一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺。甲醇制烯烃产品气的脱甲烷塔产生一种富含甲烷尾气，主要组分是甲烷、氢气、氮气及少量的乙烯和CO，不同的烯烃分离工艺还含有少量碳三、碳四等洗涤吸收液组分。利用低温制冷工艺回收甲烷尾气中的乙烯及C3、C4送回烯烃分离主装置，剩余的甲烷尾气被进一步冷却，将其中的甲烷制成LNG/CNG，剩余的轻组分经复热后，送到膜分离或PSA制取氢气。提取氢后的尾气再经过甲烷化将CO及H2转化为CH4，经干燥再次送入制冷装置制成LNG/CNG，分离后的尾气复温后可作为再生气使用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法
本专利技术属于煤化工行业的甲醇制烯烃领域，涉及一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺的方法。
技术介绍
目前，我国已经建成投产的甲醇制烯烃装置超过20套，在建项目也有11套，基于甲醇制烯烃产品气碳一含量低的特点，以及投资和运行成本的要求，所有已投入运行的和在建的甲醇制烯烃项目都只采用丙烯制冷工艺，而不采用丙烯加乙烯的复叠制冷或混合制冷工艺，由于冷剂的限制，甲醇制烯烃产品气分离工艺温度都在-40℃以上，这样碳一与碳二很难有效分离，为了避免乙烯损失，都采用过冷的价格相对较低液体碳三、碳四洗涤吸收，然而，由于甲烷尾气中含有大量氢气和部分氮气，势必降低液相物料的分压，因此在甲烷尾气中还含有气相碳二、碳三或碳四，这些物料最终都与甲烷尾气一起作为燃料气被烧掉，一个典型的甲醇制烯烃装置每年从甲烷尾气损失的乙烯、丙烯及洗涤吸收物料价值在3000万元以上。对于大多数甲醇制烯烃装置来说，这股甲烷尾气没有必要作燃料气，因为没有更好的用途才被迫作为燃料气或以极其便宜的价格送给其它企业，甚至有的企业直接将这股甲烷尾气放火炬白白烧掉。据不完全统计，我国已经投产和在建的甲醇制烯烃装置的下游装置都需要一定量的氢气，这些装置所用的氢气都不是从甲烷尾气制取的，大都采用甲醇制氢，甲醇制氢工艺不仅能耗高，而且消耗大量甲醇原料，产生的解析气几乎没有利用价值，而甲烷尾气中的氢气回收30-40％就足够下游装置之用。另外，我国天然气资源比较匮乏，再加上现在煤改气政策，LNG就更加紧俏。因此，专利技术一种简单有效回收甲烷尾气各组分的工艺方法，可以实现资源的高效充分利用，减少对环境的污染，减少企业原料消耗，具有重大的经济利益和现实意义。
技术实现思路
本专利技术公开了一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺。甲醇制烯烃产品气的脱甲烷塔产生一种富含甲烷尾气，主要组分是甲烷、氢气、氮气及少量的乙烯和CO，不同的烯烃分离工艺还含有少量碳三、碳四等洗涤吸收液组分。利用低温制冷工艺回收甲烷尾气中的乙烯及C3、C4送回烯烃分离主装置，剩余的甲烷尾气被进一步冷却，将其中的甲烷制成LNG/CNG，剩余的轻组分经复热后，送到膜分离或PSA制取氢气。提取氢后的尾气再经过甲烷化将CO及H2转化为CH4，经干燥再次送入制冷装置制成LNG/CNG，分离后的尾气复温后可作为再生气使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：1.本专利技术公开了一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征依次包含以下步骤：步骤1：将甲烷尾气送入冷箱，经过一级换热器冷却至-70～-65℃；步骤2：将经过步骤1的甲烷尾气送入一级气液分离器，尾气中的C2及C2+被冷凝，流向分离器底部，轻组分从顶部出口排出；步骤3：将经过步骤2气液分离器顶部的甲烷尾气送至二级换热器，尾气冷却至-165～-155℃，形成气液两相送入分离单元，分别得到LNG及氮氢气；步骤4：将经过步骤3分离得到的氮氢气送回换热器复温，并通过换热器加热至常温，送入提氢装置得到高纯氢气；步骤5：将经过步骤4提氢尾气送入甲烷化装置合成制取甲烷；步骤6：脱除步骤5合成气中含有的水分，将其露点降至-65～-70℃；步骤7：分离经步骤6后合成气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮尾气；步骤8：经步骤7分离后的氢氮尾气返回换热器复温后可作为再生气使用；步骤9：将经过步骤3及步骤7分离得到的LNG返送回换热器复温可得到CNG。2、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，甲醇制烯烃甲烷尾气中甲烷体积分数为30～54％，氮气体积分数为3～20％，氢气体积分数为20～40％，一氧化碳体积分数为1.2～3.2％，其余的为少量的C2、C3、C4。3、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，低温制冷方法包括复叠制冷、混合冷剂制冷、氮制冷以及膨胀制冷。4、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，步骤1中冷凝下来的C2及C2+液体经过泵加压，返回换热器复温后，返回烯烃分离主装置回收物料。5、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，步骤4中的提氢装置可采用膜提氢、变压吸附提氢等工艺方法。