CN204138626U - 一种提高液化天然气回收率的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种提高液化天然气回收率的系统涉及液化天然气生产领域，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接。本实用新型操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化天然气的回收率可达99.8%以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及液化天然气生产领域，特别是涉及一种提高液化天然气中回收率的系统。
背景技术
在从富甲烷混合气制液化天然气（简称LNG）特别是在焦炉煤气等含有较多氢气和氮气等不凝气体的气源制液化天然气工艺中，为了减少液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中夹带的甲烷，提高液化天然气的回收率，通常采用的方法是降低液化天然气提纯塔塔顶温度，甚至采用增加以液氮为冷剂的冷却器，尽管如此，液化天然气塔顶放空气中仍然会夹带少量甲烷，是影响液化天然气装置甲烷回收率的重要因素。并且随着液化天然气塔顶换热器效率的降低，塔顶放空气中甲烷会增加,降低了液化天然气装置甲烷的回收率，造成单位液化天然气生产能耗增加。
中国专利申请公布号CN102079999A中一种以焦炉煤气为原料生产液化天然气和合成气的方法，公开了将干燥的富甲烷送入冷箱液化，得到液化天然气，不凝气送入变压吸附富集甲烷单元入口与净化煤气混合通过变压吸附将净化煤气中的H2，N2，CO与甲烷进行分离获得合成气和富甲烷气体的方法，由于液化天然气冷箱的不凝气体与甲烷含量数倍于不凝气体的煤气混合作为变压吸附富集甲烷单元的原料，使得经变压吸附装置得到的合成气中仍然会夹带一部分甲烷，未能起到提高液化天然气甲烷回收率，降低液化天然气能耗的作用。
中国专利申请公布号CN102942972A中利用焦炉煤气生产液化天然气的方法，公开了不凝气体用PSA分子筛脱除其中N2，真空解吸被PSA分子筛吸附的甲烷，解吸中甲烷含量90%以上返回焦炉煤气循环利用的方法，由于解吸气中甲烷含量高达90%，会从吸附废气释放部分甲烷，从而降低甲烷回收率。同样未能解决提高液化天然气回收率的问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种提高液化天然气回收率的系统，从液化天然气提纯塔施入的不凝气体中回收甲烷，操作简单，节省成本，降低能源消耗，液化天然气的回收率可达99.8%以上。
解决以上技术问题的本实用新型中的一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量,达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。
所述变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。
所述变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。
所述变压吸附塔≥2个。
所述变压吸附装置和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
所述系统在原料气输送管和压缩机之间还设有原料气柜。
所述系统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
所述系统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
本实用新型从液化天然气液化天然气提纯塔塔顶不凝气体中采用变压吸附装置控制变压吸附吸附废气甲烷含量，回收不凝气体中甲烷的系统以提高液化天然气甲烷回收率，降低液化天然气单位能耗。上述变压吸附塔装置的吸附步骤压力大于0.15MPa，通常在液化天然气提纯塔不凝气体施放压力下操作。逆放步骤压力大于0.1Mpa，抽空步骤压力为0.001～0.06MPa。（压力均用绝压表示）
本实用新型的提高液化天然气回收率的系统可适用于从煤制液化天然气、焦炉煤气制液化天然气、兰碳尾气制液化天然气等其他含有不凝气体的液化天然气。
本实用新型中的系统甲烷回收率可以由94%~96%提高到99.8%以上，塔顶不凝富氢气中甲烷含量由3%~5%降低到0.2%以下。
附图说明
图1为本实用新型中实施例3的系统图
图2为本实用新型中实施例4的系统图
具体实施方式
以下通过具体实施方式的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本实用新型的范围内。
实施例1
一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量,达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。
变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。变压吸附塔2个。变压吸附塔和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
实施例2
一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管回收其中的甲烷。变压吸附装置还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。变压吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。变压吸附塔3个。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量,达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。
实施例3
