专利汇可以提供高含氧含氮煤层气制备液化天然气组合工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且高含 氧 含氮 煤 层气制备 液化 天然气 组合工艺,经过催化脱氧、脱酸、脱 水 、脱苯脱汞、液化和低温精馏等工艺路径,最终得到 液化天然气 产品,高效的前置脱氧工艺保证整个液化装置的安全、稳定运行。充分利用各个物质的物性条件,前端脱氧工艺有效避免各物质爆炸极限问题,从源头消除氧气隐患,工艺流程操作安全可靠,中间脱酸、脱水、脱汞、脱苯工艺成熟稳定,后端低温精馏液化工艺甲烷收率高,提高 能源 利用率,LNG产品 质量 有保障;工艺组合具有更好的安全性,提高装置的处理能 力 ,减少 碳 排放,最大限度回收 煤层 气资源;相比PSA脱氮工艺具有节约投资10%,甲烷回收率提高10%,运行成本降低10%以上的特点。,下面是高含氧含氮煤层气制备液化天然气组合工艺专利的具体信息内容。
1.高含氧含氮煤层气制备液化天然气组合工艺,其特征在于,高含氧、高含氮的低压煤层气先后通过脱氧增压单元、脱酸吸收单元、脱酸再生单元,脱水单元和制冷精馏单元制成液化天然气,其中包括前端增压、耐硫催化脱氧、后端增压、MDEA脱碳、分子筛脱水、脱苯、脱汞、液化、低温精馏脱氮和混合冷剂循环十个净化工段;具体地,高含氧、高含氮的低压煤层气首先经过前端增压至0.2~1MPa,进入脱氧反应器在催化剂作用下催化脱氧,其中的氧气与甲烷产生化学反应而脱除,高温脱氧气经过废热锅炉回收热能后,进入后端循环压缩机再次提高压力,增压至4.5~6MPa,然后,进入脱酸吸收单元和脱酸再生单元脱除H2S和CO2,包括进入MDEA脱酸工段,脱除酸气至CO2≤50ppm后,继续进入脱水单元,包括进入分子筛脱水工段脱除气相水分,脱除至≤10ppm后,进入脱硫脱汞塔,脱除Hg至质量浓度≤0.01μg/m³,脱除苯类体积浓度≤10x10-6后得到净化气;最后,进入制冷精馏单元,净化气进入混合冷剂压缩机冷箱中冷却液化,然后利用甲烷和氮气沸点的不同,采用低温精馏的方法,将氮气从精馏塔塔顶富集后排出,液态甲烷从塔釜排出后再次进入冷箱过冷段过冷,混合冷剂压缩机冷箱为系统提供冷量,最后生产出合格的液化天然气产品;其中:
在脱氧增压单元中,新鲜的高含氧、高含氮的低压煤层气首先经过前端增压压缩机增压至0.2~1MPa,与部分来自后端循环压缩机的循环气混合,经过进出口换热器预热后,进入脱氧反应器,反应温度控制在400~700℃,甲烷与氧在催化剂的催化作用下反应生成CO2和水;出口高温脱氧气体先进入废热锅炉副产蒸汽后,进入进出口换热器进一步降温,最后再次经过出口冷却器降温至常温;脱氧后煤层气中氧气体积分数≤0.2%;
在脱酸吸收单元和脱酸再生单元中,常温煤层气经过后端增压至4.5~6MPa后从脱氧增压单元出来,从吸收塔下部进入,自下而上通过吸收塔;贫胺液从吸收塔上部进入,自上而下通过吸收塔;两者逆流流动,使气体中的H2S和CO2被吸收液吸收进入液相中,未被吸收的气相部分从吸收塔塔顶排出,得到脱酸后的煤层气,其CO2体积分数≤50ppm,H2S体积分数≤4ppm;
在脱水单元中,从脱酸吸收单元和脱酸再生单元中吸收塔顶排出脱酸合格的煤层气,进入脱水单元脱水塔,从脱水塔内的分子筛干燥器的顶部或底部进入,经过分子筛吸附水分后,煤层气中的水分≤1ppm;脱水塔为分子筛干燥塔,共计有二或三台,经过循环干燥、再生、冷却,以保证连续不断的干燥煤层气;同时,也是通过吸附的方式脱苯脱汞,脱硫脱汞塔采用载硫活性炭,原料气中的汞与硫在反应器中反应,活性硫将汞以硫化物的方式固定在活性炭的多孔结构上,脱硫脱汞后,Hg质量浓度≤0.01μg/m³,苯类体积分数≤10ppm,环烷烃类≤10ppm;
