一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法技术

技术编号:19734781 阅读:138 留言:0更新日期:2018-12-12 03:01
本发明专利技术涉及一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法。首先利用富氧气体对兰炭尾气进行富氧改性,经湿法脱硫后增压,然后预净化脱除改性兰炭尾气中的焦油、萘、苯;接力增压后变换精脱硫进行甲烷化反应,得到合成气;对合成气依次脱碳、干燥脱水、深冷液化,最终制得液化天然气。预净化及深冷液化所得再生气混合后可作为锅炉房燃料气。兰炭尾气富氧化改性后,降低氮气的含量,提高尾气中CH4,CO,CO2对后续合成甲烷化有利的组分含量,进一步降低整个LNG生产过程中的能耗,具有更高的经济效益。制备过程中能量循环利用,既能减少废气排放,又能充分利用装置自身的能量与热量,节能环保,具有很高的环境效益及经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法
本专利技术涉及环境治理及天然气合成领域,具体涉及一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的工艺方法。
技术介绍
兰炭尾气为兰炭生产过程中的副产品,因兰炭尾气热值较低,且含有各种复杂的、难以处理的化合物,如苯、焦油、萘、NH3、HCN、有机硫、无机硫等杂质,故不适合将兰炭尾气作为民用燃气,通常只作为普通燃料进行燃烧。国内之前投运的工厂,大多将兰炭尾气直接外排或者送火炬燃烧排放,不仅造成大气污染,同时也是一种能源的浪费。目前较常见的兰炭尾气的利用方式之一为利用其制备液化天然气,如CN201210264997.2。但因其组成的独特性和所含杂质的复杂性,兰炭尾气制液化天然气工艺普遍存在投资高、能耗大、经济性和可实施性差等问题,而使得国内至今尚无投运的兰炭尾气制LNG工厂。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术创造旨在提出一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气并联产蒸汽的方法,以解决现有制备工艺中产品LNG纯度不够高,能耗大的问题。该专利技术不仅流程简单、操作便捷,而且产品LNG纯度高,能耗低,具有很高的环保效益及经济效益,实现了兰炭尾气高效清洁的利用。为达到上述目的,本专利技术创造的技术方案是这样实现的:首先利用富氧气体对兰炭尾气进行富氧改性,经湿法脱硫后增压,然后预净化脱除改性兰炭尾气中的焦油、萘、苯;接力增压后变换精脱硫进行甲烷化反应,得到合成气;对合成气依次脱碳、干燥脱水、深冷液化,最终制得液化天然气。具体包括如下工艺步骤:(1)炭炉改性:将富氧比>95V%的富氧空气送至兰炭炉,以改善兰炭炉尾气组成,产出改性兰炭尾气(简称改性炭炉气);可采用空分制氧产出富氧空气。作为优选,一种改性炭炉气的组成可以为:N25-8mol%;H240-50mol%;CO20-25mol%,CO210-15mol%;CH410-20mol%;其余为C2及以上烃类;其中含有硫化物、苯、萘、焦油等杂质;此时兰炭炉的操作压力为0-8kPaG。(2)湿法脱硫:对步骤(1)产生的改性炭炉气进行湿法脱硫,脱除原料气中的无机硫及少量的SO2,使H2S的含量降至20mg/Nm3;进一步地,湿法脱硫的操作压力为0-5kPaG,操作温度不高于45℃。(3)鼓风增压:将步骤(2)脱硫后的改性炭炉气鼓风增压至5-8kPaG后进入气柜缓冲,操作温度40-50℃;可选择离心风机或者罗茨风机进行鼓风增压。(4)螺杆压缩:对步骤(3)气柜里的改性炭炉气初步增压至0.5-0.7MPaG;可采用喷水螺杆机进行增压,喷水螺杆机入口温度40-50℃,入口压力为0-10kPaG。