從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法技術

從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，包括如下步驟：1)對甲烷混合氣進行預處理，去除水、二氧化碳；2)甲烷混合氣冷卻至?120～?160℃后進入二級精餾塔為塔釜提供熱量，之后再進一步冷卻至?150～?165℃進入一級精餾塔進行精餾分離，在塔釜得到提濃的甲烷溶液；3)甲烷溶液經減壓至5～10barg后進入二級精餾塔，再次進行精餾分離，在塔釜得到液化天然氣粗產品，經過冷后進一步節流減壓至常壓，成為液化天然氣產品；同時，二級精餾塔側線出料或者塔釜出料得到壓縮天然氣粗產品，復熱至常溫后再壓縮成為壓縮天然氣產品。本發明專利技術方法可同時獲取壓縮天然氣和液化天然氣兩種產品，且較采用吸附、膜分離等常規制備壓縮天然氣產品的品質高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及天然氣制備
，尤其是一種從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法。
技術介紹
煤、石油和天然氣是當今世界一次能源的三大支柱，天然氣在日本等某些能源消費大國已經成為第二大能源。19世紀前期，人類以煤炭代替柴薪為主要能源，實現了工業革命，帶來了世界資本主義的發展，是第一次能源革命。20世紀中期，開始以石油代替煤炭為主要能源，帶來了世界經濟的繁榮，是第二次能源革命。進入21世紀，全世界將出現以天然氣代替石油為主要能源的又一次能源消費結構大變革，2008年天然氣在能源消費結構中的比重世界平均24.1％，預計2015年，天然氣在世界能源結構中將占35～40％，成為第一大能源，將是第三次能源革命。21世紀將是一個天然氣世紀，是清潔能源的時代。自1990年以來每年以23％的速率增長。世界能源經濟正在由石油能源經濟向天然氣能源經濟過渡。天然氣作為一種綠色能源，具有潔凈、高效、資源豐富和方便儲運等優點，大力發展天然氣是緩解能源緊缺、減少環境污染的有效途徑。為此，我國政府非常重視天然氣產業的發展，天然氣將成為我國能源發展戰略中的一個亮點和綠色能源支柱之一。國內天然氣緊缺，很大一部分需要從國外進口，一般先將天然氣制備成液化天然氣，再通過船運銷售到國內市場。對國外的天然氣具有一定的依賴性。近年來，采用焦爐煤氣制備合成天然氣的技術得到了長足的發展。焦爐煤氣通過反應合成生成富含甲烷氣體的合成氣，再經過不同的分離提純的方式制備壓縮天然氣或者液化天然氣。該兩種分離提純的技術手段完全不同，所采用的設備裝置也有很大的差異，壓縮天然氣通常采用吸附或膜分離等常規分離方法制取，液化天然氣通常采用深冷分離的方法制取。不
能同時滿足客戶對壓縮天然氣和液化天然氣兩種產品的需求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，利用該方法可以同時獲取壓縮天然氣和液化天然氣兩種產品，且兩種產品的產量可以按照需求進行轉換調節。采用該方法制備的壓縮天然氣品質較采用吸附、膜分離等常規制備壓縮天然氣產品的品質高。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是：從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其包括如下步驟：1)對甲烷混合氣進行預處理，去除其中水、二氧化碳，處理后的甲烷混合氣中水的含量≤1ppm，二氧化碳含量≤50ppm。2)處理后的甲烷混合氣冷卻至-120℃～-160℃后進入二級精餾塔為塔釜提供熱量，之后再進一步冷卻至-150℃～-165℃進入一級精餾塔進行精餾分離，在塔釜得到提濃的甲烷溶液，甲烷含量為80～99％摩爾百分比，塔頂產生的含有摩爾百分比80％以上的氫氣的富氫尾氣復熱至常溫；3)甲烷溶液經過減壓至5～10barg后進入二級精餾塔，再次進行精餾分離，在塔釜得到液化天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％，經過過冷后，進一步節流減壓至常壓，成為液化天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