[发明专利]一种煤化工合成气深冷分离联产甲烷气系统及其工艺方法

说明书

本发明公开了一种煤化工合成气深冷分离联产甲烷气系统及其工艺方法。系统包括氮气压缩机、换热器、脱甲烷塔、闪蒸塔、氢气闪蒸罐、分子筛吸附单元、变压吸附制氢单元、原料气管路、循环氮气管路、气相分离物管路和液相分离物管路，所述的分子筛吸附单元包括吸附单元切换阀门组、生产分子筛吸附器、再生分子筛吸附器、再生气体加热器、再生气体冷却器，所述的变压吸附制氢单元包括第一制氢生产吸附器、制氢单元切换阀门组、制氢再生吸附器、第二制氢生产吸附器；本发明解决了传统煤化工原料气分离工艺分离效率低、设备复杂、运行成本高及高能耗等问题，在保证产品气高纯度的同时高度集成化了工艺设备，降低生产成本，提高效率，降低能耗。

技术领域

本发明涉及化工分离系统，尤其涉及一种煤化工合成气深冷分离联产甲烷气系统及其工艺方法。

背景技术

本发明涉及的煤化工项目，是以煤化工净化单元出口的合成气为原料，通过设计的分离装置，得到氢气、一氧化碳及甲烷三种产品，分别去往下游生产乙二醇、甲醇及SNG产品。目前，行业中常用的分离工艺主要有两种：一种是在深冷分离装置内将氢气、一氧化碳分离，得到氢气和一氧化碳产品，目的主要是得到产品氢气和一氧化碳，分别去往下游加工乙二醇，然后再对尾气等含甲烷的组分进入另一套系统进行液化分离，两套系统独立运行、互相没有关系；另一种工艺是在深冷分离装置内将原料气液化进行分离，得到甲烷或将分离出的甲烷液化出冷箱，其它组分如氢气、一氧化碳及N2等作为燃料气直接出装置，该工艺的主要目的是得到甲烷或甲烷液化为LNG。

工艺中涉及的分子筛吸附分离或者深冷分离等技术，行业中已经普遍使用，但是由于缺乏整体规划和科学的系统设计，以上两种工艺均存在分离效率低、能耗高、设备数量多而复杂、工厂占地大等缺点，增加了企业的运行成本，同时现有工艺中普遍存在系统尾气回收成本高、回收率低等问题，衍生了环境污染等潜在风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种煤化工合成气深冷分离联产甲烷气系统及其工艺方法。

一种煤化工合成气深冷分离联产甲烷气系统，包括氮气压缩机、换热器、脱甲烷塔、闪蒸塔、氢气闪蒸罐、分子筛吸附单元、变压吸附制氢单元、原料气管路、循环氮气管路、气相分离物管路和液相分离物管路，

循环氮气管路接入换热器，从换热器接出后接入氮气压缩机；循环氮气管路出氮气压缩机后再接入换热器，从换热器接出后分为两支流，其一支流g再次接入换热器，从换热器接出后接回氮气压缩机，另一支流h穿过脱甲烷塔，并接入换热器，从换热器接出后接回氮气压缩机；

原料气管路进入分子筛吸附单元，出分子筛吸附单元后，原料气管路接入换热器，从换热器接出后穿过脱甲烷塔并再次接入换热器，然后从换热器接出并接入氢气闪蒸罐；

氢气闪蒸罐的下部通过液相分离物管路连接闪蒸塔，氢气闪蒸罐上部通过气相分离物管路接入换热器，从换热器接出后接入变压吸附制氢单元；

闪蒸塔下部的液相分离物管路分为两支流，其一支流e接入换热器，从换热器接出后接回闪蒸塔，另一支流f接入脱甲烷塔；闪蒸塔上部通过气相分离物管路接入换热器，从换热器接出后出生产界区得闪蒸气；

脱甲烷塔的下部通过液相分离物管路接入换热器，从换热器接出后出生产界区得甲烷气产品；脱甲烷塔上部通过气相分离物管路接入换热器，从换热器接出后出生产界区得一氧化碳产品气。

优选的，所述的分子筛吸附单元至少包括吸附单元切换阀门组、生产分子筛吸附器、再生分子筛吸附器、再生气体加热器、再生气体冷却器，吸附单元切换阀门组包括多个切换阀门；原料气管路进入分子筛吸附单元后分为并联的两支流，其一支流a穿过切换阀门和生产分子筛吸附器用于原料气过滤，另一支流b穿过切换阀门和再生分子筛吸附器，用于在生产分子筛吸附器再生时进行原料气过滤；