[发明专利]一种利用焦炉气制备液化天然气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及液化天然气的制备技术领域，尤其是一种利用焦炉气制备液化天然气的方法 。

背景技术

我国是焦炭生产大国，年生产能力在3亿吨之上，每吨焦炭副产焦炉气约400m³。除自用 、民用和商用燃料外，每年放散的煤气超过200亿m³。

焦炉煤气成分较为复杂，其中CH₄，CO，CO₂，CnHm体积分数近40％，且氢含量高(体积 分数54％～59％，下同)，通过甲烷化反应，即：

CO+3H₂＝CH₄+H₂O

及CO₂+4H₂＝CH₄+2H₂O

将CO、CO₂转化为甲烷，并使CO₂含量降低到50×10^-6以下，这样焦炉气就变成主要含 CH₄、H₂和少量N₂的气体混合物，通过低温气体分离和液化技术，得到液体甲烷(LNG)。

对于CH₄，N₂，H₂的低温分离，国内上世纪60年代就已经开发，西南化工研究设计院在 70年代初完成了合成氨尾气提氬的中间试验，并通过了国家鉴定。合成氨尾气含有H₂、N₂、 Ar、CH₄四种组分，经过低温分离，分别得到含H₂85％以上的H₂馏分，含CH₄95％以上的甲烷馏 分，含N₂95％以上的N₂馏分，以及含Ar 99.99％的纯氬。采用三塔精馏流程。冷凝器采用液氮 蒸发，CH₄、N₂复叠式制冷。

对于天然气液化，根据不同的用途，可使用不同的制冷流程。根据深冷手册(原化工部 第四设计院主编，化工出版社出版，1979年，p385～p388)介绍，对于基本负荷型液化装置 ，可采用丙烷、乙烯、甲烷组成的逐渐冷冻循环，液化天然气其能耗最低，但流程复杂；也 可采用闭式的混合冷冻剂冷冻循环，或预冷的混合冷冻剂冷冻循环，其能耗比前者略高，但 流程简单。这两种流程处理能力均较大，为1.4×10⁶Nm³/d～4.2×10⁶Nm³/d。对于高峰负荷 型天然气液化装置，可采用带膨胀的冷冻循环，利用天然气本身压力，在2.8MPa压力下进 行等熵膨胀制冷，而使天然气液化，其液化率近10％，全部液化相当于循环比10以上，未液 化部分经压缩作为返回气输出，其规模为56×10⁴Nm³/d。

上述两种类型的液化冷冻循环，基于天然气本身具有较高的压力(2.8～4.0MPa)，所 以总的液化能耗较低，焦炉气仅为常压，需净化加压，再经甲烷化进行低温分离，液化生产 LNG尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降低生产能耗的、利用焦炉气制备液化天然气的新方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用焦炉气制备液化天然气的方法，主要包括甲烷化反应、精馏分离和液化步骤， 其中：

甲烷化反应步骤按照现有技术常用的焦炉气甲烷化反应方法进行，甲烷化后的气体主要 含有CH₄、H₂、N₂组分；

精馏分离步骤为低温分离过程，其中：甲烷化后的气体通过换热冷却后进入精馏塔；塔 釜再沸器用甲烷化后的气体加热，液甲烷节流入塔顶冷凝器，蒸发提供冷量；在精馏塔的精 馏作用下，塔釜得到大于99.5％纯度的甲烷，塔顶得到H₂、N₂及含有少量甲烷的混合物；

甲烷复热后送入液化装置进行液化。

优选地，上述精馏分离步骤中，精馏塔操作压力为2.0MPa～2.8Mpa，冷凝器冷凝温度 为-155℃～-165℃，甲烷蒸发压力为0.14MPa～0.05MPa(负压甲烷)。