(5)预净化:对步骤(4)初步增压后的改性炭炉气深度净化;其中变温变压吸附工艺可以作为一种深度净化的实施例进行,变温吸附塔操作压力为0.5-1.0MPaG。将焦油含量脱除至≤1mg/Nm3,萘含量脱除至≤3mg/Nm3,苯含量脱除至≤500mg/Nm3。预净化装置再生气可由步骤(10)干燥脱水的装置再生气与预净化自身所得的改性炭炉气混合组成。再生气尾气送去步骤(12)锅炉房产出蒸汽,既能减少废气排放,又能充分利用装置自身的能量与热量,节能环保,具有很高的环境效益及经济效益。(6)离心增压:对步骤(5)净化后的改性炭炉气接力增压至2.5-3.2MPaG;作为优选,可将改性炭炉气接力增压至2.8-3.2MPaG。采用步骤(4)螺杆压缩机与步骤(6)离心压缩机接力压缩的方法,降低设备选型的难度,便捷操作。(7)变换精脱硫:对步骤(6)增压后的改性炭炉气变换氢碳比并深度脱硫,将总S含量脱至0.1ppmv;变换后C0的含量为10-15mol%,CO2的含量为15-20mol%。所述步骤(7)变换精脱硫工艺,一方面对改性炭炉尾气中高含量CO在变换反应器进行变换反应,尽可能多的在甲烷化工段生产甲烷;另一方面对改性炭炉气中大部分有机硫进行加氢和水解转化为无机硫,然后再串联一级加氢反应器将剩余的难转化的大分子有机硫转化为无机硫,最后用脱硫剂将有机硫脱除。在本技术方案中,将总S含量脱至0.1ppmv。改性后兰炭尾气CO含量较高,传统的加氢脱硫剂已不能使用在此类组成中,本专利技术步骤(7)采取先变换再脱硫的方法,脱硫装置采用温和的“变换+串级加氢”工艺,适合高碳低氢氛围,整个系统热量高低温串级利用,通过控制喷入蒸汽的量来控制精脱硫的温度;硫化采用上下游系统循环硫化方案。过程中方便控制操作,投资少。(8)甲烷化:在催化剂的作用下,对步骤(7)变换精脱硫后的改性炭炉气进行甲烷化反应,得到含高浓CO2的合成气SNG;进一步地,可将甲烷化反应操作压力设置为2.5-3.2MPaG,采用2-4段反应器,甲烷化后产品的组成为CH450-60mol%,CO235-40mol%,N25-10mol%。(9)脱碳:为保证液化进料对CO2的要求,采用MDEA溶液或MDEA与MDEA的混合胺液或复合胺溶液为吸收剂,将步骤(8)得到的合成气中的CO2脱除至<50ppmv。(10)干燥脱水:将步骤(9)产生的SNG进行干燥脱水,使气体中含水量<1ppmv。干燥装置经历吸附、降压、再生、升压的过程。进一步地,干燥脱水采用的再生气为步骤(11)深冷液化生产的富氮尾气。在干燥脱水装置入口设置溴化锂机组,以步骤(9)脱碳蒸气凝液作为热源,预冷SNG至5-12℃,大大降低干燥再生气用量,同时大大降低下游液化装置制冷量。干燥工段针对高含量CO2合成气设置保安脱碳吸附剂;干燥采用非等压工艺;干燥后气体中水含量<1ppmv,CO2<50ppm。经过干燥的再生气作为步骤(5)预净化再生气的一部分,其他再生气作为步骤(12)燃料气的一部分。减少了排入环境的废气,具有很高的经济效益及环境效益。(11)深冷液化:将步骤(10)产生的净化干燥合成气送入冷箱液化,生产液化天然气LNG产品。深冷液化采用的混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷组成的。深冷液化副产的富氮尾气作为步骤(12)锅炉房燃料气及步骤(5)预净化的再生气来源。富氮尾气的组成为:N275-85mol%,H215-25mol%。将液化装置产生的富氮尾气用于干燥工序作为再生气,减少资源浪费,节能环保。该方法涉及的工艺流程中,蒸发气冷量通过蒸发气压缩机进出口工艺气自换热的方式进行回收,将由于进料、环境辐射、大气压下降、装车、LNG泵运行、沿途LNG管道热损等产生的蒸发气BOG冷量进行回收,蒸发气压缩机出口压力约6-8barg,温度(-80)-(-120)℃,直接送入冷箱脱氮塔再液化。降低回收压缩机投资和运行费用的同时,大大降低了上游液化回收制冷量,且操作灵活稳定。