CN105018164A - 一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，包括以下步骤：预处理操作；将焦炉煤气原料气输送至除油塔进行焦油脱除操作，当焦油含量脱除至20mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机一段进行加压操作；将加压后的焦炉煤气进行预处理操作，当焦油含量脱除至5ppm以下，以及萘脱除至1mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机二段进行加压操作；预处理解吸气输送至锅炉燃烧，或者经火炬燃烧后放空等；本发明可应用于冶金及化工尾气回收利用技术领域，应用本发明能够从焦炉煤气和转炉煤气中有效地分离出氮气、氢气、氨、二氧化碳、甲烷；其中，回收的氨可以再次回收进入合成氨系统进行资源循环利用。

Description

一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法

技术领域

本发明涉及冶金及化工尾气回收利用技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法。

背景技术

焦炉煤气是煤高温干馏过程中的副产物，其主要成分为氢气(60％左右)、甲烷(25％左右)，另外含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮气、CmHn等，其中氢气、甲烷等为可燃物，属于高热值煤气。转炉煤气是转炉炼钢过程中产生的混合气，其主要成分一氧化碳和二氧化碳，含量高达60％。

目前，为解决好焦炉煤气、转炉煤气的回收利用，现有技术主要利用其热值作为其他领域的生产用燃料，或是争化提纯其中的有效组分制备液化天然气、甲醇、二甲醚、氨、尿素等附加值产品。关于焦炉煤气、转炉煤气的回收利用也有相关的专利记载。具体相关记载如下所述：

例如：申请号为200610089297.9，专利名称为“一种利用冶金废气生产液氨、尿素及甲醇的生产方法”的发明专利，该专利公开了一种冶金化工领域焦炉煤气的回收利用的方法：焦炉煤气经精脱硫、加压后，通过氢分离装置制备出纯度大于90％的氢气作为合成氨的原料气，合成氨所需的氮气直接来自氧气厂的污氮；生产尿素的原料气二氧化碳来自同一个冶金厂的石灰和白云石焙烧工序。本发明充分利用了冶金厂生产的焦炉煤气、二氧化碳和污氮的附加价值，合理地进行生产结构调整，对资源综合利用及环境改善均起到了很好的示范作用。生产液氨、尿素及甲醇所需的原料为氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳，该专利公开了原料氢气是由焦炉煤气获取，原料氮气是由氧气生产过程放散的污氮作为氮气源，原料一氧化碳取自焦炉煤气，原料二氧化碳来自冶金企业的另外一种废气。很明显地，该专利是以回收利用焦炉煤气为主，并匹配冶金企业现有的有效资源完成焦炉煤气的回收利用。由于焦炉煤气中甲烷也是主要组分之一，而该专利对甲烷是作为燃料加以回收利用，或者将其转化为一氧化碳和氢气生产甲醇。作为燃料，甲烷的价值没有得到有效利用和充分体现；将甲烷转化为一氧化碳和氢气，增加了工艺路线，徒增了生产成本，对于企业自身来说，并不是最佳方案。

例如：申请号为200610102037.0，专利名称为“一种同时生产二甲醚、液化天然气及尿素的方法”的发明专利，该专利公开了一种焦炉煤气和煤制气生产二甲醚、液化天然气及尿素的方法：煤、水蒸气和氧气经过煤炭气化生成的水煤气和焦炉煤气同时生产二甲醚、液化天然气及尿素，尿素生产原料二氧化碳一部分来自水煤气深度争化后分离得到的，另一部分从焦炉煤气经过争化、变压吸附解吸混合气冷凝分离得到。该专利所披露的技术特征里未提及尿素原料二氧化碳的纯度，或者是否含有其他杂质，以及关于杂质进入尿素装置损坏设备等到均未提及，最终使得该技术方案在具体应用中具有一定的局限性，并不能很好的将目前存在的问题一一解决。

例如：申请号为201210389762.6，专利名称为“转炉煤气配焦炉煤气制甲醇的提氢尾气制CNG的工艺方法”的发明专利，该专利公开了一种甲醇解吸气制备CNG的方法：甲醇解吸气在变压吸附装置中脱除出甲烷，经压缩得到CNG，解吸气中的二氧化碳作为吸附相脱除，氢气作为冲洗气，氮气作为燃料气使用。该专利巧妙地将甲醇解吸气中的甲烷进行了回收利用，同时其他有效气体也在生产过程中得到了回收利用，但是氢气、氮气的价值却并没有最大化地加以利用，而且二氧化碳作为温室气体，并没有对其进行有效地“变废为宝”；因此，该技术方案在具体应用中并没有实现资源利用最大化。

