[发明专利]一种煤层气液化工艺

摘要

本发明公开了一种煤层气液化工艺，包括进料单元、脱汞单元、CO₂脱除单元、干燥单元、液化单元、制冷剂循环单元、制冷剂补充单元、储存单元、储罐返回气压缩单元、热油单元和火炬单元，进料单元依次连接脱汞单元、CO₂脱除单元、干燥单元、液化单元和存储单元，液化单元通过制冷剂循环单元进行预冷、液化以及过冷，制冷剂循环单元通过制冷剂补充单元补充制冷剂，储罐返回气压缩单元连接储存单元。

主权项

1.一种煤层气液化工艺，包括进料单元、脱汞单元、CO₂脱除单元、干燥单元、液化单元、制冷剂循环单元、制冷剂补充单元、储存单元、储罐返回气压缩单元、热油单元和火炬单元，其特征在于，进料单元依次连接脱汞单元、CO₂脱除单元、干燥单元、液化单元和存储单元，液化单元通过制冷剂循环单元进行预冷、液化以及过冷，制冷剂循环单元通过制冷剂补充单元补充制冷剂，储罐返回气压缩单元连接储存单元；(1)进料单元来自界区上游的压缩机原料气进入原料气过滤器，除去固体颗粒和液体，出原料气过滤器的气体经计量和分析，进入脱汞单元；(2)脱汞单元原料气经过汞吸附器脱除气体中的汞，汞吸附器出口的原料气经过滤器过滤，确保处理后的气体中没有吸附剂颗粒物；(3)CO₂脱除单元①过滤后的原料气从底部进入胺洗塔，自下而上通过散堆填料，引入的贫胺液逆流吸收原料中的酸性气体，CO₂与碱性的贫胺液反应形成弱键化合物，在胺洗塔的塔顶部通过塔板用水吸收纯化气体中的残留溶剂，吸收溶剂的水经水循环泵进行再循环，少量的水通过补水泵进入循环系统作为脱盐水；②原料气与来自干燥单元的湿再生气混合，然后再次送到干燥单元；③胺洗塔底部的集水槽中的富胺溶液，经过胺换热器被再生溶剂加热后，输送到胺气提塔的中部形成两相流体，气相与蒸汽在胺气提塔的顶部区域混合并进入反冲洗盘，液相在胺气提塔的填料上均匀分布并经上升的蒸汽洗提，溶剂通过填料后，在烟囱状集液盘上收集并通到胺气提塔再沸器，通过热油对溶剂进行部分蒸馏；来自再沸器的液相和气相被送回到胺气提塔的塔釜，再生溶剂从胺气提塔的底部经胺换热器流出，经贫胺液泵增压，在贫胺液冷却器中由空气冷却，然后送到胺洗塔的中部，部分再生溶剂通过胺筒式前过滤器过滤掉颗粒物，然后通过胺吸附器脱除重烃以防止起泡，再通过胺筒式后过滤器；④通过水洗段的酸性气体离开胺气提塔的塔顶，在胺气提塔冷凝器中冷却和部分冷凝后，气体在胺气体回流罐与冷凝液分离，胺气提塔回流泵将冷凝液送回胺气提塔的塔顶作为回流；⑤酸性气体送到三级的酸性气体压缩机，经过酸性气体压缩机压缩，并送到界区外回收CO₂；酸气压缩机中冷器I，酸气压缩机中冷器II和酸气压缩机后冷器采用空冷方式，来自低压气液分离器、中压气液分离器和高压气液分离器的液相酸水被送回到胺气提塔回流罐，以减少去离子水的补充量；(4)干燥单元来自CO₂脱除单元的混合甜气和废再生气被送往原料气分离罐中，冷凝水被分离脱除，原料气分离罐中的液体被送回到胺气提塔；气体自上向下通过原料气干燥器，干燥的原料气通过干气过滤器移除气体中的分子筛粉尘，再生气从干气过滤器的下游引出；再生气在再生气加热器中被加热，随后在再生气冷却器中由空气冷却，接着经再生气分离器进行气水