[發明專利]一種液化天然氣及合成氨聯產工藝

有效

• 申請號: 201110412589.2
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102533365A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 趙輝;韓勇;羅丹雨;朱玉營;姜從斌
• 申請（專利權）人: 航天長征化學工程股份有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10;C01C1/04
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅

技術領域

本發明屬于煤化工技術領域。特別涉及一種煤氣化合成氨和液化天然氣的聯產工藝。

背景技術

天然氣作為清潔能源是居民生活必須的首選燃料。隨著國家對能源需求的不斷增長，液化天然氣產品將對優化中國的能源結構，有效解決能源供應安全、生態環境保護的雙重問題，實現經濟和社會的可持續發展發揮重要作用。作為天然氣下游主要用戶之一的城市燃氣用戶，其用氣負荷波動量非常大，每天面臨氣源調峰的壓力。因此，各城市燃氣企業均需投巨資建設一些調峰設施。本專利技術滿足合成氨與液化天然氣(LNG)靈活調節生產的優點，且利用一套裝置滿足兩種產品生產的先進性。

傳統的氨合成工藝流程為，粗煤氣制備→變換→脫硫脫碳→精制→氨合成。

傳統的液化天然氣工藝流程為，粗煤氣制備→變換→脫硫脫碳→甲烷合成→甲烷分離。

發明專利CN1036375A中記載了一種煤制備合成天然氣的工藝，該工藝是煤加氫處理獲得的煤氣，經過凈化，變換，甲烷化后經過深冷分離，獲得合成天熱氣和氫氣，氫氣用于煤加氫處理；這樣氫氣的處理利用率不高。

發明專利CN101607694A中記載了一種烴類物質通過變換，甲烷化和深冷分離后獲得的合成氨原料，但是該專利中沒有獲得液化天然氣，同時所用原料也不是煤氣化的煤氣。

本發明利用一套化工裝置實現兩種產品方案的生產。

此外，本發明也適用于利用現有化工裝置進行技術改造，利用當地煤炭資源進行非催化部分氧化后的粗煤氣。

本發明具備先進的冷量及熱量配備方案。且具備較強的可調節和可操作性，并達到了冷熱能量的優化匹配。

本發明在深冷過程中，使用了氮洗工藝，分離出的氫氣中帶有氮氣，通過調整NH比回收冷量后用于氨合成，即減少了氮和氫氣的分離工序，又節省了部分能量。

發明內容

本發明的目的是一種利用煤聯產液化天熱氣和合成氨的一種方法，提供一種可有效分離基本組分為氫氣、甲烷的原料氣，分離液化甲烷(液化天然氣)作為清潔能源，純度可達到99.9％(vt)；凈化氫氣并配氮，使H₂∶N₂＝3∶1，同時利用中壓氮氣節流的冷量，出界區的合成氣送往下游合成氨裝置；

本發明還提供了一種聯產液化天熱氣和合成氨的裝置。

本發明的技術方案如下：

一種液化天然氣及合成氨的聯產工藝，其特征在于包括如下步驟：

(1)、煤氣經變換處理，獲得變換氣；

(2)、所述變換氣經冷凝分離所獲得的冷凝液后，進行脫硫脫碳，得到凈化變換氣；

(3)、將所述凈化變換氣進行甲烷化處理，獲得包括氫氣和CH₄的混合氣體；

(4)、將步驟(3)所獲得的混合氣體進行深冷分離，分離出的液態CH₄為液化天然氣；并獲得氫氣；

(5)、將步驟(4)獲得的氫氣與氮氣混合，得到一定氫氮比的合成氣，送入合成氨工序，獲得氨。

本發明所述煤氣為以煤為原料經加壓氣化產出的高溫煤氣。

本發明所述的變換處理包括兩段變換，煤氣進入換熱器與第一段變換爐出口廢熱鍋爐產蒸汽進行熱交換后，其中一部分進入第一變換爐，經過第一段變換處理后的氣體，通過廢熱鍋爐產生蒸汽和煤氣換熱后進入第二段變換爐，經過第二段變換處理后的氣體通過蒸汽過熱器及蒸汽廢熱鍋爐后分級回收熱量。

第一段變換中CO的轉化率為20～40％(v/v)；第二段變換CO轉化率為10～15％(v/v)；其中40％-60％(v/v)的煤氣進入第一段變換爐。

所述甲烷化處理包括大量甲烷化過程和補充甲烷化過程；在大量甲烷化過程中CO轉化為CH₄；在補充甲烷化過程中CO₂轉為為CH₄。

甲烷化處理包括3級甲烷化；凈化變換氣先進入原料換熱器，凈化變換氣在所述原料換熱器中被來自第3級甲烷化爐的出口氣加熱；經過熱交換的凈化變換氣一部分與第1級甲烷化爐出口的氣體混合進入第2級甲烷化爐進行甲烷化處理；另一部分與第2級甲烷化爐出口的一部分作為循環氣的氣體混合，以稀釋凈化變換氣中的CO濃度，然后進入第1級甲烷化爐進行甲烷化；另一部分第二級甲烷化爐出口的氣體進入第3級甲烷化爐進行補充甲烷化處理，經第3級甲烷化處理后的氣體進入所述原料換熱器，與所述凈化變換氣熱交換后，通過循環水冷卻器冷卻并分離冷凝水，然后通過分子篩吸附水份，進行深冷分離。