一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法及系统，系统包括原料气净化单元、换热单元和氮洗塔，原料气净化单元设有主吸附器，氮洗塔的底部连接第一气液分离器，第一气液分离器设有尾气管，所述主吸附器的上游连接有前置吸附器，前置吸附器设有原料气进出口；所述前置吸附器包括罐体，罐体中部设有筛板，原料气进出口设于筛板上方，筛板上方装填分子筛，筛板下方设有积液腔，积液腔的底部设有排液口；所述积液腔的中部设有文丘里管，所述尾气管设有与文丘里管连接的旁通管。本发明专利技术通过在主吸附器上游设置前置吸附器，延长了主吸附器的再生周期，延长分子筛使用寿命，同时降低分子筛再生操作难度。降低分子筛再生操作难度。降低分子筛再生操作难度。

【技术实现步骤摘要】
一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法及系统


[0001]本专利技术属于煤制气
，具体涉及一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法。

技术介绍

[0002]在煤制气合成氨的工艺中，通过低温甲醇洗净化后的原料气，需要经过分子筛吸附器脱除其中残余的二氧化碳和甲醇，防止进入冷箱以后引起冷箱冻堵。分子筛吸附器需要定期再生，再生过程包括吸附器切换、降压、预热、加热、冷却、升压、降温、等待。完成这些程序需要依靠中低压氮气制取、再生气加热、再生气冷却等环节来实现。当其中一个环节出现故障时，都将导致分子筛吸附器不能正常运行，进而导致氮洗塔停车。另外，再生后的分子筛吸附器是分流一部分原料气进行充压降温，而此时分子筛未达到最佳吸附条件，这部分原料气经过吸附器后温度和纯净度都不达标，如果采用两台吸附器并行，混合后的原料气中二氧化碳可能超标，进入冷箱后容易引起冻堵。而且混合气的温度也可能超高，经过降温后无法满足进入氮洗塔的温度要求，因此增加了工艺控制难度。也有选择将此阶段产生的原料气导引到火炬进行燃烧处理，原料气浪费较多。
[0003]而且，目前分子筛吸附器的再生周期为24h，再生过程中分子筛需要经过低温
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高温
‑
低温、高压
‑
低压
‑
高压的变换，对分子筛的破坏性较大，使用一段时间后分子筛容易出现粉化，吸附性能降低，而且粉化以后的粉尘进入板翅换热器造成堵塞。另外，在24h内要完成一系列温度和压力调整，工艺操作难度也比较大。
[0004]另外，现有技术中，再生气加热都采用蒸汽加热.在[1]盖云河.空分装置气体冷却器及蒸汽加热器内漏问题的处理[J].(中国新技术新产品，2012年第18期)一文中提到，采用蒸汽加热再生气，由于蒸汽加热器的内漏,氮气中存有部分水份被带入分子筛内,将使分子筛的活化性能下降。在本领域内，用于原料气净化的分子筛再生系统同样存在该问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法，具体方案是：
[0006]一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，包括原料气净化单元、换热单元和氮洗塔，原料气净化单元设有主吸附器，换热单元设有主换热器，原料气管依次连接主吸附器、主换热器和氮洗塔，氮洗塔的底部连接第一气液分离器，第一气液分离器设有尾气管，所述主吸附器的上游连接有前置吸附器，前置吸附器设有原料气进出口；所述前置吸附器包括罐体，罐体中部设有筛板，原料气进出口设于筛板上方，筛板上方装填分子筛，筛板下方设有积液腔，积液腔的底部设有排液口；所述积液腔的中部设有文丘里管，所述尾气管设有与文丘里管连接的旁通管。
[0007]本专利技术在现有原料气吸附器之前增加前置吸附器，利用前置吸附器进行粗吸附，将原料气中的二氧化碳和甲醇等杂质进行预脱除。再进入主吸附器进行二次吸附，深度脱
除原料气中的杂质。
[0008]其中，前置吸附器的结构设计考虑可以连续进行吸附和解吸附，实现分子筛中吸附的杂质气体的转移，从而初步降低原料气中杂质气体含量，大幅降低主吸附器的工作负荷。通过该改进，将主吸附器的再生周期从原来的24小时延长到48小时以上。既降低了分子筛再生频率，延长使用寿命，同时降低了分子筛再生时的工艺难度。
[0009]进一步地，所述主吸附器和前置吸附器均并联有两组。两组吸附器并联可以方便进行切换，不影响氮洗工艺连续进行。
[0010]本专利技术的一种改进方案，主吸附器连接有分子筛再生气路，分子筛再生气路设有再生气热控制机构，包括涡流制冷管，涡流制冷管的进口与中压氮气系统连接，涡流制冷管设有冷流管和热流管，冷流管和热流管均设有主气路和支气路，主气路与分子筛再生气路连接，冷流管的支气路连接至第一换热器，热流管的支气路连接至第二换热器，氮洗塔的高压氮气进气管与第一换热器连接，第一气液分离器的尾气管与第二换热器连接。
