[发明专利]一种制LNG的液化工艺

说明书

本发明提供了一种制LNG的液化工艺的方法，通过将低阶煤中气化还原获得富气和提质煤，再将进一步获得甲烷合成原料所需的CO和H₂，制备得到的富含甲烷的LNG液化原料气，一方面，通过将LNG液化原料气经过吸收装置、气液分离装置分和脱水装置，得到低水含量的原料气，一方面设备间通过耦合，一方面为富氢气流或富一氧化碳气流的再沸提供热量，冷却了LNG液化原料气，也省去外部热源，从而降低能耗，其能耗降低近20％，又一方面，所制备的天然气的杂质少，质量高，从而充分有效地利用了低阶煤中的挥发分和煤质，使得从低阶煤得到高价值的天然气，符合国家煤炭综合利用方向。

技术领域

本发明涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种制LNG的液化工艺。

背景技术

我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭消费量占一次能源消费量的60％以上，这决定了在相当长的一段时间内，以煤为主的能源结构难以改变。从已探明的煤矿品质看，我国煤炭中低阶煤所占比重非常大，因而合理而高效的利用中低阶煤生产高品质化工产品显得尤为重要。近些年来，煤气化、煤热解、煤气净化及煤气分离等技术的不断发展，使中低阶煤的清洁高效利用得到了越来越多的重视。

甲烷是基本的有机化工原料和溶剂，采用优质的煤炭例如无烟煤来制备甲烷，甲烷的产率虽然较高，但是生产成本较高。而我国很多中低阶煤的品质差、灰分高、含水量高，利用低阶煤制备甲烷，可降低甲烷的生产成本。通常是将低阶煤热解后得到粗制煤气，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，热解时一部分低阶煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO₂。由于CO₂不能燃烧，属于无效气体，并且因为有氧燃烧，粗制煤气中含氮量过高，降低了粗制煤气中H₂和CO能量密度，使粗制煤气热值降低，除了回炉燃烧外，热解产出粗制煤气难有其它经济价值。而煤气化过程最大的问题在于未充分利用煤炭中所蕴含的化学组分，不能将其分子全部打断生产CO、H₂，再进行化学合成甲烷。而低阶煤气化还原、重整技术和甲烷合成技术则可以最大限度的将煤炭中的化学组分以甲烷的形式保留下来。

煤基合成气、焦炉气以及焦炉气甲烷化后的LNG液化原料气除含有甲烷外，还含有氮气、氢气、一氧化碳和水分，为得到液化天然气，一方面需将其脱除到一定程度，才能作为液化天然气(LNG)产品产出，另一方面，尤其是LNG液化原料气中含有水分，如不能将其含量控制在低水平，一方面耗能大，另一方面，也更为容易堵塞设备，从而增加生产成本。

目前常用的气体分离方法一般有低温液化分离、变压吸附及膜分离等，低温液化分离技术正逐渐应用于天然气这一领域。采用低温液化精馏分离工艺生产LNG的流程，包括低温液化和精馏分离两部分；低温液化由混合冷剂提供冷量在冷箱中实现天然气的液化；精馏分离工序包括含氢气、氮气、一氧化碳的富含甲烷气体采用精馏流程脱除氢气、氮气、一氧化碳，得到合格的LNG。但这一工艺流程较为复杂，系统达到稳定所需时间较长。

中国发明专利申请201019087060.0公开了一种焦炉尾气制LNG工艺方法，该方法披露，粗产品气经冷却分离掉大部分冷凝液后，进入分子筛以脱除残余水份和CO₂，经压缩机升至5.0MPa、冷却和预冷后，进入两级节流闪蒸系统，以分离出非产品气。该方法包括在加压条件下常温脱油脱硫、三级催化剂加氢转化、两级干法脱硫、三级甲烷化反应、分子筛吸附脱除残余水分和CO₂、甲烷化气体深冷液化等多个步骤，没有具体公开节流闪蒸过程，其主要用于脱硫，所使用的原料气为焦化厂经过净化处理的焦炉气，含有微量焦油、苯、萘、氨、氰化氢、Cl-、H2S、不饱和烃、噻吩、硫醚、硫醇、COS和CS2等有机硫。