CN104293402A - 一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法 - Google Patents

一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，目的在于解决目前迫切需要一种能够对焦炉煤气、甲醇弛放气、煤造气等富甲烷气体进行分离，以利用其中有效成分的问题。其包括如下步骤：原料气冷却、低压塔精馏、高压塔塔顶物流的分离及回流、高压塔精馏、制冷。本发明采用深冷双塔精馏工艺，通过本发明可以将焦炉煤气、煤造气中的易挥发组分和难挥发组分分离，得到的产品氢气、一氧化碳纯度可以达到95%以上，可以作为其他化工的原料气，同时还可以得到液化天然气。本发明设计合理，能够有效降低能源消耗，同时所制备的产品具有纯度高的特点，还能直接得到液化天然气，实现了对焦炉气等含氢气、一氧化碳的甲烷气的综合利用。

Description

一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其是富甲烷气体分离领域，具体为一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法。本发明能够对焦炉煤气、甲醇弛放气、煤造气等富甲烷气体进行分离、提纯，制备出富氢气和一氧化碳气体以及液化天然气。
背景技术
焦炉气，又称粗煤气或荒煤气，是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时，所产生的一种可燃性气体。其作为炼焦工业的副产品，其中的可燃成分多，属高热值煤气。焦炉气作为混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件的不同而有所差别，一般每吨干煤可产焦炉气300～350m3(标准状态)。焦炉气中的主要成分为氢气(55％～60％)和甲烷(23％～27％)，还含有少量的一氧化碳(5％～8％)、C2以上不饱和烃(2％～4％)、二氧化碳(1.5％～3％)、氧气(0.3％～0.8％))、氮气(3％～7％)。其中，氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。焦炉气作为一种含氢气、一氧化碳、甲烷等可燃组分的富甲烷气体，对其中的可燃组分进行回收利用，对于节约能源，促进资源的回收利用，具有重要意义。
目前，国内对于焦炉煤气的开发利用已有相当长的时间。焦炉煤气的利用方式主要包括以下几种：1)作为加热燃料；2)将焦炉气燃烧产生热能，用以发电；3)采用焦炉煤气生产纯氢气；4)采用焦炉煤气合成甲醇；5)采用焦炉煤气作为冶炼铁矿的还原剂；6)将其作为高炉喷吹焦炉气。上述利用方式大多将焦炉煤气作为燃料或者作为粗放的化工原料，利用程度低，焦炉气的附加值小。
在合成甲醇的催化反应过程中，会发生一系列副反应，会有惰性气体(主要包括H2、CO、CO2、CH4及N2等气体)生成，而这些惰性气体的存在将影响有效气体的分压，导致甲醇合成效率下降；因此，在分离器后就采取驰放一部分气体来维持系统的压力及催化床层的温度，保证甲醇合成效率。该过程中，驰放气体的主要成分包括：H2、CO、CO2、CH4及N2。目前，对于甲醇驰放气的利用主要采用变压吸附和膜分离两种方式，以分离其中的有用组分。然而，膜分离方式存在所分离氢气纯度不高的缺点，而变压吸附则只能吸收其中的氢气，其他气体被排放，资源没有得到充分的利用。
综上，目前迫切需要一种能够对焦炉煤气、甲醇弛放气、煤造气等富甲烷气体进行分离，以利用其中有效成分的方法，以达到有效利用资源的目的。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对目前迫切需要一种能够对焦炉煤气、甲醇弛放气、煤造气等富甲烷气体进行分离，以利用其中有效成分的问题，提供一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法。本发明采用深冷双塔精馏工艺，通过本发明可以将焦炉煤气、煤造气中的易挥发组分(氢气、一氧化碳)和难挥发组分(甲烷)分离，得到的产品氢气、一氧化碳纯度可以达到95％以上，可以作为其他化工的原料气，同时还可以得到液化天然气。本发明设计合理，能够有效降低能源消耗，同时所制备的产品具有纯度高的特点，还能直接得到液化天然气，实现了对焦炉气等含氢气、一氧化碳的甲烷气的综合利用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，包括如下步骤：
