一種從富甲烷氣中脫氫氣、氮氣、一氧化碳并生產液化天然氣的工藝，包含低溫液化和精餾分離兩部分；低溫液化部分由混合冷劑提供冷量在冷箱中完成；精餾分離部分采用單塔或雙塔流程脫除氫氣、氮氣、一氧化碳；含氫氮的富甲烷混合氣依次經冷箱、精餾塔底再沸器、冷箱將甲烷組分液化后，進入精餾分離系統中脫除氫氣、氮氣、一氧化碳，得到的LNG產品中氫氣含量≤2000ppm，氮氣含量≤4％，一氧化碳≤6％。本發明專利技術提供了一種含有氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷氣的天然氣液化工藝，在將氫氣、氮氣、一氧化碳脫除的同時得到相比傳統工藝分離效果更好的液化天然氣，工藝路線先進，較傳統工藝相比，系統的能耗降低近20％。
【技術實現步驟摘要】
從富甲烷氣中脫氫氣、氮氣、一氧化碳并生產液化天然氣的 工藝
本專利技術提供了一種從富甲烷氣中脫氫氣、氮氣、一氧化碳并生產液化天然氣的工 藝。煤基合成氣、焦爐氣以及焦爐氣甲烷化后的氣體等除含有甲烷外，還含有氮氣、氫氣、 一氧化碳，為得到液化天然氣，需將其脫除到一定程度，才能作為液化天然氣(LNG)產品產 出。
技術介紹
迫于環保及能源成本壓力，天然氣作為一次能源在社會各個領域所占比例正逐漸 提升，其應用領域已逐漸擴大到發電、汽車用氣、工業用氣、城市居民用氣、化工用氣等方 面，市場需求量迅速增加。傳統的天然氣管輸供應方式仍為主流，但受原料條件及用戶分布 限制，有相當一部分資源無法進行管道長距離輸送，需選擇液化的方式，將甲烷轉變為液體 再采用靈活的運輸方式將其送往用戶終端。并且，液化天然氣(LNG)體積只有同量氣體體 積的1/625，液化后可以降低貯存和運輸成本，且可以提高單位體積的燃值。液化天然氣工 業的不斷發展，對天然氣液化方法和裝置在能耗、投資和效率等方面提出了更高的要求。對于某些富含甲烷氣體，例如煤基合成氣和焦爐氣甲烷化后得到的合成天然氣 等，其組成除甲烷外，還含有氮氣、氫氣、一氧化碳等，為得到高純度的液化天然氣，需將其 中的氮氣、氫氣、一氧化碳脫除到一定程度，才能作為液化天然氣(LNG)產品產出。目前常用的氣體分離方法一般有低溫液化分離、變壓吸附及膜分離等，每種技術 方案均具有自己的特色且具有各自的應用范圍。一般來說，變壓吸附及膜分離的分離純度 較低，且產品產率及純度之間往往存在矛盾，而目前將低溫液化分離應用于富甲烷氣體提 純并生產液化天然氣的報道較少。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種從含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷氣(富含甲烷的 氣體)中脫除氫氣、氮氣、一氧化碳并將甲烷組分液化生產天然氣(LNG)的方法，使本專利技術 能將氫氣、氮氣、一氧化碳脫除的同時得到相比傳統工藝凈化效果更好的液化天然氣，工藝 路線先進，且較傳統工藝相比，系統能耗顯著降低。本專利技術提供一種從富甲烷的氣體中脫氫氣、氮氣、一氧化碳以并生產液化天然氣 的工藝，該工藝包括低溫液化工序和精餾分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑 提供冷量在冷箱中實現天然氣的液化；精餾分離工序包括含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲 烷混合氣體采用單塔精餾或雙塔精餾流程脫除氫氣、氮氣、一氧化碳；其中含氫氣、氮氣、一 氧化碳的富甲烷的混合氣體依次經冷箱、精餾塔底再沸器、冷箱將甲烷組分液化后，進入精 懼分離系統中脫除氮氣、氫氣、一氧化碳，得到氫氣含量< 4000ppm(優選< 3500ppm,更優 選< 3000ppm,進一步優選< 2500ppm,更進一步優選< 2000ppm,尤其優選< 1700ppm,特 別優選< 1500ppm，最優選< IOOOppm)，和氮氣含量< 8% (優選< 7 %，更優選< 6 %，進一步優選< 5%，更進一步優選< 4%，更好< 3%，尤其優選< 2%，特別優選< 1.5%，更特別優選< 1%，最優選< O. 5% )，一氧化碳含量< 9% (優選< 8%，更優選< 7%，進一步優選< 6%，更進一步優選< 5%，更好< 4%，再更好< 3%，尤其優選< 2%，特別優選(1. 