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coal oven gas

焦爐煤氣制液化天然氣

        焦炉煤气组成中CH4含量约25-30%,CO+CO2含量近10%,其余为氢及少量氮,及一些微量杂质。焦炉气通过甲烷化反应,可以使绝大部分CO和CO2转化成CH4,得到主要含H2、CH4、N2的混合气体,经进一步分离提纯后可以得到甲烷体积分数90%以上的合成天然气(SNG),再经压缩得到压缩天然气(CNG),或经深冷液化得到液化天然气LNG。工艺技术方案焦炉煤气首先净化脱除萘、焦油、苯、硫化物,再经过压缩、换热,在催化剂的作用下进行甲烷化合成,后采用低温分离技术分离氢气和氮气制得LNG。该工艺主要由氣櫃、压缩、精脱硫、甲烷化合成、深冷液化、LNG儲罐等工段组成。

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焦爐煤氣制液化天然氣工艺流程图

氣櫃

氣櫃用于焦炉煤气的缓冲与储存。来自焦化厂的焦炉煤气经脱焦油塔脱去大部分焦油后,进入氣櫃储存。原料煤气经出口总管送往壓縮工段。

壓縮工段

壓縮工段任务是将焦炉煤气加压,以满足精脱硫、甲烷化、液化各工段要求的工作压力。包括原料气压缩、合成气压缩、循环气压缩。

原料气压缩:氣櫃来的焦炉煤气经螺杆压缩机加压后送至脱油脱萘塔,脱除大部分焦油、苯系物及萘,后进入粗脱硫塔,将焦炉煤气中大部分无机硫脱除。

合成氣壓縮:精脫硫後的焦爐煤氣經往複式壓縮機加壓後送往甲烷化工段。

循環氣壓縮:甲烷化三段反應器出口部分氣體經循環氣壓縮機壓縮後返回一段反應器進口,以此稀釋反應物濃度,降低反應熱。

精脫硫工段

         精脫硫工段任务是将壓縮工段送来的焦炉煤气中硫脱至0.1ppm,确保满足甲烷化催化剂对硫含量的要求。选用两步脱硫工艺,第一步铁钼加氢串中温氧化锌脱硫工艺,第二步镍钼加氢串中温氧化锌脱硫工艺。来自壓縮工段的焦炉煤气首先进入预加氢转化器、一级加氢转化器,在催化剂的作用下,不饱和烃转化为饱和烃、有机硫部分转化为无机硫,后经中温脱硫槽,无机硫被吸收。然后焦炉煤气进入二级加氢转化器,在催化剂作用下进一步加氢转化,有机硫几乎完全转化为无机硫,后经氧化锌脱硫槽将无机硫吸收,送往甲烷化工段。

甲烷化合成工段

        甲烷化工段任务是将精脱硫后的焦炉煤气中CO、CO2和H2在合适的温度压力条件下,经催化剂作用发生反应生成甲烷。甲烷合成选用三台反应器串联工艺。精脫硫工段来的焦炉煤气进入保护床,出来的净化气,分成A、B两部分。其中A部分经升温后进入一段反应器,其出口气体经换热后,与B部分混合,后进入二段反应器。二段反应器出口气体经换热后进入三段反应器。三段反应器出口气体经降温后,少部分作为循环气,经循环气压缩机升压与A部分混合后进入一段反应器,其余大部分经冷凝分离后作为产品气进入下一工段。

深冷液化工段

深冷液化工段任務是將甲烷化工段送來的合成氣經深冷分離,得到LNG。深冷液化工段包括預處理、液化分離兩部分。

預處理:合成氣經脫汞、純化、過濾將原料氣中的酸性氣(包含CO2、H2S、COS、有機化合物)、汞等雜質除去。

液化分離:選用混合制冷工藝將合成氣液化,采用低溫精餾工藝分離出氮氣和氫氣。合成氣經冷箱降溫後抽出,進入低壓精餾塔塔底繼續降溫,後進入高壓精餾塔,塔頂分離出絕大部分氫氣和少量的氮氣,塔底液體進入低壓精餾塔中部。低壓精餾塔塔頂分離出富氮氣,塔底液體返回冷箱過冷至-163℃,得到産品LNG。

LNG儲罐

出冷箱的LNG经管道送至LNG儲罐储存。一般为立式圆筒形、双层金属壁、平底、单包容常压储罐。

技術特點

流程簡單、設備易于制造、節省投資、操作穩定、節約能量。

每转化生产1000 Nm3 天然气可副产约3 t 高压过热蒸汽,能量效率高。

甲烷化催化劑具有催化劑選擇性好、氧脫除能力好、使用範圍寬且具有穩定的活性。

原料氣來源廣泛,以焦爐煤氣、焦和煤爲原料的煤制氣、各種含碳氫的混合氣都可爲原料生産LNG。