％；同時，二級精餾塔側線出料或者塔釜出料得到壓縮天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料甲烷含量≥99％，側線出料甲烷含量范圍≥93％，復熱至常溫后，再壓縮至一定的壓力，成為壓縮天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料產品甲烷含量范圍≥99％，側線出料產品甲烷含量范圍≥93％；壓縮天然氣產品的壓力為2～300barg；塔頂產生的含有80％以上的氮氣的富氮尾氣復熱至常溫。進一步，步驟1)甲烷混合氣預處理去除水采用吸附的方法脫除。又，步驟1)甲烷混合氣預處理去除二氧化碳采用化學吸收方法進行脫除即濕法脫碳和/或采用吸附方法進行脫除即干法脫碳。優選的，步驟2)處理后的甲烷混合氣先預冷至5～15℃。另外，步驟2)中冷卻甲烷混合氣的冷量除了由復熱的壓縮天然氣和兩股富氮尾氣提供之外，由混合冷劑提供；混合冷劑壓縮至20～50barg后冷卻至30℃～40℃，進行氣液分離，氣、液兩相分別進行冷卻，液相冷卻至-30℃～-100℃后節流至2～6barg，氣相冷卻至-150℃～-165℃后節流至2～6barg，再進行換熱提供冷量，被復熱至常溫后再進行壓縮冷卻，形成混合冷劑制冷循環。優選的，混合冷劑壓縮至20～50barg后冷卻至30℃～40℃，再預冷至5℃～15℃后進行氣液分離。二級精餾塔的塔頂冷凝冷源均由液氮提供；氮氣壓縮至20～50barg后冷卻至40℃，再進行冷卻，冷卻至-150℃～-165℃后分為兩股，分別進行節流，節流至3～5barg后為精餾塔提供冷量，之后復熱至常溫，再進行壓縮冷卻，形成氮氣制冷循環。優選的，氮氣壓縮至20～50barg后冷卻至40℃，再預冷至5℃～15℃后進行冷卻。所述甲烷混合氣、混合冷劑和氮氣預冷所需要的冷量由冷凍水提供。另外，本專利技術壓縮天然氣和液化天然氣的產品比例按照需求進行調節，調節的比例為0:1-1:0。二級精餾塔的工況調節通過調節塔釜液位、塔頂回流量、塔頂冷凝量來實現；混合冷劑的流量調節通過混合冷劑壓縮機入口導葉或者入口調節閥的調節、混合冷劑壓縮機的回流閥的調節、混合冷劑壓縮機驅動源的大小來實現；混合冷劑組分的調節通過增加不同組分的冷劑量，實現冷劑組分的變化；氮氣的流量調節通過氮氣壓縮機入口導葉或者入口調節閥的調節、氮氣壓縮機的回流閥的調節、氮氣壓縮機驅動源的大小來實現。采用本專利技術方法制備的壓縮天然氣產品能夠滿足GB 17820-2012《天然氣》中一類天然氣的標準，相較于現行的采用吸附、膜分離等技術從甲烷混合氣中分離提純的壓縮天然氣產品僅能達到二類天然氣標準而言，產品品質得到了極大的提升，屬于優質的壓縮天然氣產品。本專利技術相對于現有的液化天然氣和壓縮天然氣分離提純方法而言，其優點在于：采用本專利技術方法相較于傳統的吸附、分離方法單一制備壓縮天然氣產
品和深冷分離方法單一制備液化天然氣產品而言，優點在于可以同時制備壓縮天然氣和液化天然氣兩種產品，且通過調節二級精餾塔的工況條件以及混合冷劑的流量和組分、氮氣的流量，壓縮天然氣和液化天然氣的比例可以通過控制手段進行大范圍的調節。采用本專利技術方法制備的壓縮天然氣產品相對于采用傳統的吸附、膜分離等技術制備的壓縮天然氣產品來說，產品品質得到了極大地提升，達到了國標一類天然氣的標準。尤其是采用塔釜出料這種方式得到的壓縮天然氣的產品品質更是達到了液化天然氣的標準。采用本專利技術方法制備壓縮天然氣相對于采用液化天然氣加壓汽化制備壓縮天然氣來說，得到壓縮天然氣產品品質同樣較高，達到了液化天然氣的標準。其優點在于，采用本專利技術方法進行制備的能耗更低，經濟性更好。附圖說明圖1為本專利技術實施例的工藝示意圖。具體實施方式參見圖1，本專利技術的從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其包括如下步驟：1)對甲烷混合氣進行預處理，去除其中水、二氧化碳，處理后的甲烷混合氣中水的含量≤1ppm，二氧化碳含量≤50ppm。