综上所述，现有技术中针对焦炉煤气、转炉煤气的回收利用并没有一个资源利用最大化的技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，能够从焦炉煤气和转炉煤气中有效地分离出氮气、氢气、氨、二氧化碳、甲烷；其中，回收的氨可以再次回收进入合成氨系统进行资源循环利用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，包括以下步骤：

步骤a：预处理操作；

将焦炉煤气原料气输送至除油塔进行焦油脱除操作，当焦油含量脱除至20mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机一段进行加压操作；

将加压后的焦炉煤气进行预处理操作，当焦油含量脱除至5ppm以下，以及萘脱除至1mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机二段进行加压操作；其中，预处理解吸气输送至锅炉燃烧，或者经火炬燃烧后放空；

步骤b：压缩操作；

将经焦炉气压缩机二段压缩后的焦炉煤气送入焦炉气压缩机三段以及四段进行加压操作，加压操作后的焦炉煤气进行变压吸附操作；

步骤c：变压吸附操作；

将压缩操作输出的焦炉煤气送入变压吸附一段进行第一次提氢操作，将变压吸附一段输出的焦炉煤气输送至变压吸附二段进行第二次提氢操作，将变压吸附一段的解吸气输送至脱硫塔进行粗脱硫操作；

将变压吸附二段输出的焦炉煤气与液化天然气分离来的精馏尾气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作；将变压吸附二段的解吸气返至变压吸附一段中循环利用；其中，第二次提氢操作后的焦炉煤气中氢气体积含量≥99.90％；

步骤d：粗脱硫、精脱硫操作；

将转炉煤气原料气与变压吸附一段的解吸气输送至冷却塔进行混合冷却操作，当粉尘除至5mg/m3以下时，将混合气体输送至脱硫塔进行脱除操作；当H2S脱除至20mg/m3以下时，将混合气体输送至混合气压缩机中进行压缩操作；

将混合气压缩来输出的混合气输送至加氢反应器，并将混合气中的有机硫转化为硫化氢；将加氢反应器输出的混合气输送至精脱硫反应器，并将有机硫和无机硫的总硫含量降至0.1ppm以下；

步骤e：变换、脱碳操作；

将精脱硫反应器输出的混合气输送至中变炉、低变炉，并将低变炉输出的混合气中一氧化碳体积含量降至0.3％以下；将低变炉输出的混合气输送至吸收塔进行脱碳操作，并将二氧化碳从吸收塔的塔顶输出；

步骤f：液化天然气分操作；

将步骤e中脱碳操作后的混合气输送至甲烷化炉，并将一氧化碳和二氧化碳含量降至10ppm以下，然后将混合气进行干燥操作；将干燥后的混合气输送至换热器进行吸收冷量操作，进而送入由主换热器、气液分离器、精馏塔组成的液化冷箱完成液化分离操作；其中，精馏塔底部输出的液化天然气中甲烷体积含量大于92％，并将该液化天然气作为产品之一进行储存；

步骤g：氨合成操作；

将步骤c中变压吸附二段输出的氢气与步骤f中气液分离器分离出的作为精馏尾气的氮氢气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作，然后将压缩后的气体与空压机输送来的氮气混合成为氢氮混合气，上述氢氮混合气中的氢气与氮气的配比为2.9-3.1∶1；

将上述氢氮混合气输送至合成气压缩机一段、二段以及三段进行加压操作，然后将氢氮混合气送入氨合成工段进行氨合成操作，经氨合成操作后获得的液氨的质量浓度为99.95％以上；将上述液氨中的一部分送入尿素工段用于合成尿素，将上述液氨中的剩一部分作为产品之二进行储存；

步骤h：尿素合成操作；

将步骤e中由吸收塔的塔顶输出的再生气二氧化碳输送至二氧化碳压缩机进行加压操作，进行加压操作后的二氧化碳与步骤g中输送来的用于合成尿素的液氨在尿素工段中完成尿素合成操作；将上述合成尿素作为产品之三进行储存。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述步骤e中的脱碳操作采用的脱碳工艺为：二氧化碳体积含量大于98％的湿法脱碳工艺。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述步骤a中的预处理的焦炉煤气原料气来自焦化厂，所述步骤d中的转炉煤气原料气来自冶金行业生产的废气。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述步骤c中变压吸附一段出口气中的氢气体积含量在95％以上；

