本发明专利技术涉及一种从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的装置及方法。装置包括混合冷剂压缩机制冷系统、预冷系统、液化冷箱系统、氮气压缩机系统；方法包括混合冷剂循环过程、富甲烷气液化及分离过程、氮气冷剂循环过程。本发明专利技术精馏塔产生的低温富氢气体、富氮气体和冷凝器外部液氮蒸发的低温氮气用于过冷进冷凝蒸发器前的液氮，不同于传统的过冷液化天然气，整个换热器过程的冷流体和热流体的换热曲线更匹配，且换热器冷端温差更小，因此换热效率更高、能耗更低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
制取富甲烷气较为常见的是焦炉煤气通过甲烷化反应来提高热值，使绝大部分一氧化碳、二氧化碳转化成甲烷，所得的合成气再经水洗涤脱油洗萘、脱硫后的净化后得到的甲烷体积分数为40?50%以上，另富含氢气和氮气。富甲烷气再经低温液化、低温精馏制备出LNG和富氢产品。富甲烷化的焦炉煤气经过净化、液化分离制备出液化天然气不仅可缓解国内天然气短缺的问题，而且可以促进焦化与能源行业的技术进步与产业发展，发展焦炉煤气制LNG项目可产生明显的经济效益、环境效益与社会效益，对焦炉煤气回收利用产业具有重要意义。富甲烷气与常规天然气组成有较大的区别，氮气、氢气含量相对较高，因此液化和分离工艺更复杂、单位产品能耗更高。传统的混合制冷联合液氮制冷从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的工艺，精馏塔产生的低温富氢气、富氮气和冷凝器产生的低温氮气以两种方式提供冷量:一种是返回主换热器为所有热流股提供冷量，一种是用于过冷精馏塔底馏出的液化天然气。申请号为201210065876.5、名称为从富甲烷气中脱氢氮并生产液化天然气的工艺和装置的中国专利，申请号为201110291609.5、名称为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的中国专利，这些现有技术在制冷效果、富甲烷气液化及分离效果等方面仍存在不足，单位能耗较高，而且对富氢气体制取不足，易造成浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、节能、成本低的。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是:一种从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的装置，包括混合冷剂压缩机制冷系统、预冷系统、液化冷箱系统、氮气压缩机系统；所述的混合冷剂压缩机制冷系统包括混合冷剂压缩机、一号中间冷却器、一号末级冷却器、中间气液分离罐；混合冷剂压缩机具有压缩一段和压缩二段；所述的预冷系统包括预冷换热器、冷剂气液分离器；所述的液化冷箱系统包括冷却换热器、液化换热器、液氮过冷换热器、脱氮精馏塔、脱氢精馏塔；脱氢精馏塔的塔顶设有一号塔顶冷凝蒸发器和一号塔顶气液分离器；脱氮精馏塔的塔底设有塔底再沸器，塔顶设有二号塔顶冷凝蒸发器和二号塔顶气液分离器；所述的氮气压缩机制冷系统包括氮气压缩机、二号中间冷却器、二号末级冷却器； 混合冷剂压缩机的压缩一段、一号中间冷却器、中间气液分离罐、混合冷剂压缩机的压缩二段、一号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷剂气液分离器的混合料进口依次接通；冷剂气液分离器的气体出口、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、塔底再沸器、液化换热器的热流体段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷剂气液分离器的液体出口、冷却换热器的热流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷却换热器的冷流体段与混合冷剂压缩机的压缩一段接通；这部分结构构成了混合冷剂的循环线路； 预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、脱氢精馏塔进料口依次接通；脱氢精馏塔的塔顶气体出口、一号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、一号塔顶气液分离器进料口依次接通；一号塔顶气液分离器的液体出口与脱氢精馏塔的回流液入口接通，一号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氢精馏塔的塔底液体出口与脱氮精馏塔的进料口接通；脱氮精馏塔的塔顶气体出口、二号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、二号塔顶气液分离器的进料口依次接通；二号塔顶气液分离器的液体出口与脱氮精馏塔的回流液入口接通，二号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氮精馏塔的塔底液体出口与液化换热器的热流体段接通；这部分结构构成了富甲烷气液化及分离线路； 氮气压缩机的压缩一段、二号中间冷却器、氮气压缩机的压缩二段、二号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、液氮过冷换热器过冷段依次接通；液氮过冷换热器的过冷段分别与二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、一号塔顶冷凝蒸发器蒸发段接通；二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、氮气压缩机压缩一段依次接通；一号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段氮气压缩机压缩一段依次接通；这部分结构构成了氮气冷剂循环线路。本专利技术所述的预冷换热器、冷却换热器、液化换热器均为板翅式换热器。