5%，更特別優選彡1%，最優選彡O. 5% )的液化天然氣(LNG)產品。一般情況下，在低溫液化工序中，冷箱的冷量由或主要由混合冷劑提供；第一股液相混合冷劑首先進入冷箱的第一液相通道，在板翅式換熱器組中被預冷至一定溫度后引出冷箱，經節流閥節流后與從換熱器組后一級換熱器返回的混合冷劑流股匯合并反向進入前一級換熱器為換熱器組提供冷量；第二股液相混合冷劑通過冷箱第二液相通道預冷至一定溫度后出冷箱，再經節流閥節流后，與從換熱器組后一級換熱器返回的混合冷劑流股匯合返回換熱器組前一級換熱器；一股氣相冷劑流股通過冷箱的一氣相通道冷卻至一定溫度，再經節流閥節流后反向進入換熱器組為換熱器提供冷量。低溫液化部分在冷箱中完成，冷箱的冷量主要由混合冷劑提供。優選，舉例來說，第一股液相混合冷劑首先進入冷箱的第一液相通道，在其中被預冷至約10°C -30°c，經第一個節流閥節流至O. 3 O. 6MPaA后與從板翅式換熱器組后一級換熱器返回的混合冷劑流股匯合并反向進入前一級換熱器為換熱器組提供冷量；另外，第二股液相混合冷劑通過冷箱第二液相通道預冷至-30°C -80°C，再經第二個節流閥節流至O. 3 O. 6MPaA后，與從換熱器組后一級換熱器返回的混合冷劑流股匯合返回換熱器組前一級換熱器；此外，一股氣相冷劑流股通過冷箱的一氣相通道冷卻至_135°C _171°C，再經第三節流閥節流至O. 3 O. 6MPaA后反向進入換熱器組為換熱器提供冷量。優選地，在所述單塔精餾流程中，含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷的混合氣首先經冷箱預冷(一般在-100°C至-140°C范圍，優選在-105°c至-135°c范圍，更優選在-11 (TC至_130°C范圍，進一步優選在-115 °C至-125 °C范圍，尤其優選在-118 °C至-122 °C范圍)，之后進入精餾塔的塔底再沸器為精餾塔提供熱量，混合氣流股出塔底再沸器后(一般，混合氣的自身溫度降低在-105 0C至-145 °C范圍，優選在-107 °C至-141 °C范圍，更優選在-112°C至-138°C范圍，進一步優選在-116°C至-132°C范圍，尤其優選在_120°C至_128°C范圍，特別優選在-121°C至_125°C范圍，最優選在_121°C至_123°C范圍)返回冷箱的后序換熱器中繼續冷卻(一般至在_140°C至_170°C范圍，優選在_145°C至_165°C范圍，更優選在_150°C至-160 °C范圍)，之后進入精餾塔中精餾(一般操作壓力是在O. 15-2. 5MPaA范圍，優選在O. 20-2. OMPaA范圍，更優選在O. 25-1. 8MPaA范圍，進一步優選在 O. 30-1. 5MPaA 范圍，特別優選在 O. 35-1. 4MPaA或O. 40-1. 4MPaA或O. 45-1. 4MPaA范圍)，塔頂部得到含有絕大部分的氫氣和少量的氮氣、一氧化碳的混合氣，該氫氣、氮氣、一氧化碳混合氣經冷箱回收冷量(即復熱)后出冷箱系統作他用；精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷至一定程度(一般過冷至在_130°C至_170°C范圍，)后出冷箱系統，得到LNG產品。所得LNG產品具有以上所定義的范圍內的氫氣含量和氮氣含量。這里，壓力單位MPaA(兆帕，絕對壓力)。作為優選的方式，在上述單塔流程中在精餾塔中精餾時，從精餾塔的頂部引出的氣相進入塔頂冷凝器中，經液氮冷凝后，塔頂部得到含有絕大部分的氫氣和少量的氮氣、一氧化碳的混合氣，塔底得到LNG產品，然后返回冷箱中進行過冷操作后出冷箱系統，得到LNG產品。