所述步骤c中变压吸附二段出口气中的氢气体积含量在99.9％以上。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述步骤g中空压机来的氮气体积含量为99.99％以上。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述步骤h中进行加压操作的二氧化碳体积含量在98％以上。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

预处理操作中的原料气焦炉煤气压力为0.006±0.0002MPa，温度为40±0.2℃；

变压吸附操作中的变压吸附一段出口气压力为2.35±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附一段解吸气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附二段解吸气压力为0.1±0.02MPa，温度为40±0.2℃；

粗脱硫操作中的原料气转炉煤气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；

变换、脱碳操作中的变换气压力为2.5±0.02MPa，温度为175±0.2℃；中变炉操作温度为300-420℃，低变炉操作温度为195-220℃；

液化天然气分操作中的液化天然气分离操作压力2.35±0.002MPa，操作温度为40±0.2℃；

氨合成操作中的合成气压缩后的氢氮混合气压力为3.5±0.02MPa，温度为40±0.2℃；

尿素合成操作中的进行加压操作后的二氧化碳压力为15.2±0.02MPa，温度为175±0.2℃。

优选地，上述焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法还可具有如下特点：

所述液化天然气中甲烷回收率＞96％。

本发明上述技术方案具有如下有益效果：

本发明通过对焦炉煤气和转炉煤气中有效组分进行提纯分离，生产高附加值产品，即液化天然气、尿素、液氨。缓解了二氧化碳温室气体对大气的污染，提高了经济效益，使资源的合理化、最大化地利用得到了充分的体现，具有重要的社会推广意义。

本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例的应用示意图。

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，下文中将结合附图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。

发明提供了一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，如图1所示，可以包括以下步骤：

步骤a：预处理操作；

将焦炉煤气原料气输送至除油塔进行焦油脱除操作，当焦油含量脱除至20mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机一段进行加压操作；

将加压后的焦炉煤气进行预处理操作，当焦油含量脱除至5ppm以下，以及萘脱除至1mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机二段进行加压操作；其中，预处理解吸气输送至锅炉燃烧，或者经火炬燃烧后放空；

步骤b：压缩操作；

将经焦炉气压缩机二段压缩后的焦炉煤气送入焦炉气压缩机三段以及四段进行加压操作，加压操作后的焦炉煤气进行变压吸附操作；

步骤c：变压吸附操作；

将压缩操作输出的焦炉煤气送入变压吸附一段进行第一次提氢操作，将变压吸附一段输出的焦炉煤气输送至变压吸附二段进行第二次提氢操作，将变压吸附一段的解吸气输送至脱硫塔进行粗脱硫操作；

将变压吸附二段输出的焦炉煤气与液化天然气分离来的精馏尾气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作；将变压吸附二段的解吸气返至变压吸附一段中循环利用；其中，第二次提氢操作后的焦炉煤气中氢气体积含量≥99.90％；

步骤d：粗脱硫、精脱硫操作；

将转炉煤气原料气与变压吸附一段的解吸气输送至冷却塔进行混合冷却操作，当粉尘除至5mg/m3以下时，将混合气体输送至脱硫塔进行脱除操作；当H2S脱除至20mg/m3以下时，将混合气体输送至混合气压缩机中进行压缩操作；

将混合气压缩来输出的混合气输送至加氢反应器，并将混合气中的有机硫转化为硫化氢；将加氢反应器输出的混合气输送至精脱硫反应器，并将有机硫和无机硫的总硫含量降至0.1ppm以下；

步骤e：变换、脱碳操作；

将精脱硫反应器输出的混合气输送至中变炉、低变炉，并将低变炉输出的混合气中一氧化碳体积含量降至0.3％以下；将低变炉输出的混合气输送至吸收塔进行脱碳操作，并将二氧化碳从吸收塔的塔顶输出；

步骤f：液化天然气分操作；

将步骤e中脱碳操作后的混合气输送至甲烷化炉，并将一氧化碳和二氧化碳含量降至10ppm以下，然后将混合气进行干燥操作；将干燥后的混合气输送至换热器进行吸收冷量操作，进而送入由主换热器、气液分离器、精馏塔组成的液化冷箱完成液化分离操作；其中，精馏塔底部输出的液化天然气中甲烷体积含量大于92％，并将该液化天然气作为产品之一进行储存；