(1)原料气冷却
将主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷气的原料气导入液化装置的冷凝蒸发器中预冷，将原料气冷凝到接近液态或部分冷凝到液态，得初冷原料，将初冷原料送入到高压塔的塔釜再沸器中提供热量，同时初冷原料被冷却，冷却后的初冷原料再次进入液化装置的冷凝蒸发器中深冷，使其被冷却为全液态，得深冷原料气；
(2)低压塔精馏
深冷原料气被送入低压塔内，在低压塔内，富含氢气和一氧化碳的易挥发组分沿低压塔向上流动，在低压塔顶部引出富含氢气和一氧化碳的易挥发组分，易挥发组分进入液化装置的冷凝蒸发器中提供冷量，同时其自身复热至常温，得到富氢气；
富含甲烷的难挥发组分留在低压塔底部，将难挥发组分从低压塔塔底引出，经增压至高压塔的操作压力后，进入高压塔内进行精馏分离；
(3)高压塔塔顶物流的分离及回流
在高压塔内塔釜再沸器的作用下，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，进入塔顶分离器进行分离，塔顶分离器分离出的液相返回高压塔的塔顶，作为高压塔的塔顶回流液；塔顶分离器分离出的气相进入液化装置的冷凝蒸发器中，被过冷为全液态，再进入低压塔塔顶，作为低压塔的回流液；
(4)高压塔精馏
再将高压塔底部精馏后的富甲烷液体引入液化装置的冷凝蒸发器中，冷至全液态后，送入储存罐中储存，得液化天然气；
(5)制冷
通过液化装置提供冷量。
所述步骤5中，低压常温的气态混合冷剂经两次压缩、两次冷却后，进入二级分离器进行分离，二级分离器分离出的气相冷剂从二级分离器的塔顶引出，二级分离器分离出的液相冷剂从二级分离器的底部引出；
从二级分离器分离出的气相冷剂经冷凝蒸发器预冷后，得预冷相冷剂，预冷相冷剂再进入低温混合冷剂分离罐，分别分离得到气相预冷冷剂、液相预冷冷剂；
气相预冷冷剂再次进入冷凝蒸发器进行冷却，被过冷为深冷冷剂，深冷冷剂经减压阀减压后，再进入冷凝蒸发器复热至常温，得到低压常温的气态混合冷剂，低压常温的气态混合冷剂再进行一次循环；
二级分离器分离出的液相冷剂进入冷凝蒸发器预冷，得到第一液相冷剂，第一液相冷剂经减压阀减压后，进入冷凝蒸发器复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂混合；
液相预冷冷剂进入冷凝蒸发器，被过冷为第二液相冷剂，第二液相冷剂经减压阀减压后，进入冷凝蒸发器复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂混合。
所述步骤2中，采用增压泵对难挥发组分进行增压。
所述步骤2中，增压富甲烷气经塔顶冷却器加热后，再进入高压塔内进行精馏分离。
所述步骤2中，将得到的富氢气作为产品气输出。
所述步骤3中，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，先经塔顶冷却器冷凝或部分冷凝后，再进入塔顶分离器进行分离。
所述步骤3中，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，进入塔顶冷却器内，与增压富甲烷气进行热交换后，轻组分被冷凝或部分冷凝，再进入塔顶分离器进行分离。
所述步骤3中，塔顶分离器分离出的气相进入液化装置的冷凝蒸发器中，被过冷为全液态，如果需要，再经减压阀将压力减至低压塔的操作压力后，再进入低压塔塔顶，作为低压塔的回流液。
所述步骤4中，再将高压塔底部精馏后的富甲烷液体引入液化装置的冷凝蒸发器中，冷至全液态后，再由减压阀减至液化天然气储罐的操作压力后，送入储存罐中储存，得液化天然气。
所述步骤5中，低压常温的气态混合冷剂首先进入一级制冷剂压缩机进行一次压缩后，再进入一级冷却器进行一次冷却，再经一级分离器分离后引出，进入二级制冷剂压缩机进行二次压缩，二次压缩后，再进入二级冷却器进行二次冷却，得到气液混合冷剂，气液混合冷剂进入二级分离器进行分离。
所述步骤5中，深冷冷剂经减压阀减压至一级制冷剂压缩机的操作压力后，再进入冷凝蒸发器复热至常温；
第一液相冷剂经减压阀减压至一级制冷剂压缩机的操作压力后，进入冷凝蒸发器复热至常温；
第二液相冷剂经减压阀减压至一级制冷剂压缩机的操作压力后，进入冷凝蒸发器复热至常温。
