液化天然气的制造方法技术

本发明专利技术提供一种液化天然气的制造方法，是以焦炉气为主原料的液化天然气的制造方法，包括：气体精制工序、甲烷化工序以及液化工序；其中，将在所述甲烷化工序前设置的气体精制工序的气体入口压力控制为1.0～2.0MPaG，将所述甲烷化工序后的合成天然气的压力上升为3MPaG以上。根据本发明专利技术能够减少压缩机的动力消耗。并且，能够降低气体精制工序中的脱硫工艺步骤的运行压力，显著抑制脱硫工艺步骤中发生甲烷化，能够解决在脱硫工艺步骤中因发生甲烷化反应而引起异常发热的问题，从而不需要采取通过使脱硫后的气体循环而稀释原料气体或者设置冷却装置等的措施。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，是以焦炉气为主原料的，包括：气体精制工序、甲烷化工序以及液化工序；其中，将在所述甲烷化工序前设置的气体精制工序的气体入口压力控制为1.0～2.0MPaG，将所述甲烷化工序后的合成天然气的压力上升为3MPaG以上。根据本专利技术能够减少压缩机的动力消耗。并且，能够降低气体精制工序中的脱硫工艺步骤的运行压力，显著抑制脱硫工艺步骤中发生甲烷化，能够解决在脱硫工艺步骤中因发生甲烷化反应而引起异常发热的问题，从而不需要采取通过使脱硫后的气体循环而稀释原料气体或者设置冷却装置等的措施。【专利说明】
本专利技术涉及一种以焦炉气(COG)为主原料的液化天然气(LNG)的制造方法，特别涉及对通过以焦炉气为主原料的甲烷化反应得到的合成天然气(SNG)进行液化来制造液化天然气的方法。
技术介绍
以往，作为以焦炉气为主原料的液化天然气(LNG)的制造方法，一般使用通过以CO、CO2、氢为原料的甲烷化反应来生成合成天然气，其后进行液化得到液化天然气这样的方法。例如，专利文献KCN101597527A)中公开了一种利用焦炉气制取液化天然气的方法，是向焦炉气加入CO2等碳源后，用鼓风机升压至0.3MPaG左右，经初步净化后，用压缩机升压至5MPaG左右。然后，经深度脱硫工序等工序，将甲烷浓度增至80%以上后，用酸性气体吸收塔除去CO2和水分(因CO2和水分会在液化工序中因凝固而引起堵塞，所以必须除去)，然后经液化工序生产LNG。碳源的投入量根据原料气体中的H2、CO、CO2的体积分率以满足(H2-3C0) /CO2 ^ 4的量来决定。然而，以往的方法中存在如下问题:LNG的液化工序中，需要使原料气体压力为3~5MPaG左右，所以一般在甲烷化反应前升压至3~5MPaG左右。这是因为进行原料气体的压缩则可期待在甲烷化工序中以平衡状态进行甲烷化反应的效果。但其中并没考虑到甲烷化反应的原料气体中的摩尔数的降低，存在压缩机的动力出现不必要的消耗这种问题。具体而言，甲烷化工序中进行以下反应。C0+3H2 — C H4+H20C02+H2 — C0+H20其结果，在使水冷凝后进行回收的情况下，对于CO到甲烷而言，是从4摩尔减少至I摩尔的反应，对于从CO2到甲烷而言，在表观上其进行C02+4H2 — CH4+2H20这样的反应，因此，是从5摩尔减少至I摩尔的反应。因此，甲烷化工序中压力不断减少，与其相伴地需要不断地提高压力，由此，存在压缩机的动力出现不必要的消耗这种问题。另外，通过将甲烷化工序中的运行压力设定为较高而可期待提高甲烷化工序中的甲烷生成率的效果，但这样则同时也会诱发在甲烷化工序前的精制工序中的最后工艺步骤一脱硫过程中发生甲烷化反应，由此，脱硫过程中发生异常发热的危险增加。其结果，为了抑制异常发热带来的影响，需要采取通过使脱硫后的气体循环而稀释原料气体或者设置冷却装置等的对策。并且，对于LNG化而言，制造的LNG的量越多越好，但与此同时存在液化工序中存在的副产物不凝性气体的发热量过低，若回送到焦炉的富煤气加热系统，将致使加热焦炉的富煤气热值过低，难以满足焦炉加热要求。例如，专利文献I的方法中，甲烷的LNG化率为95%的液化工序中存在的副产物不凝性气体的发热量为2780X4.18kJ/m3，这种热值过低的不凝性气体若混入加热焦炉的富煤气，加热焦炉的煤气热值将难以达到3500X4.18kJ/m3以上的要求。