步骤g：氨合成操作；

将步骤c中变压吸附二段输出的氢气与步骤f中气液分离器分离出的作为精馏尾气的氮氢气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作，然后将压缩后的气体与空压机输送来的氮气混合成为氢氮混合气，上述氢氮混合气中的氢气与氮气的配比为2.9-3.1∶1；

将上述氢氮混合气输送至合成气压缩机一段、二段以及三段进行加压操作，然后将氢氮混合气送入氨合成工段进行氨合成操作，经氨合成操作后获得的液氨的质量浓度为99.95％以上；将上述液氨中的一部分送入尿素工段用于合成尿素，将上述液氨中的剩一部分作为产品之二进行储存；

步骤h：尿素合成操作；

将步骤e中由吸收塔的塔顶输出的再生气二氧化碳输送至二氧化碳压缩机进行加压操作，进行加压操作后的二氧化碳与步骤g中输送来的用于合成尿素的液氨在尿素工段中完成尿素合成操作；将上述合成尿素作为产品之三进行储存

优选地，本发明具体操作中，步骤e中的脱碳操作采用的脱碳工艺为：二氧化碳体积含量大于98％的湿法脱碳工艺。优选地，本发明具体操作中，步骤a中的预处理的焦炉煤气原料气来自焦化厂，步骤d中的转炉煤气原料气来自冶金行业生产的废气。

优选地，本发明具体操作中，步骤c中变压吸附一段出口气中的氢气体积含量在95％以上；步骤c中变压吸附二段出口气中的氢气体积含量在99.9％以上。优选地，本发明具体操作中，步骤g中空压机来的氮气体积含量为99.99％以上；步骤h中进行加压操作的二氧化碳体积含量在98％以上。

优选地，本发明具体操作中，预处理操作中的原料气焦炉煤气压力为0.006±0.0002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附操作中的变压吸附一段出口气压力为2.35±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附一段解吸气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附二段解吸气压力为0.1±0.02MPa，温度为40±0.2℃；粗脱硫操作中的原料气转炉煤气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变换、脱碳操作中的变换气压力为2.5±0.02MPa，温度为175±0.2℃；中变炉操作温度为300-420℃，低变炉操作温度为195-220℃；液化天然气分操作中的液化天然气分离操作压力2.35±0.002MPa，操作温度为40±0.2℃；氨合成操作中的合成气压缩后的氢氮混合气压力为3.5±0.02MPa，温度为40±0.2℃；尿素合成操作中的进行加压操作后的二氧化碳压力为15.2±0.02MPa，温度为175±0.2℃。

优选地，本发明具体操作中，液化天然气中甲烷回收率＞96％。

进一步的，本发明还提供了该方法具体应用的实施例，其具体流程如图2所示，包括如下系列操作：

预处理：原料气之一焦炉煤气经除油塔将焦油含量脱除至20mg/m³以下，进入焦炉气压缩机一段加压后，进入预处理进一步脱除焦油至5ppm以下，同时将萘脱除至1mg/m³以下后，进入焦炉气压缩机二段加压；预处理解吸气送入锅炉燃烧或者经火炬燃烧后放空；

焦炉煤气压缩：预处理来的焦炉煤气进入焦炉气压缩机二段加压，再进入焦炉气压缩机三段、四段加压后，送入变压吸附；变压吸附来的氢气与液化天然气分离来的精馏尾气混合，进入焦炉煤气压缩，在焦炉气压缩机五段加压；

变压吸附：焦炉煤气压缩来的焦炉煤气进入变压吸附一段提氢，出口气进入变压吸附二段进一步提氢，得到体积含量≥99.90％的氢气，送至焦炉煤气压缩加压；变压吸附一段解吸气进入粗脱硫；变压吸附二段解吸气返至变压吸附一段循环利用；

