焦爐煤氣制液化天然氣LNG項目工藝流程

1、焦爐煤氣制液化天然氣(LNG)項目工藝流程一、焦爐氣預處理從焦化廠來的焦爐氣含有多種雜質(zhì)組份，特別是苯和蔡的含量較高，約為3000 mg / Nm;和300mg / Nm，該組份將對下游的凈化分離工序造成危害，需要進行脫除。采用吸附法脫除苯、蔡和焦油。即在較低壓力和溫度下用吸附劑吸附苯、蔡和焦油等重質(zhì)組份，之后在高溫、低壓下解吸再生，構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達到連續(xù)分離氣體的目的。這樣，可以保護后續(xù)的催化劑，又避免了蔡在升壓后結(jié)晶堵塞管道和冷卻器等設(shè)備。 二、氫氣提純當前工業(yè)上比較廣泛應用的氫氣分離技術(shù)有變壓吸附和膜分離兩種。由于變壓吸附技術(shù)投資少、運行費用低、產(chǎn)品純度高、操作簡

2、單、靈活、環(huán)境污染小、原料氣源適應范圍寬，因此，進入70年代后，這項技術(shù)被廣泛應用于石油化工、冶金、輕工及環(huán)保等領(lǐng)域。變壓吸附分離過程操作簡單，自動化程度高，設(shè)備不需要特殊材料等優(yōu)點。吸附分離技術(shù)最廣泛的應用是工業(yè)氣體的分離提純，氫氣在吸附劑上的吸附能力遠遠低于CH2,N2,CO和CO2等常見的其他組分，所以變壓吸附技術(shù)被廣泛應用于氫氣的提純和回收領(lǐng)域。為了使得產(chǎn)品氫氣具有較高的純度，選用變壓吸附技術(shù)進行氫氣的提純。 三、甲烷化反應甲烷化反應是指氣體CO和CO2在催化劑作用下，與氫氣發(fā)生反應，生成甲烷的強放熱化學反應。甲烷化反應屬于催化加氫反應。其反應方程為:通常工業(yè)生成中的甲烷化反

3、應有兩種:一種是用于合成氨及制氫裝置中，在催化劑作用下將合成氣中少量碳氧化物(一般CO + CO2<0. 7 %)與氫反應生成水和惰性的甲烷，以削除碳氧化物對后續(xù)工序催化劑的影響。用于上述甲烷化反應的催化劑和工藝主要是用于脫除合成氣中殘留的少量碳氧化物(CO和CO2)，自1902年發(fā)明了用于催化甲烷化反應的鎳基催化劑以來，化肥生產(chǎn)中用于甲烷化的催化劑和工藝絕大多數(shù)圍繞這類催化劑進行研究。另一種是人工合成天然氣工藝中的甲烷化，其原料氣中的碳氧化物(CO + CO2)濃度較高。以煤制合成氣(高CO含量)為原料的合成天然氣(甲烷化)研究始于20世紀40年代，在經(jīng)歷了上世紀70年代的石油危機后，

4、人們又開始重視以煤為原料生產(chǎn)合成天然氣的研究工作，從而使合成天然氣的研究進入高速發(fā)展時期。采用丹麥托普索公司推出的一種甲烷化制天然氣的技術(shù)，該技術(shù)采用托普索的催化劑，可將煤炭或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為天然氣。 四、焦爐煤氣脫硫焦爐氣中含有多種硫化物，包括H2S, COS, CS2 , RSH, RSSR和C4H4S，這些硫化物對甲烷化催化劑有很強的毒性，因此在焦爐氣進入甲烷化反應器之前需將硫化物脫除至。通常，煤化工項目中對含有機硫和復雜無機硫的氣體采用濕法脫硫-干法精脫的工藝路線，采用濕法脫硫主要是為了降低干法精脫硫的成本(操作費用和脫硫劑自身成本)。由于焦爐煤氣中的有效組分CO和CO2將在后續(xù)