针对前述问题，本发明提供一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法。本发明中，首先将含有甲烷、氢气、一氧化碳及其他少量气体的焦炉气在冷凝蒸发器中进行预冷，预冷后进入低压塔(即低压精馏塔)，将易挥发组分蒸出，并经热后得到富氢气体(氢气和一氧化碳)。而难挥发组分经增压泵增压后进入高压塔(即高压精馏塔)，在高压精馏塔中，将甲烷与其余气体进一步分离，塔顶轻组分作为低压精馏塔的回流液，塔底富甲烷液体经冷凝蒸发器过冷，并减压后，送至天然气储罐，制成液压天然气。通过本发明，所得到的产品氢气、一氧化碳纯度可以达到95％以上，可作为其他化工产品的原料气，同时，本发明还能得到液化天然气，从而实现对含氢气、一氧化碳的甲烷气的综合利用。
进一步，在本发明的操作过程中，混合冷剂在压缩和制冷过程中循环使用。
与其它流程相比，本发明在实现氢气、一氧化碳高纯度分离，同时成功制备液化天然气的前提下，充分利用了富氢气的冷量，在生产液化天然气和富氢气的流程中，富氢气的冷量均得到了充分的利用回收，由于需要保持液态甲烷的冷量，系统需要的这部分冷量由液化装置提供。若不计设备和管道本身的热损耗，本发明的三个流程中都是没有冷量损失的，有效降低了能源消耗。
本发明可以对压力在3～10MPa，H2含量在3％～90％，CH4含量在10％～97％，CO含量在1％～30％，其它烃类含量在1％～15％的原料气进行处理，具有装置操作弹性高的优点。经过脱氢气、CO净化后，所制备的液化天然气能够达到工业用天然气的热值标准，实现CH4的有效利用，有效降低能源消耗。
本发明中，所有低温设备放在冷箱内部，方便保冷；塔釜再沸器设置在高压塔内部，方便循环，同时还能实现能源的有效利用。本发明中，增压泵置于冷凝蒸发器外部，便于检修，有利于设备的维护。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明处理量大，操作弹性大；
2、本发明中，天然气分离回收率高，所制备的氢气和一氧化碳的浓度高，可作为其他化工产品的原料气；
3、本发明无需吸附剂、吸收溶剂等化学品，能够有效减少化工产品消耗，有效保护环境；
4、本发明中不需要采用循环热泵，没有低温压缩机，运行费用降低，操作稳定性和安全性提高；
5、本发明中采用双塔技术，有效降低了塔的高度，减少了设备尺寸，整套设备可以成撬装。
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是本发明中焦炉气产液化天然气和富氢气(有塔顶冷却器)的流程原理示意图。
图2是本发明中焦炉气产液化天然气和富氢气(无塔顶冷却器)的流程原理示意图。
图中标记：E101为冷凝蒸发器，E102为塔釜再沸器，E103为塔顶冷却器，E104为一级冷却器，E105为二级冷却器，T101为高压塔，T102为低压塔，V101为塔顶分离器，V102为低温混合冷剂分离罐，V103为一级分离器，V104为二级分离器，V105为液化天然气存储罐，P101为增压泵，C101为一级制冷剂压缩机，C102为二级制冷剂压缩机，F1为第一减压阀，F2为第二减压阀，F3为第三减压阀，F4为第四减压阀，F5为第五减压阀。
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
本实施例的流程示意图如图1所示，本实施例列举的含氮甲烷气为净化后的焦炉煤气。采用该气体经双塔精馏生产液化天然气(LNG)和富氢气的工艺步骤如下。
(1)原料气预冷
原料气101进入液化装置，原料气101首先在冷凝蒸发器E101中被冷凝到接近液态或部分冷凝到液态，得初冷原料102。将初冷原料102送入到高压塔T101的塔釜再沸器E102中提供热量，同时初冷原料102被冷却，冷却后的初冷原料103再次进入液化装置的冷凝蒸发器E101中深冷，使其被冷却为全液态，得深冷原料气104。
(2)低压塔T102精馏
深冷原料气104被送入低压塔T102内，在低压塔T102内，富含氢气和一氧化碳的易挥发组分沿低压塔T102向上流动，在低压塔T102顶部引出富含氢气和一氧化碳的易挥发组分107，易挥发组分107进入液化装置的冷凝蒸发器E101中提供冷量，同时其自身复热至常温，得到富氢气108。
富含甲烷的难挥发组分105留在低压塔T102底部，将难挥发组分105从低压塔T102塔底引出，经增压泵P101增压至高压塔T101的操作压力后，得到增压富甲烷气106。增压富甲烷气106经塔顶冷却器E103加热后，得到物流109，物流109进入高压塔T101内进行精馏分离。
(3)高压塔T101塔顶物流的分离及回流