一种采用上述装置从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的方法，包括混合冷剂循环过程、富甲烷气液化及分离过程、氮气冷剂循环过程； 混合冷剂循环过程:混合工质进入混合冷剂压缩机入口，经压缩一段压缩至0.8?1.3MPa后进入一号中间冷却器冷却至30?50°C，再进入中间气液分离罐进行气液分离；中间气液分离罐分离出的气体继续进入混合冷剂压缩机的压缩二段入口，经二段压缩至2.0?4.0MPa后再进入一号末级冷却器3冷却至30?50°C，再进入预冷换热器参与换热，被冷却至5?12°C ;预冷后的混合工质进入冷剂气液分离器内进行气液分离，冷剂气液分离器分离出的气体进入冷却换热器参与换热，被预冷至-60?-90°C后进入液化换热器，被冷却至-115?_135°C，再进入塔底再沸器，作为脱氮精馏塔的热源被冷却至-125?_145°C后返回液化换热器，被冷却至-155?_165°C，再节流至0.23?0.43MPa后返回液化换热器，为其提供冷量被复热至-65?-95°C ;冷剂气液分离器分离出的液体进入冷却换热器段参与换热，在其中被冷却至-60?-90°C，经节流至0.2?0.4MPa后与液化换热器返回的混合工质流股汇合合并反向进入冷却换热器，为其提供冷量，复热至5?12°C后再进入混合冷剂压缩机的压缩一段入口压缩形成混合冷剂循环； 富甲烷气液化及分离过程:净化后的富甲烷气经预冷换热器预冷至5?12°C后进入冷却换热器冷却至-60?_90°C，再进入液化换热器冷却至-135?_155°C后进入脱氢精馏塔精馏，脱氢精馏塔塔顶气体在一号塔顶冷凝蒸发器中被冷却至-165?-180°C后进入一号塔顶气液分离器进行气液分离，一号塔顶气液分离器分离出来的液体作为回流液返回脱氢精馏塔为其提供冷量，一号塔顶气液分离器顶部分离出的富氢气体依次进入液氮过冷器、液化换热器、冷却换热器、预冷换热器作为返流冷股为换热器提供冷量，最终复热至30?40°C作为富氢产品；脱氢精馏塔的釜液经节流后送入脱氮精馏塔精馏，脱氮精馏塔顶部气体在二号塔顶冷凝蒸发器中被冷却至-165?_180°C后进入二号塔顶气液分离器进行气液分离，二号塔顶气液分离器分离出的液体作为回流液返回脱氮精馏塔为其提供冷量，二号塔顶气液分离器分离出的气体依次进入液氮过冷换热器、液化换热器、冷却换热器、预冷换热器作为返流冷股为换热器提供冷量，最终复热至30?40°C作为富氮产品；脱氮精馏塔的塔底馏出液为-135?_145°C、富含甲烷的液化天然气，返回液化换热器进行过冷至-160?-170°C，节流后送入LNG储罐储存； 氮气冷剂循环过程:氮气经氮气压缩机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的装置，其特征在于：包括混合冷剂压缩机制冷系统、预冷系统、液化冷箱系统、氮气压缩机系统；所述的混合冷剂压缩机制冷系统包括混合冷剂压缩机、一号中间冷却器、一号末级冷却器、中间气液分离罐；混合冷剂压缩机具有压缩一段和压缩二段；所述的预冷系统包括预冷换热器、冷剂气液分离器；所述的液化冷箱系统包括冷却换热器、液化换热器、液氮过冷换热器、脱氮精馏塔、脱氢精馏塔；脱氢精馏塔的塔顶设有一号塔顶冷凝蒸发器和一号塔顶气液分离器；脱氮精馏塔的塔底设有塔底再沸器，塔顶设有二号塔顶冷凝蒸发器和二号塔顶气液分离器；所述的氮气压缩机制冷系统包括氮气压缩机、二号中间冷却器、二号末级冷却器；混合冷剂压缩机的压缩一段、一号中间冷却器、中间气液分离罐、混合冷剂压缩机的压缩二段、一号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷剂气液分离器的混合料进口依次接通；冷剂气液分离器的气体出口、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、塔底再沸器、液化换热器的热流体段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷剂气液分离器的液体出口、冷却换热器的热流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷却换热器的冷流体段与混合冷剂压缩机的压缩一段接通；预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、脱氢精馏塔进料口依次接通；脱氢精馏塔的塔顶气体出口、一号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、一号塔顶气液分离器进料口依次接通；一号塔顶气液分离器的液体出口与脱氢精馏塔的回流液入口接通，一号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氢精馏塔的塔底液体出口与脱氮精馏塔的进料口接通；脱氮精馏塔的塔顶气体出口、二号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、二号塔顶气液分离器的进料口依次接通；二号塔顶气液分离器的液体出口与脱氮精馏塔的回流液入口接通，二号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氮精馏塔的塔底液体出口与液化换热器的热流体段接通；氮气压缩机的压缩一段、二号中间冷却器、氮气压缩机的压缩二段、二号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、液氮过冷换热器过冷段依次接通；液氮过冷换热器的过冷段分别与二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、一号塔顶冷凝蒸发器蒸发段接通；二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、氮气压缩机压缩一段依次接通；一号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段氮气压缩机压缩一段依次接通。...
