CN111979005A - 一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统及方法 - Google Patents

一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统及方法，包括通过管线依次连接的过滤器、脱碳系统、加热炉、甲烷化反应塔、第一冷却塔、精馏塔、第二冷却塔、LNG存储罐；脱碳系统包括沿着焦炉内煤气流动方向通过管线依次连接的用于吸收二氧化碳的吸收塔、用于气液粗略分离的闪蒸塔、用于换热的换热器、用于焦炉煤气分离的解析塔、用于冷却二氧化碳的二氧化碳冷却塔、用于分离二氧化碳的二氧化碳分离器、用于抽吸焦炉煤气的抽吸泵、以及用于去除硫化物的脱硫塔。本发明通过增加脱碳系统，实现了焦炉煤气原料气中二氧化碳含量的调控，提高了液化天然气的生产质量，同时也避免了二氧化碳气体冷凝所造成冷箱堵塞，保证了生产的安全运行。

Description

一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统及方法
技术领域
本发明涉及液化天然气制备技术领域，具体涉及一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统。
背景技术
焦炉煤气又称焦炉气，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，焦炉煤气是生产液化天然气的主要原料煤气，在生产液化天然气的过程中，通过催化化学反应，将其中的氢气和二氧化碳反应生产甲烷，再经冷却装置进行冷凝，制备液化天然气，LNG装置的深冷液化分离系统采用混合冷剂制冷、双塔精馏工艺，甲烷化后气体经脱水干燥后，首先经过氟利昂预冷却，然后进入冷箱内的各段换热器，被返流的低温介质冷却，气体被冷却至一定温度后变为气液两项混合物进入精馏塔的中部，在精馏塔中气体被精馏，分离出氢氮气由塔顶排出，在塔底获得液态甲烷，经过冷器过冷并减压后送到常压LNG贮罐中储存。由于煤种的不同，在产生焦炉煤气的时候，其焦炉煤气中的C、H比是不同的，当焦炉煤气中的二氧化碳含量过高时，会对甲烷化反应塔造成很大的影响，其次，由于二氧化碳的凝固点温度比焦炉煤气的其他成分气体(一氧化碳、氢气、氮气等)高，因此，含量过高的二氧化碳原料煤气进入温度较低的冷却系统中也容易造成冷箱堵塞，同时，二氧化碳的含量也会对生产出的液化天然气质量产生一定的波动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可调脱碳焦炉煤气生产液化天然气的系统及方法，减小焦炉煤气原料煤气中二氧化碳的含量，保证液化天然气生产的质量，同时，防止二氧化碳对冷却系统造成的堵塞，保证系统生产的安全运行。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，包括通过管线依次连接的过滤器、脱碳系统、加热炉、甲烷化反应塔、第一冷却塔、精馏塔、第二冷却塔、LNG存储罐；所述脱碳系统包括沿着焦炉煤气流动方向通过管线依次连接的用于吸收二氧化碳的吸收塔、用于将气液冷却的换热器、用于将气体分离的分离器、用于脱碳液体中吸收二氧化碳气体分离的解析塔、用于冷却二氧化碳气体的二氧化碳冷却塔、用于分离二氧化碳气体的二氧化碳分离器、用于抽吸吸收了二氧化碳液体的抽吸泵、以及用于去除硫化物的脱硫塔，其中所述脱硫塔连接所述加热炉。
进一步地，所述吸收塔塔顶的原料气管线连接设置有吸收塔顶冷却器，所述吸收塔顶冷却器连接设置有塔顶气液分离器，并将塔顶气液分离器连接至所述闪蒸塔中。
进一步地，所述解析塔解析出来的贫液通过管线连接至换热器中，进行换热，经过换热的贫液进入设置的贫液冷却器中进行冷凝，并通过设置的贫液泵将冷凝的贫液送入至吸收塔中。
进一步地，所述解析塔还配设有消泡剂罐，并通过设置的消泡剂泵将所述消泡剂罐中的液体泵入至解析塔中。
进一步地，所述消泡剂泵还与所述贫液泵相连通，用于将消泡剂罐中的液体泵入至吸收塔中。
本发明的工艺流程包括以下措施：
第一：来自焦炉的原料煤气通过过滤器后，将原料煤气中夹杂的固体杂质进行过滤，以免影响后续工艺流程；
第二：经过过滤的原料煤气进入加热炉中预热，经预热的原料煤气进入甲烷化反应塔中进行甲烷化反应，甲烷化反应后使原料煤气转变为以甲烷为主要成分的混合气体；
第三：混合气体经过第一冷却塔进行预冷却后进入精馏塔中进行蒸馏，将混合气体中的氮气和氢气蒸馏出来，并通过精馏塔塔顶排出，在塔底获得液态甲烷，液态甲烷再进入第二冷却塔中进行冷器过冷并减压后，进入常压LNG存储罐中储存，完成液化天然气的生产；