在高压塔T101内塔釜再沸器E102的作用下，高压塔T101内的轻组分110经塔顶引出后，进入塔顶冷却器E103内，与增压富甲烷气106进行热交换后，轻组分110被冷凝或部分冷凝，得到组分111。组分111再进入塔顶分离器V101进行分离，塔顶分离器V101分离出的液相112返回高压塔T101的塔顶，作为高压塔T101的塔顶回流液。塔顶分离器V101分离出的气相113进入液化装置的冷凝蒸发器E101中，被过冷为全液态114，如果需要，再经第五减压阀F5将压力减至低压塔T102的操作压力后，再进入低压塔T102塔顶，作为低压塔T102的回流液。
(4)高压塔T101精馏
在高压塔T101内，持续对从低压塔T102引出的物流109进行精馏分离。
再将高压塔T101底部精馏后的富甲烷液体116引入液化装置的冷凝蒸发器E101中，冷至全液态117后，再由第四减压阀F4减至液化天然气储存罐的操作压力后，送入液化天然气储存罐中储存，得液化天然气。
(5)混合冷剂压缩和制冷
低压常温的气态混合冷剂201首先进入一级制冷剂压缩机C101进行一次压缩后，再进入一级冷却器E104进行一次冷却，再经一级分离器V103分离后引出，进入二级制冷剂压缩机C102进行二次压缩，二次压缩后，再进入二级冷却器E105进行二次冷却，得到气液混合冷剂206，气液混合冷剂206进入二级分离器V104进行分离。
从二级分离器V104分离出的气相冷剂208经冷凝蒸发器E101预冷后，得预冷相冷剂211，预冷相冷剂211再进入低温混合冷剂分离罐V102，分别分离得到气相预冷冷剂212、液相预冷冷剂213。
气相预冷冷剂212再次进入冷凝蒸发器E101进行冷却，被过冷为深冷冷剂216，深冷冷剂216经第三减压阀F3减压后，得节流冷剂217。节流冷剂217再进入冷凝蒸发器E101复热至常温，得到低压常温的气态混合冷剂201，低压常温的气态混合冷剂201再进行一次循环。
二级分离器V104分离出的液相冷剂207进入冷凝蒸发器E101预冷，得到第一液相冷剂209，第一液相冷剂209经第一减压阀F1减压至一级制冷剂压缩机C101的操作压力后，得物流210。物流210进入冷凝蒸发器E101复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂201混合。
液相预冷冷剂213进入冷凝蒸发器E101，被过冷为第二液相冷剂214，第二液相冷剂214经第二减压阀F2减压至一级制冷剂压缩机C101的操作压力后，得到物流215。物流215进入冷凝蒸发器E101复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂201混合。
本实施例中。原料气及产品组成等如下表1所示。
表1 实施例1的原料气即产品组成
原料气 富氢气 LNG
流量(Nm3/h) 35440 27130 8312
压力(MPaG) 2.1 1.96 0.015
温度(℃) 40 36 -161.6
组成(mol％)
H2 54.8 71.59 -
CH4 20.87 0.19 88.41
N2 2.41 3.14 0.02
CO 19.55 25.08 1.44
C3H8 0.79 - 3.38
C2H6 1.58 - 6.76
甲烷回收率为99.32％，富氢气中氢气和一氧化碳含量共计96.67％。
实施例2
本实施例的流程示意图如图2所示，本实施例列举的含氮甲烷气为净化后的焦炉煤气，采用该气体经双塔精馏生产液化天然气(LNG)和富氢气的工艺步骤如下。
(1)原料气预冷
原料气101首先在冷凝蒸发器E101中被冷凝到接近液态或部分冷凝到液态，得初冷原料102。将初冷原料102送入到高压塔T101的塔釜再沸器E102中提供热量，同时初冷原料102被冷却，冷却后的初冷原料103再次进入液化装置的冷凝蒸发器E101中深冷，使其被冷却为全液态，得深冷原料气104。
(2)低压塔T102精馏
深冷原料气104被送入低压塔T102内，在低压塔T102内，富含氢气和一氧化碳的易挥发组分沿低压塔T102向上流动，在低压塔T102顶部引出富含氢气和一氧化碳的易挥发组分107，易挥发组分107进入液化装置的冷凝蒸发器E101中提供冷量，同时其自身复热至常温，得到富氢气108。
富含甲烷的难挥发组分105留在低压塔T102底部，将难挥发组分105从低压塔T102塔底引出，经增压泵P101增压至高压塔T101的操作压力后，得到增压富甲烷气106。增压富甲烷气106进入高压塔T101内进行精馏分离。
(3)高压塔T101塔顶物流的分离及回流
