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coal oven gas

焦炉煤气制液化天然气

        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。该工艺主要由气柜、压缩、精脱硫、甲烷化合成、深冷液化、LNG储罐等工段组成。

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焦炉煤气制液化天然气工艺流程图

气柜

气柜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,进入气柜储存。原料煤气经出口总管送往压缩工段。

压缩工段

压缩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:气柜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。

合成气压缩:精脱硫后的焦炉煤气经往复式压缩机加压后送往甲烷化工段。

循环气压缩:甲烷化三段反应器出口部分气体经循环气压缩机压缩后返回一段反应器进口,以此稀释反应物浓度,降低反应热。

精脱硫工段

         精脱硫工段任务是将压缩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。来自压缩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。精脱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

深冷液化工段任务是将甲烷化工段送来的合成气经深冷分离,得到LNG。深冷液化工段包括预处理、液化分离两部分。

预处理:合成气经脱汞、纯化、过滤将原料气中的酸性气(包含CO2、H2S、COS、有机化合物)、汞等杂质除去。

液化分离:选用混合制冷工艺将合成气液化,采用低温精馏工艺分离出氮气和氢气。合成气经冷箱降温后抽出,进入低压精馏塔塔底继续降温,后进入高压精馏塔,塔顶分离出绝大部分氢气和少量的氮气,塔底液体进入低压精馏塔中部。低压精馏塔塔顶分离出富氮气,塔底液体返回冷箱过冷至-163℃,得到产品LNG。

LNG储罐

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

技术特点

流程简单、设备易于制造、节省投资、操作稳定、节约能量。

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。

甲烷化催化剂具有催化剂选择性好、氧脱除能力好、使用范围宽且具有稳定的活性。

原料气来源广泛,以焦炉煤气、焦和煤为原料的煤制气、各种含碳氢的混合气都可为原料生产LNG。

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