5、工段進行甲烷化反應，所以，凡是脫硫工藝會造成CO2及CO消耗或者脫除的技術(shù)均不適用。因此，濕法脫硫選用濕式氧化法脫硫工藝，該方法的優(yōu)點是:只脫除H2S和部分有機硫而不脫除CO2可將硫化氫在液相中氧化成元素硫并予以分離，并且脫硫劑可以再生循環(huán)使用，運行成本低。由于焦爐煤氣中硫成份復雜，為了確保原料焦爐氣脫硫后藝，干法脫硫采用鐵鑰加氫+鐵錳脫硫劑+ZnO精脫硫工藝。即先采用活性較低、反應平緩的鐵鑰加氫催化劑加氫轉(zhuǎn)化，避免反應激烈使催化劑床層溫升太快，煤氣經(jīng)過加氫轉(zhuǎn)化后，用便宜但硫容較低的鐵錳脫硫劑脫除轉(zhuǎn)化的硫化氫；再用活性高、有機硫轉(zhuǎn)化率高、硫容較高、但價格昂貴的氧化鋅精脫硫劑把關(guān)，同時可將部分不

6、飽和烴加氫轉(zhuǎn)化為飽和烴。 五、制冷與液化選擇混合冷劑循環(huán)作為LNG生產(chǎn)的制冷流程，該技術(shù)是20世紀60年代末在復疊式制冷液化循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其流程見圖。 圖表：混合制冷劑液化循環(huán)圖 它以多組分混合物作為一種制冷劑，代替了復疊式制冷液化循環(huán)中的單組分的多種制冷劑，從而簡化了流程。其特點是設(shè)備相對復疊式制冷簡單，能耗較低，但制冷劑需要專門配制，適用于大規(guī)模天然氣液化和氣體組分穩(wěn)定的場合。 六、LNG儲存大型LNG場站一般采用常壓儲槽來儲存LNG進入貯槽的LNG為低壓高密度產(chǎn)品，LNG產(chǎn)品的貯存、運輸效率高，制冷能耗略大，但加壓裝車后液體處于過冷狀態(tài)，

7、在運輸過程中氣化量少；儲槽外觀體積及占地面積相同的情況下儲量遠大于子母罐。考慮到生產(chǎn)能力、銷售與運輸，廠區(qū)內(nèi)儲罐至少應該能夠滿足7一10天左右的儲存能力，儲罐在充裝時需留出一定的空間，作為介質(zhì)受熱膨脹之用，不得將儲罐充滿，故本項目選用20000畝常壓儲槽。焦爐煤氣制液化天然氣(LNG)的示意流程圖見圖。 圖表：焦爐煤氣制液化天然氣(LNG)的示意流程圖 一、焦爐氣預處理從焦化廠來的焦爐氣含有多種雜質(zhì)組份，特別是苯和蔡的含量較高，約為3000 mg / Nm;和300mg / Nm，該組份將對下游的凈化分離工序造成危害，需要進行脫除。采用吸附法脫除苯、蔡和焦油。即在較低壓力和

8、溫度下用吸附劑吸附苯、蔡和焦油等重質(zhì)組份，之后在高溫、低壓下解吸再生，構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達到連續(xù)分離氣體的目的。這樣，可以保護后續(xù)的催化劑，又避免了蔡在升壓后結(jié)晶堵塞管道和冷卻器等設(shè)備。 二、氫氣提純當前工業(yè)上比較廣泛應用的氫氣分離技術(shù)有變壓吸附和膜分離兩種。由于變壓吸附技術(shù)投資少、運行費用低、產(chǎn)品純度高、操作簡單、靈活、環(huán)境污染小、原料氣源適應范圍寬，因此，進入70年代后，這項技術(shù)被廣泛應用于石油化工、冶金、輕工及環(huán)保等領(lǐng)域。變壓吸附分離過程操作簡單，自動化程度高，設(shè)備不需要特殊材料等優(yōu)點。吸附分離技術(shù)最廣泛的應用是工業(yè)氣體的分離提純，氫氣在吸附劑上的吸附能力遠遠低于CH