在高压塔T101内塔釜再沸器E102的作用下，高压塔T101内的组分一111再进入塔顶分离器V101进行分离，塔顶分离器V101分离出的液相112返回高压塔T101的塔顶，作为高压塔T101的塔顶回流液。塔顶分离器V101分离出的气相113进入液化装置的冷凝蒸发器E101中，被过冷为全液态114，如果需要，再经第五减压阀F5将压力减至低压塔T102的操作压力后，再进入低压塔T102塔顶，作为低压塔T102精馏段的回流液。
(4)高压塔T101精馏
在高压塔T101内，持续对从低压塔T102引出的物流109进行精馏分离。
再将高压塔T101底部精馏后的富甲烷液体116引入液化装置的冷凝蒸发器E101中，冷至全液态117后，再由第四减压阀F4减至液化天然气储存罐的操作压力后，送入液化天然气储存罐中储存，得液化天然气。
(5)混合冷剂压缩和制冷
低压常温的气态混合冷剂201首先进入一级制冷剂压缩机C101进行一次压缩后，再进入一级冷却器E104进行一次冷却，再经一级分离器V103分离后引出，进入二级制冷剂压缩机C102进行二次压缩，二次压缩后，再进入二级冷却器E105进行二次冷却，得到气液混合冷剂206，气液混合冷剂206进入二级分离器V104进行分离。
从二级分离器V104分离出的气相冷剂208经冷凝蒸发器E101预冷后，得预冷相冷剂211，预冷相冷剂211再进入低温混合冷剂分离罐V102，分别分离得到气相预冷冷剂212、液相预冷冷剂213。
气相预冷冷剂212再次进入冷凝蒸发器E101进行冷却，被过冷为深冷冷剂216，深冷冷剂216经第三减压阀F3减压后，得节流冷剂217。节流冷剂217再进入冷凝蒸发器E101复热至常温，得到低压常温的气态混合冷剂201，低压常温的气态混合冷剂201再进行一次循环。
二级分离器V104分离出的液相冷剂207进入冷凝蒸发器E101预冷，得到第一液相冷剂209，第一液相冷剂209经第一减压阀F1减压至一级制冷剂压缩机C101的操作压力后，得物流210。物流210进入冷凝蒸发器E101复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂201混合。
液相预冷冷剂213进入冷凝蒸发器E101，被过冷为第二液相冷剂214，第二液相冷剂214经第二减压阀F2减压至一级制冷剂压缩机C101的操作压力后，得到物流215。物流215进入冷凝蒸发器E101复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂201混合。
本实施例中，原料气及产品组成等如下表2所示。
表2 实施例2的原料气即产品组成
原料气 富氢气 LNG
流量(Nm3/h) 35440 27230 8211
压力(MPaG) 2.1 1.96 0.015
温度(℃) 40 36 -161.6
组成(mol％)
H2 54.8 71.33 -
CH4 20.87 0.55 88.26
N2 2.41 3.13 0.01
CO 19.55 24.99 1.50
C3H8 0.79 - 3.41
C2H6 1.58 - 6.82
其中，甲烷回收率为97.98％，富氢气中氢气和一氧化碳含量共计96.32％。
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 (10)

1.一种含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原料气冷却
将主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷气的原料气导入液化装置的冷凝蒸发器中预冷，将原料气冷凝到接近液态或部分冷凝到液态，得初冷原料，将初冷原料送入到高压塔的塔釜再沸器中提供热量，同时初冷原料被冷却，冷却后的初冷原料再次进入液化装置的冷凝蒸发器中深冷，使其被冷却为全液态，得深冷原料气；
（2）低压塔精馏
深冷原料气被送入低压塔内，在低压塔内，富含氢气和一氧化碳的易挥发组分沿低压塔向上流动，在低压塔顶部引出富含氢气和一氧化碳的易挥发组分，易挥发组分进入液化装置的冷凝蒸发器中提供冷量，同时其自身复热至常温，得到富氢气；
富含甲烷的难挥发组分留在低压塔底部，将难挥发组分从低压塔塔底引出，经增压至高压塔的操作压力后，进入高压塔内进行精馏分离；
（3）高压塔塔顶物流的分离及回流
在高压塔内塔釜再沸器的作用下，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，进入塔顶分离器进行分离，塔顶分离器分离出的液相返回高压塔的塔顶，作为高压塔的塔顶回流液；塔顶分离器分离出的气相进入液化装置的冷凝蒸发器中，被过冷为全液态，再进入低压塔塔顶，作为低压塔的回流液；
