[发明专利]兼制生产天然气的液氮洗装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工领域，用于制合成氨的合成气精制工艺，尤其涉及一种兼制生产天然气的液氮洗装置。

背景技术

煤经气化工段得到粗煤气，粗煤气经变换工段后进入低温甲醇洗装置，在低温甲醇洗装置脱除酸性气体后得到净化合成气，净化合成气进入液氮洗装置脱除微量CO等后得到合成氨的原料合成气。

目前，国内用于煤化工领域、制合成氨精制合成气的“液氮洗装置”，均是用于脱除净化合成气中的CO。但在洗下CO的同时、CH₄和Ar也被洗下，并与过量的液体N₂混合在一起，此混合物在复热后均作为工厂的燃料气。此燃料气中含较高的CO。

现有技术存在以下问题：

1.通常，在进液氮洗装置的净化合成气中的甲烷浓度若≤1％，液氮洗装置可以安全运转；如果甲烷浓度≥1％或更高时，则极易在-180℃或更低温度下，发生CH4冻结固化的冰堵现象，而造成装置的停车和工厂的被迫停车。

在常压下，纯CH₄的沸点-162℃、冰点(或称固化点)-182℃。在低温和加压即在液氮洗的操作条件下，CH₄则从-127℃(甚致于也有从-92℃)开始液化(主要取决于系统的操作压力和进液氮洗装置的净化合成气中CH₄的浓度)，其冰点温度也会随操作压力的增加而升高。

然而，进料气在出液氮洗装置的末级板翅式换热器(即本发明第二原料气冷却器E04305)的操作温度一般是-186℃左右。特别在低负荷或操作控制不当当时，系统中的冷量会出现过剩，从而就极易发生进料气中的CH₄、在末级板翅式换热器中固化冰冻堵死其通道。从而，因液氮洗装置的停车迫使工厂的停车，其类似的事故已在某厂有过发生。、

2.如果仍采用原液氮洗装置的办法，不将CH₄单独脱除，即使假设它不会出现CH₄的冰堵，则会因燃料量过大，会出现供大于求；抽出部份作民用燃料则含有较高的CO(CO含量会超过民用燃料的安全标准)，而并不宜作。当然也不适宜将此其通过管网输送，否则会发生CO的逸出造成“煤气中毒”的安全事故。

3.大规模的煤气化工厂在液氮洗精制氨合成气的工艺中(尤其是在粗煤气中含馏分CH₄较高时)，如果把液氮洗装置所排出的燃料气馏分全部送到工厂的燃料气系统，会因气量太大造成在工厂的事故火炬系统大量燃烧排放。从而，不仅会造成能源的浪费，还增加了CO₂的排放量。

发明内容

本发明的目的就是解决当净化合成气中CH4含量≥1％或更高时(如鲁奇加压气化、KBR加压气化、或其它气化方法等制成的粗煤气中含约2％(干基计)及以上的甲烷)，甲烷在液氮洗装置的冷箱中固化冻堵，造成液氮洗装置无法正常操作的问题，同时可实现副产高纯甲烷，高纯甲烷即为洁净燃料——天然气，液化后即“LNG”(液化天然气)。

兼制生产天然气的液氮洗装置，包括第一原料气冷却器1、第二原料冷却器2、氮洗塔3和净化合成气管路，所述净化合成气管路依次流经第一原料气冷却器1和第二原料冷却器2，还包括脱甲烷塔5，所述脱甲烷塔5设进气端、出气端和馏分输出端，所述净化合成气管路流经第二原料冷却器后与所述进气端连所述进气端、出气端、馏分输出端分别位于所述脱甲烷塔5的中部、顶部和底部。

所述的兼制生产天然气的液氮洗装置，还包括高压氮冷却器4和塔釜馏分分离器6，所述塔釜馏分分离器6设有第一分离器输入端、第一液相输出端和第一气相输出端，所述第一分离器输入端通过管路连接所述馏分输出端，所述第一液相输出端和第一气相输出端连接天然气输出管路，所述天然气输出管路依次流经第一原料气冷却器1、第二原料冷却器2和高压氮冷却器4。

所述的兼制生产天然气的液氮洗装置，还包括塔顶回流分离器7，所述塔顶回流分离器7设第二分离器输入端、第二液相输出端和第二气相输出端，所述第二分离器输入端通过管路连通所述出气端，所述第二气相输出端通过管路连通所述氮洗塔3；所述脱甲烷塔设液相回流端，所述第二液相输出端通过管路连通所述液相回流端。

所述液相回流端位于所述脱甲烷塔的上部。

所述第二液相输出端与液相回流端连通的管路上设液相用泵9。

所述出气端与第二分离器输入端连通的管路流经所述第二原料冷却器2，所述第二气相输出端与氮洗塔3连通的管路流经所述第二原料冷却器2。

所述脱甲烷塔5塔釜设有再沸器8。

所述再沸器8设釜液循环泵10。