優選，精餾塔的 塔頂冷凝器采用液氮提供冷量，液氮首先通過冷箱，并經節流閥節流后進入精餾塔的塔頂冷凝器來冷卻塔頂氣相物流，液氮出冷凝器后，以氣相的形式經冷箱回收冷量后本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種從富甲烷的氣體中脫氫氣、氮氣、一氧化碳以并生產液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化工序和精餾分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實現天然氣的液化；精餾分離工序包括含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用單塔精餾或雙塔精餾流程脫除氫氣、氮氣、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳氣體的富甲烷的混合氣體依次經冷箱、精餾塔底再沸器、冷箱將甲烷組分液化后，進入精餾分離系統中脫除氮氣、氫氣和一氧化碳，得到氫氣含量≤4000ppm，氮氣含量≤8％，一氧化碳≤9％的液化天然氣產品。
【技術特征摘要】
1.一種從富甲烷的氣體中脫氫氣、氮氣、一氧化碳以并生產液化天然氣的工藝，該工藝包括低溫液化工序和精餾分離工序兩部分；低溫液化工序包括由混合冷劑提供冷量在冷箱中實現天然氣的液化；精餾分離工序包括含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷的混合氣采用單塔精餾或雙塔精餾流程脫除氫氣、氮氣、一氧化碳；其中含氫、氮、一氧化碳氣體的富甲烷的混合氣體依次經冷箱、精餾塔底再沸器、冷箱將甲烷組分液化后，進入精餾分離系統中脫除氮氣、氫氣和一氧化碳，得到氫氣含量< 4000ppm,氮氣含量< 8%，一氧化碳< 9%的液化天然氣產品。2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述單塔精餾流程中，含氫氣、氮氣、一氧化碳的富甲烷的混合氣首先經冷箱預冷，之后進入精餾塔的塔底再沸器為精餾塔提供熱量，混合氣流股出塔底再沸器后返回冷箱的后序換熱器中繼續冷卻，之后進入精餾塔中精餾，塔頂部得到含有絕大部分的氫氣和少量的氮氣、一氧化碳的混合氣，該氫氣、氮氣、一氧化碳混合氣經冷箱回收冷量后出冷箱系統作他用；精餾塔底部的液相返回冷箱中過冷至一定程度后出系統。3.根據權利要求2的工藝，其中在精餾塔中精餾過程中，從精餾塔的頂部引出的氣相進入塔頂冷凝器中，經液氮冷凝后，塔頂部得到含有絕大部分的氫氣和少量的氮氣、一氧化碳的混合氣，塔底得到LNG產品，然后返回冷箱中進行過冷操作后出冷箱系統，得到LNG產品O4.根據權利要求3的工藝，其中精餾塔的塔頂冷凝器采用液氮提供冷量，液氮首先通過冷箱，并經節流閥節流后進入精餾塔的塔頂冷凝器來冷卻塔頂氣相物流，液氮出冷凝器后，以氣相的形式經冷箱回收冷量后出冷箱系統。5.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述雙塔精餾流程采用一臺低壓精餾塔和一臺高壓精餾塔；低壓精餾塔包括塔底的再沸器和塔頂的冷凝器，高壓精餾塔包括塔頂的冷凝器；低壓精餾塔頂部得到富氮氣和一氧化碳，高壓精餾塔頂部得到富氫氣。6.根據權利要求5所述的工藝，其特征在于所述雙塔流程中，富甲烷的混合氣首先經冷箱預冷，冷卻至一定溫度后出冷箱，進入低壓精餾塔的塔底再沸器為低壓塔提供熱量，出塔底再沸器的流股返回冷箱繼續冷卻后，入高壓精餾塔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何振勇，蔚龍，張生，鄭忠英，傅建青，
申請(專利權)人：新地能源工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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