一种从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工艺，包含低温液化和精馏分离两部分；低温液化部分由混合冷剂提供冷量在冷箱中完成；精馏分离部分采用单塔或双塔流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；含氢氮的富甲烷混合气依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入精馏分离系统中脱除氢气、氮气、一氧化碳，得到的LNG产品中氢气含量≤2000ppm，氮气含量≤4％，一氧化碳≤6％。本发明专利技术提供了一种含有氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷气的天然气液化工艺，在将氢气、氮气、一氧化碳脱除的同时得到相比传统工艺分离效果更好的液化天然气，工艺路线先进，较传统工艺相比，系统的能耗降低近20％。
【技术实现步骤摘要】
从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的 工艺
本专利技术提供了一种从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工 艺。煤基合成气、焦炉气以及焦炉气甲烷化后的气体等除含有甲烷外，还含有氮气、氢气、 一氧化碳，为得到液化天然气，需将其脱除到一定程度，才能作为液化天然气(LNG)产品产 出。
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，其应用领域已逐渐扩大到发电、汽车用气、工业用气、城市居民用气、化工用气等方 面，市场需求量迅速增加。传统的天然气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。并且，液化天然气(LNG)体积只有同量气体体 积的1/625，液化后可以降低贮存和运输成本，且可以提高单位体积的燃值。液化天然气工 业的不断发展，对天然气液化方法和装置在能耗、投资和效率等方面提出了更高的要求。对于某些富含甲烷气体，例如煤基合成气和焦炉气甲烷化后得到的合成天然气 等，其组成除甲烷外，还含有氮气、氢气、一氧化碳等，为得到高纯度的液化天然气，需将其 中的氮气、氢气、一氧化碳脱除到一定程度，才能作为液化天然气(LNG)产品产出。目前常用的气体分离方法一般有低温液化分离、变压吸附及膜分离等，每种技术 方案均具有自己的特色且具有各自的应用范围。一般来说，变压吸附及膜分离的分离纯度 较低，且产品产率及纯度之间往往存在矛盾，而目前将低温液化分离应用于富甲烷气体提 纯并生产液化天然气的报道较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种从含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷气(富含甲烷的 气体)中脱除氢气、氮气、一氧化碳并将甲烷组分液化生产天然气(LNG)的方法，使本专利技术 能将氢气、氮气、一氧化碳脱除的同时得到相比传统工艺净化效果更好的液化天然气，工艺 路线先进，且较传统工艺相比，系统能耗显著降低。本专利技术提供一种从富甲烷的气体中脱氢气、氮气、一氧化碳以并生产液化天然气 的工艺，该工艺包括低温液化工序和精馏分离工序两部分；低温液化工序包括由混合冷剂 提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离工序包括含氢气、氮气、一氧化碳的富甲 烷混合气体采用单塔精馏或双塔精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；其中含氢气、氮气、一 氧化碳的富甲烷的混合气体依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入精 懼分离系统中脱除氮气、氢气、一氧化碳，得到氢气含量< 4000ppm(优选< 3500ppm,更优 选< 3000ppm,进一步优选< 2500ppm,更进一步优选< 2000ppm,尤其优选< 1700ppm,特 别优选< 1500ppm，最优选< IOOOppm)，和氮气含量< 8% (优选< 7 %，更优选< 6 %，进一步优选< 5%，更进一步优选< 4%，更好< 3%，尤其优选< 2%，特别优选< 1.5%，更特别优选< 1%，最优选< O. 5% )，一氧化碳含量< 9% (优选< 8%，更优选< 7%，进一步优选< 6%，更进一步优选< 5%，更好< 4%，再更好< 3%，尤其优选< 2%，特别优选(1. 5%，更特别优选彡1%，最优选彡O. 5% )的液化天然气(LNG)产品。一般情况下，在低温液化工序中，冷箱的冷量由或主要由混合冷剂提供；第一股液相混合冷剂首先进入冷箱的第一液相通道，在板翅式换热器组中被预冷至一定温度后引出冷箱，经节流阀节流后与从换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合并反向进入前一级换热器为换热器组提供冷量；第二股液相混合冷剂通过冷箱第二液相通道预冷至一定温度后出冷箱，再经节流阀节流后，与从换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合返回换热器组前一级换热器；一股气相冷剂流股通过冷箱的一气相通道冷却至一定温度，再经节流阀节流后反向进入换热器组为换热器提供冷量。低温液化部分在冷箱中完成，冷箱的冷量主要由混合冷剂提供。优选，举例来说，第一股液相混合冷剂首先进入冷箱的第一液相通道，在其中被预冷至约10°C -30°c，经第一个节流阀节流至O. 3 O. 6MPaA后与从板翅式换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合并反向进入前一级换热器为换热器组提供冷量；另外，第二股液相混合冷剂通过冷箱第二液相通道预冷至-30°C -80°C，再经第二个节流阀节流至O. 3 O. 6MPaA后，与从换热器组后一级换热器返回的混合冷剂流股汇合返回换热器组前一级换热器；此外，一股气相冷剂流股通过冷箱的一气相通道冷却至_135°C _171°C，再经第三节流阀节流至O. 