利用兰炭尾气生产甲醇、天然气、合成氨的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨的系统，包括通过管道依次相连的气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元。本发明专利技术还提供了一种采用上述系统以利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气、合成氨的方法，包括气体预处理步骤、变换步骤、脱碳步骤、甲醇合成及精馏步骤、甲烷化步骤、深冷分离步骤和合成氨步骤。本发明专利技术以氮气含量高、热值低的兰炭尾气为原料，将其中的H2、CO、CO2以及N2转化成甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨化工产品。

System and method for producing methanol, natural gas and ammonia by using carbon dioxide from tail gas

The invention provides a system for the combined production of methanol, liquefied natural gas (LNG) and ammonia from the tail gas of charcoal, including a gas pretreatment unit, a conversion unit, a decarbonization unit, a methanol synthesis and distillation unit, a methanation unit, a cryogenic separation unit and a synthetic ammonia unit connected sequentially through a pipeline. The invention also provides a method for producing methanol, liquefied natural gas and synthetic ammonia by using the above-mentioned system, including gas pretreatment step, conversion step, decarbonization step, methanol synthesis and rectification step, methanation step, cryogenic separation step and synthetic ammonia step. The blue carbon tail gas with high nitrogen content and low calorific value is used as raw material to convert H2, CO, CO2 and N2 into methanol, liquefied natural gas (LNG) and synthetic ammonia chemical products.

