[发明专利]一种焦炉尾气制LNG及富氢尾气制液氨的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于焦炉尾气资源化循环利用领域，具体来说是一种焦炉尾气制LNG及富氢尾气制液氨的工艺方法。

背景技术

LNG是一种清洁、高效的能源，主要成分为甲烷，具有热值高和方便贮运的特点，在化工原料和然气市场上占据越来越重的位置，特别是随着大规模城市天然气改造、应用范围和用量的不断扩大，天然气供给在一定阶段内将会出现短缺，而且在短期内也没有替代品，LNG将会拥有更加光明的前景。

焦炉气是焦化厂煤炭干馏成焦过程中的主要副产物之一，主要成分有氢气、甲烷、CO、CO₂等。现有焦炉气的净化处理一般采用水洗脱油、洗萘、脱硫、脱苯等，净化后的煤气主要做为城市煤气、化工原料、工业燃气等，但仍有较多的焦化厂无煤气回收和综合利用工序，将煤气燃烧放空或直接排放，其后果是造成有毒有害气体和粉尘对大气环境的严重污染。因此，将焦炉尾气资源化利用对于节能减排大有裨益。

然而，焦炉尾气制LNG的同时会产生富氢、富氮尾气。富氢尾气易燃易爆，体积大、运输困难，并含有一定的有机物，直接排放对环境造成很大的污染；同时，富氢尾气又具有可利用的能量和价值；氮气浓度较大时导致人员呼吸困难，昏迷甚至窒息。因此，对富氮、富氢气体的妥善处理尤显重要。液氨是一种常见且重要的化工原料，在工业中运用广泛，且便于运输。因此，将焦炉尾气回收，循环制备LNG和液氨，不仅有利于环保和安全卫生，还可以节约能源，降低生产成本。

目前，用焦炉煤气制备LNG时对该过程中产生的富氮、富氢尾气缺乏资源化和循环化利用，用热交换器出去甲烷化气体中的热量，回收废热，而不是将反应过程中的热量进一步在反应中循环利用，造成热能浪费。

发明内容

本发明为了达到焦炉尾气循环回收利用的目的，提出了一种焦炉尾气制LNG及富氢尾气制液氨的工艺方法。

本发明的技术方案为：一种焦炉尾气制LNG及富氢尾气制液氨的工艺方法，按以下步骤顺次进行：

a)预处理和精脱油脱萘

将焦炉煤气进行粗脱萘和焦油后储存在干式气柜中，经过往复式压缩机对气柜中气体增压至3.8MPa，随后进入精脱油脱萘工序，进一步降低萘、焦油含量，分别降至1mg/Nm³以下；

b)粗脱硫，脱苯脱氨

以 活性炭作为脱硫剂，对经过a步处理后的焦炉煤气粗脱硫，使H₂S脱至≤1mg/Nm³后，采用全干法净化工艺，进行脱苯脱氨，使苯、氨含量≤10ppm；

c)精脱硫及超精净化

将b步处理后的焦炉煤气作为原料气，换热升温后进行预加氢转化，随后依次进行三次脱硫转化，使硫转化器内原料气中的有机硫转化成无机硫，使总硫含量小于0.05ppm；

d)三级甲烷化

在催化剂作用下对c步处理后的原料气进行三级甲烷化反应，通过将每一级反应产生的热量加热原料气和副产3.9MPa饱和蒸汽的方法移去上一级甲烷化过程产生的热量，对三级甲烷化后的气体降至常温，气液分离，得到LNG粗产品气；

e)深冷液化，获得LNG

将LNG粗产品气输入冷箱内，以气液混合物作为精馏塔底部热源，进一步冷却后在高压精馏塔底部参加精馏，初次精馏后获得富甲烷液体及高压富氢气，高压富氢气经复热后送出冷箱；富甲烷液体减压精馏，获得LNG，部分LNG冷却至-162℃、降压至0.015MPa后储存LNG贮罐中，部分LNG作为燃料自用；低压精馏塔顶部获得的低压富氮气送出冷箱，循环压缩制冷；

f)合成氨工序

将富氮尾气与富氢尾气分别增压至17.7MPa，混合后进入氨合成塔；氨合成塔内反应后440～450℃的气体通过换热、副产1.3MPaG的饱和蒸汽、水冷器和冷交换器连续降温至37℃，后进入冷交换器继续降温，对冷凝后的液氨进行分离、冷却，分离出的液氨减压至3.3MPaG后进入冷冻工序，获得液氨并储存在液氨贮罐中。

进一步地，所述脱苯脱氨系统中使用的吸附器吸附饱和后，由部分净化焦炉煤气加热再生，冷却后投入下一次循环使用。

进一步地，所述LNG贮罐进液管设置有上、下进液，初次对LNG预冷时采用上进液，储罐预冷完成后采用下进液，减少BOG产生。

进一步地，所述循环制冷中混合制冷剂包括氮气、甲烷、C2、C3、C5，所述混合制冷剂压缩冷却后进入液化冷箱至-50℃，再进入精馏塔继续冷却、液化并过冷到-160℃，进入液化换热器的冷端，由下而上汽化，且该混合制冷剂可循环压缩制冷。