[发明专利]焦炉煤气净化制LNG联产甲醇、液氨和氢气的系统及方法

说明书

本发明提供一种焦炉煤气净化制LNG联产甲醇、液氨和氢气的系统及方法，属于焦炉煤气净化领域。通过设置预洗塔为超重力旋转装置，使脱苯后的焦炉煤气可在预洗塔内通过超重力旋转技术进行杂质的初步脱除，以深度脱除脱苯后的焦炉气内的尘、苯、焦油、萘、氨和硫等有害物质，解决了焦炉煤气中的硫、氨超标会影响后系统稳定运行的问题，解决了焦炉煤气中的焦油、萘会造成压缩系统堵塞的问题，解决了粗脱硫不正常造成精脱硫的脱硫吸附剂提前失效而增加运行成本的问题。通过预处理使焦炉煤气返回焦炉后无需再脱硫，能减少投资和脱硫废液的产生。通过焦炉煤气深冷分离分离出CH₄、CO、H₂作为原料气合成甲醇、液氨和输出氢气，达到对焦炉煤气分质利用的效果。

技术领域

本发明涉及焦炉煤气净化技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气净化制LNG联产甲醇、液氨和氢气的系统及方法。

背景技术

焦炉煤气是炼焦过程中得到的重要副产品，近些年对焦炉煤气的组成成分的研究已经相当成熟。焦炉煤气属于中热值然气，氢气含量50%~60%，甲烷22%~24%，其中包含巨大的利用价值。在生产焦炭的同时会产生大量焦炉煤气，如果按照生产1吨焦炭产生430立方米的焦炉煤气计算，我国全年焦炉煤气发生量基本维持在1800亿立方米，其中45-50%左右的焦炉煤气返回焦炉，剩余的焦炉煤气量相当可观。因此，如何回收利用好焦炉煤气对实现资源的循环利用和经济的可持续发展具有重要意义。在焦炉煤气综合利用之前焦炉煤气的净化就成了重中之重。

焦炉煤气中氢气含量大约占到55%~60%。氢气以热值高、品质纯洁等优点赢得人们的青睐。作为最有发展潜力的清洁能源，氢气具有广阔的发展和应用前景，氢能可广泛应用于能源、工业、交通运输、建筑等领域。为炼化、钢铁、冶金等行业提供原料、还原剂和高品质热源，能有效减少碳排放；也可以通过燃料电池技术应用于汽车、轨道交通、船舶等领域，降低交通运输对石油和天然气的依赖；还可应用于分布式发电，为家庭住宅、商业建筑等供电供暖。因此，作为多能源传输和融合交互的纽带，氢能被誉为21世纪最具发展前景的二次能源，是未来清洁低碳能源系统的核心之一。

液化天然气（LNG）的主要成分为甲烷，大约占80~99%，无色、无味且无腐蚀性，具有热值高（＞31MJ/Nm³）和方便储运的特点，一般用于电厂、热能、供暖、空调等工业企业的主要燃料，餐饮业和民用燃料，化工原料等。氢气作为燃料，是所有化石燃料、化工原料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg，是汽油发热量的3倍，它的燃烧产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。近些年，随着氢能产业的不断发展，市场需求量也在不断增加，有着广阔的市场。

焦炉煤气中高含量的氢气，使其作为制氢的理想原料，已逐步成为国家促进焦化行业产业升级、开发氢能源的重要途径。同时，焦炉煤气中还有丰富的制备LNG、甲醇和合成氨的原料。因此，如何综合利用焦炉煤气受到广泛关注。然而，由于焦炉煤气中含有苯、萘、氨、焦油、灰尘和硫等杂质，使得在综合利用焦炉煤气过程净化面临重大考验。主要表现在以下几个方面：

（1）焦炉煤气含硫、氨超标，影响后续净化及合成的正常运行。

一般焦炉煤气只是作为燃料气来使用时，要求H₂S低于500mg/Nm³，氨含量低于100mg/Nm³，但实际运行中酸气和氨时有超标现象，影响后系统稳定运行。随着焦化规模扩大，产业集聚化，焦炉煤气成为重要的化工原料气来使用，焦炉煤气用途的改变，就造成了原焦炉煤气深度净化的设计指标远不能满足现使用指标要求。

（2）焦炉煤气含焦油和萘严重影响压缩机正常运行，主要原因是焦炉煤气夹带焦油、萘含量高，压缩时气温升高焦油气化结焦；以及萘冷凝结晶，造成压缩机萘堵，使压缩机无法正常运行，被迫停修，有时仅开1-2天就要停车抢修，使生产十分被动，往往都是1开2备或1开3备的局面。

（3）由于粗脱硫不正常造成精脱硫的脱硫剂提前失效，影响生产操作，主要是硫穿透，被迫提前更换脱硫剂，由此发生的脱硫剂更换频繁，运行费用增加。