CN105110291A - 一种焦炉煤气回收制lng联产合成氨的方法 - Google Patents

一种焦炉煤气回收制lng联产合成氨的方法 Download PDF

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孔少尉
秦威锋
吴运治
吉保庆
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Abstract

本发明公开了一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，包括以下步骤：气体净化，CO转换，气体分离，制LNG，合成氨。本发明可以解决焦炉煤气中CO和N2难以分离的问题，同时可以解决H2S排放的问题，脱除的H2S、多碳碳氢化合物和CO2可以回炉燃烧，而且热值较高，本方案原料利用率高，提高了焦炉煤气的生产附加值。

Description

一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法
技术领域
本发明涉及一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，属于化工合成领域。
背景技术
中国是世界上焦炭产量最大的国家，在制取焦炭时会产生大量的焦炉煤气，其组成包括H2（55~60%）、CH4（23~27%）、CO（5~8%）、多碳碳氢化合物（2~4%）、CO2（1.5~3%）、N2（3~7%）、O2（0.3~0.8%）和少量稀有气体。如果能合理利用这一资源，每年可以节约数千万吨标准煤。
现有焦炭厂焦炉煤气一般用作燃料燃烧、发电或者作为原料制取甲醇、LNG，但都存在价值利用率低的问题。作为燃料用于锅炉或者钢厂轧钢加热时，由于其中H2热值较低，直接燃烧并不合算。用于国内燃气内燃机发电时，同样由于H2热值低，发电效率不高，每方焦炉气仅发1.1度电，且随着时间发电效率越低，价值更低。用焦炉煤气生产甲醇时，存在CO和N2分离困难的问题，尤其对氧含量达到0.6%以上时，分离难度更大，设备投资巨大；利用焦炉煤气制作LNG需要将其中的H2、CO、CO2转化成甲烷，同样投资较大，而且甲烷化过程中一部分H2转化成H2O，原料损失较大。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，具体包括以下步骤：
1）气体净化，焦炉煤气进入焦炉煤气气柜进行缓冲后，再依次经过电捕油，TSA脱萘脱焦油，加压后通过干法净化除氧脱硫脱汞，得到净化后的1级混合气体；
2）CO转换，将1级混合气体通入变换器进行转换，混合气体中的CO与水蒸气反应转换为H2和CO2，得到2级混合气体；
3）气体分离，将2级混合气体经过PSA变压吸附粗脱碳，大部分多碳碳氢化合物、H2S和CO2被吸附脱除后，再经过分子筛深度脱碳脱水，最后经过膜分离出H2，得到高CH4浓度的3级混合气体；
4）制LNG，3级混合气体进入冷箱，经液化后制得LNG，液化后剩余的气体通过低压闪蒸塔分离得到4级混合气体；
5）合成氨，4级混合气体通过加压醇烃化，再与步骤3）中膜分离得到的H2混合，再通过补氮调节氢氮比，进入合成氨塔合成氨。
进一步，步骤1）中加压后的气体压力为2.4MPa。
进一步，步骤3）中经PSA和分子筛吸附的多碳碳氢化合物、H2S和CO2经解吸附后回炉燃烧。
进一步，步骤5）中氢氮比按体积比为3:1。
进一步，步骤5）合成氨的过程中有合成氨弛放气，驰放气主要是CH4、H2、N2、Ar，通过膜分离出H2，将H2补充到合成氨塔中,余下的混合气循环进入冷箱将混合气中的CH4制成LNG，当AR富集到一定浓度后排放驰放气以释放AR。
本发明的有益点在于：1.通过变换将CO与水蒸气反应转换成H2和CO2，巧妙的解决了焦炉煤气中CO和N2较难分离的问题，同时转换生成的H2和分离出的N2又可以作为合成氨的原料，提高了原料利用率。2.通过变压吸附粗脱碳工序脱掉了大部分碳氢化合物、H2S，以及CO2，将这部分气体回炉燃烧。脱碳的同时既将H2S脱除，解决H2S排放问题，又脱除了多碳碳氢化合物，提高了后工段LNG的品质；同时脱除的H2S、碳氢化合物和CO2还可以回炉燃烧，多碳碳氢化合物热值较高，与CO2混合还能保证热值，达到掺烧热值要求。3.通过合成氨后膜分离将H2、CH4、N2分离，循环利用。本方案可以将焦炉煤气的有效成分均回收利用，几乎无损失，提高了焦炉煤气的生产附加值。
附图说明
图1是本发明流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示的一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，包括以下步骤：
1）气体净化，焦炉煤气进入焦炉煤气气柜进行缓冲后，再依次经过电捕油，TSA脱萘脱焦油，加压到2.4MPa后通过干法净化除氧脱硫脱汞，得到净化后的1级混合气体；
2）CO转换，将1级混合气体通入变换器进行转换，混合气体中的CO与水蒸气反应转换为H2和CO2，得到2级混合气体；
3）气体分离，将2级混合气体经过PSA变压吸附粗脱碳，大部分多碳碳氢化合物、H2S和CO2被吸附脱除后，再经过分子筛深度脱碳脱水，最后经过膜分离出H2，得到高CH4浓度的3级混合气体；
4）制LNG，3级混合气体进入冷箱，经液化后制得LNG，液化后剩余的气体通过低压闪蒸塔分离得到4级混合气体；
5）合成氨，4级混合气体通过加压醇烃化，再与步骤3）中膜分离得到的H2混合，再通过补氮调节氢氮体积比至3:1，进入合成氨塔合成氨。
合成氨的过程中有合成氨弛放气，驰放气主要是CH4、H2、N2、Ar，通过膜分离出H2，将H2补充到合成氨塔中,余下的混合气循环进入冷箱将混合气中的CH4制成LNG，当AR富集到一定浓度后排放驰放气以释放AR。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，包括以下步骤：
1）气体净化，焦炉煤气进入焦炉煤气气柜进行缓冲后，再依次经过电捕油，TSA脱萘脱焦油，加压后通过干法净化除氧脱硫脱汞，得到净化后的1级混合气体；
2）CO转换，将1级混合气体通入变换器进行转换，混合气体中的CO与水蒸气反应转换为H2和CO2，得到2级混合气体；
3）气体分离，将2级混合气体经过PSA变压吸附粗脱碳，大部分多碳碳氢化合物、H2S和CO2被吸附脱除后，再经过分子筛深度脱碳脱水，最后经过膜分离出H2，得到高CH4浓度的3级混合气体；
4）制LNG，3级混合气体进入冷箱，经液化后制得LNG，液化后剩余的气体通过低压闪蒸塔分离得到4级混合气体；
5）合成氨，4级混合气体通过加压醇烃化，再与步骤3）中膜分离得到的H2混合，再通过补氮调节氢氮比，进入合成氨塔合成氨。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，其特征在于：所述的步骤1）中加压后的气体压力为2.4MPa。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，其特征在于：所述的步骤3）中经PSA和分子筛吸附的多碳碳氢化合物、H2S和CO2经解吸附后回炉燃烧。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，其特征在于：所述的步骤5）中氢氮比按体积为3:1。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气回收制LNG联产合成氨的方法，其特征在于：所述的步骤5）合成氨的过程中有合成氨弛放气，驰放气主要是CH4、H2、N2、Ar，通过膜分离出H2，将H2补充到合成氨塔中,余下的混合气循环进入冷箱将混合气中的CH4制成LNG，当AR富集后排放驰放气以释放AR。
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