6、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征在于：步骤6中，脱除步骤5合成气中含有的水分，将其露点降至-65～-70℃，具体为：采用分子筛吸附工艺脱除合成气中的水分，将其露点降至-70℃。7、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征在于：步骤3中分离单元通过低温精馏分离甲烷和氮氢气，从而制得LNG。8、如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征在于：如果步骤3中所述的回收乙烯等较重组分后的低温气体膨胀制冷提供冷量后，压力太低可再压缩到适当压力后，再送入后续流程制取LNG/CNG。一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，具体实施方法如下：来自甲醇制烯烃产品气分离装置的甲烷尾气压力为2.65MPa，温度为-40℃，经过冷箱换热器，逐步被冷却到-70～-65℃，将其中的大部分碳二及碳三、碳四液化进入一级气液分离器，罐底液相物料用泵送出经冷箱换热器复热到-40℃左右送回脱甲烷塔作为塔顶洗涤液。一级气液分离器的低温气相物料送入二级换热器被进一步冷却至-165～-155℃，将其中的绝大多数甲烷液化进入LNG精馏塔，LNG精馏塔底部的液相物料作为LNG产品送低温储罐或经冷箱复温后成为CNG产品。塔顶气相组分经过换热器复温及换热器加热至常温后，送入变压吸附设备或膜分离设备产生的99％以上的氢气。氢气经压缩后送到氢气用户，变压吸附设备产生的解析气经压缩或膜分离产生非渗透气升温后进入甲烷化反应器，将其中的CO和氢气尽可能转化为甲烷，甲烷化出口气体经冷却干燥，露点降至-65～-70℃后，进入冷箱换热器冷却至-165～-155℃，被冷却的物料进入二级气液分离器，罐底液相物料送入LNG精馏塔，罐顶不凝气经换热器加热后送入主装置的干燥器再生系统。本专利技术的优点在于利用低温分离及提氢装置将甲醇制烯烃甲烷尾气中的甲烷、氢气及C2及C2+提取出来，实现甲烷尾气有效利用，并将C2及C2+烯烃类液体返回烯烃分离主装置，减少了原料的消耗，降低了操作成本；经过该工艺回收了尾气中的有效成分，增加了装置收益，具有较好的经济效益。附图说明图1工艺流程示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征如下：一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，依次包含以下步骤：步骤1：将甲烷尾气送入冷箱，经过一级换热器冷却至-70～-65℃；步骤2：将经过步骤1的甲烷尾气送入一级气液分离器，尾气中的C2及C2+被冷凝，流向分离器底部，轻组分从顶部出口排出；步骤3：将经过步骤2气液分离器顶部的甲烷尾气送至二级换热器，尾气冷却至-165～-155℃，形成气液两相送入分离单元，分别得到LNG及氮氢气；步骤4：将经过步骤3分离得到的氮氢气送回换热器复温，并通过换热器加热至常温，送入提氢装置得到高纯氢气；步骤5：将经过步骤4提氢尾气送入甲烷化装置合成制取甲烷；步骤6：脱除步骤5合成气中含有的水分，将其露点降至-65～-70℃；步骤7：分离经步骤6后合成气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮尾气；步骤8：经步骤7分离后的氢氮尾气返回换热器复温后可作为再生气使用；步骤9：将经过步骤3及步骤7分离得到的LNG返送回换热器复温可得到CNG。

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，其特征如下：一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，依次包含以下步骤：步骤1：将甲烷尾气送入冷箱，经过一级换热器冷却至-70～-65℃；步骤2：将经过步骤1的甲烷尾气送入一级气液分离器，尾气中的C2及C2+被冷凝，流向分离器底部，轻组分从顶部出口排出；步骤3：将经过步骤2气液分离器顶部的甲烷尾气送至二级换热器，尾气冷却至-165～-155℃，形成气液两相送入分离单元，分别得到LNG及氮氢气；步骤4：将经过步骤3分离得到的氮氢气送回换热器复温，并通过换热器加热至常温，送入提氢装置得到高纯氢气；步骤5：将经过步骤4提氢尾气送入甲烷化装置合成制取甲烷；步骤6：脱除步骤5合成气中含有的水分，将其露点降至-65～-70℃；步骤7：分离经步骤6后合成气中的气体组份，分别得到LNG、氢氮尾气；步骤8：经步骤7分离后的氢氮尾气返回换热器复温后可作为再生气使用；步骤9：将经过步骤3及步骤7分离得到的LNG返送回换热器复温可得到CNG。2.如权利要求1所述的一种利用甲醇制烯烃甲烷尾气制取LNG/CNG和氢气工艺方法，甲醇制烯烃甲烷尾气中甲烷体积分数为30～54％，氮气体积分数为3～20％，氢气体积分数为20～40％，一氧化碳体积分...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴栋中，
申请(专利权)人：北京恒泰洁能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11