焦炉煤气制LNG的装置的制作方法

本技术涉及液化天然气领域，特别是涉及由焦炉煤气合成并净化液化天然气(lng)的装置。

背景技术：

1、现有焦炉煤气制lng工艺主要由压缩工段、脱硫工段、合成工段、变压干燥工段、液化工段、储运工段及配套的公用工程组成，其流程示意图如图1所示，其中：

2、压缩工段：来自气柜的焦炉煤气原料气经原料气过滤器过滤和原料气压缩机压缩至0.45mpag后，进入脱油脱萘塔及粗脱硫塔进行预处理，脱除其中的焦油、萘、无机硫等杂质后进入合成气压缩机，再次将压力升至2.2mpag左右后进入脱硫工段进行精脱硫，以便保护合成工段的催化剂；

3、脱硫工段：来自压缩工段的高压焦炉煤气，首先进入滤油槽，防止压缩工段带油损坏加氢催化剂，然后经预加氢转化器、一级加氢转化器加氢转化后，将焦炉煤气中的大部分有机硫转化为无机硫，然后通过中温脱硫槽将无机硫脱除，然后经过二级加氢转化器和氧化锌脱硫槽，再次对有机硫进行转化和脱除，最终使脱硫单元的产品气中的总硫含量小于0.1ppm；由于此工段的催化剂的活性对温度要求很高，因此在进入各反应器前均需通过多个换热器对介质温度进行调节，以满足催化剂的要求；

4、合成工段：来自脱硫工段、精脱硫后的焦炉煤气首先进入cuo保护床，防止合成催化剂硫中毒，然后介质被分成两部分，其中一部分与循环气混合后进入一段反应器，在反应器中co2、co和h2在催化剂的作用下合成ch4，同时放出热量；反应后的合成气，通过一级废热锅炉回收热量后与另一部分焦炉煤气混合后进入二段反应器，反应后的合成气经二级废热锅炉回收热量后，经多个换热器调整温度后，一部分进入三段反应器，另一部分作为循环气；经过三段反应器合成后的合成气中co2含量小于300ppm；由于催化剂的活性对温度要求较高，所以介质在进入各级反应器前均需通过一个或多个换热器对温度进行调节；

5、变压干燥工段：来自合成工段的合成气，进入分子筛干燥塔脱除其中的水和co2，使水和co2含量分别降至1ppm和50ppm以下，吸附压力在2.0mpag左右；分子筛吸附饱和后，通过冷箱分离出的富氢气进行再生，再生压力在1.0mpag左右，完成分子筛再生后的富氢气可作为燃料或送入火炬；

6、液化工段：来自变压干燥工段的干燥合成气进入冷箱与混合制冷剂进行换热，并在不同的温度和压力下对其进行精馏，以分离其中的h2和n2，精馏塔所需的热量来自合成气本身，冷量由氮气循环提供；富氮气回收冷量后排入火炬，富氢气回收冷量后作为分子筛的再生气，lng经节流降压后进入lng储罐；

7、储运工段：进入lng储罐的lng，通过lng泵送入lng槽车，储罐产生的闪蒸气(bog)经bog压缩机压缩后返回干燥工段入口，重新进行液化。

8、上述现有焦炉煤气制lng装置和工艺流程存在以下问题：

9、1、抗负荷波动能力差。现有工艺流程中，干燥工段采用的是分子筛降压再生的干燥工艺，再生气为低温精馏分离出的富氢气。由于分子筛的装填量是按照100％负荷设计的，当原料气供气量不足时，低温精馏所产生的富氢气无法满足分子筛再生的要求，此时，需要补充一部分合成气作为再生气，以满足分子筛再生的要求，因此，进入冷箱的合成气会进一步降低，从而导致lng的产量进一步降低，生产成本进一步提高。焦炉煤气进气量在不同负荷情况下与lng产量的关系可参见图2所示。

10、2、抗组分波动能力差。现有工艺流程对co2、co含量的波动比较敏感。由于焦炉煤气的组分和煤质、配煤、息焦工艺等因素相关，因此焦炉煤气中co2、co波动比较大，一旦超出合成催化剂的处理量，就需降低进气量，否则将会导致合成气中co2含量超标，从而无法进入液化工段。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气制lng的装置，它运行稳定，并能在低负荷运行情况下保证lng的产量。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的焦炉煤气制lng的装置，主要包括：压缩工段、脱硫工段、合成工段、脱碳工段、干燥工段、液化工段和储运工段，所述脱碳工段设置在合成工段和干燥工段之间。