作为热量优化,还包括步骤(12)锅炉房燃料气。将步骤(10)与步骤(5)用过的再生气混合后送至锅炉房做燃料气,燃料热值不低于2000kcal/Nm3;副产蒸汽外送。相对于现有技术,本专利技术创造所述的一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法具有以下优势:1、兰炭尾气富氧化改性后,降低氮气的含量,提高尾气中CH4,CO,CO2对后续合成甲烷化有利的组分含量,进一步降低整个LNG生产过程中的能耗,具有更高的经济效益。富氧改性后生产单位体积的液化天然气,装置气量降低约35%,相应装置一次投资节省20%以上,LNG产品增加约26%,能耗降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法,其特征在于:首先利用富氧气体对兰炭尾气进行富氧改性,经湿法脱硫后增压,然后预净化脱除改性兰炭尾气中的焦油、萘、苯;接力增压后变换精脱硫进行甲烷化反应,得到合成气;对合成气依次脱碳、干燥脱水、深冷液化,最终制得液化天然气。

【技术特征摘要】
1.一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法,其特征在于:首先利用富氧气体对兰炭尾气进行富氧改性,经湿法脱硫后增压,然后预净化脱除改性兰炭尾气中的焦油、萘、苯;接力增压后变换精脱硫进行甲烷化反应,得到合成气;对合成气依次脱碳、干燥脱水、深冷液化,最终制得液化天然气。2.根据权利要求1所述的一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:(1)富氧改性:将富氧比>95V%的富氧空气送至兰炭炉,产出改性炭炉气;(2)湿法脱硫:对步骤(1)产生的改性炭炉气进行湿法脱硫,使H2S的含量降至20mg/Nm3;湿法脱硫的操作压力为0-5kPaG,操作温度不高于45℃;(3)鼓风增压:步骤(2)脱硫后的改性炭炉气鼓风增压至5-8kPaG后进入气柜缓冲;操作温度40-50℃;(4)螺杆压缩:对步骤(3)气柜输送的改性炭炉气进行初步增压至0.5-0.7MPaG;(5)预净化:对步骤(4)初步增压后的改性炭炉气深度净化,将焦油脱除至≤1mg/Nma,萘≤3mg/Nm3,苯≤500mg/Nm3;(6)离心增压:对步骤(5)净化后的改性炭炉气接力增压至2.5-3.2MPaG;(7)变换精脱硫:该步骤采用的反应装置为变换反应器串联一级加氢反应器;对步骤(6)增压后的改性炭炉气变换并深度脱硫,将总S脱至0.1ppmv;(8)甲烷化:在催化剂的作用下,对步骤(7)变换脱硫后的改性炭炉气进行甲烷化反应,得到合成气;所述甲烷化反应采用2-4段反应器,操作压力设置为2.5-3.2MpaG;(9)脱碳:采用MDEA溶液或MDEA与MDEA的混合胺液或复合胺溶液为吸收剂,将步骤(8)得到的合成气中的CO2脱除至<50ppmv;(10)干燥脱水:将步骤(9)产生的合成气进行干燥脱水,使气体中含水量<1ppmv;(11)深冷液化:将步骤(10)产生的净化干燥合成气送入冷箱液化,生产液化天然气LNG产品;富氮尾气的组成为:N275-85mol%,H215-25mol%。3.根据权利要求2所述的一种富氧改性兰炭尾气制备液化天然气的方法,其特征在于:还包括步骤(12)锅炉房燃料气:将步骤(10)与步骤(5)用过的再生气混合后送至锅炉房做燃料气,燃料热值不低于2000kc...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宝珠陈树华冯军伟张雪琴郑佳怡梅岚吕怡佳
申请(专利权)人:中国天辰工程有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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