煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备制造技术

煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备,煤层气进口（1）连接进入前端压缩机（2），然后连接进入脱氧反应器（3），然后连接进入后端压缩机（5），然后连接进入脱酸单元（7），再进一步依次连接脱水单元（8）、脱苯脱汞单元（9）和液化冷箱低温精馏单元（10），最后连接进入LNG储罐（12）。采用前端脱氧工艺，有效避免后面脱酸、脱水、液化、低温精馏等工段可能存在的爆炸极限问题，中间脱酸、脱水、脱汞、脱苯工艺成熟稳定，后端低温精馏液化工艺甲烷收率高、LNG产品质量有保障。相比PSA脱氮工艺具有节约投资10%，甲烷回收率提高10%，运行成本降低10%以上的特点，从而保证整个液化装置的安全，稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤层气制液化天然气领域，尤其是煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备。
技术介绍
中国通常采煤技术中，由动采区和采空区抽排产生的煤层气主要是的混合煤层气，其中掺杂大量空气，甲烷浓度变化范围大，集中在30%～80%，俗称“煤矿瓦斯”。因为煤层气中含有氧气所以具有一定的危险性，常温常压下，甲烷在空气中的爆炸极限在5%～15%，随着温度和压力升高，爆炸极限迅速扩大。但是，由于混合煤层气还含有大量氮气，无法达到车用压缩天然气或液化天然气的质量标准，从而大大限制了其应用。其他国家部分较为先进的煤矿技术多采用先采气方式，通常再采煤过程时煤层气的氧含量会低于2%，但是同时这些技术对高氧含量的脱除极少涉及。中国是目前国际上对高含氧、高含氮煤层气研究比较多的国家，通常的脱除方法有变压吸附（PSA）技术、膜分离技术以及直接液化精馏分离等。例如：中国专利CN101922849A，介绍了一种燃气提纯
的含氧煤层气的液化精馏方法，利用含氧煤层气液化后再通过精馏塔分离掉其中的杂质氮气、氧气，从而在塔底得到高纯度的液化天然气产品。中国专利CN204298357U，介绍了一种含氧煤层气脱氧、脱氮液化系统。所述液化系统包括冷箱、精馏塔、煤层气脱氧、脱氮机构和氮气冷剂循环机构；氮气冷剂循环机构为冷箱和精馏塔提供冷量。中国专利CN102206129A，公开了一种含氧煤层气分离的方法，从包括氧气、氮气、甲烷等的含氧煤层气中分离提纯甲烷，采用精馏塔将通入其中的含氧煤层气低温精馏，从而分离提纯甲烷。上述三个专利，基本都是采用低温精馏的方法分离煤层气中的氧气和氮气，甚至进行了爆炸极限的计算，以试图避免爆炸的可能。在理论计算中上述方案完全可行，但是实际运行中煤层气氧含量非常不稳定，一旦氧气浓度波动，会使后端原料气的爆炸极限也出现波动，更加致命的是上述情况还无法实时有效监测，所以实际使用中的安全问题其实一直存在。中国专利CN101445755A，介绍了采空区、动采区抽排含氧混合煤层气提纯，液化用的一种煤层气提纯方法，该方法主要通过原料煤层气—脱氧—增压—脱碳—脱水—脱氮—储运等环节。该专利重点在于脱氧环节前置，从而避免后端爆炸极限出现。然而，该专利更加强调脱氧环节，对后续环节没有公开。
技术实现思路
本技术的目的是提供煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备，以支持从高氧气、高氮气的煤层气中生产合格液化天然气。本技术的目的将通过以下技术措施来实现：包括煤层气进口、前端压缩机、脱氧反应器、后端压缩机、脱酸单元、脱水单元、脱苯脱汞单元、液化冷箱低温精馏单元和LNG储罐；煤层气进口连接进入前端压缩机，然后连接进入脱氧反应器，然后连接进入后端压缩机，然后连接进入脱酸单元，再进一步依次连接脱水单元、脱苯脱汞单元和液化冷箱低温精馏单元，最后连接进入LNG储罐。尤其是，脱氧反应器与脱氧压缩循环机循环连接。尤其是，脱酸单元与胺液再生装置循环连接。尤其是，液化冷箱低温精馏单元与混合冷剂压缩机循环连接。尤其是，LNG储罐进一步的通过BOG闪蒸气釜连接回到前端压缩机进行循环。本技术的优点和效果：采用前端脱氧工艺，有效避免后面脱酸、脱水、液化、低温精馏等工段可能存在的爆炸极限问题，中间脱酸、脱水、脱汞、脱苯工艺成熟稳定，后端低温精馏液化工艺甲烷收率高、LNG产品质量有保障。符合本质安全理念，从源头消除氧气隐患，具有更好的安全性，相比PSA脱氮工艺具有节约投资10%，甲烷回收率提高10%，运行成本降低10%以上的特点，保证整个液化装置的安全，稳定运行。附图说明图1为本技术实施例1结构示意图。附图标记包括：煤层气进口1、前端压缩机2、脱氧反应器3、脱氧压缩循环机4、后端压缩机5、胺液再生装置6、脱酸单元7、脱水单元8、脱苯脱汞单元9、液化冷箱低温精馏单元10、混合冷剂压缩机11、LNG储罐12、BOG闪蒸气釜13。