制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統技術方案

一種制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統，包括壓縮機、主換熱器、高壓脫氫精餾塔、低壓脫氮精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫氮塔頂冷凝器、過冷器、脫氫塔回流液分離罐、脫氮塔回流液分離罐，其技術要點是：低壓脫氮精餾塔底部設有脫氮塔再沸器，原料氣管線經過主換熱器后與脫氮塔再沸器的進料端相連，脫氮塔再沸器的出料端與高壓脫氫精餾塔底部的進料端相連，高壓脫氫精餾塔底部的出料端通過過冷器后與低壓脫氮精餾塔中部的進料端相連，并設置節流閥I，低壓脫氮精餾塔底部的出料端經過主換熱器后與壓縮機II的進料端相連，壓縮機II的出料端與CNG管網相連。從根本上解決了現有SNG生產設備操作復雜、系統部件多、占地面積大、維護成本高等問題。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及天然氣生產領域，具體說是一種制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統。
技術介紹
煤制天然氣通常指采用已開采原煤，經過氣化工藝來制造合成天然氣（SyntheticNaturalGas，以下簡稱SNG）。在實踐中，業界往往把煤地下氣化（亦稱為地下采煤，UndergroundCoalGasification，UCG）也作為煤制天然氣的一種。在“十一五”期間，隨著中國政府節能減排與資源綜合利用政策的實施，焦爐煤氣的利用開始轉向生產SNG。由于單個項目規模較小，不可能為焦爐煤氣制SNG項目建設管網，因此產品一般采取壓縮后制壓縮天然氣(以下簡稱CNG)和液化后制液化天然氣（以下簡稱LNG）的方案，進入市場銷售。從目前我國能源結構看，甲醇產能過剩，而天然氣供需嚴重不足，開辟新的清潔能源，將焦爐氣甲烷化制SNG，是重要的發展方向。焦爐煤氣甲烷化生產天然氣技術，具有投資小，消耗低，無污染、能量利用率高、產品市場前景好等優勢，是焦化企業煤氣利用的較佳選擇。再進一步生產CNG或LNG，會產生更明顯的經濟效益與社會效益，對促進焦化行業技術進步與產業可持續發展具有重要的意義。CNG以燃燒壓縮天然氣為動力，“喝”的是天然氣，“吐”出來的是二氧化碳和水蒸汽，節能環保。目前，市場上已經開發了采用混合制冷劑或膨脹機雙級氮膨脹及氮冷劑+混合制冷劑的制冷循環回路來制取SNG，其方法復雜。動力設備為轉動機械，易發生故障。目前的MRC工藝主要采用N2和C1~C5烴類的混合物作為循環制冷劑。混合冷劑的組成比例根據原料氣的組成、壓力、工藝流程而異，因此對制冷劑的配比和原料氣的氣質要求更為嚴格，一旦確定是不易更改的。即使滿足該條件，要使整個液化過程（25℃~-162℃）所需冷量與制冷劑所提供的冷量完全匹配是達不到的，而只能趨近與冷卻曲線。這使得配比很難控制。實際運行中，配比一直是一大難題困擾著人們。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統。從根本上解決了現有SNG生產設備操作復雜、系統部件多、占地面積大、維護成本高、初期投入多等問題。