CN105238471A - 一种低温干馏煤气制天然气并联产lpg的系统 - Google Patents

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一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，包括依次串联的低温干馏多联产单元、净化单元、液化分离单元、甲烷化单元和变压吸附单元，以及精脱硫单元通过跨线与变压吸附单元相连；本系统在甲烷化反应之前先通过低温干馏多联产、净化、液化分离工艺将低温干馏煤气中的丙烷、丁烷以及高级烃类直接加压液化分离制备出产品LPG，提高了碳的利用率，延长了甲烷化催化剂寿命，并降低了后续甲烷化工段负荷；同时该工艺副产的氢气解决了甲烷化催化剂还原时需要高纯氢气的需求；实现了低阶煤的高效分级利用，工艺流程简单、能耗低、可操作性强。

Description

一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统
技术领域
本发明属于天然气技术领域，特别涉及一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统。
背景技术
天然气作为一种高效、清洁、安全的化石能源，在全球能源消费中的比例逐年上升；随着人们环保意识的增强以及生活质量的提高，天然气的需求量逐年加大，利用储量相对丰富的煤炭资源，深入开发煤的低温干馏联产技术，利用热值较低的干馏煤气，将之转变成环境友好的天然气，同时富产煤焦油和兰炭，不仅实现了煤炭资源的综合利用，同时也缓减了我国油气资源相对短缺的现象，且符合煤的清洁高效利用技术路线。
煤的低温干馏所产生的煤气中甲烷含量较少，煤气热值低，直接从煤气中提纯甲烷的工艺成本较高，且能源利用率低，不利于工业化放大；煤在低温干馏过程中会生成大量的H2和CO,同时也生成附加值较高的高级烃类等宝贵资源，通常这些高级烃类由于含量相对较少不能够有效利用而是直接作为废气排放或者点“天灯”，这不仅造成资源浪费，而且不符合煤炭的清洁利用路线。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，具有能耗低、操作方便，同时能够实现煤的清洁高效利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，包括低温干馏多联产单元1，低温干馏多联产单元1的干馏煤气出口与兰炭过滤罐单元2的气体入口连接，兰炭过滤罐单元2的气体出口与加氢单元3的气体入口相连，加氢单元3的气体出口与精脱硫单元4的气体入口连接，精脱硫单元4的气体出口与液化分离单元5的气体入口连接，液化分离单元5的气体出口与甲烷化单元6的气体入口连接，甲烷化单元6的气体出口与变压吸附单元7的气体入口连接，精脱硫单元4通过跨线与变压吸附单元7相连。
所述低温干馏多联产单元1是将备煤系统送来的低阶煤通过隔绝空气在400-600℃加热，副产兰炭、煤焦油和干馏煤气，其中预处理后的干馏煤气的组分按体积比包括有CH4含量28-40％，CO含量10-15％，H2含量25-40％，CO2含量5-10％，C2H6含量2-8％，C2H4含量1-4％，C3H6含量0.5-3％，C3H8含量0.4-2.5％，C4H8含量0.2-2％，H2S含量2000-6000ppm以及NH3含量300-800ppm；
所述兰炭过滤罐单元2是利用低温干馏煤多联产单元1富产的兰炭进行过滤吸附，主要是将预处理后的干馏煤气进行粗脱硫和脱氨，以降低后续精脱硫工段的负荷；
所述加氢单元3采用铁钼加氢催化剂，将煤气中的所有不饱和烃转变成对应的饱和烃类，同时将有机硫转变成H2S；
所述精脱硫单元4采用干法脱硫工艺，利用固体ZnO脱硫，将原料气中的H2S含量降低到<0.1PPm，以保证甲烷化催化剂不会产生因硫中毒而出现的催化剂活性降低的工况；
所述液化分离单元5采用加压液化分离技术，利用包括丙烷和丁烷之类的高级烃类的饱和蒸气压较低的特性，提高系统压力至1.5-3.5MPa，将丙烷和丁烷之类的高级烃液化分离装罐制备成产品LPG，其中液化分离后的煤气中组分按体积比包括：CH4含量30-45％，CO含量10-16％，H2含量30-56％，CO2含量5-11％；
所述甲烷化单元6采用低镍含量的甲烷化催化剂，利用甲烷化催化剂将原料气中的有效组分：H2、CO和CO2发生甲烷化反应，其生成的甲烷浓度可达到75-95％；
所述变压吸附单元7通过变压吸附工艺得到高浓度的甲烷，并装罐制备成产品LNG，同时富产高纯度氢气；可以根据工况条件，通过跨线将精脱硫后的洁净煤气直接与变压吸附单元7连接，生产高纯度氢气，以便提供甲烷化单元6的催化剂还原所需要的氢气。