粗脱硫：原料气之二转炉煤气与变压吸附一段解吸气在冷却塔混合冷却，同时将粉尘除至5mg/m³以下后，进入脱硫塔脱除H₂S至20mg/m³以下，进入混合气压缩；

混合气压缩：粗脱硫来的混合气进入混合气压缩机加压后，进入精脱硫；

精脱硫：混合气压缩来的混合气进入加氢反应器，将混合气中的有机硫转化为硫化氢，然后进入精脱硫反应器，将有机硫和无机硫的总硫含量降至＜0.1ppm；

变换：精脱硫来的混合气进入中变炉、低变炉，控制低变炉出来的变换气中一氧化碳体积含量＜0.3％；

脱碳：变换来的变换气进入吸收塔吸收二氧化碳，然后进入再生塔将二氧化碳从塔顶再生出来，再生塔顶出来的再生气送入二氧化碳压缩加压；经脱碳后的混合气进入甲烷化；

甲烷化：脱碳来的混合气进入甲烷化炉，将一氧化碳和二氧化碳含量降至≤10ppm后，得到的混合气进行干燥后，送入液化天然气分离；

液化天然气分离：甲烷化来的混合气在液化分离装置中进行分离操作；首先将混合气送入换热器吸收冷量后，接着送入由主换热器、气液分离器、精馏塔组成的液化冷箱完成液化分离操作；精馏塔底部输出甲烷体积含量＞92％的液化天然气，作为产品之一直接进行储存；气液分离器分离出的氮氢气作为精馏尾气送入焦炉煤气压缩；

二氧化碳压缩：脱碳来的再生气进入二氧化碳压缩机，加压，送至尿素；

合成气压缩：变压吸附来的氢气与液化天然气分离来的精馏尾气在焦炉气压缩机五段加压后，与空压机来的氮气汇合作为氢氮混合气，控制氢气与氮气的配比为2.9-3.1∶1，氢氮混合气送入合成气压缩机一段、二段、三段加压后，送入氨合成；

氨合成：合成气压缩来的氢氮混合气进入氨合成完成氨的合成，得到质量浓度＞99.95％的液氨，液氨的一部分送入尿素合成尿素，液氨多余的部分作为产品之二直接储存；

尿素：氨合成来的液氨与二氧化碳压缩来的二氧化碳在尿素完成尿素合成，得到产品之三尿素。

脱碳采用再生气中二氧化碳体积含量＞98％的湿法脱碳工艺。

预处理的原料气之一焦炉煤气来自焦化厂，粗脱硫的原料气之二转炉煤气来自冶金行业生产的废气。

预处理中的原料气之一焦炉煤气中各组分体积含量如下：氢气为55-65％，甲烷为20-25％，一氧化碳5-8％，二氧化碳1-5％，氧气0-0.5％，氮气2-10％，C_mH_n1.5-2％；焦油200mg/m³，萘50mg/m³；

粗脱硫中的原料气之二转炉煤气中各组分体积含量如下：氢气为2-10％，甲烷0-1％，一氧化碳35-40％，二氧化碳22-28％，氧气0-0.5％，氮气25-35％，C_mH_n1.5-2％。

变压吸附中的变压吸附一段出口气中各组分体积含量如下：氢气＞95％，甲烷＜2％，一氧化碳＜1％，二氧化碳＜0.1％，氧气＜0.1％，氮气＜2％，C_mH_n＜0.1％；

变压吸附中的变压吸附一段解吸气中各组分体积含量如下：氢气为3-8％，甲烷为50-55％，一氧化碳12-18％，二氧化碳2-6％，氧气0-1％，氮气15-20％，C_mH_n2-5％，H₂S为1g/m³；

变压吸附中的变压吸附二段来的氢气中各组分体积含量如下：氢气为99.9％以上，其他气体为0.1％以下；

合成气压缩中的氢氮混合气中各组分体积含量如下：氢气为80-90％，甲烷0-0.5％，氮气12-30％；

合成气压缩中的空压机来的氮气含量为99.99％以上；

自合成气压缩送入氨合成的氢氮气中各组分体积含量如下：氢气为70-80％，甲烷为0-0.5％，氮气20-30％；

变压吸附中的变压吸附二段解吸气中各组分体积含量如下：氢气为10-15％，甲烷为42-50％，一氧化碳5-10％，二氧化碳＜0.5％，氧气1-2％，氮气30-35％，C_mH_n0-1％；

粗脱硫中的混合气中各组分体积含量如下：氢气为3-8％，甲烷为38-45％，一氧化碳18-25％，二氧化碳8-15％，氧气1-2％，氮气20-25％，C_mH_n3-5％；

