一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的ＣＯ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣＮ酸性气体脱除至≤２０ｐｐｍ，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤－７０℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将Ｃ５以上重烃组分脱除至≤１０ｐｐｍ，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤０．００１μｇ／Ｎｍ↑［３］。本发明专利技术比常规的工艺路线的净化效果好、提高原料利用率、并降低净化过程中的能量消耗，而且各单元操作指标更加容易控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于富甲烷气体低温液化的前端净化处理技术。具体而言，对从富含甲烷的混合气体中获得液化天然气(LNG)的工业化装置，在混合气进行深冷液化前均需将其中所含酸性气体组分、水、高碳烃脱除至液化所需精度，唯有如此，才能保证液化分离工艺及设备能安全稳定运行。
技术介绍
迫于环保及能源成本压力，天然气作为一次能源在社会各个领域所占比例正逐渐提升，其市场需求量也正迅速增加。传统的管输供应方式仍为主流，但受原料条件及用户分布限制，有相当一部分资源无法进行管道长距离输送，需选择液化的方式，将甲烷转变为液体再采用灵活的运输方式将其送往用户终端。将富含甲烷的混合气体中甲烷组分液化以获得液化天然气(LNG)，其核心技术分为两部分：前端混合气的净化部分及后级液化部分。据国内已投运的几套LNG装置运行情况来看，其主要问题均反映在混合气前级净化部分。具体表现为：①现有装置通常采用MEA溶液工艺脱除酸性气体(CO2、H2S、HCN)，由于溶液系统不稳定，特别是当混合气体中含有有机硫情况下，溶液易发生不可逆降解，时常导致出胺系统净化后气体中酸性气体组分超标；②现有装置均采用单级变温变压吸附工艺脱水及脱高碳烃，该工艺存在两个较大的缺点：其一：以工艺气体为再生气，再生气气量很大，约占工艺体气的25％～60％，降低了气体的液化率；其二：水份与重烃在同一吸附剂上脱除，造成干燥纯化部分负荷大，迫使系统降低负荷操作，使整套液化装置产能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，使本专利技术比常规的工艺路线的净化效果好、提高原料利用率、并降低净化过程中的能量消耗，而且各单元操作指标更加容易控制。本专利技术的目的是这样实现的：一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的CO2、H2S、HCN酸性气体脱除至≤20ppm，-->再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤-70℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将C5以上重烃组分脱除至≤10ppm，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤0.001μg/Nm3。相比现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种全新的净化工艺路线。采用复合胺溶液吸收分离技术将富甲烷混合气中酸性组分脱除至≤20ppm，该溶液系统具有活性高且十分稳定，净化度高，运行经济可靠的特点；采用等压干燥脱水单元，干燥塔的吸附、加热和冷却过程几乎在同样的压力下操作，再生气采用工艺气体，再生过程后、返回工艺气中。相比传统工艺，液化气产率至少提高20％；采用两组以上变温变压吸附工艺，C5以上重烃组分脱除率高，完全满足富甲烷气液化要求。同时，可减少再生能耗40％以上，可提高液化甲烷产率5％以上。本专利技术的有益技术效果将在后续部分中结合实施方式进一步阐述。附图说明图1是酸性气体脱除单元采用一段吸收/一段再生工艺流程图；图2是酸性气体脱除单元采用两段吸收/两段再生工艺流程图；图3是干燥脱水单元的工艺流程图；图4是重烃脱除单元采用两段吸附塔的工艺流程图；图5是重烃脱除单元采用三段吸附塔的工艺流程图；图6是本专利技术一个实施例的工艺流程图。具体实施方式本专利技术包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的CO2、H2S、HCN酸性气体脱除至≤20ppm，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤-70℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将C5以上重烃组分脱除至≤10ppm，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤0.001μg/Nm3。1.0酸性气体的脱除单元富甲烷气中酸性气体的脱除，可以采用采用一段吸收/一段再生工艺，也可采用两段吸收/两段再生工艺。酸性气体脱除单元可根据混合气体压力及酸性气体组分含量，采用一段吸收/一段再生或两段吸收/两段再生工艺；所述复合胺溶液含量组成为：AMP-->3％～6％，单乙醇胺1％～5％，其余为甲基二乙醇胺。活化剂-1：AMP(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)，分子量：89.1，分子式：(CH3)2CCH2(OH)NH2，用量：3％～6％，活化剂-2：单乙醇胺，分子量：61，分子式：OHCH2CH2NH2，用量1％～5％。一段吸收/一段再生工艺说明如下：参见附图1酸性气体脱除单元中，混合气体压力应在1.0MPa.G～15.0MPa.G(表压)、其酸性气体含量在0.01％～50％.W(重量百分比)；富甲烷混合气从吸收塔1下部进入，自下而上通过吸收塔填料层与自上而下来的复合胺溶液逆向充分接触，富甲烷混合气体中的酸性气体(CO2+H2S+HCN)被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔1顶部离开吸收塔，经冷却器2冷却至常温，然后进入气水分离器3将气液分离。离开气水分离器3的气体中的酸性气体(CO2+H2S+HCN)总量被脱除至≤20ppm，送往本专利技术所述的水分脱除单元。