（4）高压塔精馏
再将高压塔底部精馏后的富甲烷液体引入液化装置的冷凝蒸发器中，冷至全液态后，送入储存罐中储存，得液化天然气；
（5）制冷
通过液化装置提供冷量。
2.根据权利要求1所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤5中，低压常温的气态混合冷剂经两次压缩、两次冷却后，进入二级分离器进行分离，二级分离器分离出的气相冷剂从二级分离器的塔顶引出，二级分离器分离出的液相冷剂从二级分离器的底部引出；
从二级分离器分离出的气相冷剂经冷凝蒸发器预冷后，得预冷相冷剂，预冷相冷剂再进入低温混合冷剂分离罐，分别分离得到气相预冷冷剂、液相预冷冷剂；
气相预冷冷剂再次进入冷凝蒸发器进行冷却，被过冷为深冷冷剂，深冷冷剂经减压阀减压后，再进入冷凝蒸发器复热至常温，得到低压常温的气态混合冷剂，低压常温的气态混合冷剂再进行一次循环；
二级分离器分离出的液相冷剂进入冷凝蒸发器预冷，得到第一液相冷剂，第一液相冷剂经减压阀减压后，进入冷凝蒸发器复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂混合；
液相预冷冷剂进入冷凝蒸发器，被过冷为第二液相冷剂，第二液相冷剂经减压阀减压后，进入冷凝蒸发器复热至常温，并与低压常温的气态混合冷剂混合。
3.根据权利要求1所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤2中，采用增压泵对难挥发组分进行增压。
4.根据权利要求1-3任一项所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤2中，增压富甲烷气经塔顶冷却器加热后，再进入高压塔内进行精馏分离。
5.根据权利要求1所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤2中，将得到的富氢气作为产品气输出。
6.根据权利要求1-5任一项所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤3中，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，先经塔顶冷却器冷凝或部分冷凝后，再进入塔顶分离器进行分离。
7.根据权利要求6所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤3中，高压塔内的轻组分经塔顶引出后，进入塔顶冷却器内，与增压富甲烷气进行热交换后，轻组分被冷凝或部分冷凝，再进入塔顶分离器进行分离。
8.根据权利要求1-5、7任一项所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤3中，塔顶分离器分离出的气相进入液化装置的冷凝蒸发器中，被过冷为全液态，如果需要，再经减压阀将压力减至低压塔的操作压力后，再进入低压塔塔顶，作为低压塔的回流液。
9.根据权利要求1-8任一项所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤4中，再将高压塔底部精馏后的富甲烷液体引入液化装置的冷凝蒸发器中，冷至全液态后，再由减压阀减至液化天然气储罐的操作压力后，送入储存罐中储存，得液化天然气。
10.根据权利要求1-9任一项所述含氢气、一氧化碳的甲烷气分离提纯制液化天然气的方法，其特征在于，所述步骤5中，低压常温的气态混合冷剂首先进入一级制冷剂压缩机进行一次压缩后，再进入一级冷却器进行一次冷却，再经一级分离器分离后引出，进入二级制冷剂压缩机进行二次压缩，二次压缩后，再进入二级冷却器进行二次冷却，得到气液混合冷剂，气液混合冷剂进入二级分离器进行分离。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105062590A (zh) * 2015-07-31 2015-11-18 赛鼎工程有限公司 一种焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油深加工的综合利用工艺
CN105371592A (zh) * 2015-11-17 2016-03-02 辽宁中集哈深冷气体液化设备有限公司 精馏塔中无再沸器的焦炉气制取lng的方法
CN105987579A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 上海宝钢气体有限公司 从甲烷混合气中同时制取压缩天然气和液化天然气的方法