第四：当需要进行二氧化碳的调控或减小二氧化碳的含量时，打开脱碳系统的两个旁通截止阀，关闭过滤器与加热炉之间的工艺管道上所设置的直通截止阀，被过滤的原料煤气进入吸收塔后，在吸收塔塔顶冷却分离后，合格的原料气体进入下个工段。吸收塔吸收了二氧化碳气体的混合液体经过吸收塔底部进入闪蒸塔，使其中的部分二氧化碳气体分离出来，并进入换热器中进行换热，经过换热的液体进入解析塔中解析，解析塔解析出来的二氧化碳废气体从解析塔顶排出，并进入到二氧化碳冷却塔中进行冷却，使二氧化碳和冷凝液体一起进入二氧化碳分离器中进行分离，液态冷凝液在二氧化碳分离器的底部，并进入地下储槽中进行储存，再次进行二氧化碳分离废气通过抽吸泵进入脱硫塔中进行硫化物的去除，经过脱硫后的废气进入火炬放空系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过增加的脱碳系统，实现了焦炉煤气原料煤气中二氧化碳含量的调控，有效的降低了二氧化碳的含量，减小二氧化碳对甲烷化反应塔的影响，提高了液化天然气的生产质量，同时也避免了二氧化碳气体进入温度较低的冷却系统中造成冷箱堵塞，保证了生产的安全运行。
(2)本发明从塔顶排出的原料气在经过设置的吸收塔顶冷却器进行冷却，并经过设置的塔顶气液分离器进行气液分离，并将分离出来的含有效液体连接至闪蒸塔中进行回收利用，极大的保证了脱碳过程中有效液体的利用率。
(3)本发明解析塔解析出来的贫液通过管线连接至换热器中，进行换热，经过换热的贫液进行贫液冷却器中进行冷凝，并通过设置的贫液泵将冷凝的贫液送入至吸收塔中，实现贫液的回收利用，提升了能源的充分有效利用率。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明脱碳系统工艺流程图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-过滤器，2-脱碳系统，3-加热炉，4-甲烷化反应塔，5-第一冷却塔，6-精馏塔，7-第二冷却塔，8-LNG存储罐，9-吸收塔，10-闪蒸塔，11-换热器，12-解析塔，13-二氧化碳冷却塔，14-二氧化碳分离器，15-抽吸泵，16-脱硫塔，17-吸收塔顶冷却器，18-塔顶气液分离器，19-贫液冷却器，20-贫液泵，21-消泡剂罐，22-消泡剂泵，23-地下储槽。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1～2所示：
一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，主要由以下设备通过工艺管线连接起来，首先焦炉煤气通过过滤器1将原料煤气中的夹杂的固体杂质进行过滤，以免影响后续工艺流程，根据实际需要过滤器可以并联设置多个，经过过滤的焦炉煤气进入加热炉3中进行甲烷化反应的预热，经预热的焦炉煤气进入甲烷化反应塔4中进行甲烷化反应，甲烷化反应后使焦炉煤气转变为以甲烷为主要成分的混合气体，混合气体经过第一冷却塔5进行预冷却，预冷却后的混合气体进入精馏塔6中进行蒸馏，将混合气体中的氮气和氢气蒸馏出来，通过精馏塔6塔顶的管线排出，在塔底获得液态甲烷，液态甲烷再进入第二冷却塔7中进行冷器过冷并减压后，进入常压LNG存储罐8中储存，完成液化天然气的生产。
为了方便对原料焦炉煤气中二氧化碳含量的控制，在过滤器1与加热炉3之间的工艺管道上并联一套脱碳系统2，当需要进行二氧化碳的调控或减小二氧化碳的含量时，打开脱碳系统2的两个旁通截止阀，关闭过滤器1与加热炉3之间的工艺管道上所设置的直通截止阀。
具体地，脱碳系统2包括与过滤器1相连通的吸收塔9，吸收塔9内装有MDEA溶液，用以吸收二氧化碳气体，原料气从吸收塔9塔顶排出，进入吸收塔顶冷却器17中进行冷却，再进入吸收塔顶气液分离器18中，去除二氧化碳气体的合格原料煤气并进入加热炉3中，进入到液化天然气生产的工艺系统中，进行液化天然气的生产。原料气分离器中有效混合液体进入到闪蒸塔10中进行闪蒸，使效混合液体中的废气体分离出来，并进入换热器11中进行换热，经过换热的混合液体进入解析塔12中解析，解析塔12解析出来的二氧化碳废气体从解析塔12顶排出，并进入到二氧化碳冷却塔13中进行冷却，夹带的液体的二氧化碳气体一起进入二氧化碳分离器14中进行分离，液体在二氧化碳分离器14的底部，并进入地下储槽23中进行储存，再次进行二氧化碳分离的二氧化碳废气体通过抽吸泵15抽走(为了实现抽吸泵15的更换和维修而不停产，根据实际需求，抽吸泵15可以并联设置多个)，进入脱硫塔16中进行硫化物的去除，经过脱硫后的废气进入火炬系统处理。
为了防止吸收塔9塔顶排出的原料气中含有有效的混合液体成分，从塔顶排出的原料气在经过设置的吸收塔顶冷却器17进行冷却，并经过设置的塔顶气液分离器18进行气液分离，并将分离出来的含有有效的液体连接至闪蒸塔10中进行回收利用。
