焦?fàn)t煤氣制液化天然氣LNG項目工藝流程

1、焦?fàn)t煤氣制液化天然氣(LNG)項目工藝流程一、焦?fàn)t氣預(yù)處理從焦化廠來的焦?fàn)t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(jìn)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(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。這樣，可以保護(hù)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(dāng)前工業(yè)上比較廣泛應(yīng)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(yīng)范圍寬，因此，進(jìn)入70年代后，這項技術(shù)被廣泛應(yīng)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(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)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(jìn)行氫氣的提純。 三、甲烷化反應(yīng)甲烷化反應(yīng)是指氣體CO和CO2在催化劑作用下，與氫氣發(fā)生反應(yīng)，生成甲烷的強放熱化學(xué)反應(yīng)。甲烷化反應(yīng)屬于催化加氫反應(yīng)。其反應(yīng)方程為:通常工業(yè)生成中的甲烷化反

3、應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)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(jì)40年代，在經(jīng)歷了上世紀(jì)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(jìn)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?fàn)t煤氣脫硫焦?fàn)t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?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)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(fù)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?fàn)t煤氣中的有效組分CO和CO2將在后續(xù)

5、工段進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，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?fàn)t煤氣中硫成份復(fù)雜，為了確保原料焦?fàn)t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(yīng)平緩的鐵鑰加氫催化劑加氫轉(zhuǎn)化，避免反應(yīng)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(jì)60年代末在復(fù)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(fù)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(fù)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(jìn)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(yuǎn)大于子母罐?？紤]到生產(chǎn)能力、銷售與運輸，廠區(qū)內(nèi)儲罐至少應(yīng)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?fàn)t煤氣制液化天然氣(LNG)的示意流程圖見圖。 圖表：焦?fàn)t煤氣制液化天然氣(LNG)的示意流程圖 一、焦?fàn)t氣預(yù)處理從焦化廠來的焦?fàn)t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(jìn)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(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。這樣，可以保護(hù)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(dāng)前工業(yè)上比較廣泛應(yīng)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(yīng)范圍寬，因此，進(jìn)入70年代后，這項技術(shù)被廣泛應(yīng)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(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)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(jìn)行氫氣的提純。 三、甲烷化反應(yīng)甲烷化反應(yīng)是指氣體CO和CO2在催化劑作用下，與氫氣發(fā)生反應(yīng)，生成甲烷的強放熱化學(xué)反應(yīng)。甲烷化反應(yīng)屬于催化加氫反應(yīng)。其反應(yīng)方程為:通常工業(yè)生成中的甲烷化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)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(jì)40年代，在經(jīng)歷了上世紀(jì)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(jìn)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?fàn)t煤氣脫硫焦?fàn)t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?fàn)t氣進(jìn)入甲烷化反應(yīng)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(fù)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?fàn)t煤氣中的有效組分CO和CO2將在后續(xù)工段進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，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?fàn)t

12、煤氣中硫成份復(fù)雜，為了確保原料焦?fàn)t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(yīng)平緩的鐵鑰加氫催化劑加氫轉(zhuǎn)化，避免反應(yīng)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(jì)60年代末在復(fù)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(fù)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(fù)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(jìn)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