本发明的优点：
采用煤的低温干馏多联产技术，实现了低阶煤的清洁高效利用，生产高热值的压缩天然气并联产LPG。该系统生产的干馏煤气在甲烷化单元之前先进行加压液化分离，将干馏煤气中的丙烷、丁烷等高级烃类直接制备成LPG，实现了碳的高效利用，同时，大量高级烃的有效利用，大大降低了甲烷化工段的碳负荷，提高了甲烷化催化剂热稳定性，延长了甲烷化催化剂的寿命；本系统利用跨线直接将精脱硫后的洁净煤气通过变压吸附工艺生产高纯度的氢气，解决甲烷化催化剂还原时所需高纯氢气的需求，并且利用高纯度氢气对低温干馏多联产系统生产的煤焦油进行加氢提质以得到高级油品；该系统直接利用低温干馏多联产系统生产的兰炭过滤吸附预处理后的干馏煤气，处理效率高，有效降低了干馏煤气中的杂质，大大降低了能耗。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参照附图，一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，包括低温干馏多联产单元1，低温干馏多联产单元1的干馏煤气出口与兰炭过滤罐单元2的气体入口连接，兰炭过滤罐单元2的气体出口与加氢单元3的气体入口相连，加氢单元3的气体出口与精脱硫单元4的气体入口连接，精脱硫单元4的气体出口与液化分离单元5的气体入口连接，通过液化分离单元5制备出高浓度的LPG产品，液化分离单元5的出口与甲烷化单元6的气体入口连接，甲烷化单元6的气体出口与变压吸附单元7的气体入口连接，通过变压吸附单元7分离出高浓度的甲烷装罐得到LNG；精脱硫单元4通过跨线与变压吸附单元7相连，精脱硫单元4处理后的洁净煤气通过跨线直接与变压吸附单元7相连接分离出高纯度的氢气，其中直接供给甲烷化工段的催化剂还原，得到高度分散的单质镍，同时富产的氢气供给低温干馏多联产工段，对煤焦油进行焦油加氢生产高级油品。
所述低温干馏多联产单元1是将备煤系统送来的低阶煤通过隔绝空气在400-600℃加热，副产兰炭、煤焦油和干馏煤气，其中预处理后的干馏煤气的组分按体积比包括有CH4含量28-40％，CO含量10-15％，H2含量25-40％，CO2含量5-10％，C2H6含量2-8％，C2H4含量1-4％，C3H6含量0.5-3％，C3H8含量0.4-2.5％，C4H8含量0.2-2％，H2S含量2000-6000ppm以及NH3含量300-800ppm；
所述兰炭过滤罐单元2是利用低温干馏煤多联产单元1富产的兰炭进行过滤吸附，主要是将预处理后的干馏煤气进行粗脱硫和脱氨，以降低后续精脱硫工段的负荷；
所述加氢单元3采用铁钼加氢催化剂，将煤气中的所有不饱和烃转变成对应的饱和烃类，同时将有机硫转变成H2S；
所述精脱硫单元4采用干法脱硫工艺，利用固体ZnO脱硫，将原料气中的H2S含量降低到<0.1PPm，以保证甲烷化催化剂不会产生因硫中毒而出现的催化剂活性降低的工况；
所述液化分离单元5采用加压液化分离技术，利用包括丙烷和丁烷之类的高级烃类的饱和蒸气压较低的特性，提高系统压力至1.5-3.5MPa，将丙烷和丁烷之类的高级烃液化分离装罐制备成产品LPG，其中液化分离后的煤气中组分按体积比包括：CH4含量30-45％，CO含量10-16％，H2含量30-56％，CO2含量5-11％；
所述甲烷化单元6采用低镍含量的甲烷化催化剂，利用甲烷化催化剂将原料气中的有效组分：H2、CO和CO2发生甲烷化反应，其生成的甲烷浓度可达到75-95％；
所述变压吸附单元7通过变压吸附工艺得到高浓度的甲烷，并装罐制备成产品LNG，同时富产高纯度氢气；可以根据工况条件，通过跨线将精脱硫后的洁净煤气直接与变压吸附单元7连接，生产高纯度氢气，以便提供甲烷化单元6的催化剂还原所需要的氢气。
上述各单元均是化工行业、不同工艺段常规使用的装置，该专利是采用新的工艺设计路线和新的工艺参数实现低温干馏煤气制天然气并联产氢气。
本发明的工作原理为：
低温干馏多联产单元1是将备煤系统送来的低阶煤通过隔绝空气在400-600℃加热，副产兰炭、煤焦油和干馏煤气；将预处理后的干馏煤气通过兰炭过滤罐单元2进一步净化，以除去干馏煤气中的氨气以及少量的硫化物等有机物；通过加氢单元3将煤气中的所有不饱和烃转变成对应的饱和烃类，同时将有机硫转变成H2S；通过精脱硫单元4将原料气中的H2S含量降低到<0.1PPm；将煤气中的丙烷、丁烷等高级烃通过液化分离单元5液化分离制备成LPG产品；将原料气中的有效组分如氢气、一氧化碳和二氧化碳通过甲烷化单元6发生甲烷化反应，其生成的甲烷浓度达到75-95％；变压吸附单元7采用变压吸附工艺分离提纯得到高浓度的甲烷并加工成产品LNG，工作初期利用跨线将精脱硫后的洁净煤气直接与变压吸附单元7连接，生产的高浓度氢气直接供给甲烷化催化剂的还原消耗。