CN108474615A (zh) * 2015-12-23 2018-08-31 林德股份公司 低温分离合成气的方法和设备
CN112742336A (zh) * 2020-11-27 2021-05-04 中国煤层气集团有限公司 一种碳氢气化反应器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202382517U (zh) * 2011-12-13 2012-08-15 杭州中泰深冷技术股份有限公司 一种焦炉气制液化天然气的深冷分离系统
CN103033025A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 新地能源工程技术有限公司 从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工艺
CN103031169A (zh) * 2012-12-13 2013-04-10 新地能源工程技术有限公司 天然气液化与重烃处理的方法和装置
CN203687516U (zh) * 2013-12-23 2014-07-02 中空能源设备有限公司 从焦炉煤气中制取液化天然气和富氢产品的装置
CN103940198A (zh) * 2013-09-21 2014-07-23 贵州兴化化工股份有限公司 一种尾气回收制备液化天然气的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033025A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 新地能源工程技术有限公司 从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工艺
CN202382517U (zh) * 2011-12-13 2012-08-15 杭州中泰深冷技术股份有限公司 一种焦炉气制液化天然气的深冷分离系统
CN103031169A (zh) * 2012-12-13 2013-04-10 新地能源工程技术有限公司 天然气液化与重烃处理的方法和装置
CN103940198A (zh) * 2013-09-21 2014-07-23 贵州兴化化工股份有限公司 一种尾气回收制备液化天然气的方法
CN203687516U (zh) * 2013-12-23 2014-07-02 中空能源设备有限公司 从焦炉煤气中制取液化天然气和富氢产品的装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105987579A (zh) * 2015-02-02 2016-10-05 上海宝钢气体有限公司 从甲烷混合气中同时制取压缩天然气和液化天然气的方法
CN105987579B (zh) * 2015-02-02 2018-09-04 上海宝钢气体有限公司 从甲烷混合气中同时制取压缩天然气和液化天然气的方法
CN105062590A (zh) * 2015-07-31 2015-11-18 赛鼎工程有限公司 一种焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油深加工的综合利用工艺
CN105062590B (zh) * 2015-07-31 2017-07-11 赛鼎工程有限公司 一种焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油深加工的综合利用工艺
CN105371592A (zh) * 2015-11-17 2016-03-02 辽宁中集哈深冷气体液化设备有限公司 精馏塔中无再沸器的焦炉气制取lng的方法
CN108474615A (zh) * 2015-12-23 2018-08-31 林德股份公司 低温分离合成气的方法和设备
CN108474615B (zh) * 2015-12-23 2020-12-01 林德股份公司 低温分离合成气的方法和设备
CN112742336A (zh) * 2020-11-27 2021-05-04 中国煤层气集团有限公司 一种碳氢气化反应器
CN112742336B (zh) * 2020-11-27 2022-12-02 中国煤层气集团有限公司 一种碳氢气化反应器

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