CN104651004B - 一种节能煤制天然气的工艺 - Google Patents

一种节能煤制天然气的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104651004B
CN104651004B CN201510006589.0A CN201510006589A CN104651004B CN 104651004 B CN104651004 B CN 104651004B CN 201510006589 A CN201510006589 A CN 201510006589A CN 104651004 B CN104651004 B CN 104651004B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
low
lithium
cryogen
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510006589.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104651004A (zh
Inventor
钱宇
杨声
胡志刚
杨思宇
梁嘉能
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201510006589.0A priority Critical patent/CN104651004B/zh
Publication of CN104651004A publication Critical patent/CN104651004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104651004B publication Critical patent/CN104651004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Landscapes

  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

本发明属于环保能源技术领域，公开了一种节能煤制天然气的工艺。所述工艺包括煤气化、变换、低温甲醇洗和甲烷化工序，低温甲醇洗工序和甲烷化工序之间设置吸收式制冷工序，所述吸收式制冷工序以甲烷化工序中产生的低温余热进行驱动制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量。本发明将吸收式制冷技术应用于煤制天然气过程，实现将甲烷化过程中的低温余热进行利用，用于低温甲醇洗工艺过程中，代替部分压缩式制冷和循环水的使用，提高了能量利用效率，减少了循环水的使用，显著降低了煤制天然气的生产成本。