Claims (8)

1.一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，其特征在于，包括低温干馏多联产单元(1)，低温干馏多联产单元(1)的干馏煤气出口与兰炭过滤罐单元(2)的气体入口连接，兰炭过滤罐单元(2)的气体出口与加氢单元(3)的气体入口相连，加氢单元(3)的气体出口与精脱硫单元(4)的气体入口连接，精脱硫单元(4)的气体出口与液化分离单元(5)的气体入口连接，液化分离单元(5)的气体出口与甲烷化单元(6)的气体入口连接，甲烷化单元(6)的气体出口与变压吸附单元(7)的气体入口连接，精脱硫单元(4)通过跨线与变压吸附单元(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，其特征在于，所述低温干馏多联产单元(1)是将备煤系统送来的低阶煤通过隔绝空气在400-600℃加热，副产兰炭、煤焦油和干馏煤气，其中预处理后的干馏煤气的组分按体积比包括有CH4含量28-40％，CO含量10-15％，H2含量25-40％，CO2含量5-10％，C2H6含量2-8％，C2H4含量1-4％，C3H6含量0.5-3％，C3H8含量0.4-2.5％，C4H8含量0.2-2％，H2S含量2000-6000ppm以及NH3含量300-800ppm。
3.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，其特征在于，所述兰炭过滤罐单元(2)是利用低温干馏煤多联产单元(1)富产的兰炭进行过滤吸附，主要是将预处理后的干馏煤气进行粗脱硫和脱氨，以降低后续精脱硫工段的负荷。
4.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，所述加氢单元(3)采用铁钼加氢催化剂，将煤气中的所有不饱和烃转变成对应的饱和烃类，同时将有机硫转变成H2S。
5.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，所述精脱硫单元(4)采用干法脱硫工艺，利用固体ZnO脱硫，将原料气中的H2S含量降低到<0.1PPm，以保证甲烷化催化剂不会产生因硫中毒而出现的催化剂活性降低的工况。
6.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，所述液化分离单元(5)采用加压液化分离技术，利用包括丙烷和丁烷之类的高级烃类的饱和蒸气压较低的特性，提高系统压力至1.5-3.5MPa，将丙烷和丁烷之类的高级烃液化分离装罐制备成产品LPG，其中液化分离后的煤气中组分按体积比包括：CH4含量30-45％，CO含量10-16％，H2含量30-56％，CO2含量5-11％。
7.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，所述甲烷化单元(6)采用低镍含量的甲烷化催化剂，利用甲烷化催化剂将原料气中的有效组分：H2、CO和CO2发生甲烷化反应，其生成的甲烷浓度可达到75-95％。
8.根据权利要求1所述的一种低温干馏煤气制天然气并联产LPG的系统，所述变压吸附单元(7)通过变压吸附工艺得到高浓度的甲烷，并装罐制备成产品LNG，同时富产高纯度氢气；可以根据工况条件，通过跨线将精脱硫后的洁净煤气直接与变压吸附单元(7)连接，生产高纯度氢气，以便提供甲烷化单元(6)的催化剂还原所需要的氢气。
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