[发明专利]用于煤制天然气的预冷却和干燥净化的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于煤制天然气干燥净化处理领域，具体而言，本发明涉及用于煤制天然气的预冷却和干燥净化的系统和方法。

背景技术

煤制天然气的主要成分为甲烷，因此也称为甲烷气。煤制天然气装置的甲烷化(甲烷合成)的产品为40℃左右含饱和水的煤制天然气(甲烷气)，进入管道天然气长输管线或甲烷气液化制取LNG前必须进行脱水干燥净化处理。常用方法有冷分离法、固体吸附法和溶剂吸收法。

冷分离法是利用压力变化引起温度变动，使水蒸汽从气相中冷凝下来的方法。常用有两种流程：节流膨胀冷却流程与加压后冷却流程，上述两种方法气体的干燥度即露点温度，将受多种因素影响、且能量损失大，达不到很低的露点温度。

固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固体吸咐剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。吸附作用有两种情况：一是固体和气体间的相互作用并不是很强，类似于凝缩，引起这种吸附所涉及的力同引起凝缩作用的范德华分子凝聚力相同，称之为物理吸附；另一种是化学吸附，这一类咐附需要活化能。物理吸附是一可逆过程，而化学吸附是不可逆的，被咐附的气体往往需要在很高的温度下才能逐出，且所释出的气体往往已发生化学变化。

目前用于天然气脱水的多为固定床物理吸附。用吸附剂除去气体混合物的杂质，一般都使吸附剂再生循环使用。升温脱吸是工业上常用的再生方法。这是基于所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低这一特点来实现的。通常采用一种经过预热的解吸气体来加热床层，使被吸附物质的分子脱吸，然后再用载气将它们带出吸附器，这样就可达到吸附，循环再生。吸附剂再生所需的热量由载气带入吸附床，一般吸附剂的再生温度为175～260℃。

固体干燥剂脱水的操作过程是周期性的，用一个或多个干燥塔吸附脱水。应采用吸附水能力比吸附烃类或吸附酸性气体能力强的干燥剂，用热气体通过吸过水的干燥剂将水分带出使之再生。

常用的固体吸附脱水法有氯化钙法、硅胶法、活性氧化铝及活性铝矾土法，分子筛法以及复式固定干燥剂法等。复式固定干燥剂是综合了多种干燥剂的优点。该法是根据不同的气源，分别放置不同的脱水剂，以便有选择地脱除不同组分气体的水分。天然气脱水过程使用的吸附剂通常有分子筛和硅胶。

固体吸附脱水工艺对于大流量气体投资和运行成本都比较高，此工艺只适合小流量的低压天然气处理。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出用于煤制天然气的预冷却和干燥净化的系统和方法。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于煤制天然气的预冷却和干燥净化的系统，包括：

预冷器，所述预冷器具有天然气入口、第一冷却天然气出口、第一冷媒入口和第一冷媒出口，所述预冷器适于对煤制天然气进行第一冷却处理并得到第一冷却天然气；

气液分离器，所述气液分离器具有分离器入口、分离器出口和冷凝液出口，所述分离器入口与所述第一冷却天然气出口相连，所述气液分离器适于对所述第一冷却天然气进行气液分离；

冷却器，所述冷却器具有第一冷却天然气入口、第二冷却天然气出口、第二冷媒入口和第二冷媒出口，所述第一冷却天然气入口与所述分离器出口相连，所述冷却器适于对经过所述气液分离的第一冷却天然气进行第二冷却处理并得到第二冷却天然气；

洗涤塔，所述洗涤塔具有第二冷却天然气入口、甲醇洗涤液入口、净化甲烷出口和甲醇洗涤后液出口，所述第二冷却天然气入口与所述第二冷却天然气出口相连，所述洗涤塔适于利用甲醇洗涤液对所述第二冷却天然气进行干燥和净化处理，以便得到富含甲烷的甲醇洗涤后液和净化甲烷；

其中，所述甲醇洗涤液入口与净化合成气的系统中的低温甲醇洗装置相连，所述甲醇洗涤后液出口与所述净化合成气的系统中的低温甲醇吸收塔相连，以便利用所述低温甲醇洗装置生产的低温甲醇预先在所述洗涤塔内对所述第二冷却天然气进行干燥净化处理后返回所述净化合成气的系统用于净化合成气。