[發明專利]從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備及方法

有效

• 申請號: 201110319861.2
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102504900A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 趙德泉;楊光達;于艷君
• 申請（專利權）人: 遼寧哈深冷氣體液化設備有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備及方法。

背景技術：

焦爐煤氣又稱煉焦煤氣，其主要成分為含量55%左右的氫氣、含量約25%左右的甲烷(CH₄)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和氮氣（N₂）的含量約20%。由于焦爐氣富含氫氣、甲烷與一氧化碳，因此可通過甲烷化反應來提高熱值，使絕大部分一氧化碳、二氧化碳轉化成甲烷，可以得到甲烷體積分數40-50%以上的合成天然氣，再經液化得到液化天然氣（LNG）。焦爐煤氣甲烷化生產液化天然氣技術，具有投資小，消耗低，無污染、能量利用率高、產品市場前景好等優勢，是焦化企業煤氣利用的較佳選擇。

由于焦爐煤氣中氫氣含量較高，相應的液化分離溫度較低，因而制取LNG較常規天然氣需消耗較多能量。傳統的LNG裝置采用單一混合制冷劑壓縮機制取冷量，由于焦爐煤氣精餾塔塔頂溫度較低，如采用混合冷劑作冷源，不但制冷劑中異戊烷或異丁烷由于溫度低容易凍結，而且如溫度太低其中甲烷也可能凍結。如提高塔頂溫度則必須提高原料氣壓力或降低甲烷提取率，成本較高。

發明內容：

本發明的目的是提出一種可靠性好、效率高、運行費用低的從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備及方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備，其組成包括：安裝在冷箱內的主換熱器，所述的主換熱器分別連接混合制冷劑壓縮制冷系統及氮氣壓縮制冷系統；與所述的主換熱器經管路連接的精餾塔的塔頂裝有冷凝器，所述的精餾塔的塔底裝有再沸器，所述的冷凝器輸出管路經過冷器連接所述的主換熱器最終連接燃料輸出管路，所述的再沸器經管路連接所述的過冷器后再連接液化天然氣貯槽。

所述的從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備，所述的混合制冷劑壓縮制冷系統包括混合制冷劑壓縮機，所述的混合制冷劑壓縮機通過混合制冷劑管道連接所述的主換熱器，從所述的主換熱器的中部抽出的混合制冷劑的管道連接到所述的再沸器，從所述的再沸器輸出的混合制冷劑的管道連接所述的主換熱器，再通過復熱管道從冷箱出來連接到所述的混合制冷劑壓縮機形成循環。

所述的從焦爐煤氣中制取液態天然氣的設備，所述的氮氣壓縮制冷系統包括氮氣壓縮機，所述的氮氣壓縮機的氮氣壓縮管道連接所述的主換熱器，冷卻后的氣體管路經節流閥連接冷凝器，從冷凝器輸出的氮氣管路連接氮氣壓縮機進行循環。

一種利用上述的設備從焦爐煤氣中制取液態天然氣的方法，該方法包括如下過程：凈化后的焦爐氣通過管道送入主換熱器被從混合制冷劑壓縮機中返流的低溫介質冷卻到-160℃~-175℃進入精餾塔中部進行精餾，塔釜獲得液化天然氣經過冷器過冷后減壓至貯槽壓力送至常壓液化天然氣貯槽中儲存；塔頂部抽出含氫氣、一氧化碳、氮氣的尾氣經過冷器升溫回主換熱器復熱后送出，精餾塔底所需冷量由混合制冷劑壓縮制冷系統提供，精餾塔頂所需冷量由氮氣壓縮制冷系統提供。

所述的從焦爐煤氣中制取液態天然氣的方法，所述的混合制冷劑壓縮制冷系統中所使用的混合制冷劑由甲烷、乙烯、丙烷、異丁烷和氮氣的混合物。

所述的從焦爐煤氣中制取液態天然氣的方法，所述的氮氣壓縮制冷系統中中所使用的工質為氮氣或者甲烷含量為10%~40%的氮和甲烷的混合氣體。

有益效果：

1.?本發明有二套獨立的制冷系統：混合制冷劑壓縮制冷系統及氮氣壓縮制冷系統。氮氣壓縮制冷系統用于提供由于精餾塔頂溫度較低的低溫冷量，其優點是：氮氣屬低溫工質，蒸發溫度低且不易凍結，由于塔頂溫度低使得尾氣中甲烷含量降低因而可提高甲烷收率；當環境溫度變化或調節產量需調節混合冷劑配比時，精餾塔工況受到的影響較小；采用低溫氮氣壓縮機由于吸入氮氣過熱度小因而制冷效率高。根據原料氣組分情況可以決定采用純氮氣還是氮甲烷混合氣體以最大限度降低冷凝器溫差，降低能耗。