本技術的目的是這樣實現的：該制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統，包括壓縮機I、II、主換熱器、高壓脫氫精餾塔、低壓脫氮精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫氮塔頂冷凝器、過冷器、脫氫塔回流液分離罐、脫氮塔回流液分離罐，其技術要點是：所述低壓脫氮精餾塔底部設有脫氮塔再沸器，原料氣管線經過主換熱器后與脫氮塔再沸器的進料端相連，脫氮塔再沸器的出料端與高壓脫氫精餾塔底部的進料端相連，高壓脫氫精餾塔底部的出料端通過過冷器后與低壓脫氮精餾塔中部的進料端相連，并設置節流閥I，低壓脫氮精餾塔底部的出料端經過主換熱器后與壓縮機II的進料端相連，壓縮機II的出料端與CNG管網相連；低壓脫氮精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氮塔頂冷凝器、脫氮塔回流液分離罐的底部進料口相連，脫氮塔頂冷凝器的底部出料口與脫氮塔回流液分離罐中部相連，脫氫塔回流液分離罐的頂部出料口依次與過冷器、主換熱器相連；高壓脫氫精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氫塔頂冷凝器、脫氫塔回流液分離罐的底部進料口相連，脫氫塔頂冷凝器的底部出料口與脫氫塔回流液分離罐中部相連，脫氮塔回流液分離罐的頂部出料口與主換熱器相連；脫氫塔頂冷凝器以及脫氮塔頂冷凝器的頂部出料端分別經過主換熱器與壓縮機I的進料端相連，壓縮機I的出料端經過主換熱器分別與脫氫塔頂冷凝器以及脫氮塔頂冷凝器的頂部進料端相連，并分別設置節流閥II、節流閥III。本技術的深冷分離系統，相比其它常用流程，減少了混合制冷劑壓縮機及氮膨脹機兩組大型動力設備，焦爐氣液化所需冷量僅由一臺（氮氣或氮－甲烷）壓縮機提供。流程非常簡單，節省了能耗、降低了投資費用、操作調節方便、易于維護，大大提高了整個系統的可靠性。采用液氮（或氮-甲烷混合氣）作為低壓脫氮精餾塔的冷源，能耗低，無需混合制冷劑、膨脹機制冷，杜絕了含氫介質膨脹機密封、制造難度較大、制冷劑通道凍堵或節流不制冷等問題。由于無需混合采用制冷劑制冷，避免了配比不當所引起的諸多問題，冷箱內不但省去了壓縮機，而且也省去分離罐及調節閥門。冷箱內的設備更少，冷箱體積更小，投資費用更小。此外，為了進一步降低制冷循環的功耗，還可采用氮-甲烷雙組分混合氣體代替純N2。與混合冷劑循環相比，氮-甲烷制冷循環流程更簡單、控制更容易、制冷劑測定和計算更方便等優點。同時由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮壓機制冷循環節省10%~20%的動力消耗。對于同樣的裝置，采用氮氣壓縮機和采用氮-甲烷壓縮機來循環制冷，經模擬分析，相差約30%的能耗。附圖說明圖1是本技術的工藝流程結構示意圖；圖2是主換熱器中各管路中主要組分換熱前后的具體參數。附圖標記說明：1壓縮機I、2高壓脫氫精餾塔、3低壓脫氮精餾塔、4脫氫塔頂冷凝器、5脫氫塔回流液分離罐、6脫氮塔頂冷凝器、7脫氮塔回流液分離罐、8主換熱器、9過冷器、10脫氮塔再沸器、11節流閥I、12節流閥II、13節流閥III、14壓縮機II。具體實施方式以下結合圖1~2，通過具體實施例詳細說明本技術的內容。實施例1該制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統包括壓縮機I1、壓縮機II14、主換熱器8、高壓脫氫精餾塔2、低壓脫氮精餾塔3、脫氫塔頂冷凝器4、脫氮塔頂冷凝器6、過冷器9、脫氫塔回流液分離罐5、脫氮塔回流液分離罐7等部分。其中，脫氫塔回流液分離罐5位于脫氫塔頂冷凝器4內，脫氮塔回流液分離罐7位于脫氮塔頂冷凝器6內。低壓脫氮精餾塔底部設有脫氮塔再沸器10，原料氣管線經過主換熱器8后與脫氮塔再沸器10的進料端相連，脫氮塔再沸器10的出料端與高壓脫氫精餾塔2底部的進料端相連，高壓脫氫精餾塔2底部的出料端通過過冷器9后與低壓脫氮精餾塔3中部的進料端相連，并設置節流閥I11，低壓脫氮精餾塔3底部的出料端經過主換熱器8后與壓縮機II14的進料端相連，壓縮機II14的出料端與CNG管網相連。