[發(fā)明專利]用于煤制天然氣的預冷卻和干燥凈化的系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104673417B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 陸歡慶;周懷祖;李杰;王宗良;周琦;劉紅艷;楊守青;孫永才;張滋生;李錕;李冬陽;吳龍;劉斌
• 申請（專利權）人: 上海堯興投資管理有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本發(fā)明屬于煤制天然氣干燥凈化處理領域，具體而言，本發(fā)明涉及用于煤制天然氣的預冷卻和干燥凈化的系統(tǒng)和方法。

背景技術

煤制天然氣的主要成分為甲烷，因此也稱為甲烷氣。煤制天然氣裝置的甲烷化(甲烷合成)的產(chǎn)品為40℃左右含飽和水的煤制天然氣(甲烷氣)，進入管道天然氣長輸管線或甲烷氣液化制取LNG前必須進行脫水干燥凈化處理。常用方法有冷分離法、固體吸附法和溶劑吸收法。

冷分離法是利用壓力變化引起溫度變動，使水蒸汽從氣相中冷凝下來的方法。常用有兩種流程：節(jié)流膨脹冷卻流程與加壓后冷卻流程，上述兩種方法氣體的干燥度即露點溫度，將受多種因素影響、且能量損失大，達不到很低的露點溫度。

固體吸附法脫水工藝是用多孔性的固體吸咐劑處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種組分吸附于固體表面上以達到分離的操作。吸附作用有兩種情況：一是固體和氣體間的相互作用并不是很強，類似于凝縮，引起這種吸附所涉及的力同引起凝縮作用的范德華分子凝聚力相同，稱之為物理吸附；另一種是化學吸附，這一類咐附需要活化能。物理吸附是一可逆過程，而化學吸附是不可逆的，被咐附的氣體往往需要在很高的溫度下才能逐出，且所釋出的氣體往往已發(fā)生化學變化。

目前用于天然氣脫水的多為固定床物理吸附。用吸附劑除去氣體混合物的雜質，一般都使吸附劑再生循環(huán)使用。升溫脫吸是工業(yè)上常用的再生方法。這是基于所有干燥劑的濕容量都隨溫度上升而降低這一特點來實現(xiàn)的。通常采用一種經(jīng)過預熱的解吸氣體來加熱床層，使被吸附物質的分子脫吸，然后再用載氣將它們帶出吸附器，這樣就可達到吸附，循環(huán)再生。吸附劑再生所需的熱量由載氣帶入吸附床，一般吸附劑的再生溫度為175～260℃。

固體干燥劑脫水的操作過程是周期性的，用一個或多個干燥塔吸附脫水。應采用吸附水能力比吸附烴類或吸附酸性氣體能力強的干燥劑，用熱氣體通過吸過水的干燥劑將水分帶出使之再生。

常用的固體吸附脫水法有氯化鈣法、硅膠法、活性氧化鋁及活性鋁礬土法，分子篩法以及復式固定干燥劑法等。復式固定干燥劑是綜合了多種干燥劑的優(yōu)點。該法是根據(jù)不同的氣源，分別放置不同的脫水劑，以便有選擇地脫除不同組分氣體的水分。天然氣脫水過程使用的吸附劑通常有分子篩和硅膠。

固體吸附脫水工藝對于大流量氣體投資和運行成本都比較高，此工藝只適合小流量的低壓天然氣處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出用于煤制天然氣的預冷卻和干燥凈化的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種用于煤制天然氣的預冷卻和干燥凈化的系統(tǒng)，包括：

預冷器，所述預冷器具有天然氣入口、第一冷卻天然氣出口、第一冷媒入口和第一冷媒出口，所述預冷器適于對煤制天然氣進行第一冷卻處理并得到第一冷卻天然氣；

氣液分離器，所述氣液分離器具有分離器入口、分離器出口和冷凝液出口，所述分離器入口與所述第一冷卻天然氣出口相連，所述氣液分離器適于對所述第一冷卻天然氣進行氣液分離；

冷卻器，所述冷卻器具有第一冷卻天然氣入口、第二冷卻天然氣出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，所述第一冷卻天然氣入口與所述分離器出口相連，所述冷卻器適于對經(jīng)過所述氣液分離的第一冷卻天然氣進行第二冷卻處理并得到第二冷卻天然氣；

洗滌塔，所述洗滌塔具有第二冷卻天然氣入口、甲醇洗滌液入口、凈化甲烷出口和甲醇洗滌后液出口，所述第二冷卻天然氣入口與所述第二冷卻天然氣出口相連，所述洗滌塔適于利用甲醇洗滌液對所述第二冷卻天然氣進行干燥和凈化處理，以便得到富含甲烷的甲醇洗滌后液和凈化甲烷；

其中，所述甲醇洗滌液入口與凈化合成氣的系統(tǒng)中的低溫甲醇洗裝置相連，所述甲醇洗滌后液出口與所述凈化合成氣的系統(tǒng)中的低溫甲醇吸收塔相連，以便利用所述低溫甲醇洗裝置生產(chǎn)的低溫甲醇預先在所述洗滌塔內(nèi)對所述第二冷卻天然氣進行干燥凈化處理后返回所述凈化合成氣的系統(tǒng)用于凈化合成氣。