Description

一种节能煤制天然气的工艺
技术领域
本发明属于环保能源技术领域，具体涉及一种节能煤制天然气的工艺。
背景技术
中国天然气消费量近年来呈快速增长态势，2008年国内天然气表观消费量达到789亿Nm3。天然气消费结构也在不断优化，城市燃气和发电用气明显增加，工业燃料和化工原料用气逐步减少。2020年前中国天然气消费缺口将达到1075～1765亿Nm3/a。在国内天然气供应紧张和国际油价、天然气价格连续上涨情况下，国内许多公司将目光转向用煤生产天然气的项目。2013年以来，国家发改委加快了对煤制天然气的审批速度，陆续有17个煤制气项目获国家发改委“路条”，项目分布于新疆、内蒙古、山西和安徽，总产能超过700亿方/年，总投资粗略估计超过4000亿元。截止到2014年底，将总计有接近90亿方产能煤制气项目收尾、接近投产状态。加上2013年投产的大唐克旗一期13.3亿方煤制气项目和新疆庆华13.75亿方煤制气项目，估算到2014年底，中国煤制天然气的供应产能将有望“冲刺”100亿立方。
煤制天然气是指煤经过气化产生合成气，再经过甲烷化反应，生产合成天然气(SNG)。煤制天然气典型流程包括：备煤、空分、气化、废水处理、变换、净化、硫回收、甲烷化、加压、SNG干燥、SNG输送等。煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂。煤制天然气总体发展持部分肯定态度，但是其过程能效不高，低温余热没有得到有效的利用，最终大部分都以低温热水的形式排放掉，这样造成了能量的大量浪费，充分利用这些余热资源是煤制天然气企业节能的主要内容之一。
低温余热是指温度低于200℃的烟气及低于100℃的液体。其回收方式各种各样，但总体分为热回收和动力回收两大类，其中热回收是指直接利用热能，动力回收是指转换为动力或电力再用。与此同时，煤制气工艺过程中有很多的单元过程需要对物料或者产品进行冷却，需要大量不同品味的冷量。目前，制取这些冷量多采用机械压缩制冷的方式，从而耗费了大量高品质的电能。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种节能煤制天然气的工艺。该工艺在增加能量的利用效率的同时，还可以减少循环水的消耗。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种节能煤制天然气的工艺，包括煤气化、变换、低温甲醇洗和甲烷化工序，低温甲醇洗和甲烷化工序之间设置吸收式制冷工序，所述吸收式制冷工序以甲烷化工序中产生的低温余热进行驱动制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量。
所述的低温余热是指热烟气或热废水。
所述吸收式制冷工序是指氨吸收式制冷与溴化锂吸收式制冷相结合的制冷工序。
所述氨吸收式制冷与溴化锂吸收式制冷相结合的制冷工序包括以下过程：
(1)浓氨水溶液于氨水溶液精馏塔中下部进入，塔底得到稀氨水，塔顶得到氨气，塔底再沸器热源为甲烷化工艺中产生的低温余热，塔顶氨气冷凝器热阱为溴化锂吸收式制冷制取的冷冻水；塔顶氨气在氨气冷凝器被冷凝后，经氨水节流阀减压产生液氨冷剂，液氨冷剂经过冷器再次降温后进入低温甲醇洗工艺中的氨冷器中蒸发制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量，冷剂蒸汽进入过冷器中，进一步冷却减压后的液氨冷剂，然后进入冷剂氨气吸收器；塔底稀氨水溶液通过氨水溶液换热器降温，再经氨水溶液减压阀减压后，进入冷剂氨气吸收器吸收冷剂蒸汽得到浓氨水，冷剂氨气吸收器采用来自塔顶氨气冷凝器热阱中的冷冻水冷却，冷剂氨气吸收器中的浓氨水经氨水溶液循环泵加压，在氨水溶液换热器中升温后，进入氨水溶液精馏塔中下部进行循环；
(2)溴化锂稀溶液进入溴化锂溶液发生器，溴化锂溶液发生器热源由来自氨水溶液精馏塔底再沸器的低温余热序贯驱动，产生的水蒸汽由来自低温甲醇洗工序的循环冷却水冷凝，后经节流阀减压，形成低温冷剂水后送至蒸发器蒸发，制取冷冻水，该冷冻水首先送至氨吸收式制冷工序中的氨气冷凝器和冷剂氨气吸收器作为冷源，然后进入低温甲醇洗工序中用来冷却循环甲醇；蒸发后的冷剂水蒸汽进入冷剂水蒸汽吸收器进行吸收，吸收操作温度由循环冷却水控制；溴化锂溶液发生器塔底浓溶液经溴化锂溶液减压阀、再经溴化锂溶液换热器，进入冷剂水蒸汽吸收器吸收来自蒸发器的冷剂水蒸汽，生成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液经溴化锂溶液换热器升温后，泵送回溴化锂溶液发生器进行循环。
本发明的工艺具有如下优点及有益效果：
本发明将吸收式制冷技术应用于煤制天然气过程，实现将甲烷化过程中的低温余热进行利用，用于低温甲醇洗工艺过程中，代替部分压缩式制冷和循环水的使用，提高了能量利用效率，减少了循环水的使用，显著降低了煤制天然气的生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例1的制冷工序涉及的装置结构示意图；
图中标记说明如下：1-氨水溶液精馏塔，2-氨气冷凝器，3-过冷器，4-氨水溶液储罐，5-氨水溶液换热器，6-氨水溶液减压阀，7-冷剂氨气吸收器，8-氨水溶液循环泵，9-溴化锂溶液发生器，10-水蒸汽冷凝器，11-水节流阀，12-水蒸发器，13-冷剂水蒸汽吸收器，14-溴化锂溶液储罐，15-溴化锂溶液换热器，16-溴化锂溶液减压阀，17-溴化锂溶液泵。