[發明專利]一種用提氫解析氣制取液化天然氣和合成氨原料氣的方法

有效

• 申請號: 201310312837.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103361138A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張西成;陳秋艷;王好民;鄭黎;彭輝;劉中杰
• 申請（專利權）人: 開封黃河空分集團有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C01B3/50;F25J3/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于合成氨工序中放空氣綜合利用方法，具體涉及一種變壓吸附提氫環節的解析廢氣，其中含有大量的H₂、CO和CH₄，利用制冷液化精餾原理進行分離，用提氫解析氣制取液化天然氣和合成氨原料氣的方法。本發明所涉及的合成氨原料氣是指，提氫解析氣采用深冷分離的方法得到LNG后，剩下的組分為CO、H₂和N₂的餾分氣體送入合成氨工藝的變換裝置作為合成氨工藝的原料氣。

背景技術

以固態原料煤、焦炭、渣油及天然氣為原料制取合成氨的過程包括：采用氣化的方法制取粗合成氣；對粗原料氣進行凈化處理，主要包括高低變換、脫硫、脫碳及提氫過程；氫氣與氮氣以一定比例進行合成，得到氨氣產品。本發明所涉及的提氫解析氣的定義為，采用變壓吸附方法對粗原料氣提氫，經過解析過程釋放的一股氣體。

在合成氨工序中，其工藝廢氣中含有高熱值的可燃氣體，如果只是采用燃燒的方式回收熱能，不但損失了大量能源，降低原材料的利用率，而且還污染環境，不符合我國提倡的節能環保要求。去年我國合成氨產量達到5000萬噸，并繼續呈增長趨勢，其裝置排放的廢氣如果不加以利用，將是很大的資源浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提氫解析氣的綜合利用工藝，在制取液化天然氣的同時獲得合成氨原料氣，提高原料的利用率。

為實現上述目的，本發明采用的技術手段是，一種用提氫解析氣制取液化天然氣和合成氨原料氣的方法，包括以下步驟：過濾壓縮工序、凈化工序和液化分離工序，所述過濾壓縮工序的操作條件是將提氫解析氣過濾除雜后，用壓縮機壓縮到2.5~3.5MPa（本發明中所涉及的壓力均為表壓）后，冷卻至40℃；所述凈化工序的步驟是，來自過濾壓縮工序的提氫解析氣，進入吸收塔脫除酸性氣體，脫出酸性氣體以后經過冷卻和分離，進入吸附塔進行脫水。

上述吸收塔中的吸收液可以是N-甲基二乙醇胺含量為35-50wt%的水溶液，為了提高吸收速度，吸收液中還可以加入3~5wt%的活化劑。

所述液化分離工序包括主流程工藝和制冷工藝，主流程工藝的步驟為：凈化后的提氫解析氣進入主換熱器，被冷卻至氣液混合狀態后進入精餾塔，然后在精餾塔底得到液化天然氣，經過冷器過冷至-143℃，節流后送進LNG貯槽；從分餾塔頂部出來的是合成氨原料氣，首先進入過冷器過冷液化天然氣，后進主換熱器復熱后，送入合成氨工藝的變換裝置作為合成氨工藝的原料氣。

上述LNG貯罐中的閃蒸氣經過主換器復熱后，重新進入過濾壓縮工序。

所述精餾塔可以采用規整填料塔。

所述精餾塔的壓力高于變換裝置的壓力，合成氨原料氣出冷箱后，不需要另設壓縮機，可直接進變換裝置。

所述制冷工藝的步驟為：氮氣首先經過三級壓縮至3.5~4.5MPa，再次進入膨脹機的增壓端增壓至約4.5~5.5MPa，后經水冷冷卻至40℃進入主換熱器，被冷至-15℃從主換熱器中抽出進入預冷機組，被冷至-30℃再次進入主換熱器，被冷至-90℃后進入精餾塔底的再沸器，為再沸器提供熱源用于加熱塔底液體，后再次進入主換熱器被分成兩股，一股以-100?~?-120℃抽出主換熱器進入膨脹機組；另外一股被冷至-160?~?-165℃后節流至0.7~1.2MPa，后進入精餾塔塔頂的冷凝器，與塔頂餾分氣相變換熱，以液氮蒸發作為塔頂冷凝器的冷源，餾分氣冷凝作為精餾塔回流液，液氮蒸發后與膨脹機出來的另一股氮氣混合后經主換熱器復熱，然后進入壓縮機組進行三級壓縮，完成制冷循環。

上述進入膨脹機組后的一股氮氣的壓力和溫度分別與塔頂冷凝器氮氣側蒸發壓力和溫度相一致。

進入膨脹機組后的一股氮氣膨脹后的壓力為0.7~1.2MPa、溫度為-163?~?-172℃。

進入再沸器的氮氣與塔底液體的溫差維持在1.5?~?3℃；進入冷凝器中的液氮與塔頂氣體的溫差維持在1.5?~?3℃。

本發明所得到的產品純度和提取率很高，甲烷純度可達99.9%以上，回收率大于98%；合成氨原料氣中甲烷含量小于10ppm，H₂回收率大于99%，CO回收率大于99%，實現了提氫解析氣中可燃氣體全部回收利用。