在制冷精馏单元中,采用混合冷剂制冷工艺,混合冷剂为N2、CH4、C2H4、C3H8 和C5H12组成的混合物;来自脱水单元的净化原料煤层气送入混合冷剂压缩机冷箱换热降温,混合冷剂压缩机冷箱中包括板翅主换热器、低温分离器、低温精馏塔、蒸发器和冷凝器;净化原料煤层气在板翅主换热器的预冷段预冷后,进入蒸发器被进一步冷却后进入低温精馏塔中,在低温精馏塔塔顶获得99%纯度的氮气,氮气在依次经过过冷段、液化段、预冷段进行回热后,作为脱水单元的再生气或仪表氮气使用;低温精馏塔塔底分馏出来浓度为98%的甲烷进入板翅主换热器过冷段过冷,后经过节流阀调压至0.01Mpa后进入常压储罐存储;在制冷精馏单元中,混合冷剂压缩机把压力0.2~0.5MPa的冷剂,压缩到2~4.5MPa的压力,为净化气体液化提供足够的冷量。
2.如权利要求1所述的高含氧含氮煤层气制备液化天然气组合工艺,其特征在于, 脱氧增压单元(1)的脱氧煤层气出口(113)连接入脱酸吸收单元(2)的脱氧气进口(209),脱酸吸收单元(2)的去贫富液换热器出口(211)和自胺液储罐接入口(212)分别连接脱酸再生单元(3)的自闪蒸罐接入口(308)和去胺液泵出口(309),脱酸吸收单元(2)的脱酸天然气出口(210)接入脱水单元(4)的脱酸煤层气入口(408),脱水单元(4)的干燥天然气出口(410)接入制冷精馏单元(5)的脱水天然气入口(508);
在脱氧增压单元(1)中,煤层气进口(111)经过前端增压压缩机(101)后分为二路,其中一路连接进出口换热器(102)后接入脱氧反应器(107)顶部,另一路连接循环汽水冷机(104)后接入后端循环压缩机(108)一端;脱氧反应器(107)底部接出通过废热锅炉(106)和进出口换热器(102)先后换热后经过脱氧气水冷机(103)后分为二路,其一连接后端循环压缩机(108)另一端,其二先后连接煤层气高压增氧机(109)和高压压缩机水冷器(105),然后由脱氧煤层气出口(113)接出;同时,蒸汽出口(110)和脱氧水进口(112)之间连接废热锅炉(106);
在脱酸吸收单元(2)中,脱氧气进口(209)通过原料气换热器(202)接入吸收塔(201)中部,吸收塔(201)顶部通过吸收冷却器(203)接入吸收分离器(204),吸收分离器(204)顶部接入塔顶过滤器(206),吸收塔(201)、吸收分离器(204)和塔顶过滤器(206)底部分别接入闪蒸罐(205),闪蒸罐(205)顶部接出到放空口(213),闪蒸罐(205)底部接出到去贫富液换热器出口(211);自胺液储罐接入口(212)接入吸收塔(201)上部部,其间通过环路连接溶液过滤器(207)和贫液泵(208);塔顶过滤器(206)顶部连接脱酸天然气出口(210);
在脱酸再生单元(3)中,自闪蒸罐接入口(308)通过再生贫富液换热器(303)接入再生塔(301)上部,再生塔(301)顶部通过塔顶再生冷却器(302)接入再生分离器(305),再生分离器(305)底部接入溶液贮槽(306),再生塔(301)底部通过再生贫富液换热器(303)换热后再通过再生贫富液冷却器(304)接入溶液贮槽(306),溶液贮槽(306)底部连接去胺液泵出口(309),其间连接消泡剂贮罐(307),消泡剂贮罐(307)连接消泡剂加入口(310),溶液贮槽(306)连接集液汇入口(311);导热油入口(312)和导热油出口(313)分别连接再生塔(301)下部再沸器;
