[發明專利]一種LNG熱泵精餾生產超高純甲烷的裝置及生產方法

有效

• 申請號: 201610819605.2
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106288652B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 銀延蛟;張亞清;呂書山;張永生;鄭憲文;郭俊磊;閆紅偉;陳劍軍
• 申請（專利權）人: 河南心連心深冷能源股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;C07C7/00;C07C7/04;C07C9/04
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本發明屬于一種LNG熱泵精餾生產超高純甲烷的裝置及生產方法；包括原料液儲罐，原料液儲罐通過第一節流閥和蒸發器與第一精餾塔的第一原料氣進口相連，第一精餾塔的氣相出口通過第二換熱器的第一原料氣進口、第二換熱器的第一原料氣出口、熱泵、第二換熱器的第二原料氣進口、第二換熱器的第二原料氣出口和三通與第二再沸器的原料氣進口相連，第二再沸器的原料氣出口通過第四節流閥與第二精餾塔的第一原料氣進口相連，蒸發器內設有第一換熱器，第二精餾塔液相出口通過第一換熱器的第二原料氣進口和第一換熱器的第二原料氣出口與儲罐相連；具有工藝流程簡單、操作簡便，運行穩定、低能耗和制備液相甲烷純度不低于99.9995％的優點。

技術領域

本發明屬于生產超高純甲烷技術領域，具體涉及一種LNG熱泵精餾生產超高純甲烷的裝置及生產方法。

背景技術

目前，生產甲烷主要采用二級精餾法、吸附-膨脹脫附法和吸附-間歇精餾法；二級精餾法采用的為外部制冷技術，二級精餾法制取高純甲烷，產品純度可達99.99％，由于工藝過程中可利用提氦裝置的剩余冷量，甲烷為副產品，成本低，但需要依托大型空分系統。吸附-膨脹脫附法，通過多塔的高壓吸附，低壓脫附，實現純化甲烷的目的，此法設備簡單，操作、維護簡便，但收率低，流程長，需要配套設備多，占地面積大。并且此方法需定期更換吸附劑，因此成本較高；吸附-間歇精餾法，此種方法是先通過吸附法脫去H2O、CO2、C2等雜質，然后通過間歇精餾，制得液相甲烷產品。此法產品純度可達99.995％，甚至可提高到99.999％；但其操作復雜，工藝流程長，需定期更換吸附劑。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足而提供一種采用熱泵精餾、雙塔耦合精餾、工藝流程簡單、操作簡便，運行穩定、低能耗和制備液相甲烷純度不低于99.9995％的一種LNG熱泵精餾生產超高純甲烷的裝置及生產方法。

本發明的目的是這樣實現的：包括原料液儲罐，原料液儲罐通過第一節流閥和蒸發器與第一精餾塔的第一原料氣進口相連，第一精餾塔頂部的氣相出口通過第二換熱器的第一原料氣進口、第二換熱器的第一原料氣出口、熱泵、第二換熱器的第二原料氣進口、第二換熱器的第二原料氣出口和三通與第二再沸器的原料氣進口相連，第二再沸器的原料氣出口通過第四節流閥與第二精餾塔的第一原料氣進口相連，蒸發器內部設有第一換熱器，第二精餾塔底部液相出口通過第一換熱器的第二原料氣進口和第一換熱器的第二原料氣出口與儲罐相連；第一精餾塔底部液相出口通過第二節流閥、第二換熱器的尾氣進口、第二換熱器的尾氣出口與火炬相連；三通的第三端通過第一再沸器和第三節流閥與第一精餾塔上部的第二原料氣進口相連；第二精餾塔的頂部氣相出口通過管道與第一換熱器的第一原料氣進口相連，第一換熱器的第一原料氣出口與氣液分離器相連，所述氣液分離器的頂部氣相出口通過第五節流閥與火炬相連，所述氣液分離器的底部液相出口通過管道與第二精餾塔的第二原料氣進口相連。

一種LNG熱泵精餾生產超高純甲烷的裝置的生產方法，包括如下步驟：

步驟一：原料液儲罐中的LNG原料液通過第一節流閥、蒸發器的原料氣進口、蒸發器的原料氣出口和第一精餾塔的第一原料氣進口后進入第一精餾塔內；所述LNG原料液的組成成份為：甲烷、氫氣、氬氣、氮氣；LNG原料液的溫度為：-160～-155℃，氣相分率為0，甲烷摩爾分數：96.4％；第一節流閥后原料液溫度為：-156℃；蒸發器的原料氣出口的原料氣溫度為：-151～-147℃，氣相分率為1；

步驟二：第一精餾塔對原料氣進行精餾提純，精餾提純后的氣相通過第一精餾塔的頂部氣相出口、第二換熱器的第一原料氣進口和第二換熱器的第一原料氣出口進入熱泵內；所述第一精餾塔的頂部氣相出口的原料氣溫度為：-150～-155℃，甲烷摩爾分數：98.8％；第二換熱器的第一原料氣出口的原料氣溫度：0～10℃；