酸性气体吸收的溶剂采用复合胺溶液，吸收剂在酸性气体脱除单元内循环使用，其循环路线为：在吸收塔1内吸收了酸性气体的复合胺溶液(称富液)，从吸收塔1底部离开吸收塔后，与再生塔7底部流出的溶液(贫液)在贫富液换热器6中进行热交换，富液升温到～98℃去再生塔7的上部，在再生塔7进行汽提再生，使吸收在溶液中的酸性气体解析出来，直至贫液的贫度达到指标后从再生塔底部离开再生塔7。出再生塔7的贫液依次经过贫富液换热器6、贫液冷却器5、贫液泵4，经计量后从吸收塔1上部进入吸收塔。从再生塔7顶部出口的酸性气体，经冷却器9、气水分离器10，常温的含甲烷的酸性气体送出界外作他用。冷凝液回地下槽13。(图1中有：溶液过滤器8，溶液贮槽12)。酸性气体从吸收剂中再生所需的热量，由再生塔7底部的再沸器11提供，再生所需的热源可以为蒸汽或其它热载体(如导热油、高温气体或液体)。采用两段吸收/两段再生工艺，其流程说明如下：参见附图2富甲烷混合气从吸收塔1a下部进入，自下而上通过吸收塔；完全再生后的复合胺溶液(贫液)从吸收塔1a上部进入，自上而下通过吸收塔；不完全再生的复合胺溶液(半贫液)从吸收塔1a中部进入，自上而下通过吸收塔；逆向流动的复合胺溶液和混-->合气在吸收塔内充分接触，混合气中的酸性气体被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶1a部引出，先经冷却器2a降温至≤40℃，然后进入净化气分液罐3a分离气液组分，出分液罐的气体去水分脱除单元。酸性气体吸收的溶剂采用复合胺溶液，吸收剂在酸性气体脱除单元内循环使用，其循环路线为：吸收酸性气体后的复合胺溶液称富液，离开吸收塔1a的富液先去再生塔9a的下部减压闪蒸，部分酸性气体从溶液中解吸出来，溶液再进入再生塔9a的上部，被蒸汽和酸性气体汽提，在再生塔上部得到部分再生的溶液(称为半贫液)。半贫液约为溶液循环总量的30％～80％，由半贫液泵17a送至吸收塔中部。余下的半贫液由溶液泵4a抽出，经换热器8a被贫液提温后，再进入再生塔9a的下段(汽提段)的上部进行加温再生。再生的热源由再沸器10a提供(热媒为导热油或低压饱和蒸汽)。从再生塔9a出来的贫液，经换热器8a换热，贫液泵6a加压，再经冷却器7a冷却后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，其特征是：包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的ＣＯ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣＮ酸性气体脱除至≤２０ｐｐｍ，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤－７０℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将Ｃ５以上重烃组分脱除至≤１０ｐｐｍ，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤０．００１μｇ／Ｎｍ↑［３］。
【技术特征摘要】
1、一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，其特征是：包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的CO2、H2S、HCN酸性气体脱除至≤20ppm，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤-70℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将C5以上重烃组分脱除至≤10ppm，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤0.001μg/Nm3。2、根据权利要求1所述从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，其特征是：所述酸性气体脱除单元可根据混合气体压力及酸性气体组分含量，采用一段吸收/一段再生或两段吸收/两段再生工艺；所述复合胺溶液含量组成为：AMP 3％～6％，单乙醇胺1％～5％，其余为甲基二乙醇胺。3、根据权利要求2所述从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，其特征是：所述酸性气体脱除单元中，混合气体压力应在1.0MPa.G～15.0MPa.G、其酸性气体含量在0.01％～50％.W；一段吸收/一段再生工艺中，混合气先经分离气除去机械液滴，再从吸收塔自下而上与自上而下、逆向流动的复合胺溶液在吸收塔内充分接触，气体中的酸性气体被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸附塔顶部引出，先经冷却器降温至≤40℃，然后进入净化气分液罐，出分液罐的气体中酸性气体被脱除至≤20ppm，送往干燥脱水单元，冷凝液去地下槽；从吸收塔流出的复合胺富液，与再生塔底部流出的贫液换热后，升温到98℃去再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫度达到指标。4、根据权利要求2所述从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，其特征是：所述二段吸收/二段再生工艺中，富甲烷混合气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；完全再生后的复合胺溶液(贫液)从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔；不完全再生的复合胺溶液(半贫液)从吸收塔中部进入，自上而下通过吸收塔；逆向流动的复合胺溶液和混合气在吸收塔内充分接触，混合气中的酸性气体被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，先经冷却器降温至≤40℃，然后进入净化气分液罐分离气液组分，出分液罐的气体去水分脱除单元；吸收酸性气体后的复合胺溶液称富液，离开吸收塔的富液先去再生塔的下部减压闪蒸，部分酸性气体从溶液中解吸出来，溶液再进入再生塔的上部，被蒸汽和酸性气体汽提...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄吉荣，王浩，
申请(专利权)人：成都五环新锐化工有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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