3 O. 6MPaA后反向进入换热器组为换热器提供冷量。优选地，在所述单塔精馏流程中，含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷的混合气首先经冷箱预冷(一般在-100°C至-140°C范围，优选在-105°c至-135°c范围，更优选在-11 (TC至_130°C范围，进一步优选在-115 °C至-125 °C范围，尤其优选在-118 °C至-122 °C范围)，之后进入精馏塔的塔底再沸器为精馏塔提供热量，混合气流股出塔底再沸器后(一般，混合气的自身温度降低在-105 0C至-145 °C范围，优选在-107 °C至-141 °C范围，更优选在-112°C至-138°C范围，进一步优选在-116°C至-132°C范围，尤其优选在_120°C至_128°C范围，特别优选在-121°C至_125°C范围，最优选在_121°C至_123°C范围)返回冷箱的后序换热器中继续冷却(一般至在_140°C至_170°C范围，优选在_145°C至_165°C范围，更优选在_150°C至-160 °C范围)，之后进入精馏塔中精馏(一般操作压力是在O. 15-2. 5MPaA范围，优选在O. 20-2. OMPaA范围，更优选在O. 25-1. 8MPaA范围，进一步优选在 O. 30-1. 5MPaA 范围，特别优选在 O. 35-1. 4MPaA或O. 40-1. 4MPaA或O. 45-1. 4MPaA范围)，塔顶部得到含有绝大部分的氢气和少量的氮气、一氧化碳的混合气，该氢气、氮气、一氧化碳混合气经冷箱回收冷量(即复热)后出冷箱系统作他用；精馏塔底部的液相返回冷箱中过冷至一定程度(一般过冷至在_130°C至_170°C范围，)后出冷箱系统，得到LNG产品。所得LNG产品具有以上所定义的范围内的氢气含量和氮气含量。这里，压力单位MPaA(兆帕，绝对压力)。作为优选的方式，在上述单塔流程中在精馏塔中精馏时，从精馏塔的顶部引出的气相进入塔顶冷凝器中，经液氮冷凝后，塔顶部得到含有绝大部分的氢气和少量的氮气、一氧化碳的混合气，塔底得到LNG产品，然后返回冷箱中进行过冷操作后出冷箱系统，得到LNG产品。优选，精馏塔的 塔顶冷凝器采用液氮提供冷量，液氮首先通过冷箱，并经节流阀节流后进入精馏塔的塔顶冷凝器来冷却塔顶气相物流，液氮出冷凝器后，以气相的形式经冷箱回收冷量后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从富甲烷的气体中脱氢气、氮气、一氧化碳以并生产液化天然气的工艺，该工艺包括低温液化工序和精馏分离工序两部分；低温液化工序包括由混合冷剂提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离工序包括含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷的混合气采用单塔精馏或双塔精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；其中含氢、氮、一氧化碳气体的富甲烷的混合气体依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入精馏分离系统中脱除氮气、氢气和一氧化碳，得到氢气含量≤4000ppm，氮气含量≤8％，一氧化碳≤9％的液化天然气产品。
【技术特征摘要】
1.一种从富甲烷的气体中脱氢气、氮气、一氧化碳以并生产液化天然气的工艺，该工艺包括低温液化工序和精馏分离工序两部分；低温液化工序包括由混合冷剂提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离工序包括含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷的混合气采用单塔精馏或双塔精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳；其中含氢、氮、一氧化碳气体的富甲烷的混合气体依次经冷箱、精馏塔底再沸器、冷箱将甲烷组分液化后，进入精馏分离系统中脱除氮气、氢气和一氧化碳，得到氢气含量< 4000ppm,氮气含量< 8%，一氧化碳< 9%的液化天然气产品。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述单塔精馏流程中，含氢气、氮气、一氧化碳的富甲烷的混合气首先经冷箱预冷，之后进入精馏塔的塔底再沸器为精馏塔提供热量，混合气流股出塔底再沸器后返回冷箱的后序换热器中继续冷却，之后进入精馏塔中精馏，塔顶部得到含有绝大部分的氢气和少量的氮气、一氧化碳的混合气，该氢气、氮气、一氧化碳混合气经冷箱回收冷量后出冷箱系统作他用；精馏塔底部的液相返回冷箱中过冷至一定程度后出系统。3.根据权利要求2的工艺，其中在精馏塔中精馏过程中，从精馏塔的顶部引出的气相进入塔顶冷凝器中，经液氮冷凝后，塔顶部得到含有绝大部分的氢气和少量的氮气、一氧化碳的混合气，塔底得到LNG产品，然后返回冷箱中进行过冷操作后出冷箱系统，得到LNG产品O4.根据权利要求3的工艺，其中精馏塔的塔顶冷凝器采用液氮提供冷量，液氮首先通过冷箱，并经节流阀节流后进入精馏塔的塔顶冷凝器来冷却塔顶气相物流，液氮出冷凝器后，以气相的形式经冷箱回收冷量后出冷箱系统。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述双塔精馏流程采用一台低压精馏塔和一台高压精馏塔；低压精馏塔包括塔底的再沸器和塔顶的冷凝器，高压精馏塔包括塔顶的冷凝器；低压精馏塔顶部得到富氮气和一氧化碳，高压精馏塔顶部得到富氢气。6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于所述双塔流程中，富甲烷的混合气首先经冷箱预冷，冷却至一定温度后出冷箱，进入低压精馏塔的塔底再沸器为低压塔提供热量，出塔底再沸器的流股返回冷箱继续冷却后，入高压精馏塔...
【专利技术属性】
技术研发人员：何振勇，蔚龙，张生，郑忠英，傅建青，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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