CN107042051A - 一种甲烷化制lng液化前预净化防止冻堵工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲烷化制LNG液化前预净化防止冻堵工艺，甲烷化出口二氧化碳浓度在≤15000ppm时，设立第一级等压脱水脱碳变温吸附1装置，确保出口水含量与二氧化碳含量符合液化防冻堵的要求，设立第二级等压脱水脱碳变温吸附2装置，用于处理甲烷化气体二氧化碳浓度在＞30ppm时的第一级等压脱水脱碳变温吸附解吸气1。

Description

一种甲烷化制LNG液化前预净化防止冻堵工艺
技术领域
本发明涉及化工、节能、环保领域，是一种有效减少LNG生产过程能耗的方法。
背景技术
对于以煤为原料生产LNG过程，首先在3.0～10.0MPa压力下生产煤气，煤气经过部分变换生产变换气，变换气脱除大部分二氧化碳，获得二氧化碳含量0.8％～3.0％的甲烷化原料气，经过甲烷化后二氧化碳通常浓度被控制在30ppm以下，经过预设脱水装置后，进入液化装置，生产LNG。图1是甲烷化前脱碳后脱水流程。
当甲烷化前脱碳装置工作出现异常，甲烷化出口气体二氧化碳浓度最高将达到1.5％，为了保证液化前二氧化碳浓度低于30ppm，通常的做法是在脱水装置前设立MDEA脱碳保险装置，为确保二氧化碳达标，不管甲烷化出口二氧化碳浓度是否低于30ppm，MDEA溶液都需要不停地循环工作，由此造成能量浪费。当二氧化碳进口浓度高时，MDEA溶液需要高频再生，而二氧化碳进口浓度低时MDEA溶液只需要低频再生。MDEA脱除二氧化碳装置可以把二氧化碳浓度从30～15000ppm脱除到30ppm以下，甲烷的收率在99％左右。为了及时响应，洗涤塔将一直开启，溶液一直大流量循环操作，由此脱碳能耗高。但设备小，再生气压力低需要再压缩返回变换气脱碳系统，流量远小于变压吸附。图2是甲烷化前脱碳后MDEA脱碳脱水流程。
变压吸附脱除二氧化碳装置可以把二氧化碳浓度从30ppm～1.5％脱除到30ppm以下，为了保证二氧化碳出口一直低于30ppm，需保证一定的循环时间，为此，甲烷的收率在95％左右。脱碳能耗低，但设备庞大，再生气压力低需要再压缩返回变换气脱碳系统。图3是甲烷化前脱碳后变压吸附脱水脱碳流程。
CN204973476U公开的是一种联合脱碳的装置，声明解决了现有变压吸附方法脱碳精度不高，而变温吸附方法精度高但运用在天然气液化领域会造成气体大量浪费的问题。图4是富碳甲烷液化流程。
事实上，已经设立变压吸附脱碳装置就可以直接把二氧化碳脱除到30ppm以下，无需设立变温吸附装置。变压吸附脱碳装置把二氧化碳脱除到30ppm以下与脱除到2000ppm以下所需要的设备投资增加不大，再生能耗也变化不大。气体收率变化也不大。
发明内容
一种甲烷化制LNG液化前预净化工艺，其主要步骤包括，甲烷化出口二氧化碳浓度在30～15000ppm，设立第一级等压脱水脱碳变温吸附装置，确保出口水含量与二氧化碳含量≤30ppm符合液化防冻堵的要求。正常情况下，当甲烷化出口二氧化碳浓度低于30ppm时，第一级等压脱水脱碳变温吸附装置，实际上只使用了脱除水的功能就可以防止液化冻堵。再生气1全部回到第一级等压脱水脱碳变温吸附装置，没有再生气外送。
非正常情况下，当甲烷化出口二氧化碳浓度31ppm～15000ppm时，第一级等压脱水脱碳变温吸附装置，脱水与脱碳功能同时起作用，可以防止液化冻堵。第一级等压脱水脱碳变温吸附装置出口二氧化碳含量将低于30ppm，直接送液化装置。再生气1二氧化碳浓度将达到900～450000ppm不能回到第一级等压脱水脱碳变温吸附装置，而是再生气送处于等待工作状态的、可以立即启动的第二级等压脱水脱碳变温吸附装置或者甲烷化装置前预设的脱碳装置。
解吸气1二氧化碳浓度低于15000ppm时，进入设立的第二级等压脱水脱碳变温变压吸附装置，第二级等压脱水脱碳变温变压吸附装置出口直接送入液化装置，解吸气2直接外送进入变换气脱碳系统。
解吸气1二氧化碳浓度高于15000ppm时，直接送入甲烷化装置前预设的脱碳装置。
这种工艺装置设置方法，在甲烷化前脱碳装置工作正常情况下，不需要另外付出任何能量，也不需要由于设立MDEA与变压吸附脱碳装置产生的甲烷循环压缩。节能效益明显。
这种工艺装置设置方法，在甲烷化前脱碳装置非工作正常情况下，第一段解吸气1不进入自身装置，由此就可以避免出口气体二氧化碳超过30ppm的问题。由备用的第二段处理第一段解吸气1提高了第一段抗二氧化碳的能力，也节约了操作能耗。
由于前脱碳装置二氧化碳超标这种工作状况比较少，第二段装置只在前脱碳装置非工作正常情况下工作，响应快，确实起到了保险装置的作用。节约了部分甲烷循环压缩功。节能效益明显。第一段解吸气1浓度高于15000ppm部分只能送变换气脱碳装置。图5是甲烷化前脱碳后双变温吸附脱水脱碳流程。
具体实施方式
实施例1：某含二氧化碳气甲烷化气成分如下。
(1)甲烷化气组成：
成分 甲烷 二氧化碳 氮气 水
V/V 96.6％ 10～500ppm 3.4％ 饱和
(2)原料气量：70000NM3/H；
(3)压力：～1.6MPa(表压)；
(4)温度：～20℃；
在上述工况下，把甲烷气送入第一段变温吸附装置1脱水脱碳，监控二氧化碳含量，当进口甲烷气二氧化碳含量≤30ppm，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷气送入液化装置即可，解吸气1冷却脱水后送回变温吸附装置，继续脱水把脱水甲烷气直接送入液化装置即可；监控二氧化碳含量，当进口甲烷二氧化碳含量31～500ppm，解吸气1冷却脱水后送入变温吸附装置2，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷送入液化装置即可，解吸气2冷却后送回甲烷化前脱碳装置。
实施例2：某含二氧化碳气甲烷化气成分如下。
(1)甲烷化气组成：
成分 甲烷 二氧化碳 氮气 水
V/V 96.6％ 31～15000ppm 3.4％ 饱和
(2)原料气量：70000NM3/H；
(3)压力：～1.6MPa(表压)；
(4)温度：～20℃；
在上述工况下，把甲烷气送入第一段变温吸附装置1脱水脱碳，解吸气1冷却脱水后监控二氧化碳浓度，当解吸气1二氧化碳浓度低于15000ppm，送入变温吸附装置2，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷气送入液化装置即可，解吸气2冷却后送回甲烷化前脱碳装置；当解吸气1二氧化碳浓度高于15000ppm，直接送入甲烷化前脱碳装置。
实施例3：某含二氧化碳气甲烷化气成分如下。
(1)甲烷化气组成：
成分 甲烷 二氧化碳 氮气 水
V/V 96.6％ 10～15000ppm 3.4％ 饱和
(2)原料气量：130000NM3/H；
(3)压力：～6.6MPa(表压)；
(4)温度：～20℃；
在上述工况下，把甲烷气送入第一段变温吸附装置1脱水脱碳，监控二氧化碳含量，当进口甲烷气二氧化碳含量≤30ppm，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷气送入液化装置即可，解吸气1冷却脱水后送回变温吸附装置，继续脱水直接把脱水甲烷气送入液化装置即可；监控二氧化碳含量，当进口甲烷二氧化碳含量31～15000ppm，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷气送入液化装置即可。解吸气1冷却脱水后监控二氧化碳浓度，当解吸气1二氧化碳浓度低于15000ppm，送入变温吸附装置2，吸附出口气体二氧化碳含量也将≤30ppm，直接把脱水甲烷气送入液化装置即可，解吸气2冷却后送回甲烷化前脱碳装置；当解吸气1二氧化碳浓度高于15000ppm，直接送入甲烷化前脱碳装置。

