃低温气体后返回液化冷箱，预冷原料气、液化甲烷。
具体操作中，涉及的工艺设备以及相应操作描述如下：
1、原料气纯化单元以及原料气纯化操作；原料气首先进入分子筛脱水干燥装置中满足净化指标要求后进入液化单元；原料气纯化单元涉及设备如下：
1)干燥塔；干燥塔主要用来吸附原料气中的微量H2O，防止H2O在低温工艺过程中堵塞板翅换热器。
干燥塔技术参数如下：
数量：2台
型式：立式
工作介质：原料气
工作压力：3.8MPaG
工作温度：35℃
吸附剂型式：4A分子筛
工作周期：8h
材质：Q345R
尺寸：φ1000×3000
2)再生气加热器；再生气加热器用来加热再生分子筛用的气体。
再生气加热器技术参数如下：
数量：1台
管程介质：局温蒸汽
管程进口温度：2.5MPaG中压饱和蒸汽
管程出口温度：冷凝蒸汽
壳程介质：再生气(富氮气)
工作压力：0.07MPaG
壳程进口温度：40℃
出口温度：240℃
材质：Q345R
3)管道过滤器；过滤器主要用来过滤预处理过程中的分子筛粉尘；防止进入铝制板翅式换热器，堵塞低温设备。
过滤器技术参数如下：
数量：2台
型式：立式
工作介质：原料气
工作压力：3.8MPaG
工作温度：40℃
过滤精度：0.125mm
2、制冷压缩单元以及制冷压缩操作；用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化操作；压缩操作可以包括压缩机、冷却器和缓冲罐；氮气经氮气缓冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行冷却操作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用。
优选地，具体操作中，制冷压缩操作由单循环氮气压缩机、水冷却器及氮气缓冲罐组成。来自冷箱换热器的低压氮气进入氮气缓冲罐，然后进入氮气压缩机升压至0.8MPaG，然后进入水冷却器冷却，出水冷却器后进入冷箱预冷，然后进入膨胀机制冷端。混合制冷剂进入制冷剂缓冲罐，然后进入制冷剂压
其中，制冷剂压缩单元关键设备为氮气压缩机、其技术参数如下：
数量：1台
进气量：18000Nm3/h
进气压力(表压)：0.2MPaG
进气温度：36.4℃
介质：氮气
出口压力(表压)：0.8MpaG
出口温度：≤40℃
轴功率：1750kW
3、液化单元以及液化操作；用于接收来自净化操作单元的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给LNG储存操作。
液化单元可以采用液化冷箱，其中，液化冷箱由板翅式换热器、精馏塔、气液分离罐等设备组成。原料气在冷箱中被冷却至-160℃，节流闪蒸分离出气体后进入低温精馏塔T1301。塔顶分离出所有的氢气和氮气，从塔底生产的LNG产品。
液化冷箱的技术参数如下：
数量：1台
外形尺寸：4×4×20m*m*m
保温型式：珠光砂
保温范围：翅换热器、闪蒸罐、精馏塔等。
4、LNG储存单元以及LNG储存操作；用于将液化操作输出的LNG储存回收。其中，本项目采用带压LNG子母罐储存，储罐容积为300m3，能够满足4天全负荷LNG产品的储存需要。
LNG储罐技术参数如下：
数量：1台
型式：立式
工作介质：LNG
工作压力：0.3MPaG
工作温度：-160℃
设计压力：0.5MPaG
设计温度：-196℃
5、放散单元以及放散操作；来自液化单元中的安全阀排放的废气云放散塔集中高空排放；放散单元可以包括放散塔。
放散塔技术参数如下：
放散介质：常温天然气
设计排放量：6000m3/h
放散管入口压力：6-12kPa
蒸汽压力：0.2-0.4MPa
管径接口：DN50
电源等级：AC220/50Hz
放散高度：～40m
地震裂度：7度
6、控制单元以及控制操作；优选地，本发明中的上述各个单元采用就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式；其中，中控室控制采用DCS控制系统。
本发明提供的上述各个单元中的测量和控制操作均在中控室中进行，紧急停车的操作也在中控室中进行；各个单元的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进行，即在现场进行启动操作。
通过本发明提供的上述技术方案最终获得的LNG技术参数如下：
LNG中CH4纯度：≥98％(V/V)体积比；
LNG流量：1313.9Nm3/h；
LNG温度：-160℃；
LNG压力：0.2MpaA。
通过本发明提供的上述技术方案最终得到的LNG液化天然气中CH4的纯度高于现有技术中的制备的CH4的纯度；易于推广和实施。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (1)
1.一种尾气回收制备液化天然气的方法，其特征在于；包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；其中，
原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进行液化操作；其中，所述原料气纯化操作采用干燥塔和过滤器实现；所述原料气经干燥塔后除去H2O，经过滤器进行粉尘预处理后进入液化操作；
制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至液化单元；其中，所述制冷压缩操作采用压缩机、冷却器和缓冲罐实现；所述氮气经氮气缓冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行冷却操作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用
液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；其中，所述液化操作采用换热器、气液分离罐和精馏塔实现；所述原料气在所述低温气体的作用下进行冷却操作，冷却后进入气液分离罐进行分离操作，分理处的气体进入精馏塔后从塔顶输出氢气和氮气，从塔底输出LNG产品并输送给储存操作；
LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收；
放散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放；
其中，所述原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作与放散操作采用的控制方式为就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统；其中，测量和控制操作、紧急停车的操作均在所述中控室中进行；设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作；所述操作涉及的设备启动操作以就地控制方式进行。
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