焦爐煤氣制LNG技術(shù)方案

1、長服焦化焦爐煤氣制LNG項目技術(shù)方案2015/6/4目錄:項目簡介：羨慕簡介LNG國內(nèi)外情況及本項目簡介LNG (Liquefied Natural Gas),即液化天然氣的英文縮寫。天然氣是在氣 田中自然開采出來的可燃氣體，主要成分由甲烷組成。LNG是通過在常壓下氣態(tài) 的天然氣冷卻至-162C，使之凝結(jié)成液體。天然氣液化后可以大大節(jié)約儲運空間， 而且具有熱值大、性能高等特點。LNG是一種清潔、高效的能源。由于進口 LNG有助于能源消費國實現(xiàn)能源供 應多元化、保障能源安全，而出口 LNG有助于天然氣生產(chǎn)國有效開發(fā)天然氣資源、 增加外匯收入、促進國民經(jīng)濟發(fā)展，因而LNG貿(mào)易正成為全球能源市場的新

2、熱點。 天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將LNG列為首選燃料，天然氣 在能源供應中的比例迅速增加。液化天然氣正以每年約12%的高速增長，成為全 球增長最迅猛的能源行業(yè)之一。近年來全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG已 成為稀缺清潔資源，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點。為保證能源供應多元化和 改善能源消費結(jié)構(gòu)，一些能源消費大國越來越重視LNG的引進，日本、韓國、美 國、歐洲都在大規(guī)模興建LNG接收站。國際大石油公司也紛紛將其新的利潤增長 點轉(zhuǎn)向LNG業(yè)務，LNG將成為石油之后下一個全球爭奪的熱門能源商品。中國天然氣利用極為不平衡，天然氣在中國能源中的比重很小。從中國的天 然氣發(fā)展形勢

3、來看，天然氣資源有限，天然氣產(chǎn)量遠遠小于需求，供需缺口越來 越大。盡管還沒有形成規(guī)模，但是LNG的特點決定LNG發(fā)展非常迅速。可以預見， 在未來10-20年的時間內(nèi)，LNG將成為中國天然氣市場的主力軍。2007年中國進 口 291萬噸LNG，2007年進口量是2006年進口量的3倍多。2008年1-11月中 國液化天然氣進口總量為3,141,475噸，比2007年同期增長18.14%。在中國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的同時，為保障經(jīng)濟的能源動力卻極度緊缺。中國的能 源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，石油、天然氣只占到很小的比例，遠遠低于世界平均水平。 隨著國家對能源需求的不斷增長，引進LNG將對優(yōu)化中國的能源結(jié)構(gòu)，有效

4、解決 能源供應安全、生態(tài)環(huán)境保護的雙重問題，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重 要作用。中國對LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越重視，中國正在規(guī)劃和實施的沿海LNG項目有： 廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、遼寧、寧夏、河北唐山等，這些項目將 最終構(gòu)成一個沿海LNG接收站與輸送管網(wǎng)。按照中國的LNG使用計劃，2020年 為2400億立方米。而在進口天然氣方面，發(fā)改委預計到2020年，中國要進口 350億立方米，相當于2500萬噸/年，是廣東省接收站的總量的7倍。此項目為長治長服焦化公司焦化煤氣制LNG，長服焦化年產(chǎn)焦炭60萬t，生 產(chǎn)過程中有大量煤化工副產(chǎn)品，原來使用煤氣利用不充分并且低經(jīng)濟價值，此項 目