9、2,N2,CO和CO2等常見的其他組分，所以變壓吸附技術(shù)被廣泛應用于氫氣的提純和回收領(lǐng)域。為了使得產(chǎn)品氫氣具有較高的純度，選用變壓吸附技術(shù)進行氫氣的提純。 三、甲烷化反應甲烷化反應是指氣體CO和CO2在催化劑作用下，與氫氣發(fā)生反應，生成甲烷的強放熱化學反應。甲烷化反應屬于催化加氫反應。其反應方程為:通常工業(yè)生成中的甲烷化反應有兩種:一種是用于合成氨及制氫裝置中，在催化劑作用下將合成氣中少量碳氧化物(一般CO + CO2<0. 7 %)與氫反應生成水和惰性的甲烷，以削除碳氧化物對后續(xù)工序催化劑的影響。用于上述甲烷化反應的催化劑和工藝主要是用于脫除合成氣中殘留的少量碳氧化物(CO和

10、CO2)，自1902年發(fā)明了用于催化甲烷化反應的鎳基催化劑以來，化肥生產(chǎn)中用于甲烷化的催化劑和工藝絕大多數(shù)圍繞這類催化劑進行研究。另一種是人工合成天然氣工藝中的甲烷化，其原料氣中的碳氧化物(CO + CO2)濃度較高。以煤制合成氣(高CO含量)為原料的合成天然氣(甲烷化)研究始于20世紀40年代，在經(jīng)歷了上世紀70年代的石油危機后，人們又開始重視以煤為原料生產(chǎn)合成天然氣的研究工作，從而使合成天然氣的研究進入高速發(fā)展時期。采用丹麥托普索公司推出的一種甲烷化制天然氣的技術(shù)，該技術(shù)采用托普索的催化劑，可將煤炭或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為天然氣。 四、焦爐煤氣脫硫焦爐氣中含有多種硫化物，包括H2S, CO

11、S, CS2 , RSH, RSSR和C4H4S，這些硫化物對甲烷化催化劑有很強的毒性，因此在焦爐氣進入甲烷化反應器之前需將硫化物脫除至。通常，煤化工項目中對含有機硫和復雜無機硫的氣體采用濕法脫硫-干法精脫的工藝路線，采用濕法脫硫主要是為了降低干法精脫硫的成本(操作費用和脫硫劑自身成本)。由于焦爐煤氣中的有效組分CO和CO2將在后續(xù)工段進行甲烷化反應，所以，凡是脫硫工藝會造成CO2及CO消耗或者脫除的技術(shù)均不適用。因此，濕法脫硫選用濕式氧化法脫硫工藝，該方法的優(yōu)點是:只脫除H2S和部分有機硫而不脫除CO2可將硫化氫在液相中氧化成元素硫并予以分離，并且脫硫劑可以再生循環(huán)使用，運行成本低。由于焦爐

12、煤氣中硫成份復雜，為了確保原料焦爐氣脫硫后藝，干法脫硫采用鐵鑰加氫+鐵錳脫硫劑+ZnO精脫硫工藝。即先采用活性較低、反應平緩的鐵鑰加氫催化劑加氫轉(zhuǎn)化，避免反應激烈使催化劑床層溫升太快，煤氣經(jīng)過加氫轉(zhuǎn)化后，用便宜但硫容較低的鐵錳脫硫劑脫除轉(zhuǎn)化的硫化氫；再用活性高、有機硫轉(zhuǎn)化率高、硫容較高、但價格昂貴的氧化鋅精脫硫劑把關(guān)，同時可將部分不飽和烴加氫轉(zhuǎn)化為飽和烴。 五、制冷與液化選擇混合冷劑循環(huán)作為LNG生產(chǎn)的制冷流程，該技術(shù)是20世紀60年代末在復疊式制冷液化循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其流程見圖。 圖表：混合制冷劑液化循環(huán)圖 它以多組分混合物作為一種制冷劑，代替了復疊式制冷液化循環(huán)中的單組分的多種制冷劑，從而簡化了流程。其特點是設(shè)備相對復疊式制冷簡單，能耗較低，但制冷劑需要專門配制，適用于大規(guī)模天然氣液化和氣體組分穩(wěn)定的場合。 六、LNG儲存大型LNG場站一般采用常壓儲槽來儲存LNG進入貯槽的LNG為低壓高密度產(chǎn)品，LNG產(chǎn)品的貯存、運輸效率高，制冷能耗略大，但加壓裝車后液