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种节能煤制天然气的工艺，其工艺流程图如图1所示，包括煤气化、变换、低温甲醇洗和甲烷化工序，低温甲醇洗和甲烷化工序之间设置氨吸收式制冷与溴化锂吸收式制冷相结合的制冷工序，该制冷工序以甲烷化工序中产生的低温余热进行驱动制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量；本实施例的制冷工序涉及的装置结构示意图如图2所示，其具体制冷过程为：(1)120℃以上来自甲烷化工艺的余热作为氨水溶液精馏塔1的再沸器热源，氨水溶液循环量为9625kg/h，精馏塔的理论板数为10块，进料位置为第8块，进料组成为0.31NH3、0.69H2O，塔压为857.2Kpa，塔底温度为109℃；精馏塔塔顶为99.99％氨气，流量为1000kg/h，经氨气冷凝器2后变为液氨冷剂，液氨冷剂经过冷器3后降温至-1.8℃，然后进入低温甲醇洗工艺中蒸发制冷，得到-40℃的冷量，产生的冷剂氨气进入过冷器3中，冷却去低温甲醇洗工艺的液氨；氨水溶液精馏塔1塔底为稀氨水溶液，经氨水溶液储罐4后，进入氨水溶液换热器5壳程进行降温，经氨水溶液减压阀6减压至71.8kPa后，进入冷剂氨气吸收器7吸收冷剂氨气，冷剂氨气吸收器7使用冷冻水冷却，温度控制在20℃，以确保冷剂氨气吸收完全；冷剂氨气吸收器出口的浓氨水经氨水溶液循环泵8加压后，进入氨水溶液换热器5进行升温至85℃，然后进入氨水溶液精馏塔1中，完成氨制冷循环；(2)来自氨吸收式制冷所用后的低温余热，作为溴化锂吸收式制冷热源，同时也接收甲烷化过程中另一股低温余热作为补充热源，溴化锂溶液循环量为24.31m3/h，溴化锂溶液发生器9的发生压力为9.6kPa；溴化锂溶液发生器9产生的水蒸汽，流量为2975.8kg/h，经水蒸汽冷凝器10冷却后变成水，再经水节流阀11减压至0.87kPa得到低温冷剂水，低温冷剂水进入水蒸发器12蒸发，制取7℃温位的冷冻水，该冷冻水依次进入氨气冷凝器2及冷剂氨气吸收器7作为冷源，然后进入低温甲醇洗工序中用来冷却循环甲醇，产生的冷剂水蒸汽进入冷剂水蒸汽吸收器13；溴化锂溶液发生器9下部出口的溴化锂浓溶液，经溴化锂溶液储罐14后，进入溴化锂溶液换热器15降温，然后经溴化锂溶液减压阀16减压后进入冷剂水蒸汽吸收器13，吸收来自蒸发器的冷剂水蒸汽，生成溴化锂稀溶液，冷剂水蒸汽吸收器采用循环水冷却，以确保冷剂水蒸汽吸收完全；冷剂水蒸汽吸收器13出口溴化锂稀溶液经溴化锂溶液泵17升压，溴化锂溶液换热器15换热升温后，进入溴化锂溶液发生器9中，完成溴化锂制冷循环。
本实施例中溴化锂制冷制取的冷冻水进入氨气冷凝器2冷凝氨气后，温度为10℃，再进入冷剂氨气吸收器7后，温度为15℃，然后进入低温甲醇洗工艺中冷却循环甲醇，温度为20℃，然后再循环进入水蒸发器12中完成冷冻水循环使用。
本实施例中溴化锂溶液储罐14和氨水溶液储罐4的作用是在装置开车时分别为系统提供氨和溴化锂溶液，并在装置停车时接受从系统排出的部分溴化锂溶液和氨水溶液。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种节能煤制天然气的工艺，包括煤气化、变换、低温甲醇洗和甲烷化工序，其特征在于：低温甲醇洗工序和甲烷化工序之间设置吸收式制冷工序，所述吸收式制冷工序以甲烷化工序中产生的低温余热进行驱动制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量；
所述吸收式制冷工序是指氨吸收式制冷与溴化锂吸收式制冷相结合的制冷工序，其包括以下过程：
(1)浓氨水溶液于氨水溶液精馏塔中下部进入，塔底得到稀氨水，塔顶得到氨气，塔底再沸器热源为甲烷化工艺中产生的低温余热，塔顶氨气冷凝器热阱为溴化锂吸收式制冷制取的冷冻水；塔顶氨气在氨气冷凝器被冷凝后，经氨水节流阀减压产生液氨冷剂，液氨冷剂经过冷器再次降温后进入低温甲醇洗工艺中的氨冷器中蒸发制冷，为低温甲醇洗工序提供冷量，冷剂蒸汽进入过冷器中，进一步冷却减压后的液氨冷剂，然后进入冷剂氨气吸收器；塔底稀氨水溶液通过氨水溶液换热器降温，再经氨水溶液减压阀减压后，进入冷剂氨气吸收器吸收冷剂蒸汽得到浓氨水，冷剂氨气吸收器采用来自塔顶氨气冷凝器热阱中的冷冻水冷却，冷剂氨气吸收器中的浓氨水经氨水溶液循环泵加压，在氨水溶液换热器中升温后，进入氨水溶液精馏塔中下部进行循环；
(2)溴化锂稀溶液进入溴化锂溶液发生器，溴化锂溶液发生器热源由来自氨水溶液精馏塔底再沸器的低温余热序贯驱动，产生的水蒸汽由来自低温甲醇洗工序的循环冷却水冷凝，后经节流阀减压，形成低温冷剂水后送至蒸发器蒸发，制取冷冻水，该冷冻水首先送至氨吸收式制冷工序中的氨气冷凝器和冷剂氨气吸收器作为冷源，然后进入低温甲醇洗工序中用来冷却循环甲醇；蒸发后的冷剂水蒸汽进入冷剂水蒸汽吸收器进行吸收，吸收操作温度由循环冷却水控制；溴化锂溶液发生器塔底浓溶液经溴化锂溶液减压阀、再经溴化锂溶液换热器，进入冷剂水蒸汽吸收器吸收来自蒸发器的冷剂水蒸汽，生成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液经溴化锂溶液换热器升温后，泵送回溴化锂溶液发生器进行循环。
2.根据权利要求1所述的一种节能煤制天然气的工艺，其特征在于：所述的低温余热是指热烟气或热废水。
CN201510006589.0A 2015-01-05 2015-01-05 一种节能煤制天然气的工艺 Active CN104651004B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510006589.0A CN104651004B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 一种节能煤制天然气的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510006589.0A CN104651004B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 一种节能煤制天然气的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104651004A CN104651004A (zh) 2015-05-27
CN104651004B true CN104651004B (zh) 2017-04-12