5、會提高焦爐煤氣的利用率并以此提高經(jīng)濟收益，同時為響應國家環(huán)保號召保護 當?shù)丨h(huán)境將會作出很大的貢獻。本項目基本參數(shù)及設(shè)計要求甲烷化采用三級反應器，要求凈化進氣總硫含量V0.1ppm、焦油V10mg/Nm3、 奈+苯V50mg/Nm3、O V15ppm，其他如NH HCN暫不做要求。甲烷化后CO轉(zhuǎn)化 率100%、CO2轉(zhuǎn)化率約勺95%、CO2V30ppm3回收甲烷化放出的熱量可產(chǎn)中壓蒸汽 (3.82MPa、450C )甲烷化產(chǎn)生的水可做新鮮水使用。（二）：LNG基礎(chǔ)知識及應用天然氣是產(chǎn)生于油氣田的一種無色無臭的可燃氣體。其主要組分是甲烷（CH4）, 大約占8099%，其次還含有乙烷、丙烷、總丁烷、

6、總戊烷、以及二氧化碳、一 氧化碳、硫化氫、總硫和水分等。標準狀態(tài)下，沸點一161.52C，天然氣密度一 般為640-750g/m3,相對于空氣的相對密度為0.55-0.62.天然氣作為燃料的工作原理CH +2O 2H O+CO +38MJ/m33.4天然氣的主或用途天然氣是重要的工業(yè)原料和燃料，其主要用途有以下諸方面。1）電廠、熱能、供暖、空調(diào)等工業(yè)企業(yè)的主要燃料；2）餐飲業(yè)和民用的燃料；3）化工工業(yè)的主要原料，可合成或提煉多種工業(yè)原料和半成品；4）作為符合環(huán)保要求的機動車輛的潔凈燃料，汽油、柴油的理想替代物，這是 近年來國內(nèi)外迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)，可用于汽車、輪船、火車甚至飛機上。LNG

7、基本參數(shù)LNG主要成分是甲烷（90%以上）、乙烷、氮氣（0.5-1%）及少量C3C5烷烴的 低溫液體。LNG是由天然氣轉(zhuǎn)變的另一種能源形式。1）LNG的主要成份為甲烷，化學名稱為CH，還有少量的乙烷CH、丙烷CH以一 42 63 8及氮N2等其他成份組成。2）臨界溫度為-82.3C。3）沸點為-161.25C，著火點為650C。4）液態(tài)密度為0.4200.46T/m3，氣態(tài)密度為0.68-0.75kg/m3。5）氣態(tài)熱值38MJ/m3，液態(tài)熱值50MJ/kg。6）爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。7）辛烷值 ASTM： 130。8）無色、無味、無毒且無腐蝕性。9）體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的

8、1/625。簡述LNG的六大優(yōu)點1）LNG體積比同質(zhì)量的天然氣小625倍，所以可用汽車輪船很方便地將LNG運 到?jīng)]有天然氣的地方使用。2）LNG儲存效率高，占地少。投資省，10m3LNG儲存量就可供1萬戶居民1天的 生活用氣。3）LNG作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料，與汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、發(fā) 動機壽命長。燃料費用低。環(huán)保性能好等優(yōu)點。它可將汽油汽車尾氣中HC減少 72%，NOx 減少 39%， CO 減少 90%，SOx、Pb 降為零。4）LNG汽化潛熱高，液化過程中的冷量可回收利用。5）由于LNG汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，稍有泄漏立即飛散開來， 不致引起爆炸。6）由于LNG組

9、分較純，燃燒完全，燃燒后生成二氧化碳和水，所以它是很好的 清潔燃料，有利于保護環(huán)境，減少城市污染。LNG的主要用途1）作為清潔燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特 點。2）作代用汽車燃料使用。采用LNG作為汽車發(fā)動機燃料，發(fā)動機僅需作適當變 動，運行不僅安全可靠，而且噪聲低污染小，特別是在排放法規(guī)日益嚴格的今天， 以LNG作為燃料的汽車，排氣明顯改善。據(jù)資料報道：與壓縮天然氣CNG）比 較，在相同的行程和運行時間條件下，對于中型和中重型車輛而言，LNG汽車燃 料成本要低20%，重量要輕2/3,同時，供燃系統(tǒng)裝置的成本也至少低2/3?？?以證明，將天然氣液化并以液態(tài)儲運是促

