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焦爐煤氣制液化天然氣技術原理及經濟效益分析
來源:中國節能產業網 時間:2011-9-20 13:05:55 用手機瀏覽

  近年來, 我國對焦化行業實施“準入”制度,焦爐煤氣的綜合利用成為煉焦企業生存與發展的關鍵。一些大型的煉焦企業建設了焦爐煤氣制甲醇項目,并取得了良好的經濟效益,為大型煉焦企業綜合利用焦爐煤氣找到了新方法。但中小焦化企業生產規模相對較小,焦爐煤氣產量少,成本優勢不明顯,多家企業聯合又困難,影響了焦化企業對焦爐煤氣的綜合利用。

  一、焦爐煤氣生產LNG的技術特點

  1) 可以省去甲烷轉化工序,大大節省投資成本。

  2) 由于新工藝擁有獨立的循環制冷系統,操作彈性非常大,適應性強,運行穩定。

  3) 產生的氫氣可以利用氫氣鍋爐為全廠提供動力和熱力,這方面的技術已經非常成熟。有經濟實力的企業還可以配套合成氨等裝置,相對投資少,效益更高。并隨著氫氣利用技術的日益發展可以生產液氫產品等。

  4) 產品市場好。預計未來15年中國天然氣需求將呈爆炸式增長,2010年,中國天然氣需求量將達到1000×109 m3,產量約800×109 m3,缺口將達到200×109 m3 ;到2020年天然氣需求量將超過2000×109 m3 ,而產量僅有1000 ×109 m3, 50%將依賴進口。

  5) 整套方案中工藝流程短,操作簡單。處理量1 ×106 m3 /d的生產裝置,只需要40~50操作工,非常適合中小型焦化企業對焦爐煤氣的綜合利用。

  二、焦爐煤氣生產LNG聯產氫氣工藝路線

  液化天然氣是天然氣經過預處理,脫除重質烴、硫化物、二氧化碳、水等雜質后,在常壓下深冷到-162℃液化制成,液化天然氣是天然氣以液態的形式存在,其體積僅為氣態時的1/625。天然氣液化后可以大大節約儲運空間和成本,運輸方式更為靈活,而且提高了燃燒性能。隨著低溫分離技術的發展,LNG的原料氣已經多元化,煤層氣(礦井瓦斯)、合成氨放散氣、焦爐煤氣等富含甲烷的氣體都可以作為LNG的原料。

  1、工藝流程簡介

  焦爐煤氣綜合利用制取LNG裝置由焦爐煤氣升壓粗脫硫、脫苯、脫萘及焦油、有機硫水解催化轉化、脫二氧化碳、精脫硫、脫水、膜分離脫氫、預冷、液化精餾、LNG儲運、氮氣循環制冷系統、氫氣回收利用和公用工程等單元組成。

  焦爐煤氣經加壓粗脫硫后進入預處理過程,在此除掉煤氣中的苯、萘及焦油等雜質后,壓縮至較高壓力后進入水解脫硫工序,經水解脫除硫化氫,并利用N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液除掉二氧化碳等酸性氣體后,經吸附過程脫掉殘余硫化物、汞、水分、高碳(C5以上化合物)即可進入膜分離裝置。經過膜分離裝置的焦爐煤氣組分主要為甲烷、還有少量H2、N2、CO。經過膜分離裝置得到的焦爐煤氣降溫至-170℃后,進入低溫精餾塔,液態甲烷將在精餾塔底部排出,裝入液態甲烷槽車。H2、N2、CO等將從精餾塔頂部抽出,復熱后送蒸汽鍋爐燃燒以產生動力用蒸汽。整個系統的絕大多數冷量由一個閉式氮氣膨脹制冷循環或氮氣甲烷混合物膨脹制冷循環提供。

  對膜分離產生的高純氫氣,進行綜合回收利用,以下方案可以選擇。

  方案一:氫氣直接進入氫氣鍋爐,產生蒸汽,為脫碳、脫水單元再生提供熱量,推動蒸汽輪機,為原料氣壓縮機和循環制冷系統壓縮機提供動力,以及全廠供暖,從而大大降低生產能耗。

  方案二:利用氫氣生產液氫產品,從膜分離得到的純氫壓縮后進入PSA純化,以得到99.999%的高純氫,這部分氫作為原料氫進入液化冷箱,首先進入液氮槽降溫至70K,在此溫區進行一次正仲氫轉化,轉化后的氫氣進一步被冷卻到30K后減壓進入液氫儲槽,在此過程中再進行一到兩次正仲氫的轉化。制冷系統采用氫作為制冷循環工質,利用膨脹機膨脹制冷。

  其他:也可以根據工廠的經濟實力將氫作為化工原料生產新的化工產品。

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