分离，并将分离出的水送回到胺气提塔，再生气分离器的罐顶水饱和气被输送到再生气压缩机，然后在再生气加热器上游与甜气混合；(5)液化单元①干燥后的气体被送往液化单元，此工段由原料气预冷器、原料气液化器和原料气过冷器组成；②来自于下游过滤器的天然气在原料气预冷器中降温液化；③冷贫原料气进入原料气液化器中被进一步液化，然后在原料气过冷器中被进一步过冷；④过冷LNG输送到LNG储罐，并节流减压；(6)制冷循环单元①生产LNG所需冷量由闭路混合制冷剂循环提供，混合制冷剂由氮、工业乙烯、工业丁烷和富甲烷气组成，由变速离心压缩机对制冷剂进行压缩；②来自原料气预冷器壳层的制冷剂首先通过循环压缩机吸入罐，然后经循环压缩机第一级加压，在循环压缩机中间冷却器中由空气降温，并部分冷凝，液相和气相在循环压缩机中间储罐中分离；气相在循环压缩机第二级继续压缩并冷却，然后在循环压缩机后冷却器中由空气部分冷凝，循环压缩机后冷却器中形成的液相在循环压缩机高压分离器中分离；③来自循环压缩机高压分离器的液体节流减压，与来自于循环压缩机中间冷却器的两相流混合并送至循环压缩机中间储罐；来自循环压缩机中间储罐底部液态烃被输送至原料气预冷器进行深冷，经J‑T阀膨胀后用作原料气预冷器的预冷制冷剂；④来自于循环压缩机高压分离器的循环气在原料气预冷器中部分冷凝，然后输送到冷MRC分离器中，来自冷MRC分离器的液相在原料气液化器中深冷降温，经节流膨胀后用作原料气液化器的制冷剂；来自冷MRC分离器的气相在原料气液化器中冷凝过冷，然后通过J‑T阀节流膨胀用作原料气过冷器的制冷剂；⑤膨胀后，两相流制冷剂在原料气过冷器的壳程部分气化，该物流被输送到原料气液化器和液化制冷剂混合，混合物流在原料气液化器壳程进一步气化，然后被输送到原料气预冷器和预冷制冷剂混合，混合两相物流在原料气预冷器壳程完全气化和过热，然后通过循环压缩机吸入罐回到循环压缩机第一级的吸入端；⑥来自原料气预冷器上游的部分干原料气被输送到储罐返回气加热器中进行加热，在原料气过冷器下游和过冷的高压LNG混合；(7)制冷剂补充单元①乙烯存储在乙烯补充罐中，在乙烯补充蒸发器蒸发并输送到循环压缩机吸入罐，存在的水在乙烯干燥器中去除；②工业丁烷存储在丁烷补充罐中，存在的水和甲醇在液态丁烷干燥器中被去除；(8)储存单元来自原料气过冷器下游的高压LNG经节流减压，并被送至LNG储罐；(9)储罐返回气压缩单元①LNG储罐产生的LNG蒸汽，在换热器中被加热，并在储罐返回气压缩机中冷器I中通过空气冷却，在压缩机中进行二级压缩后继续升压，并在储罐返回气压缩机中冷器II中通过空气冷却；②经过压缩后获得的燃料气进一步压缩，在储罐返回气压缩机中冷器III中通过空气冷却，经进一步压缩后，在储罐返回气压缩机后冷器中经过空气冷却，高压的储罐返回气在原料气预冷器上游和干气混合，以回收全部甲烷生产LNG产品；(10)热油单元由两种温度水平的两个回路提供热量，用于胺气提塔再沸器胺液再生的中温热油回路，用于再生气加热器再生气加热的高温热油回路；(11)火炬单元由热火炬总管、冷火炬总管和LNG储罐火炬总管组成，热火炬总管上设有热火炬缓冲罐，冷火炬总管上设有冷火炬缓冲罐和内置式燃烧器。