为了进一步地提升能源的充分有效利用，解析塔12解析出来的贫液通过管线连接至换热器11中，进行换热，经过换热的贫液进入贫液冷却器19中进行冷凝，并通过设置的贫液泵20将冷凝的贫液泵入至吸收塔9中，实现贫液的回收。
为了防止解析塔和吸收塔中产生过多的气泡影响其生产效果，所述解析塔12还配设有消泡剂罐21，消泡剂罐21内装有消泡剂，并配设消泡剂泵22，通过消泡剂泵22将所述消泡剂罐21中的液体泵入至解析塔12中，同时所述消泡剂泵22还与所述贫液泵20相连通，用于将消泡剂罐21中的液体泵入至吸收塔9中。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，包括通过管线依次连接的过滤器(1)、脱碳系统(2)、加热炉(3)、甲烷化反应塔(4)、第一冷却塔(5)、精馏塔(6)、第二冷却塔(7)、LNG存储罐(8)；其特征在于：所述脱碳系统(2)包括沿着焦炉内煤气流动方向通过管线依次连接的用于吸收二氧化碳的吸收塔(9)、用于将气液粗略分离的闪蒸塔(10)、用于将气体进行换热的换热器(11)、用于对二氧化碳废气进行分离的解析塔(12)、用于冷却二氧化碳气体的二氧化碳冷却塔(13)、用于分离二氧化碳气体的二氧化碳分离器(14)、由于抽吸焦炉煤气的抽吸泵(15)、以及用于去除硫化物的脱硫塔(16)，其中所述脱硫塔(16)连接所述加热炉(3)。
2.根据权利要求1所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述吸收塔(9)塔顶的排空管线连接设置有吸收塔顶冷却器(17)，所述吸收塔顶冷却器(17)连接设置有塔顶气液分离器(18)，并将塔顶气液分离器(18)连接至所述闪蒸塔(10)中。
3.根据权利要求2所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述解析塔(12)解析出来的贫液通过管线连接至换热器(11)中，进行换热，经过换热的贫液进入设置的贫液冷却器(19)中进行冷凝，并通过设置的贫液泵(20)将冷凝的贫液送入至吸收塔(9)中。
4.根据权利要求3所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述解析塔(12)还配设有消泡剂罐(21)，并通过设置的消泡剂泵(22)将所述消泡剂罐(21)中的液体泵入至解析塔(12)中。
5.根据权利要求4所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述消泡剂泵(22)还与所述贫液泵(20)相连通，用于将消泡剂罐(21)中的液体泵入至吸收塔(9)中。
6.根据权利要求1所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述过滤器1并联设置至少两个。
7.根据权利要求1所述的一种可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统，其特征在于：所述抽吸泵(15)并联设置至少两台。
8.一种如权利要求所述的可调脱碳的焦炉煤气生产液化天然气的系统的生产方法，其特征在于，包括以下措施：
第一：来自焦炉的原料煤气通过过滤器后，将原料煤气中夹杂的固体杂质进行过滤；
第二：经过过滤的原料煤气进入加热炉中预热，经预热的原料煤气进入甲烷化反应塔中进行甲烷化反应，甲烷化反应后使原料煤气转变为以甲烷为主要成分的混合气体；
第三：混合气体经过第一冷却塔进行预冷却后进入精馏塔中进行蒸馏，将混合气体中的氮气和氢气蒸馏出来，并通过精馏塔塔顶排出，在塔底获得液态甲烷，液态甲烷再进入第二冷却塔中进行冷器过冷并减压后，进入常压LNG存储罐中储存，完成液化天然气的生产；
第四：当需要进行二氧化碳的调控或减小二氧化碳的含量时，打开脱碳系统的两个旁通截止阀，关闭过滤器与加热炉之间的工艺管道上所设置的直通截止阀，被过滤的原料煤气进入吸收塔后，在吸收塔塔顶冷却分离后，合格的原料气体进入下个工段。吸收塔吸收了二氧化碳气体的混合液体经过吸收塔底部进入闪蒸塔，使其中的部分二氧化碳气体分离出来，并进入换热器中进行换热，经过换热的液体进入解析塔中解析，解析塔解析出来的二氧化碳废气体从解析塔顶排出，并进入到二氧化碳冷却塔中进行冷却，使二氧化碳和冷凝液体一起进入二氧化碳分离器中进行分离，液态冷凝液在二氧化碳分离器的底部，并进入地下储槽中进行储存，再次进行二氧化碳分离废气通过抽吸泵进入脱硫塔中进行硫化物的去除，经过脱硫后的废气进入火炬放空系统。
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