[發(fā)明專利]工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710056653.5
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106871576B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅凱;薛天祥;葛雄
• 申請（專利權(quán)）人: 北京三泰天潔氣體凈化技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J3/08
• 代理公司: 北京市安倫律師事務(wù)所 11339
• 代理人: 楊永波

1.一種工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）預(yù)冷：將凈化合成氣和升壓后的冷劑氣體均通過深冷冷換和氣液分離系統(tǒng)的預(yù)冷器預(yù)冷，預(yù)冷器出口溫度為既滿足向LNG提純塔再沸器提供低溫?zé)嵩矗帜軡M足冷劑循環(huán)壓縮膨脹制冷系統(tǒng)的冷劑膨脹機恒熵膨脹要求；

（2）冷卻：經(jīng)步驟（1）預(yù)冷后的凈化合成氣通過深冷冷換和氣液分離系統(tǒng)的冷卻器冷卻冷凝，冷卻器出口冷卻終點溫度為甲烷的冰點溫度以上，使凈化合成氣中的甲烷成分從深冷冷換和氣液分離系統(tǒng)的氣液分離器以凝液的形式分離出來，該過程由于合成氣中CO分壓較高，部分CO組分也出現(xiàn)在凝液中，氣液分離器分離出來的凝液通過減壓逆向返回冷卻器復(fù)熱回收冷量后，送入深冷傳質(zhì)系統(tǒng)的LNG提純塔；

（3）LNG提純和富氫氣體洗滌：將步驟（2）中由氣液分離器分離出來的工藝凝液減壓、復(fù)熱后在LNG提純塔中進行提純，提純過程中的熱負荷由預(yù)冷后的凈化合成氣提供，冷負荷由冷卻器提供的富CO過冷液提供；從氣液分離器出來的氣相進入深冷傳質(zhì)系統(tǒng)的富氫氣體洗滌塔中，富CO過冷液從富氫氣體洗滌塔的塔頂引入，通過逆向傳質(zhì)將殘存的甲烷組分最大程度地回收下來，塔釜液經(jīng)減壓后引入LNG提純塔作為冷回流的一部分，塔頂?shù)拿摷淄闅饨?jīng)復(fù)熱后出冷箱；

（4）脫甲烷合成氣的生成：從步驟（3）中LNG提純塔塔頂分離后的富CO氣順序逆向返回冷卻器和預(yù)冷器進行復(fù)熱冷回收，然后由冷箱外的富CO氣壓縮機組升壓至富氫氣體洗滌塔塔頂產(chǎn)生、并順序逆向通過冷卻器、預(yù)冷器進行復(fù)熱后的脫甲烷富氫氣體的壓力，升壓后的富CO氣定量分出兩股物流分別再次循環(huán)返回冷箱內(nèi)的預(yù)冷器、冷卻器冷卻冷凝后形成富CO過冷液，分別引入LNG提純塔塔頂和富氫氣體洗滌塔塔頂，剩余的平衡富CO氣將與復(fù)熱后的脫甲烷富氫氣體混合構(gòu)成脫除甲烷的合成氣送往下游合成單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，步驟（2）包括分級冷卻氣液分離步驟：所述冷卻器包括一級冷卻器和二級冷卻器，經(jīng)步驟（1）預(yù)冷后的凈化合成氣經(jīng)過冷箱中的一級冷卻器和二級冷卻器分級冷卻冷凝后，分別相應(yīng)地在第一氣液分離器、第二氣液分離器中將工藝凝液分離出來，這兩股凝液成分主要是甲烷組分和部分液化的CO組分，二級冷卻器出口的溫度為甲烷的冰點溫度以上，該溫度既滿足最大限度地冷凝凈化氣中的甲烷成分，又能避免系統(tǒng)發(fā)生冰堵，所述第一氣液分離器分離出來的凝液經(jīng)減壓后通過一級冷卻器、所述第二氣液分離器分離出來的工藝凝液經(jīng)減壓后通過二級冷卻器復(fù)熱后進入LNG提純塔相應(yīng)位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，所述冷劑循環(huán)壓縮膨脹制冷系統(tǒng)的冷劑壓縮機組中的冷劑采用單工質(zhì)氮氣，所述冷箱外的冷劑壓縮機組將低壓氮氣升壓至預(yù)定壓力送入冷箱內(nèi)的預(yù)冷器，高壓氮氣被預(yù)冷到設(shè)定溫度，并通過旁路調(diào)整穩(wěn)定溫度后送入冷箱內(nèi)的制冷膨脹機，在設(shè)定的膨脹機出口壓力下得到預(yù)設(shè)參數(shù)的低溫冷劑，該冷劑被直接送往二級冷卻器并向其提供低溫冷量，從二級冷卻器出來的被復(fù)熱的冷劑繼續(xù)順序進入一級冷卻器和預(yù)冷器，最終被復(fù)熱至常溫返回冷劑壓縮機組進口端實現(xiàn)密閉循環(huán)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，所述預(yù)冷器的冷卻溫度為-120℃±2℃，所述一級冷氣器的冷卻溫度為-155℃～-166℃，所述二級冷卻器的冷卻溫度為-176℃～-178℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，所述步驟（3）中LNG提純塔塔底的液化CH₄經(jīng)管路輸送至一級冷卻器過冷后，經(jīng)減壓送入氣液分離器實現(xiàn)BOG的分離，穩(wěn)定后的液相LNG產(chǎn)品送入LNG儲液罐儲存。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)合成氣低溫前脫甲烷方法，其特征在于，所述步驟（3）中通過直接向LNG提純塔塔頂引入由富CO氣壓縮機組壓縮和經(jīng)冷箱中的預(yù)冷器、冷卻器冷卻冷凝形成的富CO過冷液，以降低LNG提純塔塔頂氣中的甲烷濃度、提高目標(biāo)副產(chǎn)品液化甲烷的收率，另外按所述同樣路徑直接向富氫氣體洗滌塔塔頂引入富CO過冷液，以進一步回收第二氣液分離器氣相中殘存的甲烷組分。