在脱水单元(4)中,脱酸煤层气入口(408)分二路,一路与脱水分离器(406)顶部一起分别连接A脱水塔(401)、B脱水塔(402)和C脱水塔(403)底部,另一路,分别通过阀门装置各自穿过连接A脱水塔(401)、B脱水塔(402)和C脱水塔(403)底部管线并通过脱水冷却器(405)连接入脱水分离器(406),脱水分离器(406)底部连接排污去界外出口(409);A脱水塔(401)、B脱水塔(402)和C脱水塔(403)顶部共同连接入脱硫脱汞塔(407)底部,脱硫脱汞塔(407)顶部连接干燥天然气出口(410),同时,A脱水塔(401)、B脱水塔(402)和C脱水塔(403)塔顶接出管线局部循环连接脱水加热器(404);
在制冷精馏单元(5)中,脱水天然气入口(508)接入混合冷剂压缩机冷箱(504)降温冷却后部分进入脱氮塔(501)中部,脱氮塔(501)底部接入混合冷剂压缩机冷箱(504)液化冷却后连接成品LNG去储罐出口(505),脱氮塔(501)顶部接入回流罐(503),同时,回流罐(503)连接入混合冷剂压缩机冷箱(504),回流罐(503)底部连接回流泵(502)后接入脱氮塔(501)上部;温度稍高天然气接入口(506)和天然气回冷箱出口(507)接入脱氮塔(501)下部再沸器;制冷剂进口(509)和制冷剂出口(510)接入混合冷剂压缩机冷箱(504);
含氧含氮低压煤层气首先进入脱氧增压单元,在前端增压压缩机(101)的作用下,增压至0.2~0.5MPa,随后进入到脱氧反应器(107)中,在脱氧催化剂的作用下,氧气与甲烷反应为水和二氧化碳,从而达到脱除氧气的目的;其中脱氧反应温度控制在400~700℃,氧气进口浓度控制在3~15%,采用耐硫型催化剂,脱除后的氧气达到0.2%(v/v)以下;离开脱氧反应器(107),经过换热、冷却后,进入煤层气高压增压机(109),将压力提高至4~5.5MPa左右;经过脱氧增压单元后的煤层气,氧气被脱除,CO2含量大幅度升高,H2S含量大幅度降低转化为SO2;
脱酸采用复合胺液吸收-解吸工艺;脱氧增压后的煤层气,温度为25~65℃,压力为4~
5.5MPa,从吸收塔(201)底部进入自下而上复合贫胺液,而贫胺液温度为35~55℃,压力为
5.5~6.5MPa,从吸收塔(201)顶部进入自上而下,气液两相在吸收塔(201)填料上完成传质、传热过程,CO2、H2S、SO2、HCN酸性气体被复合贫胺液吸收,同时由贫胺液变为富胺液;脱酸后的煤层气从吸收塔(201)顶部排出,经过吸收冷却器(203)和吸收分离器(204),冷却回收气体带出液后,进入脱水单元(4);吸收了酸性气的贫胺液变为富胺液后,进入吸收塔(201)底部塔釜内,经过节流阀减压至0.3~0.9MPa后,进入闪蒸罐(205)闪蒸出部分酸性气体;经过闪蒸后的富液进入脱酸再生单元(3)中的再生贫富液换热器(303),与吸收塔(201)塔釜排出的热贫液进行换热,经过预热后的富液温度为60~90℃左右,从再生塔(301)顶部进入;富胺液自上而下,来自吸收塔(201)塔底再沸器的胺液蒸汽自下而上,两者逆流接触在填料上完成传质、传热,酸性气体从吸收塔(201)顶部排出,富液再生后得到贫胺液从吸收塔(201)底部排出,经过再生贫富液换热器(303)、再生贫富液冷却器(304)进入胺液储罐储存;吸收塔顶部温度85~115℃,压力0.1~0.7MPa,吸收塔(201)底部温度100~130℃,压力0.1~0.8Mpa;
