[发明专利]从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺

说明书

技术领域

本发明属于富甲烷气体低温液化的前端净化处理技术。具体而言，对从富含甲烷的混合气体中获得液化天然气(LNG)的工业化装置，在混合气进行深冷液化前均需将其中所含酸性气体组分、水、高碳烃脱除至液化所需精度，唯有如此，才能保证液化分离工艺及设备能安全稳定运行。

背景技术

迫于环保及能源成本压力，天然气作为一次能源在社会各个领域所占比例正逐渐提升，其市场需求量也正迅速增加。传统的管输供应方式仍为主流，但受原料条件及用户分布限制，有相当一部分资源无法进行管道长距离输送，需选择液化的方式，将甲烷转变为液体再采用灵活的运输方式将其送往用户终端。

将富含甲烷的混合气体中甲烷组分液化以获得液化天然气(LNG)，其核心技术分为两部分：前端混合气的净化部分及后级液化部分。据国内已投运的几套LNG装置运行情况来看，其主要问题均反映在混合气前级净化部分。具体表现为：①现有装置通常采用MEA溶液工艺脱除酸性气体(CO2、H2S、HCN)，由于溶液系统不稳定，特别是当混合气体中含有有机硫情况下，溶液易发生不可逆降解，时常导致出胺系统净化后气体中酸性气体组分超标；②现有装置均采用单级变温变压吸附工艺脱水及脱高碳烃，该工艺存在两个较大的缺点：其一：以工艺气体为再生气，再生气气量很大，约占工艺体气的25％～60％，降低了气体的液化率；其二：水份与重烃在同一吸附剂上脱除，造成干燥纯化部分负荷大，迫使系统降低负荷操作，使整套液化装置产能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，使本发明比常规的工艺路线的净化效果好、提高原料利用率、并降低净化过程中的能量消耗，而且各单元操作指标更加容易控制。

本发明的目的是这样实现的：一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的前端组合净化工艺，包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的CO2、H2S、HCN酸性气体脱除至≤20ppm，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤-70℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将C5以上重烃组分脱除至≤10ppm，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤0.001μg/Nm³。

相比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种全新的净化工艺路线。采用复合胺溶液吸收分离技术将富甲烷混合气中酸性组分脱除至≤20ppm，该溶液系统具有活性高且十分稳定，净化度高，运行经济可靠的特点；采用等压干燥脱水单元，干燥塔的吸附、加热和冷却过程几乎在同样的压力下操作，再生气采用工艺气体，再生过程后、返回工艺气中。相比传统工艺，液化气产率至少提高20％；采用两组以上变温变压吸附工艺，C5以上重烃组分脱除率高，完全满足富甲烷气液化要求。同时，可减少再生能耗40％以上，可提高液化甲烷产率5％以上。

本发明的有益技术效果将在后续部分中结合实施方式进一步阐述。

附图说明

图1是酸性气体脱除单元采用一段吸收/一段再生工艺流程图；

图2是酸性气体脱除单元采用两段吸收/两段再生工艺流程图；

图3是干燥脱水单元的工艺流程图；

图4是重烃脱除单元采用两段吸附塔的工艺流程图；

图5是重烃脱除单元采用三段吸附塔的工艺流程图；

图6是本发明一个实施例的工艺流程图。

具体实施方式

本发明包含酸性气体脱除、干燥脱水、重烃脱除以及脱汞四个单元部分；混合气体首先经复合胺溶液净化处理，将其中的CO2、H2S、HCN酸性气体脱除至≤20ppm，再经等压干燥脱水处理将气体中水分脱除至常压露点≤-70℃，然后经变温变压吸附纯化处理，将C5以上重烃组分脱除至≤10ppm，最后经脱泵吸附剂脱汞处理，将汞含量脱除至≤0.001μg/Nm³。

1.0酸性气体的脱除单元

富甲烷气中酸性气体的脱除，可以采用采用一段吸收/一段再生工艺，也可采用两段吸收/两段再生工艺。酸性气体脱除单元可根据混合气体压力及酸性气体组分含量，采用一段吸收/一段再生或两段吸收/两段再生工艺；所述复合胺溶液含量组成为：AMP3％～6％，单乙醇胺1％～5％，其余为甲基二乙醇胺。

活化剂-1：AMP(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)，分子量：89.1，分子式：(CH3)2CCH2(OH)NH2，用量：3％～6％，