[0011]在分子筛再生周期大幅延长的基础上，本方案考虑利用涡流制冷元件来产生再生气所需的热量或冷量，并且利用冷氮气流替换原料气对分子筛进行降温。可以解决蒸汽加热器内漏引起再生气带入水分的技术问题。并可以解决利用原料气进行分子筛降温引起的原料气不达标或者浪费等问题。
[0012]涡流制冷管的制冷制热效率较低，以长度为326mm的大型涡流制冷管为例，进气压为0.8MPa，冷气流量为进气量20％时，冷流端温度可以达到
‑
50℃，但流量只有100m3/h左右，按传统再生工艺，即使采用多根涡流制冷管，也很难达到3000m3/h以上的再生气流量要求，也就无法实现预定的降温曲线。
[0013]但在本专利技术实现再生周期大幅延长的基础上，分子筛升温和降温速度要求大幅降低，对再生气流量的需求也降低，因此采用效率较低的涡流制冷管也能提供再生所需的热流或冷流。
[0014]进一步地，热流管设置有电辅热机构。涡流制冷管的热端温度最高只能达到110℃，采用电辅热可以将热流温度进一步提高到再生要求的220℃。
[0015]进一步地，原料气管沿主换热器的下游连接有第二气液分离器。与第一气液分离器的功能相同，第二气液分离器可以分离出尾气中的LNG。
[0016]根据本专利技术公开的系统，本专利技术还要求保护一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法，使用本专利技术公开的煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，并包括以下步骤：
[0017]系统运行时，每过一个周期，前置吸附器的原料气进出口关闭，尾气管的旁通管开启，文丘里管产生负压，前置吸附器的分子筛发生解吸附，解吸物吸入下方积液腔。在原料气进出口关闭以后，前置吸附器仍然保持高压，此时打开尾气管的旁通管，通过文丘里管连通，前置吸附器降压，分子筛一定程度上解吸附，脱离出来的杂质气体进入下方积液腔。在后期，文丘里管产生的负压能促进上方分子筛解吸的杂质气体向下方迁移。由于尾气温度低，可以对积液腔起到降温效果，杂质气体冷凝成液态，形成积液，可以定期通过排液口进行排放处理。
[0018]另外一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的方法，是使用本专利技术中改进后的系统，并包括以下步骤：
[0019]1)系统运行时，其中一个主吸附器进行再生操作，再生周期为48～96h；
[0020]2)再生操作时，先用低压氮气系统提供的常温氮气对主吸附器进行预热，预热结束后用涡流制冷管产生的热氮气流对主吸附器进行升温；升温结束后再用常温氮气对主吸附器进行预冷，涡流制冷管产生的冷氮气流对主吸附器进行降温。
[0021]进一步地，步骤2)中，当用热氮气流对主吸附器进行升温时，涡流制冷管产生的冷氮气流对用于氮洗塔的高压氮气进行预冷。由于涡流制冷管运行时热端和冷端同时产出热流和冷流，因此在利用热流对主吸附器进行升温时，同时将冷流的冷量进行利用。
[0022]进一步地，步骤2)中，当用冷氮气流对主吸附器进行降温时，涡流制冷管产生的热氮气流对第一气液分离器出来的尾气进行复热。同理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，包括原料气净化单元、换热单元和氮洗塔，原料气净化单元设有主吸附器，换热单元设有主换热器，原料气管依次连接主吸附器、主换热器和氮洗塔，氮洗塔的底部连接第一气液分离器，第一气液分离器设有尾气管，其特征在于：所述主吸附器的上游连接有前置吸附器，前置吸附器设有原料气进出口；所述前置吸附器包括罐体，罐体中部设有筛板，原料气进出口设于筛板上方，筛板上方装填分子筛，筛板下方设有积液腔，积液腔的底部设有排液口；所述积液腔的中部设有文丘里管，所述尾气管设有与文丘里管连接的旁通管。2.根据权利要求1所述的煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，其特征在于：所述主吸附器和前置吸附器均并联有两组。3.根据权利要求2所述的煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，其特征在于：主吸附器连接有分子筛再生气路，分子筛再生气路设有再生气热控制机构，包括涡流制冷管，涡流制冷管的进口与中压氮气系统连接，涡流制冷管设有冷流管和热流管，冷流管和热流管均设有主气路和支气路，主气路与分子筛再生气路连接，冷流管的支气路连接至第一换热器，热流管的支气路连接至第二换热器，氮洗塔的高压氮气进气管与第一换热器连接，第一气液分离器的尾气管与第二换热器连接。4.根据权利要求3所述的煤制气联产LNG生产含氮富氢气产品的系统，其特征在于：热流管设置有电辅热机构。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：昝宝龙，杨亮亮，闫路路，申霑，李鹏，杨杰，宋予伟，
申请(专利权)人：河南晋控天庆煤化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：