3、所述脱碳工段的主要设备包括有吸收塔、富液闪蒸罐、合成气分离器、贫富液换热器、再生塔、再沸器、储槽、二氧化碳分离器；其中：

4、所述吸收塔的合成气入口连接所述合成工段，顶部气相出口管线通往合成气分离器的入口，底部液相出口连接富液闪蒸罐的富液入口；

5、所述合成气分离器的顶部气相出口管线去往干燥工段，底部液相出口管线通往富液闪蒸罐或储槽；

6、所述富液闪蒸罐的气相出口管线返回所述压缩工段的入口；

7、所述贫富液换热器的富液换热通道的入口和出口分别连接富液闪蒸罐的富液出口和再生塔的顶部入口；贫液换热通道的入口连接再生塔底部的贫液出口，贫液换热通道的出口管线通往所述吸收塔的顶部贫液入口；

8、所述再沸器连接在所述再生塔上；所述再生塔的顶部气相出口管线通往所述二氧化碳分离器的入口；所述二氧化碳分离器的顶部气相出口管线返回所述压缩工段的入口，底部液相出口管线通往储槽；所述储槽内有液下泵，所述液下泵的出口管线汇入所述再生塔的顶部入口管线。

9、较佳的，在所述吸收塔的顶部气相出口与所述合成气分离器的入口之间的管线上可以设置合成气冷却器；在所述贫富液换热器的贫液出口与所述吸收塔顶部入口之间的管线上可以设置贫液冷却器和贫液泵；在所述再生塔的顶部气相出口与所述二氧化碳分离器的入口之间的管线上设置有二氧化碳冷却器。

10、较佳的，可以在所述贫液泵两端连接溶液过滤器。

11、所述合成工段优选采用两段式合成反应系统，所述两段式合成反应系统中的合成反应器仅设置一段反应器和二段反应器，不设置三段反应器。

12、所述干燥工段优选采用等压干燥系统，更优选采用三塔等压干燥系统。

13、基于上述装置的焦炉煤气制lng的工艺方法，包括压缩、脱硫、合成、脱碳、干燥、液化和储运七个工艺步骤，所述脱碳步骤在合成步骤和干燥步骤之间。

14、所述脱碳步骤进一步包括以下步骤：

15、将来自合成工段的合成气与贫胺液在吸收塔中进行传质传热，脱除合成气中所含的co2，然后冷却，进行气液分离，分离出的气相作为合成气送入干燥工段；

16、吸收塔底部的吸收了co2后的富胺液送入富液闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸出的气相送回压缩工段入口进行重复利用，液相预热后进行co2再生；

17、对再生的co2进行冷却和气液分离，将分离出的co2送回压缩工段入口进行重复利用。

18、较佳的，对再生塔底部排出的高温贫液，先进行换热和冷却，然后将一部分贫液送入吸收塔顶部，另一部分贫液过滤后送回贫液泵入口。

19、所述合成步骤优选采用两段式合成反应工艺；所述干燥步骤优选采用等压干燥工艺，更优选采用三塔等压干燥工艺。

20、与现有的焦炉煤气制lng的装置相比，本实用新型的焦炉煤气制lng的装置，具有以下优点和有益效果：

21、1、能够更好的适应原料气中co2含量的波动。本实用新型将合成工段的合成反应器由3段降为2段，放宽了合成工段的合成效果，合成气中co2的含量，可以由现有工艺的要求300ppm以下，放宽至3000～5000ppm，从而提升了装置抗co2含量波动干扰的能力，提高了装置运行的稳定性。

22、2、本实用新型增加了脱碳工段，采用醇胺法脱除合成气中的co2，使其达到50ppm的液化标准，脱除的co2返回压缩工段入口，重复利用，从而实现了co2零排放。

23、3、能够更好的适应装置在低负荷情况下的生产运行。本实用新型将干燥工段的工艺由分子筛变压再生改进为等压干燥，干燥塔的再生不受富氢气流量的影响，实现了进气量与产量的线性关系(例如，30％的进气量可以产出30％的lng)，如此避免了装置在低负荷运行情况下产量远远小于进气量的情况，从而提高了装置运行的经济性，此外，干燥工段不再排放再生气，还能避免因焦炉煤气排放而导致的环境污染。