一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、原料气柜、脱硫净化塔、压缩机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管和原料气柜相连，原料气柜与压缩机相连，压缩机与脱硫净化塔相连，脱硫净化塔与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与脱水及杂质净化器相连，脱水及杂质净化器和液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与吸附塔相连，吸附塔与原料气柜相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；生产过程中原料气依次经过原料气柜、压缩机、脱硫净化塔、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再依次经过吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气柜回收其中的甲烷。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量,达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。变压吸附装置中还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种。吸附塔5个。
本实施例为以焦炉煤气为原料经甲烷化后制液化天然气(液化天然气)的装置,液化天然气产量为10万吨/年。在实施例中，焦炉煤气经原料气柜、压缩机压缩和脱硫净化后加进入甲烷化转化反应器，在甲烷化反应器中，一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲烷，甲烷化反应后的气体经脱水及杂质器净化脱除水、微量二氧化碳和汞等杂质后进入液化天然气低温提纯塔，低温提纯塔采用MRC冷剂循环制冷和液氮冷剂的双冷剂循环制冷，以降低提纯塔顶温度提高甲烷回收率，在这种情况下甲烷回收率为98.5%，塔顶富氢气压力1.3Mpa，富氮气体中甲烷含量~1.5%，压力0.6Mpa，为了进一步提高甲烷回收率，将液化天然气低温提纯塔顶驰放的气体富氢气体与富氮气体混合，混合后甲烷含量为1.74%，引入由5台吸附器、程控阀、PLC控制系统和真空泵组成的变压吸附回收甲烷单元即变压吸附塔。不凝气体中的甲烷被吸附塔中装填的吸附剂吸附，从吸附塔出口获得甲烷含量低于0.12%的富氢和富氮气体排出装置用于燃料或者其他用途。从逆放和抽空气体中获得~9%的富甲烷解吸气返回焦炉煤气柜与焦炉煤气混合作为焦炉煤气甲烷化制液化天然气(液化天然气)装置的原料回收其中的甲烷增加整个装置的甲烷回收率，甲烷回收率99.9%。每年可增产液化天然气 1400吨。
液化天然气低温提纯塔顶不凝气体混合后压力0.6Mpa流量14868Nm3/h组成见表1
表1 提纯塔顶不凝气体组成
变压吸附回收甲烷单元由5个吸附塔、程控阀门以及相应的管道连接而成。每一循环过程经历吸附A、一均降ED1、二均降ED2、逆放D、抽空V、二均升ER2、一均升ER1、最终升压FR八个步骤，其各塔运行时序见表2见表2。
表2 吸附塔装置工作时序表
现以吸附塔A为例，叙述各工艺步骤：
·吸附A
来自液化天然气塔顶的不凝气体作回收单元的原料气进入吸附塔A，其中甲烷组份被优先吸附留在吸附床中，含弱吸附组份H2、N2等杂质的吸附废气输出装置。
·一均压降E1D
吸附塔A内的气体与吸附塔C进行压力均衡，当两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·二均压降E2D
吸附塔A内的气体与吸附塔D进行压力均衡，当两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·逆放D
吸附塔A内气体逆着吸附的方向进行逆向放压，逆放气到逆放气缓冲罐。
·抽空V
真空泵直接对吸附塔A抽真空，真空泵抽出的半产品气体经冷却器冷至40℃后进入半产品气缓冲罐与逆放气相混合。过程压力由0.02MPa下降到-0.085MPa。
·二均压升E2R
吸附塔C内气体流入吸附塔A，进行压力均衡，两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·一均压升E1R
吸附塔D内气体流入吸附塔A，进行压力均衡，两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·最终升压FR
吸附废气进入吸附塔A进行最终升压。吸附塔A压力基本上接近吸附压力时，该步骤结束。
至此，吸附塔A在一个周期内的所有八个步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它4个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
浓缩后富甲烷气体量1561Nm3/h，组成如表3所示
表3 浓缩后富甲烷气体组成
输出浓缩装置的富氢气量11485 Nm3/h，组成如表4所示
表4 浓缩后富甲烷气体组成
实施例4
一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、原料气柜、脱硫净化塔、压缩机、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器、液化天然气提纯塔、管道和变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔，原料气输送管和原料气柜相连，原料气柜与压缩机相连，压缩机与脱硫净化塔相连，脱硫净化塔与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与脱水及杂质净化器相连，脱水及杂质净化器和液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与吸附塔相连，吸附塔与液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；生产过程中原料气依次经过原料气柜、压缩机、脱硫净化塔、甲烷化反应器、脱水及杂质净化器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再依次经过吸附塔后得富甲烷气体，富甲烷气体经加压后返回到液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。从而通过吸附时间的调整来控制变压吸附装置吸附废气中甲烷含量,达到提高液化天然气提纯塔甲烷回收率的目的。变压吸附装置中还设有程控阀、PLC控制系统和真空泵，吸附塔中设有吸附剂，吸附剂为活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛中一种或多种；吸附塔6个，变压吸附塔和液化天然气提纯塔之间还设有压缩机。