低壓脫氮精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氮塔頂冷凝器6、脫氮塔回流液分離罐7的底部進料口相連，脫氮塔頂冷凝器6的底部出料口與脫氮塔回流液分離罐7中部相連，脫氫塔回流液分離罐7的頂部出料口依次與過冷器9、主換熱器8相連；高壓脫氫精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氫塔頂冷凝器4、脫氫塔回流液分離罐5的底部進料口相連，脫氫塔頂冷凝器4的底部出料口與脫氫塔回流液分離罐5中部相連，脫氮塔回流液分離罐5的頂部出料口與主換熱器8相連；脫氫塔頂冷凝器4以及脫氮塔頂冷凝器6的頂部出料端分別經過主換熱器與壓縮機I1的進料端相連，壓縮機I1的出料端經過主換熱器8分別與脫氫塔頂冷凝器4以及脫氮塔頂冷凝器6的頂部進料端相連，并分別設置節流閥II12、節流閥III13。采用上述系統制備合成天然氣的方法，具體包括以下步驟：1)凈化后的原料焦爐氣在-40℃，1.55MPa.G進入冷箱內的主換熱器，被返流的低溫富氫氣及低溫富氮氣冷卻至-135℃，1.55MPa.G，以氣液本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統，包括壓縮機I、II、主換熱器、高壓脫氫精餾塔、低壓脫氮精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫氮塔頂冷凝器、過冷器、脫氫塔回流液分離罐、脫氮塔回流液分離罐，其特征在于：所述低壓脫氮精餾塔底部設有脫氮塔再沸器，原料氣管線經過主換熱器后與脫氮塔再沸器的進料端相連，脫氮塔再沸器的出料端與高壓脫氫精餾塔底部的進料端相連，高壓脫氫精餾塔底部的出料端通過過冷器后與低壓脫氮精餾塔中部的進料端相連，并設置節流閥I，低壓脫氮精餾塔底部的出料端經過主換熱器后與壓縮機II的進料端相連，壓縮機II的出料端與CNG管網相連；????低壓脫氮精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氮塔頂冷凝器、脫氮塔回流液分離罐的底部進料口相連，脫氮塔頂冷凝器的底部出料口與脫氮塔回流液分離罐中部相連，脫氫塔回流液分離罐的頂部出料口依次與過冷器、主換熱器相連；?????高壓脫氫精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氫塔頂冷凝器、脫氫塔回流液分離罐的底部進料口相連，脫氫塔頂冷凝器的底部出料口與脫氫塔回流液分離罐中部相連，脫氮塔回流液分離罐的頂部出料口與主換熱器相連；????脫氫塔頂冷凝器以及脫氮塔頂冷凝器的頂部出料端分別經過主換熱器與壓縮機I的進料端相連，壓縮機I的出料端經過主換熱器分別與脫氫塔頂冷凝器以及脫氮塔頂冷凝器的頂部進料端相連，并分別設置節流閥II、節流閥III。...

【技術特征摘要】
1.一種制備合成天然氣的焦爐氣深冷分離系統，包括壓縮機I、II、主換熱器、高壓脫氫精餾塔、低壓脫氮精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫氮塔頂冷凝器、過冷器、脫氫塔回流液分離罐、脫氮塔回流液分離罐，其特征在于：所述低壓脫氮精餾塔底部設有脫氮塔再沸器，原料氣管線經過主換熱器后與脫氮塔再沸器的進料端相連，脫氮塔再沸器的出料端與高壓脫氫精餾塔底部的進料端相連，高壓脫氫精餾塔底部的出料端通過過冷器后與低壓脫氮精餾塔中部的進料端相連，并設置節流閥I，低壓脫氮精餾塔底部的出料端經過主換熱器后與壓縮機II的進料端相連，壓縮機II的出料端與CNG管網相連；
低壓脫氮精餾塔頂部設有兩個出料口分別與脫氮塔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙德泉，石麗華，
申請(專利權)人：遼寧中集哈深冷氣體液化設備有限公司，
類型：新型
國別省市：遼寧;21