【技术实现步骤摘要】
利用兰炭尾气生产甲醇、天然气、合成氨的系统及方法
本专利技术涉及化工
，具体而言，涉及一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨的系统及方法。
技术介绍
随着我国兰炭工业不断发展，兰炭生产过程中产生了大量的兰炭尾气，这一部分兰炭尾气一直没有很好的方法进行有效利用。主要是因为兰炭尾气N2含量过高，约50％，H2含量约24％、CO含量约10％、CH4含量约5％,其他为烃类及杂质，热值仅为6100～8400kJ/Nm3，此兰炭尾气不宜用作民用燃气，通常仅作为普通燃料直接燃烧。我国的兰炭年产量可达5000万吨以上，以每生产1吨兰炭副产700Nm3的兰炭尾气进行核算，我国年产兰炭尾气的总量将达到350亿Nm3以上，如此巨量的兰炭尾气直接排放到大气或直接燃烧，不仅会造成资源的严重浪费,也让可给企业带来利润的资源被白白浪费掉，而且会对大气环境造成巨大的污染。因此如合理何利用兰炭尾气资源，为企业带来更好利润的同时解决这类兰炭企业的环境污染问题，急需开发一种联合系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨的系统及方法，或者提供一种利用兰炭尾气联合生产甲醇和液化天然气(LNG)的系统及方法，或者提供一种利用兰炭尾气联合生产液化天然气(LNG)、和合成氨的系统及方法。把兰炭尾气中H2、CO、CH4通过化工过程合成为甲醇、液化天然气及合成氨，或者甲醇和液化天然气(LNG)，或者液化天然气(LNG)、和合成氨等大宗化工产品，为企业带来更高利润，同时解决这类兰炭企业的环境污染问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了以下技术方案：一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、和合成氨的系统，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲醇合成及精馏单元，甲醇合成及精馏单元包括依次串联的第二压缩装置、甲醇合成装置、和甲醇精馏装置；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，深冷分离单元包括依次串联的纯化装置、和液化分离装置；系统还包括合成氨单元，合成氨单元包括依次串联的第三压缩装置、合成氨装置和氨冷冻装置；所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元通过管道依次相连。进一步地，系统还可以组成一种只生产甲醇和液化天然气(LNG)的系统，不包含合成氨单元，保留其他单元即可。即，提供一种利用兰炭尾气联合生产甲醇和液化天然气(LNG)的系统，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲醇合成及精馏单元，甲醇合成及精馏单元包括依次串联的第二压缩装置、甲醇合成装置、和甲醇精馏装置；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，深冷分离单元包括依次串联的纯化装置、和液化分离装置；所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、和深冷分离单元通过管道依次相连。进一步地，系统还提供一种只生产液化天然气(LNG)和合成氨的系统，不包括甲醇合成及精馏单元。将脱碳单元直接与甲烷化单元连接，保留其他即可。即，提供一种利用兰炭尾气联合生产液化天然气(LNG)、和合成氨的系统，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，深冷分离单元包括依次串联的纯化装置、和液化分离装置；系统还包括合成氨单元，合成氨单元包括依次串联的第三压缩装置、合成氨装置和氨冷冻装置；所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元通过管道依次相连。优选地，上述系统还包括带阀门的旁路连接管路，旁路连接管路的两端连接于变换单元的进口和变换单元的出口。本专利技术还提供了一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨的方法，采用了上述利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气(LNG)、合成氨的系统，包括如下步骤：气体预处理步骤：兰炭尾气进入滤除尘装置，之后经第一压缩装置增压后，经脱重烃装置除去高分子杂质，再经干法脱硫装置脱除硫化物；变换步骤：经预处理步骤后兰炭尾气的一部分进入变换装置，通过变换反应将部分兰炭尾气中的部分CO与水蒸气反应以转化为H2；脱碳步骤：经变换处理后进入脱碳单元，脱除其中的CO2后，得到合成气；甲醇合成及精馏步骤：合成气经第二压缩装置增压后，进入甲醇合成装置，合成气H2与CO及CO2反应生成粗甲醇，粗甲醇进入甲醇精馏进一步分离出精甲醇产品；甲烷化步骤：甲醇合成及精馏步骤中甲醇反应的尾气进入甲烷化单元，甲醇尾气中的H2与CO及CO2进一步反应生成甲烷，使甲醇尾气中的CH4含量升高；深冷分离步骤：甲烷化以后的气体经纯化装置脱除CO2和水，剩余的气体为N2、H2、CH4，再经液化分离装置分离出液态CH4，即液化天然气；合成氨步骤：经深冷分离步骤中剩余的富N2和富H2按比例混合成生产合成氨的合成气，合成气进入合成氨单元，经第三压缩装置压缩后，经合成氨装置生成合成氨，附属氨冷冻装置提供冷量，最终得到液态合成氨产品。本专利技术还提供了一种利用兰炭尾气联合生产甲醇和液化天然气的方法，采用了上述利用兰炭尾气联合生产甲醇、和液化天然气(LNG)的系统，其特征在于，包括如下步骤：气体预处理步骤：兰炭尾气进入滤除尘装置，之后经第一压缩装置增压后，经脱重烃装置除去高分子杂质，再经干法脱硫装置脱除硫化物；变换步骤：经预处理步骤后兰炭尾气的一部分进入变换装置，通过变换反应将部分兰炭尾气中的部分CO与水蒸气反应以转化为H2；脱碳步骤：经变换处理后进入脱碳单元，脱除其中的CO2后，得到合成气；甲醇合成及精馏步骤：合成气经第二压缩装置增压后，进入甲醇合成装置，合成气H2与CO及CO2反应生成粗甲醇，粗甲醇进入甲醇精馏进一步分离出精甲醇产品；甲烷化步骤：甲醇合成及精馏步骤中甲醇反应的尾气进入甲烷化单元，甲醇尾气中的H2与CO及CO2进一步反应生成甲烷，使甲醇尾气中的CH4含量升高；深冷分离步骤：甲烷化以后的气体经纯化装置脱除CO2和水，剩余的气体为N2、H2、CH4，再经液化分离装置分离出液态CH4，即液化天然气。本专利技术还提供了一种利用兰炭尾气联合生产液化天然气和合成氨的方法，采用了上述利用兰炭尾气联合生产液化天然气(LNG)和合成氨的系统，包括如下步骤：气体预处理步骤：兰炭尾气进入滤除尘装置，之后经第一压缩装置增压后，经脱重烃装置除去高分子杂质，再经干法脱硫装置脱除硫化物；变换步骤：经预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气和合成氨的系统，其特征在于，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，所述气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，所述变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，所述脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲醇合成及精馏单元，所述甲醇合成及精馏单元包括依次串联的第二压缩装置、甲醇合成装置、和甲醇精馏装置；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，所述深冷分离单元包括依次串联的纯化装置和液化分离装置；系统还包括合成氨单元，所述合成氨单元包括依次串联的第三压缩装置、合成氨装置和氨冷冻装置；其中所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元通过管道依次相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气和合成氨的系统，其特征在于，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，所述气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，所述变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，所述脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲醇合成及精馏单元，所述甲醇合成及精馏单元包括依次串联的第二压缩装置、甲醇合成装置、和甲醇精馏装置；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，所述深冷分离单元包括依次串联的纯化装置和液化分离装置；系统还包括合成氨单元，所述合成氨单元包括依次串联的第三压缩装置、合成氨装置和氨冷冻装置；其中所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元通过管道依次相连。2.一种利用兰炭尾气联合生产甲醇和液化天然气的系统，其特征在于，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，所述气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，所述变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，所述脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲醇合成及精馏单元，所述甲醇合成及精馏单元包括依次串联的第二压缩装置、甲醇合成装置、和甲醇精馏装置；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，所述深冷分离单元包括依次串联的纯化装置和液化分离装置；其中所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲醇合成及精馏单元、甲烷化单元、和深冷分离单元通过管道依次相连。3.一种利用兰炭尾气联合生产液化天然气和合成氨的系统，其特征在于，包括用于将兰炭尾气预处理得到不含焦油、硫化物，高分子烃类的气体预处理单元，所述气体预处理单元包括依次串联的过滤除尘装置、第一压缩装置、脱重烃装置、和干法脱硫装置；系统还包括变换单元，所述变换单元用于调节气体中的H2含量；系统还包括脱碳单元，所述脱碳单元用于脱除气体中的大部分CO2；系统还包括甲烷化单元；系统还包括深冷分离单元，所述深冷分离单元包括依次串联的纯化装置和液化分离装置；系统还包括合成氨单元，所述合成氨单元包括依次串联的第三压缩装置、合成氨装置和氨冷冻装置；其中所述气体预处理单元、变换单元、脱碳单元、甲烷化单元、深冷分离单元和合成氨单元通过管道依次相连。4.根据权利要求1-3之一所述的系统，还包括带阀门的旁路连接管路，旁路连接管路的两端连接于变换单元的进口和变换单元的出口。5.一种采用根据权利要求1或4所述的系统以利用兰炭尾气联合生产甲醇、液化天然气、合成氨的方法，其特征在于，包括如下步骤：气体预处理步骤：兰炭尾气进入滤除尘装置，之后经第一压缩装置增压后，经脱重烃装置除去高分子杂质，再经干法脱硫装置脱除硫化物；变换步骤：经预处理步骤后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰华，刘立新，王更新，郝国华，马兴普，
申请(专利权)人：陈峰华，
类型：发明
国别省市：北京,11