[发明专利]从富甲烷气中制取LNG和富氢产品的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从富甲烷气中制取LNG和富氢产品的装置及方法。

背景技术

制取富甲烷气较为常见的是焦炉煤气通过甲烷化反应来提高热值，使绝大部分一氧化碳、二氧化碳转化成甲烷，所得的合成气再经水洗涤脱油洗萘、脱硫后的净化后得到的甲烷体积分数为40～50%以上，另富含氢气和氮气。富甲烷气再经低温液化、低温精馏制备出LNG和富氢产品。

由于富甲烷气体中氢气含量较高，相应的液化分离温度较低，因而制取LNG较常规天然气需消耗较低冷量。传统的富甲烷气中制LNG和富氢气体装置采用两台冷剂压缩机，即在一台混合制冷压缩机基础上再增加一台氮气或氮气+甲烷混合工质压缩机，在中、低温段的热股介质的预冷和液化所需冷量由混合冷剂压缩机提供，精馏塔塔顶冷凝器所需冷量由氮气或氮气+甲烷混合工质压缩机提供，虽然避免了异戊烷或异丁烷等组分在深低温段凝固进而堵塞板翅式换热器通道的问题，但是却因为增加了一台氮气压缩机，设备投资增大，多运行一台机组，故障率增加，操作难度增大，且能耗偏高。

申请号为201210065876.5、名称为从富甲烷气中脱氢氮并生产液化天然气的工艺和装置的中国专利，申请号为201110291609.5、名称为从富甲烷气中脱氢气、氮气、一氧化碳并生产液化天然气的工艺的中国专利，这些现有技术在制冷效果、富甲烷气液化及分离效果等方面仍存在不足，单位能耗较高，而且对富氢气体制取不足，易造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、节能、成本低的从富甲烷气中制取LNG和富氢产品的装置及方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种从富甲烷气中制取LNG和富氢产品的装置，包括主换热器、混合冷剂压缩机制冷系统、脱氮精馏塔、脱氢精馏塔；主换热器设置有中温换热器、低温换热器、深低温换热器；混合冷剂压缩机制冷系统中设置有混合制冷压缩机和分离罐；脱氮精馏塔的塔底设有再沸器，塔顶设有一号分离器；脱氢精馏塔塔顶设有二号分离器；

混合制冷压缩机出口与分离罐的进料口接通；分离罐的液体出口、中温换热器的热流体段、中温换热器的冷流体段依次接通，分离罐的气体出口、中温换热器的热流体段、低温冷剂分离罐的进料口依次接通；低温冷剂分离罐的液体出口、低温换热器的热流体段、低温换热器的冷流体段依次接通，低温冷剂分离罐的气体出口、低温换热器的热流体段、深低温换热器的热流体段、深低温换热器的冷流体段、低温换热器的冷流体段、中温换热器的冷流体段依次接通；中温换热器的冷流体段与混合制冷压缩机入口接通；这部分结构构成了混合制冷剂的循环线路；

中温换热器的热流体段、低温换热器的热流体段、再沸器的热介质通道、深低温换热器的热流体段、脱氢精馏塔的进料口依次接通；脱氢精馏塔的气体出口、深低温换热器的热流体段、二号分离器的进料口依次接通；二号分离器的液体出口与脱氢精馏塔的回流液入口接通，二号分离器的气体出口、深低温换热器的冷流体段、低温换热器的冷流体段、中温换热器的冷流体段依次接通；脱氢精馏塔塔底的液体出口与脱氮精馏塔的进料口接通；脱氮精馏塔塔底的液体出口与再沸器的进料口接通，再沸器的出料口与深低温换热器的冷流体段接通；脱氮精馏塔的气体出口、深低温换热器的冷流体段、一号分离器的进料口依次接通；一号分离器的液体出口与脱氮精馏塔的回流液入口接通，一号分离器的气体出口、深低温换热器的冷流体段、低温换热器的冷流体段、中温换热器的冷流体段依次接通；这部分结构构成了富甲烷气液化及分离线路。

本发明所述的中温换热器、低温换热器、深低温换热器均为板翅式换热器。

一种采用上述装置从富甲烷气中制取LNG和富氢产品的方法，包括混合冷剂循环过程、富甲烷气液化及分离过程；

混合冷剂循环过程：混合冷剂进入混合制冷压缩机，冷却后的混合冷剂经分离罐分成气、液两相冷剂，气、液两相冷剂分别进入中温换热器冷却；液相冷剂经中温换热器冷却后节流返回中温换热器提供冷量；气相冷剂经中温换热器冷却后进入低温冷剂分离罐，经低温冷剂分离罐分成气、液两股流体后分别进入低温换热器；其中液相流体经低温换热器冷却后节流返回低温换热器提供冷量，气相流体经低温换热器冷却后，再进入深低温换热器进一步冷却后节流依次返回深低温换热器和低温换热器为换热器提供冷量；在低温换热器和深低温换热器换热后的多股混合冷剂流体，在中温换热器前汇合成一股流体后进入中温换热器，为中温换热器再提供冷量，最终返回混合冷剂压缩机入口，再次压缩，形成混合冷剂循环；