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种以焦炉气为主原料的，其通过将在甲烷化工序前设置的气体精制工序的气体入口压力控制为1.0~2.0MPaG，将甲烷化工序后的合成天然气的压力上升为3MPaG以上，从而能够减少压缩机的动力消耗。并且，能够降低甲烷化工序之前的精制工序中的最后工艺步骤一脱硫过程的运行压力，显著抑制脱硫过程中发生甲烷化，能够解决脱硫过程中因发生甲烷化反应而引起异常发热的问题，从而不需要采取通过使脱硫后的气体循环而稀释原料气体或者设置冷却装置等的措施。再有，通过将液化工序中副产的不凝性气体的发热量(LHV)维持在可直接用作焦炉的燃料的条件，从而能够以较少的运行成本制造尽可能多的LNG。本专利技术的目的是通过如下的专利技术实现的。一种，其特征在于，是以焦炉气为主原料的，包括:气体精制工序，是对以焦炉气为主原料的气体进行精制的工序， 甲烷化工序，是对经上述气体精制工序而得的气体进行甲烷化的工序，以及液化工序，是对经上述甲烷化工序而得的合成天然气进行液化的工序；其中，将在上述甲烷化工序前设置的气体精制工序的气体入口压力控制为1.0~2.0MPaG，将上述甲烷化工序后的合成天然气的压力上升为3MPaG以上。根据本专利技术，将在上述甲烷化工序前设置的气体精制工序的气体入口压力控制为1.0~2.0MPaG,由于气体精制工序和甲烷化工序中的压力损失，甲烷化工序的出口压力会降低到0.3~1.7MPaG左右。此外，将上述甲烷化工序后的合成天然气的压力上升为3MPaG以上。也就是，通过直至甲烷化工序使压力保持尽可能地低，从甲烷化工序后升压至所需要的压力，由此能够减少压缩机的动力消耗。并且通过降低甲烷化工序之前的精制工序中的最后工艺步骤一脱硫过程的运行压力，能够抑制脱硫过程中因发生副反应即甲烷化反应而引起异常发热，从而不需要采取通过使脱硫后的气体循环而稀释原料气体或者设置冷却装置等措施。从以往的经验来看，通过使气体精制工序入口压力为2MpaG以下，可以抑制异常发热。此外，如果气体精制工序入口压力小于IMPaG，则为了减少设备和配管中的压力损失，需要将设备和配管的尺寸加长到设计优化值以上的尺寸。这样一来会导致设备成本的上升，因此，从经济的角度考虑，优选气体精制工序入口压力为IMPaG以上。综合以上考虑，本专利技术中气体精制工序入口压力为1.0~2.0MPaG。本专利技术中，气体精制工序和前述甲烷化工序中产生的压力损失Λ P为0.3~1.0MPaG。此范围是出于对设备和配管尺寸的设计优化值以及对甲烷化工序中甲烷化反应的影响的考虑而设定的。从实际应用中的设备数量和配管长度考虑，如果压力损失小于0.3MPaG，则需要将设备、配管、控制阀等的尺寸设计得非常大，这样一来会导致建设费用过多，从经济方面考虑，是不优选的。另一方面，由于气体精制工序入口压力被限制在1.0~2.0MPaG,如果将压力损失设定为1.0MPaG以上，则会产生很多不良影响，比如会使甲烷化工序的压力降低，从而会抑制甲烷化反应的进行，或者会使甲烷化工序后设置的第2压缩工序中压缩动力增加等，因此，也是不优选的。本专利技术的中，优选将在上述液化工序中副产的不凝性气体的发热量调整为3000X4.18kJ/m3以上，并将该不凝性气体输送到焦炉，混入加热焦炉的富煤气中，作为焦炉燃料使用。其中，上述调整优选是通过将供给到上述液化工序中的合成天然气中的甲烷总量的5%以上的部分混合到不凝性气体而进行的。或者，上述调整优选是通过设置对上述合成天然气中的氢进行选择性分离的氢分离工序而进行的。并且，上述氢分离工序是通过设置选自变压吸附装置(PSA)和膜分离装置中的至少一种而进行的。根据本专利技术，液化工序中副产的不凝性气体的发热量将维持在可回送到焦炉的富煤气加热系统，用作焦炉的燃料的条件，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎力，渡边嘉之，蔡承祐，
申请(专利权)人：中冶焦耐工程技术有限公司，日挥株式会社，
类型：发明
国别省市：