变换中的变换气中各组分体积含量如下：氢气为16-22％，甲烷为30-40％，一氧化碳0-0.3％，二氧化碳22-30％，氮气15-20％，C_mH_n2-5％；

脱碳中的混合气中各组分体积含量如下：氢气22-28％，甲烷42-50％，一氧化碳0-1％，二氧化碳0-1％，氮气20-28％，C_mH_n0--5％；

二氧化碳压缩来的二氧化碳含量为98％以上；

甲烷化来的混合气中各组分体积含量如下：氢气20-28％，甲烷42-50％，氮气20-28％；

液化天然气分离中的精馏尾气中各组分体积含量如下：氢气为45-50％，甲烷为0-1％，氮气50-55％。

优选地，原料气焦炉煤气流量为10万m3/h，原料气转炉煤气流量为1.3万m3/h，本发明方法在实施过程中，各种气体各组分含量为：

表1气体各组分含量表

其中，预处理中的原料气焦炉煤气压力为0.006±0.0002MPa，温度为40±0.2℃；粗脱硫中的原料气转炉煤气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附中的变压吸附一段出口气压力为2.35±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附中的变压吸附一段解吸气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；合成气压缩中的氢氮混合气压力为3.5±0.02MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附中的变压吸附二段解吸气压力为0.1±0.02MPa，温度为40±0.2℃；变换中的变换气压力为2.5±0.02MPa，温度为175±0.2℃；变换中的中变炉操作温度为300-420℃，低变炉操作温度为195-220℃；二氧化碳压缩来的二氧化碳压力为15.2±0.02MPa，温度为175±0.2℃；液化天然气分离操作压力2.35±0.002MPa，操作温度为40±0.2℃。

本发明提供的该实施例，最终液化天然气中甲烷回收率为96％以上。

现有技术中，焦炉煤气主要的利用方式：燃烧发电、富氧转化生产合成氨\甲醇\制氢，直接甲烷化生产CNG或LNG等方式。其中，(1)焦炉煤气燃烧发电利用率最低，从燃烧到发电，总的利用率只有35-45％；(2)焦炉煤气富氧转化生产合成氨\甲醇\制氢，一部分作为燃料提升转化温度，只有一部分作为原料用于合成氨\甲醇\制氢生产，整体利用率只有60％；(3)焦炉煤气直接甲烷化生产CNG或LNG，在甲烷化的过程中一部分H2转化为H20，消耗了有效能源，能源利用率约75％。

与现有技术相比，本发明提出的技术方案中，主要是以物理分离方法将H2与CH4分离开，最终能够提高能源利用率；具体的，H2用于合成氨生产；CH4作为产品的一次能源，能源综合利用率达到96％以上。

本发明提出的上述技术方案经实验证明：原料气(焦炉煤气+转炉气：CH4、N2、H2、C0、C02)的利用率达到96％以上，焦炉煤气中的各种有效气体都加以利用；H2用于生产合成氨，C0变换为C02和H2，此部分C02和原料气中的C02，用于生产尿素；N2用于生产合成氨；CH4用于生产LNG。

本发明通过对焦炉煤气和转炉煤气中有效组分进行提纯分离，生产高附加值产品，即液化天然气、尿素、液氨。缓解了二氧化碳温室气体对大气的污染，提高了经济效益，使资源的合理化、最大化地利用得到了充分的体现，具有重要的社会推广意义。

本领域的技术人员应该明白，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为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，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，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 (8)

1.一种焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：预处理操作；

将焦炉煤气原料气输送至除油塔进行焦油脱除操作，当焦油含量脱除至20mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机一段进行加压操作；

将加压后的焦炉煤气进行预处理操作，当焦油含量脱除至5ppm以下，以及萘脱除至1mg/m³以下时，将焦炉煤气送入焦炉气压缩机二段进行加压操作；其中，预处理解吸气输送至锅炉燃烧，或者经火炬燃烧后放空；

步骤b：压缩操作；

将经焦炉气压缩机二段压缩后的焦炉煤气送入焦炉气压缩机三段以及四段进行加压操作，加压操作后的焦炉煤气进行变压吸附操作；

步骤c：变压吸附操作；

将压缩操作输出的焦炉煤气送入变压吸附一段进行第一次提氢操作，将变压吸附一段输出的焦炉煤气输送至变压吸附二段进行第二次提氢操作，将变压吸附一段的解吸气输送至脱硫塔进行粗脱硫操作；

将变压吸附二段输出的焦炉煤气与液化天然气分离来的精馏尾气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作；将变压吸附二段的解吸气返至变压吸附一段中循环利用；其中，第二次提氢操作后的焦炉煤气中氢气体积含量≥99.90％；

