[發明專利]從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產品的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310715495.1
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103697659A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 侯智德;丁友勝;蔣旭;施曉俊;王第琿
• 申請（專利權）人: 中空能源設備有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J5/00;C10L3/10;C01B3/50
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 魏美貞

技術領域

本發明涉及一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產品的裝置及方法。

背景技術

制取富甲烷氣較為常見的是焦爐煤氣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，所得的合成氣再經水洗滌脫油洗萘、脫硫后的凈化后得到的甲烷體積分數為40～50%以上，另富含氫氣和氮氣。富甲烷氣再經低溫液化、低溫精餾制備出LNG和富氫產品。富甲烷化的焦爐煤氣經過凈化、液化分離制備出液化天然氣不僅可緩解國內天然氣短缺的問題，而且可以促進焦化與能源行業的技術進步與產業發展，發展焦爐煤氣制LNG項目可產生明顯的經濟效益、環境效益與社會效益，對焦爐煤氣回收利用產業具有重要意義。

富甲烷氣與常規天然氣組成有較大的區別，氮氣、氫氣含量相對較高，因此液化和分離工藝更復雜、單位產品能耗更高。

傳統的混合制冷聯合液氮制冷從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產品的工藝，精餾塔產生的低溫富氫氣、富氮氣和冷凝器產生的低溫氮氣以兩種方式提供冷量：一種是返回主換熱器為所有熱流股提供冷量，一種是用于過冷精餾塔底餾出的液化天然氣。

申請號為201210065876.5、名稱為從富甲烷氣中脫氫氮并生產液化天然氣的工藝和裝置的中國專利，申請號為201110291609.5、名稱為從富甲烷氣中脫氫氣、氮氣、一氧化碳并生產液化天然氣的工藝的中國專利，這些現有技術在制冷效果、富甲烷氣液化及分離效果等方面仍存在不足，單位能耗較高，而且對富氫氣體制取不足，易造成浪費。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種設計合理、節能、成本低的從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產品的裝置及方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種從富甲烷氣中制取液化天然氣和富氫產品的裝置，包括混合冷劑壓縮機制冷系統、預冷系統、液化冷箱系統、氮氣壓縮機系統；所述的混合冷劑壓縮機制冷系統包括混合冷劑壓縮機、一號中間冷卻器、一號末級冷卻器、中間氣液分離罐；混合冷劑壓縮機具有壓縮一段和壓縮二段；所述的預冷系統包括預冷換熱器、冷劑氣液分離器；所述的液化冷箱系統包括冷卻換熱器、液化換熱器、液氮過冷換熱器、脫氮精餾塔、脫氫精餾塔；脫氫精餾塔的塔頂設有一號塔頂冷凝蒸發器和一號塔頂氣液分離器；脫氮精餾塔的塔底設有塔底再沸器，塔頂設有二號塔頂冷凝蒸發器和二號塔頂氣液分離器；所述的氮氣壓縮機制冷系統包括氮氣壓縮機、二號中間冷卻器、二號末級冷卻器；

混合冷劑壓縮機的壓縮一段、一號中間冷卻器、中間氣液分離罐、混合冷劑壓縮機的壓縮二段、一號末級冷卻器、預冷換熱器的熱流體段、冷劑氣液分離器的混合料進口依次接通；冷劑氣液分離器的氣體出口、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、塔底再沸器、液化換熱器的熱流體段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷劑氣液分離器的液體出口、冷卻換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的冷流體段依次接通；冷卻換熱器的冷流體段與混合冷劑壓縮機的壓縮一段接通；這部分結構構成了混合冷劑的循環線路；

預冷換熱器的熱流體段、冷卻換熱器的熱流體段、液化換熱器的熱流體段、脫氫精餾塔進料口依次接通；脫氫精餾塔的塔頂氣體出口、一號塔頂冷凝蒸發器的冷凝段、一號塔頂氣液分離器進料口依次接通；一號塔頂氣液分離器的液體出口與脫氫精餾塔的回流液入口接通，一號塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過冷換熱器的過冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氫精餾塔的塔底液體出口與脫氮精餾塔的進料口接通；脫氮精餾塔的塔頂氣體出口、二號塔頂冷凝蒸發器的冷凝段、二號塔頂氣液分離器的進料口依次接通；二號塔頂氣液分離器的液體出口與脫氮精餾塔的回流液入口接通，二號塔頂氣液分離器的氣體出口、液氮過冷換熱器的過冷段、液化換熱器的冷流體段、冷卻換熱器的冷流體段、預冷換熱器的冷流體段依次接通；脫氮精餾塔的塔底液體出口與液化換熱器的熱流體段接通；這部分結構構成了富甲烷氣液化及分離線路；