2)處理后的甲烷混合氣冷卻至-120℃～-160℃后進入二級精餾塔為塔釜提供熱量，之后再進一步冷卻至-150℃～-165℃進入一級精餾塔進行精餾分離，在塔釜得到提濃的甲烷溶液，甲烷含量為80～99％摩爾百分比，塔頂產生的含有摩爾百分比80％以上的氫氣的富氫尾氣復熱至常溫；3)甲烷溶液經過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其特征是，包括如下步驟：1)對甲烷混合氣進行預處理，去除其中水、二氧化碳，處理后的甲烷混合氣中水的含量≤1ppm，二氧化碳含量≤50ppm；2)處理后的甲烷混合氣冷卻至?120℃～?160℃后進入二級精餾塔為塔釜提供熱量，之后再進一步冷卻至?150℃～?165℃進入一級精餾塔進行精餾分離，在塔釜得到提濃的甲烷溶液，甲烷含量為80～99％摩爾百分比，塔頂產生的含有摩爾百分比80％以上的氫氣的富氫尾氣復熱至常溫；3)甲烷溶液經過減壓至5～10barg后進入二級精餾塔，再次進行精餾分離，在塔釜得到液化天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％，經過過冷后，進一步節流減壓至常壓，成為液化天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％；同時，二級精餾塔側線出料或者塔釜出料得到壓縮天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料甲烷含量≥99％，側線出料甲烷含量范圍≥93％，復熱至常溫后，再壓縮至一定的壓力，成為壓縮天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料產品甲烷含量范圍≥99％，側線出料產品甲烷含量范圍≥93％；壓縮天然氣產品的壓力為2～300barg；塔頂產生的含有80％以上的氮氣的富氮尾氣復熱至常溫。...

【技術特征摘要】
1.從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其特征是，包括如下步驟：1)對甲烷混合氣進行預處理，去除其中水、二氧化碳，處理后的甲烷混合氣中水的含量≤1ppm，二氧化碳含量≤50ppm；2)處理后的甲烷混合氣冷卻至-120℃～-160℃后進入二級精餾塔為塔釜提供熱量，之后再進一步冷卻至-150℃～-165℃進入一級精餾塔進行精餾分離，在塔釜得到提濃的甲烷溶液，甲烷含量為80～99％摩爾百分比，塔頂產生的含有摩爾百分比80％以上的氫氣的富氫尾氣復熱至常溫；3)甲烷溶液經過減壓至5～10barg后進入二級精餾塔，再次進行精餾分離，在塔釜得到液化天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％，經過過冷后，進一步節流減壓至常壓，成為液化天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，甲烷含量≥99％；同時，二級精餾塔側線出料或者塔釜出料得到壓縮天然氣粗產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料甲烷含量≥99％，側線出料甲烷含量范圍≥93％，復熱至常溫后，再壓縮至一定的壓力，成為壓縮天然氣產品，其純度符合天然氣一類標準，塔釜出料產品甲烷含量范圍≥99％，側線出料產品甲烷含量范圍≥93％；壓縮天然氣產品的壓力為2～300barg；塔頂產生的含有80％以上的氮氣的富氮尾氣復熱至常溫。2.如權利要求1所述的從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其特征是，步驟1)甲烷混合氣預處理去除水采用吸附的方法脫除。3.如權利要求1所述的從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其特征是，步驟1)甲烷混合氣預處理去除二氧化碳采用化學吸收方法進行脫除即濕法脫碳和/或采用吸附方法進行脫除即干法脫碳。4.如權利要求1所述的從甲烷混合氣中同時制取壓縮天然氣和液化天然氣的方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮剛，徐鋒，陳琪，李雪勇，
申請(專利權)人：上海寶鋼氣體有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31