步骤d：粗脱硫、精脱硫操作；

将转炉煤气原料气与变压吸附一段的解吸气输送至冷却塔进行混合冷却操作，当粉尘除至5mg/m3以下时，将混合气体输送至脱硫塔进行脱除操作；当H2S脱除至20mg/m3以下时，将混合气体输送至混合气压缩机中进行压缩操作；

将混合气压缩来输出的混合气输送至加氢反应器，并将混合气中的有机硫转化为硫化氢；将加氢反应器输出的混合气输送至精脱硫反应器，并将有机硫和无机硫的总硫含量降至0.1ppm以下；

步骤e：变换、脱碳操作；

将精脱硫反应器输出的混合气输送至中变炉、低变炉，并将低变炉输出的混合气中一氧化碳体积含量降至0.3％以下；将低变炉输出的混合气输送至吸收塔进行脱碳操作，并将二氧化碳从吸收塔的塔顶输出；

步骤f：液化天然气分操作；

将步骤e中脱碳操作后的混合气输送至甲烷化炉，并将一氧化碳和二氧化碳含量降至10ppm以下，然后将混合气进行干燥操作；将干燥后的混合气输送至换热器进行吸收冷量操作，进而送入由主换热器、气液分离器、精馏塔组成的液化冷箱完成液化分离操作；其中，精馏塔底部输出的液化天然气中甲烷体积含量大于92％，并将该液化天然气作为产品之一进行储存；

步骤g：氨合成操作；

将步骤c中变压吸附二段输出的氢气与步骤f中气液分离器分离出的作为精馏尾气的氮氢气混合，并输送至焦炉气压缩机五段进行加压操作，然后将压缩后的气体与空压机输送来的氮气混合成为氢氮混合气，上述氢氮混合气中的氢气与氮气的配比为2.9-3.1∶1；

将上述氢氮混合气输送至合成气压缩机一段、二段以及三段进行加压操作，然后将氢氮混合气送入氨合成工段进行氨合成操作，经氨合成操作后获得的液氨的质量浓度为99.95％以上；将上述液氨中的一部分送入尿素工段用于合成尿素，将上述液氨中的剩一部分作为产品之二进行储存；

步骤h：尿素合成操作；

将步骤e中由吸收塔的塔顶输出的再生气二氧化碳输送至二氧化碳压缩机进行加压操作，进行加压操作后的二氧化碳与步骤g中输送来的用于合成尿素的液氨在尿素工段中完成尿素合成操作；将上述合成尿素作为产品之三进行储存。

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述步骤e中的脱碳操作采用的脱碳工艺为：二氧化碳体积含量大于98％的湿法脱碳工艺。

3.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述步骤a中的预处理的焦炉煤气原料气来自焦化厂，所述步骤d中的转炉煤气原料气来自冶金行业生产的废气。

4.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述步骤c中变压吸附一段出口气中的氢气体积含量在95％以上；

所述步骤c中变压吸附二段出口气中的氢气体积含量在99.9％以上。

5.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述步骤g中空压机来的氮气体积含量为99.99％以上。

6.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述步骤h中进行加压操作的二氧化碳体积含量在98％以上。

7.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

预处理操作中的原料气焦炉煤气压力为0.006±0.0002MPa，温度为40±0.2℃；

变压吸附操作中的变压吸附一段出口气压力为2.35±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附一段解吸气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；变压吸附二段解吸气压力为0.1±0.02MPa，温度为40±0.2℃；

粗脱硫操作中的原料气转炉煤气压力为0.01±0.002MPa，温度为40±0.2℃；

变换、脱碳操作中的变换气压力为2.5±0.02MPa，温度为175±0.2℃；中变炉操作温度为300-420℃，低变炉操作温度为195-220℃；

液化天然气分操作中的液化天然气分离操作压力2.35±0.002MPa，操作温度为40±0.2℃；

氨合成操作中的合成气压缩后的氢氮混合气压力为3.5±0.02MPa，温度为40±0.2℃；

尿素合成操作中的进行加压操作后的二氧化碳压力为15.2±0.02MPa，温度为175±0.2℃。

8.根据权利要求1所述的焦炉煤气和转炉煤气联产液化天然气和尿素的方法，其特征在于，

所述液化天然气中甲烷回收率＞96％。