具体实施方式本技术原理在于，脱氧装置放在前端,优先经过脱氧后,在经过脱酸、脱水、脱苯脱汞、制冷、低温精馏。煤层气需要经过催化脱氧、脱酸、脱水、脱苯脱汞、液化、低温精馏的工艺路径，充分利用各个物质的物性条件，高含氧、高含氮的低压煤层气依次通过前端增压初步提高压力，脱氧反应器脱除氧气，后端增压再次提高压力，脱酸单元脱除H2S、CO2，脱水单元脱除气相水分，脱苯脱汞单元脱除有害物，液化单元将煤层气部分液化，低温精馏分离甲烷和氮气，混合冷剂压缩机为系统提供冷量，最终得到质量合格的液化天然气产品。前端脱氧工艺有效避免了各物质爆炸极限问题，中间脱酸、脱水、脱汞、脱苯工艺成熟稳定，后端低温精馏液化工艺甲烷收率高、LNG产品质量有保障，将脱氧、脱氮融入到煤层气液化中，组合脱氧、脱酸、脱水、冷箱、脱氮工序，形成从头到尾的完整液化工艺路线，最终得到液化天然气产品，保证整个液化装置的安全，稳定运行。本技术包括：煤层气进口1、前端压缩机2、脱氧反应器3、后端压缩机5、脱酸单元7、脱水单元8、脱苯脱汞单元9、液化冷箱低温精馏单元10和LNG储罐12。下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。实施例1：如附图1所示，煤层气进口1连接进入前端压缩机2，然后连接进入脱氧反应器3，然后连接进入后端压缩机5，然后连接进入脱酸单元7，再进一步依次连接脱水单元8、脱苯脱汞单元9和液化冷箱低温精馏单元10，最后连接进入LNG储罐12。前述中，脱氧反应器3与脱氧压缩循环机4循环连接。前述中，脱酸单元7与胺液再生装置6循环连接。前述中，液化冷箱低温精馏单元10与混合冷剂压缩机11循环连接。前述中，LNG储罐12进一步的通过BOG闪蒸气釜13连接回到前端压缩机2进行循环。本实施例中，高含氧、高含氮的煤层气由煤层气进口1进入，首先经过前端压缩机2前端增压至0.2～1MPa左右，与部分来自脱氧循环压缩机4的循环气混合，经过预热后，进入脱氧反应器3脱氧催化剂床层，反应温度控制在300～800℃左右，脱氧后煤层气中氧气体积分数≤0.2%；再经过废热锅炉循环回收热能后，进入后端压缩机5进行后端增压，增压至4.5～6MPa左右；然后再进入脱酸单元7进行MDEA脱酸工段，同时经过胺液再生装置6进行胺液循环再生，得到脱酸后的煤层气，其CO2体积分数≤50ppm，H2S体积分数≤4ppm；进入脱水单元8的分子筛脱水工段，脱除至≤10ppm后，然后进入脱苯脱汞单元9脱除至Hg质量浓度≤0.01μg/m³，苯类体积浓度≤10x10-6后得到净化气。进一步的，净化气进入液化冷箱低温精馏单元10冷箱中冷却液化，混合冷剂压缩机11支持液化冷箱低温精馏单元10制冷工作，然后利用甲烷、氮气沸点的不同，液化冷箱低温精馏单元10采用低温精馏的方法，将氮气从其塔顶富集后排出，液态甲烷从其底部塔釜排出后再次进入LNG储罐12冷箱过冷段过冷循环，以保证煤层气连续不断的干燥，最后由LNG储罐12生产出合格的液化天然气产品。本技术中，包括前端增压、耐硫催化脱氧、后端增压、MDEA脱碳、分子筛脱水、脱苯、脱汞、液化、低温精馏脱氮、混合冷剂循环的十个单元部分。净化工艺、液化工艺有机整合，工艺组合性强。本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备, 包括煤层气进口（1）、前端压缩机（2）、脱氧反应器（3）、后端压缩机（5）、脱酸单元（7）、脱水单元（8）、脱苯脱汞单元（9）、液化冷箱低温精馏单元（10）和LNG储罐（12）；其特征在于， 煤层气进口（1）连接进入前端压缩机（2），然后连接进入脱氧反应器（3），然后连接进入后端压缩机（5），然后连接进入脱酸单元（7），再进一步依次连接脱水单元（8）、脱苯脱汞单元（9）和液化冷箱低温精馏单元（10），最后连接进入LNG储罐（12）。

【技术特征摘要】
2016.09.27 CN 20162108273921.煤层气脱氧脱氮生产液化天然气的组合设备,包括煤层气进口（1）、前端压缩机（2）、脱氧反应器（3）、后端压缩机（5）、脱酸单元（7）、脱水单元（8）、脱苯脱汞单元（9）、液化冷箱低温精馏单元（10）和LNG储罐（12）；其特征在于，煤层气进口（1）连接进入前端压缩机（2），然后连接进入脱氧反应器（3），然后连接进入后端压缩机（5），然后连接进入脱酸单元（7），再进一步依次连接脱水单元（8）、脱苯脱汞单元（9）和液化冷箱低温精馏单元（10），最后连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连帅，
申请(专利权)人：上海安恩吉能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31