CN205774370U - 利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统利用焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨，通过合理配置将焦炉煤气制LNG、焦炉煤气制甲醇、合成氨、深冷液化分离、液氮洗等有机联系在一起，分别利用焦炉煤气中的组分甲烷生产LNG，利用焦炉煤气中的组分氢气和一氧化碳生产甲醇，利用焦炉煤气中氢气和氮气生产液氨，本申请综合利用现有工艺技术，在不需要对焦炉煤气所有组分进行彻底分离的情况下，实现焦炉煤气的最大化利用，极大的降低了操作成本。

Description

利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统

技术领域

本实用新型属于煤化工领域，尤其涉及一种利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统。

背景技术

焦炉煤气又称焦炉气，是指炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉煤气的热值较高，通常用作高温工业炉的燃料或者城市煤气。

随着环保要求逐渐提高，新的焦化行业准入标准已明确规定焦炉煤气的利用率要超过98％，同时焦化行业市场低迷，产能过剩严重，人们开始意识到焦炉煤气的巨大利用价值，因此开发出了许多焦炉煤气利用技术，如焦炉煤气制液化天然气，焦炉煤气制甲醇等。

然而，焦炉煤气的主要成分是氢气(55-60％)和甲烷(23-27％)，还有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气等组分，具有“富氢少碳”的特点。如仅采用单一技术生产某种产品，会导致部分组分不能充分利用，含有部分氢气的尾气需另找出路或者只能用作燃料。另外，生产单一产品面临较大的市场风险，可调节性较差。

因此，综合考量焦化企业现有的资源情况(废气、废固)，将现有的技术(焦炉煤气制LNG、焦炉煤气制甲醇、合成氨、深冷液化分离、液氮洗)有机联系在一起，并采取一定的技术手段和调节手段使得各组分达到合适的比例，从而联产多种产品，一方面可以实现资源的高效充分利用，减少对环境的污染，另一方面可以通过调整各个产品的产量，有效应对产品价格波动带来的影响，大大提高焦化企业抵御市场风险的能力。

实用新型内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本实用新型提供一种利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统。

一种利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，依次包括：

气体缓冲单元：用于将所述焦炉煤气送入气柜并进行缓冲，使其压力稳定；

气体增压单元：用于将经气体缓冲单元后的焦炉煤气增压至2.0～2.2Mpa；

气体转化单元：用于将经气体增压单元后的焦炉煤气中的有机硫转化为无机硫；

二次增压单元：用于将经气体转化单元后的焦炉煤气继续压缩至2.5～3Mpa；

气体脱除单元A：脱除经二次增压单元后的焦炉煤气中的酸性气体，所述酸性气体包括：二氧化硫、硫化氢、二氧化碳；

气体脱除单元B：脱除经气体脱除单元A后的焦炉煤气中的水分，将其露点降至-65～-70℃；

气体分离单元：分离经气体脱除单元B后的焦炉煤气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气；

在进入所述气体缓冲单元前，还依次包括：

富碳气补充单元：用于在所述焦炉煤气中补充富碳气体，所述富碳气体为焦炭气化气、转炉煤气、高炉煤气、煤合成气其中的一种或几种混合；

氮气补充单元：用于将需要补充的氮气送至液化分离装置，经降温液化后，再送至液氮洗作为吸收剂使用，同时汇入氢氮气中作为合成氨系统的原料；

氮气微调单元：用于经液氮洗得到的氢氮气，补充适量的氮气；

二氧化碳微调单元：用于在液化分离装置得到的富CO气体中补充适量的二氧化碳。

在一些实施例中，还包括：

连接于所述气体分离单元的氨合成系统和甲醇合成系统，

所述氢氮气送往氨合成系统，所述富一氧化碳气和富氢气送往甲醇合成系统。

在一些实施例中，所述缓冲单元中：

所述焦炉煤气中甲烷体积分数为20～30％，氢气体积分数为40～60％，一氧化碳体积分数为8～15％，余量为氮气、二氧化碳，微量的有机硫、SO2、焦油、粉尘和水蒸气。

在一些实施例中，所述二次增压单元采用往复式或离心式压缩机将焦炉煤气继续压缩至2.5～3MPa。

在一些实施例中，所述气体脱除单元A脱除经所述气体转化单元后的焦炉煤气中的酸性气体，具体为：

采用湿法工艺脱除焦炉煤气中的酸性气体，所述湿法工艺中的吸收剂为MDEA溶液。

在一些实施例中，所述气体脱除单元B，脱除经所述二次增压单元后的焦炉煤气中的水分，将其露点降至-65～-70℃，具体为：

采用分子筛吸附工艺脱除焦炉煤气中的水分，将其露点降至-70℃。

在一些实施例中，所述气体分离单元分离经所述气体脱除单元B后的焦炉煤气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气，具体为：

采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气。

在一些实施例中，所述气体分离单元采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气，具体包括：

降温单元：将经所述气体脱除单元B后的焦炉煤气降温至-150～-165℃；

脱氢单元：采用低温精馏的工艺将氢气和一氧化碳、氮气脱除，分离得到的富甲烷物流送往脱甲烷塔进一步精制；分离得到的富氢气一部分送至液氮洗精制，另一部分送至甲醇合成系统；

脱甲烷单元：采用低温精馏的工艺将富甲烷物流中的杂质脱除，甲烷塔塔底得到纯净的LNG产品，脱甲烷塔塔顶尾气为一氧化碳，所述杂质包括氢气、氮气、一氧化碳；

液氮洗单元：液氮洗脱除工艺气中的一氧化碳、甲烷气体，得到纯净的氢气和氮气混合气-氢氮气，富氢尾气经液氮洗处理后，氢氮气送至氨合成系统；液氮洗尾气则汇入脱甲烷尾气送至甲醇合成系统。

本实用新型提供的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统利用焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨，通过合理配置将焦炉煤气制LNG、焦炉煤气制甲醇、合成氨、深冷液化分离、液氮洗等有机联系在一起，分别利用焦炉煤气中的组分甲烷生产LNG，利用焦炉煤气中的组分氢气和一氧化碳生产甲醇，利用焦炉煤气中氢气和氮气生产液氨，相对于现有技术，本实用新型具有下述优点：

(1)、本申请综合利用现有工艺技术，在不需要对焦炉煤气所有组分进行彻底分离的情况下，实现焦炉煤气的最大化利用，极大的降低了操作成本。同时，因为现有工艺全部是成熟工艺，这就保证了工艺路线的可行性。

(2)、本申请将液氮洗技术引入深冷分离工艺中，保证了原料气的纯度，避免将一氧化碳、甲烷等惰性气体带入氨合成系统。

(3)、本申请提出了多组分补充微调系统，增强了整套工艺系统的可调节性和适应性，适应范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型提供的低温利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统的结构示意图。

图2为本实用新型提供的低温利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统的工艺原理图。

图3为采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离的结构流程图。

图4为本实用新型提供的图2是深冷分离工艺原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本实用新型一较佳实施例提供一种利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，依次包括：

气体缓冲单元110：将所述焦炉煤气送入气柜缓冲，使其压力稳定；

优选地，所述焦炉煤气中甲烷含量(体积分数)为20～30％，氢气含量为40～60％，一氧化碳含量为8～15％，余量为氮气、二氧化碳，微量的有机硫、SO2、焦油、粉尘和水蒸气。

可以理解，为保证后续工序的稳定，将焦炉煤气送入气柜缓冲，可以保证压力稳定，使得后续工艺稳定可靠；

气体增压单元120：将经气体缓冲单元110后的焦炉煤气增压至2.0～2.2Mpa；

可以理解，通过压缩工艺可以将经气体缓冲单元110中后的焦炉煤气增压至2.0～2.2Mpa。

气体转化单元130：将经气体增压单元120后的焦炉煤气中的有机硫转化为无机硫；

可以理解，通过加氢转化能够实现焦炉煤气中的有机硫转化为无机硫。

二次增压单元140：将经气体转化单元130后的焦炉煤气继续压缩至2.5～3Mpa；

优选地，采用往复式或离心式压缩机将焦炉煤气继续压缩至2.5～3MPa。

气体脱除单元A 150：脱除经二次增压单元140后的焦炉煤气中的酸性气体，所述酸性气体包括：二氧化硫、硫化氢、二氧化碳；

优选地，采用湿法工艺脱除焦炉煤气中的酸性气体，所述湿法工艺中的吸收剂为MDEA溶液。

气体脱除单元B 160：脱除经气体脱除单元A后的焦炉煤气中的水分，将其露点降至-65～-70℃；

优选地，采用分子筛吸附工艺脱除焦炉煤气中的水分，将其露点降至-70℃。

气体分离单元170：分离经气体脱除单元B后的焦炉煤气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气。

可以理解，上述得到的LNG作为产品出售；氢氮气送往氨合成系统，用于生产液氨产品；富一氧化碳气先增压至2.0～2.5MPa(压力与富氢气匹配)，与富氢气混合后送至甲醇合成系统，用于生产甲醇产品，甲醇驰放气送回炼焦炉。

优选地，采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气。

具体地，请参阅图3，气体分离单元170采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气，包括：

降温单元171将经气体脱除单元B后的焦炉煤气降温至-150～-165℃；

脱氢单元172：采用低温精馏的工艺将氢气和一氧化碳、氮气脱除，分离得到的富甲烷物流送往脱甲烷塔进一步精制；分离得到的富氢气一部分送至液氮洗精制，另一部分送至甲醇合成系统；

脱甲烷单元173：采用低温精馏的工艺将富甲烷物流中的杂质脱除，甲烷塔塔底得到纯净的LNG产品，脱甲烷塔塔顶尾气为一氧化碳，所述杂质包括氢气、氮气、一氧化碳；

液氮洗单元174：液氮洗脱除工艺气中的一氧化碳、甲烷气体，得到纯净的氢气和氮气混合气-氢氮气，富氢尾气经液氮洗处理后，氢氮气送至氨合成系统；液氮洗尾气则汇入脱甲烷尾气送至甲醇合成系统。

进一步地，请参阅图4，在在进入所述气体缓冲单元前，还依次包括，还依次包括：

富碳气补充单元：在所述焦炉煤气中补充富碳气体，所述富碳气体为焦炭气化气、转炉煤气、高炉煤气、煤合成气其中的一种或几种混合；可以理解，由于焦炉煤气具有“富氢少碳”的特点，脱除甲烷后的尾气组成往往不能满足甲醇合成的需求，因此需要设计补碳系统。富碳气体可以有多种来源，如转炉煤气，高炉煤气，煤合成气，焦炭气化气等。根据富碳气体的杂质含量和压力不同，分别在合适的位置接入系统，如压力较低则补入气柜，如压力较高可接入二次升压前或MDEA脱硫脱碳前。富碳气可以是焦炭气化气、煤合成气、转炉煤气、高炉煤气。

氮气补充单元：需要补充的氮气送至液化分离装置，经降温液化后，再送至液氮洗作为吸收剂使用，同时汇入氢氮气中作为合成氨系统的原料；

可以理解，补充的氮气经降温液化后，送至液氮洗作为吸收剂使用，同时又汇入氢氮气中作为合成氨系统的原料，具有两个方面的作用。氮气可以取自空分装置。

氮气微调单元：经液氮洗得到的氢氮气，补充适量的氮气；

可以理解，经液氮洗得到的氢氮气，其组成不能完全满足氨合成的最佳比例，需要补充少量氮气，用于组成微调。氮气可以取自空分装置。

二氧化碳微调单元：在液化分离装置得到的富CO气体中补充适量的二氧化碳。

可以理解，富CO气与富氢气汇合后作为甲醇合成系统的原料气，其碳氢比不能完全满足甲醇合成的最佳比例，需要补充少量二氧化碳，用于组成微调。二氧化碳可以取自工艺上游的脱碳装置。

本实用新型提供的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统利用焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨，通过合理配置将焦炉煤气制LNG、焦炉煤气制甲醇、合成氨、深冷液化分离、液氮洗等有机联系在一起，分别利用焦炉煤气中的组分甲烷生产LNG，利用焦炉煤气中的组分氢气和一氧化碳生产甲醇，利用焦炉煤气中氢气和氮气生产液氨，相对于现有技术，本实用新型具有下述优点：

(1)、本申请综合利用现有工艺技术，在不需要对焦炉煤气所有组分进行彻底分离的情况下，实现焦炉煤气的最大化利用，极大的降低了操作成本。同时，因为现有工艺全部是成熟工艺，这就保证了工艺路线的可行性。

(2)、本申请将液氮洗技术引入深冷分离工艺中，保证了原料气的纯度，避免将一氧化碳、甲烷等惰性气体带入氨合成系统。

(3)、本申请提出了多组分补充微调系统，增强了整套工艺系统的可调节性和适应性，适应范围广泛。

实施例

典型的焦炉煤气组成如表1所示，压力为1～5kPa(G)，温度约为40℃，流量为34000Nm3/h。

表1焦炉煤气的体积组成

H2	CO	CO2	CH4	CnHm	N2
						53.82	10.74	4.68	22.57	3.15	4.63
O2	H2S	合计	焦油及粉尘	水蒸气
						0.41	微量	100	微量	饱和

如图1所示的工艺，焦炉煤气首先送入气柜缓冲，待压力稳定后利用压缩机增压至2.0MPa左右，进行加氢转化处理，然后进行二次升压至2.8MPa，送入MDEA脱硫脱碳装置进行净化处理，再送至干燥装置脱除水分，然后送入深冷液化分离装置进行深度分离，所得各部分气体分别送往氨合成系统和甲醇合成系统，同时产出LNG产品。在本实施例的进料条件下，可生产LNG0.858亿Nm3/a、甲醇12.34万t/a、液氨10.16万t/a。

焦炉煤气中的氢气含量较高，而一氧化碳、氮气等含量较低，在本实施例中，拟采用焦炭气化气进行补碳，其压力为3.0MPa，温度为40℃，流量为82000Nm3/h，组成如表2所示。

表2焦炭气化气的体积组成

H2	CO	CO2	CH4	CnHm	N2
						41.2	25.5	29	3.5	-	0.3
O2	H2S	合计	焦油及粉尘	水蒸气
						0.3	0.2	100	微量	饱和

焦炭经加压气化得到气化气，再经变换、PSA脱碳等工序处理后，其压力约为2.8MPa，在MDEA脱硫脱碳装置前与焦炉煤气汇合在一起。

来自空分装置的纯氮气约7800Nm3/h，送入深冷分离装置，经换热器逐步降温液化后，送入液氮洗塔将一氧化碳、甲烷等杂质与氢气分离，同时与氢气一起送入氨合成系统。

另外，为调节氨合成系统的进料组成，需在氨合成系统前补充1500Nm3/h纯氮气。为调节甲醇合成系统的进料组成，需在甲醇合成系统前补充900Nm3/h纯二氧化碳。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，依次包括：

气体缓冲单元：用于将所述焦炉煤气送入气柜并进行缓冲，使其压力稳定；

气体增压单元：用于将经气体缓冲单元后的焦炉煤气增压至2.0～2.2Mpa；

气体转化单元：用于将经气体增压单元后的焦炉煤气中的有机硫转化为无机硫；

二次增压单元：用于将经气体转化单元后的焦炉煤气继续压缩至2.5～3Mpa；

气体脱除单元A：脱除经二次增压单元后的焦炉煤气中的酸性气体，所述酸性气体包括：二氧化硫、硫化氢、二氧化碳；

气体脱除单元B：脱除经气体脱除单元A后的焦炉煤气中的水分，将其露点降至-65～-70℃；

气体分离单元：分离经气体脱除单元B后的焦炉煤气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气；

在进入所述气体缓冲单元前，还依次包括：

富碳气补充单元：用于在所述焦炉煤气中补充富碳气体，所述富碳气体为焦炭气化气、转炉煤气、高炉煤气、煤合成气其中的一种或几种混合；

氮气补充单元：用于将需要补充的氮气送至液化分离装置，经降温液化后，再送至液氮洗作为吸收剂使用，同时汇入氢氮气中作为合成氨系统的原料；

氮气微调单元：用于经液氮洗得到的氢氮气，补充适量的氮气；

二氧化碳微调单元：用于在液化分离装置得到的富CO气体中补充适量的二氧化碳。

2.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，还包括：

连接于所述气体分离单元的氨合成系统和甲醇合成系统，

所述氢氮气送往氨合成系统，所述富一氧化碳气和富氢气送往甲醇合成系统。

3.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述气体缓冲单元中：

所述焦炉煤气中甲烷体积分数为20～30％，氢气体积分数为40～60％，一氧化碳体积分数为8～15％，余量为氮气、二氧化碳，微量的有机硫、SO2、焦油、粉尘和水蒸气。

4.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述二次增压单元采用往复式或离心式压缩机将焦炉煤气继续压缩至2.5～3MPa。

5.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述气体脱除单元A脱除经所述气体转化单元后的焦炉煤气中的酸性气体，具体为：

采用湿法工艺脱除焦炉煤气中的酸性气体，所述湿法工艺中的吸收剂为MDEA溶液。

6.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述气体脱除单元B，脱除经所述二次增压单元后的焦炉煤气中的水分，将其露点降至-65～-70℃，具体为：

采用分子筛吸附工艺脱除焦炉煤气中的水分，将其露点降至-70℃。

7.如权利要求1所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述气体分离单元分离经所述气体脱除单元B后的焦炉煤气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气，具 体为：

采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气。

8.如权利要求7所述的利用气化煤气和焦炉煤气联产液化天然气、甲醇和液氨的系统，其特征在于，所述气体分离单元采用深冷液化、低温精馏和液氮洗相结合的技术实现焦炉煤气中的气体组份分离，得到LNG、氢氮气、富一氧化碳气和富氢气，具体包括：

降温单元：将经所述气体脱除单元B后的焦炉煤气降温至-150～-165℃；

脱氢单元：采用低温精馏的工艺将氢气和一氧化碳、氮气脱除，分离得到的富甲烷物流送往脱甲烷塔进一步精制；分离得到的富氢气一部分送至液氮洗精制，另一部分送至甲醇合成系统；

脱甲烷单元：采用低温精馏的工艺将富甲烷物流中的杂质脱除，甲烷塔塔底得到纯净的LNG产品，脱甲烷塔塔顶尾气为一氧化碳，所述杂质包括氢气、氮气、一氧化碳；

液氮洗单元：液氮洗脱除工艺气中的一氧化碳、甲烷气体，得到纯净的氢气和氮气混合气-氢氮气，富氢尾气经液氮洗处理后，氢氮气送至氨合成系统；液氮洗尾气则汇入脱甲烷尾气送至甲醇合成系统。