[发明专利]一种焦炉尾气制LNG工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及以焦炉气为原料气制备LNG工艺方法，特别是采用加压除油、粗脱硫、精脱硫、催化加氢、甲烷化反应、氢气分离，最后深冷液化而制得LNG的工艺方法。

背景技术

液化天然气(LNG)的主要成分为甲烷，具有热值高(＞31.4MJ/Nm³)和方便贮运的特点，可用于城市燃气供给、调峰和备用气源，燃气汽车、瓶装燃气、基础化工原料、工业燃气等。

焦炉气是焦化厂煤炭干馏成焦过程中的主要副产物之一，主要成分有氢气、甲烷、CO、CO₂等。现有焦炉气的净化处理一般采用水洗脱油、洗萘、脱硫、脱苯等，净化后的煤气主要做为城市煤气、化工原料、工业燃气等，但仍有较多的焦化厂无煤气回收和综合利用工序，将煤气燃烧放空或直接排放，其后果是造成有毒有害气体和粉尘对大气环境的严重污染。

目前，通常采用如下物理方法将焦炉气中的甲烷分离出来而加以利用：如，申请号2006101020385的中国专利文献采用深度冷冻技术从焦炉气中生产LNG；又如，申请号200610102039.X、200610102040.2采用变压吸附和深度冷冻技术将甲烷等组分从焦炉气中分离出来；再如，申请号200810135211.0采用冷却分馏技术从焦炉气制取液化天然气。上述工艺方法各有不同特点，但是，都缺乏对焦炉气中CO、CO₂成分的利用，也存在焦炉气中总硫脱除措施欠缺的问题，从而影响成品LNG的质量，使其应用均会受到一定限制(如，汽车燃料)。

发明内容

本发明的目的是提供一种总硫含量少、产品质量高、H₂、CO和CO₂均能加以充分利用的一种焦炉气制LNG工艺方法。

本发明的目的是这样实现的：一种焦炉气制LNG工艺方法，按以下步骤顺次进行：

a)、在加压条件下，常温脱油脱硫

采用焦化厂经过预净化处理的焦炉气作为原料气，经压缩机压缩至2.3～2.5MPa.G后，首先进入焦油罐脱除残余焦油后，再进入常温预脱硫槽，通过脱硫槽内盛装的氧化铁脱除部分硫化氢和有机硫；

b)、三级催化加氢转化，两级干法脱硫

将经a步处理后的原料气预热至280～320℃，进入预加氢转化器，在铁钼催化剂下进行预加氢转化，然后送入一级加氢转化器，在铁钼催化剂下，将绝大部分有机硫转化为无机硫，接着进入脱硫槽，通过氧化铁进行脱硫；随后，进入二级加氢转化器，在镍钴钼催化剂下，进一步将残余的有机硫转化为无机硫，接着进入氧化锌精脱硫槽，将原料气中总硫降低至0.1ppm(V)以下，且上述两级脱硫操作温度为350～400℃，造成压力与a步相同；

c)、三级甲烷化反应

按照b步来原料气中CO和CO₂的含量，在催化剂作用下，采用串联的三级甲烷化反应，由于甲烷化过程是一放热反应，因此在每一级间采用热交换器移去上一级甲烷化过程产生的热量，控制反应出口气的温度，同时采用废热锅炉回收反应产生的热量；通过三级甲烷化反应后的甲烷化气体再经过变压吸附操作将其中的氢气分离出去，最终甲烷化气体中CO₂含量应满足后续分子筛吸附能力的需要，而CO含量应满足液化天然气质量标准的要求；

d)、分子筛吸附脱除残余水分和CO₂

c步来甲烷化气体经分子筛吸附脱除残余水分和CO₂后，将气体中CO₂含量降低至0.0007mol％以下；

e)、甲烷化气体深冷液化

e1)、甲烷化气体在38～42℃、1.5～1.7MPa.G条件下首先经过甲烷化气体过滤分离器，除去可能携带的游离液体和机械杂质，再经压缩至5.0MPa.G；

e2)、e1步来甲烷化气体采用三固定床吸附塔进行脱水处理，其中第一塔进行脱水操作，第二塔进行吸附剂的再生，第三塔进行吸附剂的冷却，三塔切换操作，吸附周期为8h，净化后的吸附塔出口甲烷化气体以重量分数计的含水量≤1ppm；

e3)、进入液化单元之前，甲烷化气体必须采用CO₂含量在线分析仪以及H₂O含量的在线分析仪进行分析，以保证气体总量中CO₂含量＜0.0007mol％，以重量分数计的H₂O不大于1ppm；

e4)、制冷系统采用氮甲烷作为制冷剂，制冷剂由循环压缩机压缩到1.8MPa.G，经水冷却后进入多级膨胀系统使甲烷液化，再经水冷却后进入液化冷箱；