Family

ID=53242657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510006589.0A Active CN104651004B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 一种节能煤制天然气的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104651004B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110642675B (zh) * 2018-06-26 2022-08-02 万华化学集团股份有限公司 一种煤制甲醇节能工艺
CN113563148B (zh) * 2021-07-26 2023-06-16 华南理工大学 一种集成余热制冷的煤制天然气和甲醇多联产系统及方法
CN114688756B (zh) * 2022-03-31 2023-01-06 华南理工大学 一种煤制天然气低温余热高效制冷装置及工艺

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1026886C (zh) * 1992-04-17 1994-12-07 化学工业部第四设计院 合成氨工艺
US6401486B1 (en) * 2000-05-18 2002-06-11 Rong-Jwyn Lee Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
US6712880B2 (en) * 2001-03-01 2004-03-30 Abb Lummus Global, Inc. Cryogenic process utilizing high pressure absorber column
AU2003900327A0 (en) * 2003-01-22 2003-02-06 Paul William Bridgwood Process for the production of liquefied natural gas
CN101775319B (zh) * 2010-02-11 2013-04-24 山西科灵环境工程设计技术有限公司 一种由煤制取合成天然气sng的方法及其工艺装置
CN102533365B (zh) * 2011-12-12 2014-07-30 航天长征化学工程股份有限公司 一种液化天然气及合成氨联产工艺
CN103305298B (zh) * 2013-07-04 2014-10-29 中国海洋石油总公司 一种煤气化制天然气的方法
CN103629854B (zh) * 2013-10-28 2015-07-29 大连理工大学 一种热媒水驱动的氨与溴化锂集成吸收式制冷装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104651004A (zh) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103411347B (zh) 耦合式热泵余热回收系统
CN103629854B (zh) 一种热媒水驱动的氨与溴化锂集成吸收式制冷装置及方法
CN104806311B (zh) 氨基热化学储能系统
CN103808060B (zh) 带闪蒸器两级吸收第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN104651004B (zh) 一种节能煤制天然气的工艺
CN203704433U (zh) 带闪蒸器两级吸收第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN206171108U (zh) 发动机余热回收式车载空调系统
CN105066508B (zh) 一种用于冷冻冷藏的高效喷射吸收制冷机
CN203704434U (zh) 带冷剂水预热器两级第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN205227997U (zh) 一种节能型液化天然气闪蒸气脱氮再液化系统
CN202914146U (zh) 改进真空排气热泵型汽轮发电系统
CN104403700A (zh) 焦炉煤气冷却及余热回收利用装置及方法
CN103808058B (zh) 带冷剂水预热器两级第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN204251571U (zh) 焦炉煤气冷却及余热回收利用装置
CN203614267U (zh) 一种燃气发电机组余热利用装置
CN206739674U (zh) 一种精馏塔塔顶气相余热回收制冷冻水的装置
CN106839519B (zh) 基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵系统
CN102997496B (zh) 带烟气阀回收烟气余热的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组
CN101935056B (zh) 一种氨合成的氨分离工艺
CN203083196U (zh) 一种利用尿素余热生产低温水的装置
CN205718534U (zh) 一种绿色综合冷岛设备
CN203572091U (zh) 一种热媒水驱动的氨与溴化锂集成吸收式制冷装置
CN103808059A (zh) 二级发生二级吸收第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN204369829U (zh) 一种节能煤制天然气系统
CN203704432U (zh) 二级发生二级吸收第二类溴化锂吸收式热泵机组

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant