CN102504900B - 从焦炉煤气中制取液态天然气的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从焦炉煤气中制取液态天然气的设备及方法。传统的LNG装置采用单一混合制冷剂压缩机制取冷量，采用混合冷剂作冷源，不但制冷剂中异戊烷或异丁烷由于温度低容易冻结，而且如温度太低其中甲烷也可能冻结。本发明的组成包括：安装在冷箱内的主换热器（1），所述的主换热器分别连接混合制冷剂压缩制冷系统及氮气压缩制冷系统；与所述的主换热器经管路连接的精馏塔（2）的塔顶装有冷凝器（3），所述的精馏塔的塔底装有再沸器（4），所述的冷凝器输出管路经过冷器（5）连接所述的主换热器最终连接燃料输出管路（6），所述的再沸器经管路连接所述的过冷器后再连接液化天然气贮槽（7）。本发明用于从焦炉煤气中制取液态天然气。
Description
技术领域：
本发明涉及一种从焦炉煤气中制取液态天然气的设备及方法。
背景技术：
焦炉煤气又称炼焦煤气，其主要成分为含量
55%
左右的氢气、含量约
25%
左右的甲烷
(CH4)
、一氧化碳
(CO)
、二氧化碳
(CO2)
和氮气（
N2
）的含量约
20%
。由于焦炉气富含氢气、甲烷与一氧化碳，因此可通过甲烷化反应来提高热值，使绝大部分一氧化碳、二氧化碳转化成甲烷，可以得到甲烷体积分数
40-50%
以上的合成天然气，再经液化得到液化天然气（
LNG
）。焦炉煤气甲烷化生产液化天然气技术，具有投资小，消耗低，无污染、能量利用率高、产品市场前景好等优势，是焦化企业煤气利用的较佳选择。
由于焦炉煤气中氢气含量较高，相应的液化分离温度较低，因而制取
LNG
较常规天然气需消耗较多能量。传统的
LNG
装置采用单一混合制冷剂压缩机制取冷量，由于焦炉煤气精馏塔塔顶温度较低，如采用混合冷剂作冷源，不但制冷剂中异戊烷或异丁烷由于温度低容易冻结，而且如温度太低其中甲烷也可能冻结。如提高塔顶温度则必须提高原料气压力或降低甲烷提取率，成本较高。
发明内容：
本发明的目的是提出一种可靠性好、效率高、运行费用低的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备及方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，其组成包括：安装在冷箱内的主换热器，所述的主换热器分别连接混合制冷剂压缩制冷系统及氮气压缩制冷系统；与所述的主换热器经管路连接的精馏塔的塔顶装有冷凝器，所述的精馏塔的塔底装有再沸器，所述的冷凝器输出管路经过冷器连接所述的主换热器最终连接燃料输出管路，所述的再沸器经管路连接所述的过冷器后再连接液化天然气贮槽。
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，所述的混合制冷剂压缩制冷系统包括混合制冷剂压缩机，所述的混合制冷剂压缩机通过混合制冷剂管道连接所述的主换热器，从所述的主换热器的中部抽出的混合制冷剂的管道连接到所述的再沸器，从所述的再沸器输出的混合制冷剂的管道连接所述的主换热器，再通过复热管道从冷箱出来连接到所述的混合制冷剂压缩机形成循环。
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，所述的氮气压缩制冷系统包括氮气压缩机，所述的氮气压缩机的氮气压缩管道连接所述的主换热器，冷却后的气体管路经节流阀连接冷凝器，从冷凝器输出的氮气管路连接氮气压缩机进行循环。
一种利用上述的设备从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，该方法包括如下过程：净化后的焦炉气通过管道送入主换热器被从混合制冷剂压缩机中返流的低温介质冷却到
-160
℃
~-175
℃进入精馏塔中部进行精馏，塔釜获得液化天然气经过冷器过冷后减压至贮槽压力送至常压液化天然气贮槽中储存；塔顶部抽出含氢气、一氧化碳、氮气的尾气经过冷器升温回主换热器复热后送出，精馏塔底所需冷量由混合制冷剂压缩制冷系统提供，精馏塔顶所需冷量由氮气压缩制冷系统提供。
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，所述的混合制冷剂压缩制冷系统中所使用的混合制冷剂由甲烷、乙烯、丙烷、异丁烷和氮气的混合物。
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，所述的氮气压缩制冷系统中中所使用的工质为氮气或者甲烷含量为
10%~40%
的氮和甲烷的混合气体。
有益效果：
1.
本发明有二套独立的制冷系统：混合制冷剂压缩制冷系统及氮气压缩制冷系统。氮气压缩制冷系统用于提供由于精馏塔顶温度较低的低温冷量，其优点是：氮气属低温工质，蒸发温度低且不易冻结，由于塔顶温度低使得尾气中甲烷含量降低因而可提高甲烷收率；当环境温度变化或调节产量需调节混合冷剂配比时，精馏塔工况受到的影响较小；采用低温氮气压缩机由于吸入氮气过热度小因而制冷效率高。根据原料气组分情况可以决定采用纯氮气还是氮甲烷混合气体以最大限度降低冷凝器温差，降低能耗。
2.
本发明一改传统单一混合制冷剂制冷系统为混合制冷剂系统
+
氮气（或氮
-
甲烷混合气体）压缩制冷系统的方式，即解决了针对焦炉气液化分离系统液化温度低，单一混合制冷剂系统中异丁烷或异戊烷冰点较高容易冻结的缺点，又提高了效率降低能耗。低温氮气（或氮
-
甲烷混合气体）压缩系统较常温气体压缩机系统效率更高，而且压缩机尺寸小无需冷却器。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
实施例
1
：
从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，其组成包括：安装在冷箱内的主换热器
1
，所述的主换热器分别连接混合制冷剂压缩制冷系统及氮气压缩制冷系统；与所述的主换热器经管路连接的精馏塔
2
的塔顶装有冷凝器
3
，所述的精馏塔的塔底装有再沸器
4
，所述的冷凝器输出管路经过冷器
5
连接所述的主换热器最终连接燃料输出管路
6
，所述的再沸器经管路连接所述的过冷器后再连接液化天然气贮槽
7
。
实施例
2
：
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，所述的混合制冷剂压缩制冷系统包括混合制冷剂压缩机
8
，所述的混合制冷剂压缩机通过混合制冷剂管道连接所述的主换热器，从所述的主换热器的中部抽出的混合制冷剂的管道连接到所述的再沸器，从所述的再沸器输出的混合制冷剂的管道连接所述的主换热器，再通过复热管道从冷箱出来连接到所述的混合制冷剂压缩机形成循环。
实施例
3
：
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，所述的氮气压缩制冷系统包括氮气压缩机
9
，所述的氮气压缩机的氮气压缩管道连接所述的主换热器，冷却后的气体管路经节流阀连接冷凝器，从冷凝器输出的氮气管路连接氮气压缩机进行循环。
实施例
4
：
一种利用上述的设备从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，该方法包括如下过程：净化后的焦炉气通过管道送入主换热器被从混合制冷剂压缩机中返流的低温介质冷却到
-160
℃
~-175
℃进入精馏塔中部进行精馏，塔釜获得液化天然气经过冷器过冷后减压至贮槽压力送至常压液化天然气贮槽中储存；塔顶部抽出含氢气、一氧化碳、氮气的尾气经过冷器升温回主换热器复热后送出，精馏塔底所需冷量由混合制冷剂压缩制冷系统提供，精馏塔顶所需冷量由氮气压缩制冷系统提供。
实施例
5
：
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，所述的混合制冷剂压缩制冷系统中所使用的混合制冷剂由甲烷、乙烯、丙烷、异丁烷和氮气混合而成。出冷箱的混合制冷剂在
0.28MPa
下进入混合制冷剂压缩机，被压缩至
3.5MPa
并冷却后进入主换热器，混合制冷剂在主换热器中部
-70
℃
~-90
℃一定温度下抽出，进入高压精馏塔底部再沸器作为热源加热塔低部
LNG
，高压制冷剂冷却到
-95
℃
~-110
℃后回到主换热器，继续冷却到
-157
℃过冷液体后经节流阀减压至
0.33MPa
降温后，冷却主换热器各热流体被复热后出冷箱进入混合制冷剂压缩机循环压缩。
实施例
6
：
所述的从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，所述的氮气压缩制冷系统中中所使用的工质为氮气或者甲烷含量为
10%~40%
的氮和甲烷的混合气体。氮气经低温氮气压缩机压缩到
3.5~4.0MPa
后，进入主换热器中部冷却为
-160
℃
~--170
℃的过冷液体后，通过液氮节流阀减压至
0.4~0.5MPa
，为低压精馏塔顶部冷凝器提供冷源，被加热蒸发后再经过冷器过热后循环压缩。
Claims (1)
1.一种从焦炉煤气中制取液态天然气的方法，其特征是：该方法包括如下过程：净化后的焦炉气通过管道送入主换热器被从混合制冷剂压缩机中返流的低温介质冷却到-160℃~ -175℃进入精馏塔中部进行精馏，塔釜获得液化天然气经过冷器过冷后减压至贮槽压力送至常压液化天然气贮槽中储存；塔顶部抽出含氢气、一氧化碳、氮气的尾气经过冷器升温回主换热器复热后送出，精馏塔底所需冷量由混合制冷剂压缩制冷系统提供，精馏塔顶所需冷量由氮气压缩制冷系统提供；
所述的混合制冷剂压缩制冷系统中所使用的混合制冷剂是甲烷、乙烯、丙烷、异丁烷的混合物或甲烷、乙烯、丙烷、氮气的混合物；
所述的氮气压缩制冷系统中所使用的工质为氮气或者甲烷含量为
10%~40%
的氮和甲烷的混合气体，氮气经低温氮气压缩机压缩到
3.5~4.0MPa
后，进入主换热器中部冷却为
-160
℃
~ -170
℃的过冷液体后，通过液氮节流阀减压至
0.4~0.5MPa
，为精馏塔顶部冷凝器提供冷源，被加热蒸发后再经过冷器过热后循环压缩；
上述方法中使用的从焦炉煤气中制取液态天然气的设备，其组成包括：安装在冷箱内的主换热器，所述的主换热器分别连接混合制冷剂压缩制冷系统及氮气压缩制冷系统；与所述的主换热器经管路连接的精馏塔的塔顶装有冷凝器，所述的精馏塔的塔底装有再沸器，所述的冷凝器输出管路经过冷器连接所述的主换热器最终连接燃料输出管路，所述的再沸器经管路连接所述的过冷器后再连接液化天然气贮槽；
所述的混合制冷剂压缩制冷系统包括混合制冷剂压缩机，所述的混合制冷剂压缩机通过混合制冷剂管道连接所述的主换热器，从所述的主换热器的中部抽出的混合制冷剂的管道连接到所述的再沸器，从所述的再沸器输出的混合制冷剂的管道连接所述的主换热器，再通过复热管道从冷箱出来连接到所述的混合制冷剂压缩机形成循环；
出冷箱的混合制冷剂在
0.28MPa
下进入混合制冷剂压缩机，被压缩至
3.5MPa
并冷却后进入主换热器，混合制冷剂在主换热器中部
-70
℃
~-90
℃温度下抽出，进入精馏塔底部再沸器作为热源加热塔底部
LNG
，混合制冷剂冷却到
-95
℃
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℃后回到主换热器，继续冷却到
-157
℃过冷液体后经节流阀减压至
0.33MPa
降温后，冷却主换热器各热流体被复热后出冷箱进入混合制冷剂压缩机循环压缩。
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