Claims (1)

1.一种甲烷化制LNG液化前预净化防止冻堵工艺，其特征在于：甲烷化出口二氧化碳浓度在≤15000ppm时，设立第一级等压脱水脱碳变温吸附1装置，确保出口水和二氧化碳含量符合液化防冻堵的要求，设立第二级等压脱水脱碳变温吸附2装置，用于处理甲烷化气体二氧化碳浓度在＞30ppm时的第一级等压脱水脱碳变温吸附解吸气1，具体过程为，①甲烷化气体二氧化碳浓度≤30ppm，第一级等压脱水脱碳变温吸附解吸气1经过冷却脱水后，直接返回第一级脱碳变温吸附1装置继续脱水，脱水气送入液化工序；②甲烷化气体二氧化碳浓度＞30ppm，第一级等压脱水脱碳变温吸附解吸气1二氧化碳浓度≤15000ppm经过冷却脱水后，直接送入预设的第二级脱碳变温吸附2装置继续脱水脱碳，脱水脱碳气二氧化碳浓度≤30ppm送入液化工序，解吸气2二氧化碳浓度经过冷却脱水后，直接送入预设变换气脱碳装置；③甲烷化气体二氧化碳浓度＞30ppm，第一级等压脱水脱碳变温吸附解吸气1二氧化碳浓度＞15000ppm经过冷却脱水后，直接送入预设变换气脱碳装置。
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