本实施例为以焦炉煤气为原料经甲烷化后制液化天然气(液化天然气)的装置,液化天然气产量为8万吨/年。在实施例中，焦炉煤气经脱硫净化后加进入甲烷化转化反应器，在甲烷化反应器中，一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成甲烷，甲烷化反应后的气体经净化脱除水、微量二氧化碳和汞等杂质后进入液化天然气低温提纯塔，低温提纯塔采用MRC冷剂循环制冷，甲烷回收率为96%，塔顶富氢气压力1.3Mpa，其中甲烷含量4.5%，为了进一步提高甲烷回收率，将液化天然气低温提纯塔顶驰放的富氢气体引入由6台吸附塔、程控阀、PLC控制系统和真空泵组成的变压吸附回收甲烷单元即及变压吸附装置。不凝气体中的甲烷被吸附塔中装填的吸附剂吸附，从吸附塔出口获得甲烷含量低于0.52%富氢气体排出装置用于燃料或者其他用途。从逆放和抽空气体中获得~32%的富甲烷解吸气经压缩至1.5Mpa后返回液化天然气(液化天然气)提纯塔回收其中的甲烷增加甲烷回收率，甲烷回收率99.6%。每年增加液化天然气产量2917吨。
液化天然气低温提纯塔顶不凝气体压力1.3Mpa流量12550Nm3/h组成见表5
表5 提纯塔顶不凝气体组成
变压吸附回收甲烷单元由6个吸附塔、程控阀门以及相应的管道连接而成。每一循环过程经历吸附A、顺放PP、一均降ED1、二均降ED2、逆放D、抽空V、二均升ER2、一均升ER1、最终升压FR八个步骤，其各塔运行时序见表6见。
表6 吸附塔装置工作时序表
现以吸附塔A为例，叙述各工艺步骤：
·吸附A
来自液化天然气塔顶的不凝气体作回收单元的原料气进入吸附塔A，其中甲烷组份被优先吸附留在吸附床中，含弱吸附组份H2、N2等杂质的吸附废气输出装置。
·顺放PP
开启连接顺放管道的程控阀，将吸附步骤完成后的吸附塔A中的气体从吸附塔出口端释放出吸附塔，降低吸附塔的压力至0.6Mpa。
·一均压降E1D
吸附塔A内的气体与吸附塔D进行压力均衡，当两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·二均压降E2D
吸附塔A内的气体与吸附塔E进行压力均衡，当两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·逆放D
吸附塔A内气体逆着吸附的方向进行逆向放压，逆放气到逆放气缓冲罐。
·抽空V
真空泵直接对吸附塔A抽真空，真空泵抽出的半产品气体经冷却器冷至40℃后进入半产品气缓冲罐与逆放气相混合。过程压力由0.02MPa下降到-0.085MPa。
·二均压升E2R
吸附塔C内气体流入吸附塔A，进行压力均衡，两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·一均压升E1R
吸附塔D内气体流入吸附塔A，进行压力均衡，两塔压力基本相等时，该步骤结束。
·最终升压FR
吸附废气进入吸附塔A进行最终升压。吸附塔A压力基本上接近吸附压力时，该步骤结束。
至此，吸附塔A在一个周期内的所有八个步骤均执行完毕，并开始进入下一次循环，其它4个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，以保证分离过程连续进行。
每个吸附塔压力随工艺步骤的变化呈周期性变化，根据实际操作情况，吸附压力和顺放压力可以适当调整，则其它步骤压力相应发生变化。
浓缩后富甲烷气体量1590Nm3/h，组成如表7所示
表7 浓缩后富甲烷气体组成
输出浓缩装置的富氢气量10960 Nm3/h，组成如表8所示
表8 浓缩后富甲烷气体组成
Claims (8)
1.一种提高液化天然气回收率的系统，包括原料气输送管、压缩机、甲烷化反应器、液化天然气提纯塔和管道，其特征在于：还设有变压吸附装置，变压吸附装置设有变压吸附塔；原料气输送管与压缩机相连，压缩机与甲烷化反应器相连，甲烷化反应器与液化天然气提纯塔相连，液化天然气提纯塔与变压吸附塔相连，变压吸附塔与原料气输送管或液化天然气提纯塔相连，以上各个装置之间的相连通过相应的管道连接；液化天然气生产过程中原料气依次经过原料气输送管、压缩机和甲烷化反应器，然后进入液化天然气提纯塔反应，液化天然气提纯塔施放的不凝气再经过变压吸附装置后得富甲烷气体，富甲烷气体返回到原料气输送管或液化天然气提纯塔回收其中的甲烷。
2. 根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变压吸附装置设有程控阀、PLC控制系统和真空泵。
3.根据权利要求1所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述吸附塔中设有吸附剂。
4.根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变压吸附塔≥2个。
5. 根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述变压吸附装置和液化天然气提纯塔之间设有压缩机。
6.根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系统在原料气输送管和压缩机之间设有原料气柜。
7.根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系统在压缩机和甲烷化反应器之间设有脱硫净化塔。
8.根据权利要求1中所述的一种提高液化天然气回收率的系统，其特征在于：所述系统在甲烷化反应器和液化天然气提纯塔之间设有脱水及杂质净化器。
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| CN104312650A (zh) * | 2014-10-28 | 2015-01-28 | 四川天一科技股份有限公司 | 一种提高液化天然气回收率的系统 |
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