[发明专利]一种焦炉煤气净化液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉煤气净化及液化领域。 

背景技术

液化天然气(LNG)传统制造方法是由气田中自然开采出来的天然气经净化和液化后生产液化天然气，目前国内需求旺盛，缺口很大，但国家发改委发改能源[2007]2155号文件《天然气利用政策》第六条第(七)小条规定：禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设LNG项目。因此以焦炉煤气为原料生产液化天然气成为LNG项目的首选。 

现有焦炉煤气生产液化天然气(LNG)的工艺步骤如图1所示：由焦炉来的粗煤气经过初步净化后得到净煤气，其中一半净煤气返回焦炉作为加热燃料，另一半经过预处理、压缩、深度脱硫、甲烷化、深度净化后进行低温分离，冷凝下来的甲烷成份作为液化天然气(LNG)产品，不凝性可燃气体去制氢工段生产氢气产品和解吸气。 

其中煤气的初步净化包括以下工序：气液分离、煤气初冷、电捕焦油、鼓风机、脱硫、脱氨、煤气终冷、脱苯萘； 

预处理工段脱除煤气中微量的焦油、萘、苯、NH₃和HCN等杂质，脱除的焦油、萘、苯、NH₃和HCN杂质混合在废水中排入污水净化处理系统； 

煤气的深度脱硫包括以下工序：煤气水解、精脱硫； 

甲烷化工段将煤气加热到200～600℃，使煤气中大部分CO、CO₂转化为甲烷。 

煤气的深度净化包括以下工序：脱二氧化碳、脱水； 

以上工艺缺点如下： 

1)45～55％的净煤气返回焦炉进行燃烧，其中的甲烷成分被浪费掉； 

2)低温分离出来的不凝性可燃气体经过制氢工艺后得到的解吸气无处排放，只能送火炬燃烧，浪费能源； 

3)预处理工段排出的含有焦油、萘、苯、NH₃和HCN等杂质的废水污染环境； 

4)为了提高产量，需要设置甲烷化工段，提高了投资和生产成本； 

5)煤气的甲烷化在高温状态下运行，而低温分离又需要低温状态，因此能耗非常大。 

6)煤气的甲烷化反应对煤气中杂质含量要求非常苛刻，因此造成投资和运行成本非 常高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉煤气净化液化工艺，该工艺利用焦炉煤气液化后的不凝性可燃气体加热焦炉，实现了资源合理利用，并解决了现有焦炉煤气液化技术中的杂质排放及燃烧解吸气导致的环境污染问题；本发明省略了甲烷化工序，大大降低了投资和运行成本。 

焦炉煤气是煤炭干馏成焦炭过程中的副产物，净煤气主要成分为：H₂：54～59％；CH₄：24～28％；CO：5～7％；C_nH_m：2～3％；CO₂：1～3％；N₂：3～5％；O₂：0.3-0.7％。其中甲烷的燃烧热量约占焦炉煤气的50％，而焦炉生产需要全部焦炉煤气燃烧热量的50％左右，因此可以将焦炉煤气中的甲烷成分液化分离得到液化天然气(LNG)产品，液化分离后的不凝性可燃气体送回焦炉作为燃料气使用。 

本发明采用焦炉产生的粗煤气经过如下步骤生产液化天然气(LNG)，如图2所示：焦炉产生的煤气经过初步净化、压缩、深度净化后进行低温分离，冷凝下来的甲烷成份作为液化天然气(LNG)产品，不凝性可燃气体返回焦炉作为焦炉加热用燃气。 

焦炉煤气的初步净化包括以下步骤： 

1)气液分离：由焦炉来的粗煤气经过气液分离器后，气体进入初冷器，含有氨水、焦油、萘等副产品的液体被排出； 

2)煤气初冷：由气液分离器来的75～95℃煤气在初冷器中被冷却到5～50℃，并排出冷凝氨水、焦油、萘等副产品； 

3)电捕焦油：煤气进入电捕焦油器，在电捕焦油器中分离出轻质焦油、萘等副产品； 

4)脱苯萘：煤气进入脱苯塔，用洗油脱出煤气中的苯及萘，洗油经过蒸馏再生后循环使用，并得到粗苯产品； 

5)脱氨：煤气进入脱氨工段，脱出煤气中的氨； 

6)脱硫：煤气进入脱硫工段，将煤气中的硫化氢降到25PPm以下； 

焦炉煤气的压缩包括以下步骤： 

1)将初步净化的焦炉煤气加压到0.2～10MPa，此过程可分步完成； 

2)将加压升温的煤气冷却降温，此过程可根据加压等级分步完成。 

焦炉煤气的深度净化包括以下步骤： 

1)脱二氧化碳：用物理吸附或化学吸收方法脱出煤气中的二氧化碳；