【技术特征摘要】
1.一种从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的装置，其特征在于:包括混合冷剂压缩机制冷系统、预冷系统、液化冷箱系统、氮气压缩机系统；所述的混合冷剂压缩机制冷系统包括混合冷剂压缩机、一号中间冷却器、一号末级冷却器、中间气液分离罐；混合冷剂压缩机具有压缩一段和压缩二段；所述的预冷系统包括预冷换热器、冷剂气液分离器；所述的液化冷箱系统包括冷却换热器、液化换热器、液氮过冷换热器、脱氮精馏塔、脱氢精馏塔；脱氢精馏塔的塔顶设有一号塔顶冷凝蒸发器和一号塔顶气液分离器；脱氮精馏塔的塔底设有塔底再沸器，塔顶设有二号塔顶冷凝蒸发器和二号塔顶气液分离器；所述的氮气压缩机制冷系统包括氮气压缩机、二号中间冷却器、二号末级冷却器； 混合冷剂压缩机的压缩一段、一号中间冷却器、中间气液分离罐、混合冷剂压缩机的压缩二段、一号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷剂气液分离器的混合料进口依次接通；冷剂气液分离器的气体出口、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、塔底再沸器、液化换热器的热流体段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷剂气液分离器的液体出口、冷却换热器的热流体段、冷却换热器的冷流体段依次接通；冷却换热器的冷流体段与混合冷剂压缩机的压缩一段接通； 预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、脱氢精馏塔进料口依次接通；脱氢精馏塔的塔顶气体出口、一号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、一号塔顶气液分离器进料口依次接通；一号塔顶气液分离器的液体出口与脱氢精馏塔的回流液入口接通，一号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氢精馏塔的塔底液体出口与脱氮精馏塔的进料口接通；脱氮精馏塔的塔顶气体出口、二号塔顶冷凝蒸发器的冷凝段、二号塔顶气液分离器的进料口依次接通；二号塔顶气液分离器的液体出口与脱氮精馏塔的回流液入口接通，二号塔顶气液分离器的气体出口、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、预冷换热器的冷流体段依次接通；脱氮精馏塔的塔底液体出口与液化换热器 的热流体段接通； 氮气压缩机的压缩一段、二号中间冷却器、氮气压缩机的压缩二段、二号末级冷却器、预冷换热器的热流体段、冷却换热器的热流体段、液化换热器的热流体段、液氮过冷换热器过冷段依次接通；液氮过冷换热器的过冷段分别与二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、一号塔顶冷凝蒸发器蒸发段接通；二号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段、氮气压缩机压缩一段依次接通；一号塔顶冷凝蒸发器的蒸发段、液氮过冷换热器的过冷段、液化换热器的冷流体段、冷却换热器的冷流体段氮气压缩机压缩一段依次接通。2.根据权利要求1所述的从焦炉煤气中制取液化天然气和富氢气体的装置，其特征在于:所述的预冷换热器、冷却换热器、液化换热器均为板翅式换热器。3.一种采用权利要求1或2所述的装置从富甲烷气中制取液化天然气和富氢产品的方法，其特征在于:包括混合冷剂循环过程、富甲烷气液化及分离过程、氮气冷剂循环过程； 混合冷剂循环过程:混合工质进入混合冷剂压缩机入口，经压缩一段压缩至0.8~.1.3MPa后进入一号中间冷却器冷却至30~...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯智德，丁友胜，蒋旭，施晓俊，王第珲，
申请(专利权)人：中空能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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