天然气的脱水脱烃采用变温吸附工艺完成气体中杂质的深度脱除,来自脱酸再生单元(3)的天然气进入脱水单元(4)后分成两路,其中一路经程控阀进入脱水塔(401),塔内的吸附剂将气体中的水分吸附下来后,成为干燥的脱水后煤层气,再次进入脱硫脱汞塔(407),在固体吸附剂的作用下,金属汞被吸收后成为净化气,送入混合冷剂压缩机冷箱(504)进行冷却冷凝;另一路气体作为再生气使用,再生过程如下:吸附剂再生过程包括加热和吹冷两个步骤,在吸附净化塔A脱水塔(401)处于吸附状态时,B脱水塔(402)处于再生过程的加热阶段、C脱水塔403处于再生过程的吹冷阶段;
来自脱酸系统的另一路天然气经过程控阀进入C脱水塔(403)底部,吹冷C脱水塔(403),从C脱水塔(403)顶部出来的再生气经程控阀后进入再生气的脱水加热器(404),加热至260℃,然后经过程控阀进入B脱水塔(402)的上部,经下部排出后经过程控阀进入再生气的脱水冷却器(405)至40℃,最后进入再生气的脱水分离器(406)分离出液态混合物后,至此C脱水塔(403)完成再生阶段的冷吹,B脱水塔(402)完成再生阶段的热吹;
当A脱水塔(401)完成吸附净化后,切换到C脱水塔(403),即C脱水塔(403)吸附,A脱水塔(401)进行再生过程加热阶段,B脱水塔(402)进行再生过程吹冷阶段,如此循环往复;
在制冷精馏单元(5),来自脱水单元(4)的净化煤层气进入混合冷剂压缩机冷箱(504)中,逐渐冷却至-120~-155℃,其后抽出一部分原料气作为脱氮塔(501)精馏再沸器的热源,随后再返回混合冷剂压缩机冷箱(504),再次冷却至-140~-160℃,经过原料气节流降压至200~1000kpa,从脱氮塔(501)中部进入;脱氮塔(501)入口至塔釜部分为提馏段,入口液体自上而下,脱氮塔(501)底部再沸器产生的气体自下而上,两者在提馏段填料上逆向接触,完成传质、传热,LNG浓度逐步提高,氮气含量逐渐下降,至脱氮塔(501)塔釜出口LNG浓度大于95%(mol%);从脱氮塔(501)塔釜底部抽出的LNG再次返回混合冷剂压缩机冷箱(504)过冷段,完成过冷冷却,最终从混合冷剂压缩机冷箱(504)中排出-162℃的合格LNG产品;脱氮塔(501)塔顶气相部分经过节流后的混合冷剂冷却为气液两相,进入回流罐(503),气相部分即氮气进入混合冷剂压缩机冷箱(504)中逐步升高温度,最终以常温状态从混合冷剂压缩机冷箱(504)排出,液相部分由回流泵(502)打入脱氮塔(501)顶部完成回流;来自混合冷剂压缩机冷箱(504)冷剂压缩机出口的高压制冷剂压力为2000~4000kpa,温度25~45℃,进入混合冷剂压缩机冷箱(504)中逐步冷却至-150~-165℃,经过冷剂节流阀节流至
200~500kpa,进入脱氮塔(501)塔顶气相冷却,为塔顶提供低温冷量,随后再次返回到混合冷剂压缩机冷箱(504)温度逐步提高,为原料煤层气提供冷量;从混合冷剂压缩机冷箱(504)排出的低压冷剂再次返回到冷剂压缩机入口,完成冷剂循环。
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