利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，焦炉煤气经加压、处理后，除去H2O、CO2和NH3等物质，在换热系统与LNG换热，LNG升温至常温后进入蒸汽动力锅炉燃烧，而焦炉煤气温度降低；降温后的焦炉煤气输入第一分离器中，重烃类物质从第一分离器底部分离，剩余的焦炉煤气从分离器顶部输出后，经过换热系统再次降温后进入第二个分离器中，除去CH4，剩余的焦炉煤气从第二分离器顶部输出后经过换热系统再次降温进入制冷系统，经过制冷系统降温进入第三分离器，除去O2、CO和N2等物质后加压得到氢气。该法综合利用LNG冷能，解决了焦炉煤气低温制氢需要单纯通过加压膨胀来获取低温而大量消耗电能的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，焦炉煤气经加压、处理后，除去H2O、CO2和NH3等物质，在换热系统与LNG换热，LNG升温至常温后进入蒸汽动力锅炉燃烧，而焦炉煤气温度降低；降温后的焦炉煤气输入第一分离器中，重烃类物质从第一分离器底部分离，剩余的焦炉煤气从分离器顶部输出后，经过换热系统再次降温后进入第二个分离器中，除去CH4，剩余的焦炉煤气从第二分离器顶部输出后经过换热系统再次降温进入制冷系统，经过制冷系统降温进入第三分离器，除去O2、CO和N2等物质后加压得到氢气。该法综合利用LNG冷能，解决了焦炉煤气低温制氢需要单纯通过加压膨胀来获取低温而大量消耗电能的问题。【专利说明】利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺
本专利技术属于能源综合利用
，涉及一种利用液化天然气(LNG)的冷能用于焦炉煤气制氢系统和方法。
技术介绍
天然气在常压下冷却至约_162°C时，由气态变成液态，称为液化天然气(简称LNG)。LNG在供给下游用户使用前须气化成气体，其汽化过程会释放出830-860kJ / kg冷能。2011年我国LNG进口量已达到1221万吨，根据我国LNG的发展规划，2015年LNG进口量将达到4200万吨，每年可利用的冷能约为105亿kW.h,相当于210万kW装机的年发电量。在全球能源高价格的外部环境下，随着LNG进口量的不断攀升，我国LNG冷能回收利用产业正面临着空前的历史机遇和巨大的发展空间。目前LNG冷能利用形式有两类，直接利用:冷能发电、冷冻仓库、空气分离、液化二氧化碳等；间接利用:用空气分离得到的液氮、液氧进行低温破碎、污水处理等。氢能具有热效率高、能量密度大、燃烧清洁、可运输、可储存、可再生等特点，各国将其视为21世纪的绿色能源和战略能源。我国现在是世界上最大的焦炭生产国，2012年全国的产量达4.43亿吨。每生产一吨焦炭所产生的焦炉气量约为450Nm3，则我国焦炉气年排放量将达到近2000亿Nm3。根据表1，焦炉气中氢气的含量一般超过50%,这意味着产生了1000亿Nm3以上的氢气。将这些焦炉气中的氢能提取出来，既能消除焦炉煤气排放相关的污染，又可获得巨量的氢能源，经济效益和社会效益显著。从焦炉气中分离氢可采用的方法主要有变压吸附法、膜分离法和低温分离法。变压吸附法和膜分离法适于中小规模分离，低温分离法较适于大规模分离。为满足规模储运需要，还要进行液化而消耗能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺。利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢的工艺，其中焦炉煤气经加压、预处理系统处理后，除去H20、CO2和NH3等物质，进入换热系统中，通过与LNG进行换热，LNG升温至常温后进入蒸汽动力锅炉燃烧，燃烧后产生的动力蒸汽用于焦炉煤气压缩、回收氢气压缩和制冷系统压缩，而焦炉煤气温度降低； 降温后的焦炉煤气输入第一分离器中，重烃类物质从第一分离器底部分离，剩余的焦炉煤气从分离器顶部输出后，经过换热系统再次降温后进入第二个分离器中，除去CH4，剩余的焦炉煤气从第二分离器顶部输出后经过换热系统再次降温进入制冷系统，经过制冷系统降温进入第三分离器，除去02、CO和N2等物质后加压得到氢气。 目前世界上的LNG冷能利用项目除空气分离利用的温位在-150到_70°C外，其它用户用冷温位大都与LNG气化的冷能温度分布不匹配，即“低温冷能高温用”，过程冷能损大，经济效益降低。而焦炉煤气中主要组分(单位:体积百分数)的沸点(°C)都比较低，见表I，LNG高品位冷能将可以得到利用，达到“低温冷能低温用”。表1焦炉煤气组分及沸点【权利要求】1.利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，其中焦炉煤气经加压、预处理系统处理后，除去H20、CO2和NH3,进入换热系统中，通过与LNG进行换热，LNG升温至常温后进入蒸汽动力锅炉燃烧，燃烧后产生的动力蒸汽用于焦炉煤气压缩、回收氢气压缩和制冷系统压缩，而焦炉煤气温度降低； 降温后的焦炉煤气输入第一分离器中，重烃类物质从第一分离器底部分离，剩余的焦炉煤气从分离器顶部输出后，经过换热系统再次降温后进入第二个分离器中，除去CH4,剩余的焦炉煤气从第二分离器顶部输出后经过换热系统再次降温进入制冷系统，经过制冷系统降温进入第三分离器，除去02、CO和N2后加压得到氢气。2.根据权利要求1所述的利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，其特征在于与LNG换热后，焦炉煤气降温至-52 ± 2 °C。3.根据权利要求1所述的利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，其特征在于进入第二个分离器的焦炉煤气温度降到_123°C以下。4.根据权利要求1所述的利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，其特征在于第二分离器输出的焦炉煤气经过换热系统后降温到-160°C以下，并经制冷系统后降温到-170°C以下。`【文档编号】C01B3/50GK103738920SQ201310492030【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日 【专利技术者】商凡, 刘维佳, 张岗, 向丽娜, 张立刚, 徐晓明, 乔风笙, 吴元玲, 贺平, 徐枫, 沈建锋, 杜向前 申请人:江苏中核华纬工程设计研究有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用LNG冷能的焦炉煤气低温制氢工艺，其中焦炉煤气经加压、预处理系统处理后，除去H2O、CO2和NH3，进入换热系统中，通过与LNG进行换热，LNG升温至常温后进入蒸汽动力锅炉燃烧，燃烧后产生的动力蒸汽用于焦炉煤气压缩、回收氢气压缩和制冷系统压缩，而焦炉煤气温度降低；降温后的焦炉煤气输入第一分离器中，重烃类物质从第一分离器底部分离，剩余的焦炉煤气从分离器顶部输出后，经过换热系统再次降温后进入第二个分离器中，除去CH4，剩余的焦炉煤气从第二分离器顶部输出后经过换热系统再次降温进入制冷系统，经过制冷系统降温进入第三分离器，除去O2、CO和N2后加压得到氢气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：商凡，刘维佳，张岗，向丽娜，张立刚，徐晓明，乔风笙，吴元玲，贺平，徐枫，沈建锋，杜向前，
申请(专利权)人：江苏中核华纬工程设计研究有限公司，
类型：发明
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