10、使它在運輸燃料中應用的最經(jīng)濟有效的 方法。3）作為冷源用于生產(chǎn)速冷食品，以及塑料，橡膠的低溫粉碎等，也可用于海水 淡化和電纜冷卻等。4）作為工業(yè)氣體燃料，用于玻殼廠、工藝玻璃廠等行業(yè)。LNG的運輸方式LNG的運輸方式主要有輪船、火車和汽車槽車等方式。在500800公里經(jīng)濟運 輸半徑范圍內(nèi)，采用汽車槽車運輸LNG是比較理想的方式。槽車罐體采用雙壁真 空粉末絕熱，配有操作閥安全系統(tǒng)及輸液軟管等。國內(nèi)低溫液體槽車的制造技術(shù) 比較成熟，槽車使用安全。LNG產(chǎn)品采用深冷液體儲罐儲存，液體儲罐為雙壁真 空粉末絕熱，LNG的日蒸發(fā)率可控制在0.46%之內(nèi)，儲存周期為47天。LNG是汽車的清潔燃料在所有的清潔

11、燃料中，天然氣以其應用技術(shù)成熟、安全可靠、經(jīng)濟可行而被世界 許多國家和專家視為目前最適宜的汽車替代燃料。汽車使用天然氣作為動力燃料， 與汽油相比，其尾氣排放中HC減少72%，NOx減少39%，CO減少90%，SOx、Pb 降為零。噪音降低40%。因此，推廣使用天然氣燃料，對減少大氣污染、改善環(huán) 境將會起到積極的推動作用。（三）焦爐煤氣制LNG經(jīng)濟性以及運營條件焦爐煤氣，又稱焦爐氣，英文名為Coke Oven Gas（COG），由于可燃成分多， 屬于高熱值煤氣，煤在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時 也產(chǎn)生的一種可燃性氣體，所以焦爐煤氣是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦爐氣是混合物， 其產(chǎn)率

12、和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別，一般每噸干煤可 生產(chǎn)焦爐氣300350Nm3 （標準狀態(tài)）。其主要成分為氫氣（55%60%）和甲烷 （23%27%），另外還含有少量的一氧化碳（5%8%）、C2以上不飽和烴（2%4%）、 二氧化碳（1.5%3%）、氧氣（0.3%0.8%）、氮氣（3%7%）。其中氫氣、甲烷、一 氧化碳、C2以上不飽和烴為可燃組分，二氧化碳、氮氣、氧氣為不可燃組分。近幾年隨著環(huán)境問題日益突出，國家對焦化企業(yè)設(shè)立了越來越嚴格的環(huán)保標 準，在焦化行業(yè)的準入標準中明確規(guī)定焦爐煤氣利用率要大于98%，迫使企業(yè)不 得不為焦爐煤氣找尋更好的去處。與此同時，近幾年焦化市場行情低

13、迷，行業(yè)產(chǎn) 能嚴重過剩，企業(yè)經(jīng)濟效益下滑，于是一些企業(yè)就瞄準了市場潛力巨大的液化天 然氣，將焦爐煤氣制液化天然氣作為擺脫企業(yè)困境的一個方向。因此焦爐煤氣制 LNG（液化天然氣）變得“炙手可熱”。將焦爐煤氣變成液化天然氣，中間需要經(jīng)過焦爐煤氣凈化、甲烷合成和天然 氣液化3道工序，其中每個單獨工序都有一定的技術(shù)難度。而如果要以焦爐煤氣 為原料合成甲烷再冷凍液化成液化天然氣，就需要將3道工序串聯(lián)起來作為一個系統(tǒng)考慮，而不是各段工藝的簡單疊加，前后的銜接協(xié)調(diào)配合尤為重要，這中間 還有許多的技術(shù)難題需要攻克。許多裝置不能長周期平穩(wěn)運行的重要原因就是沒 有做好一體化的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作。如何將以上單獨工序有機結(jié)

14、合起來，組成系統(tǒng)是 項目運行盈利的關(guān)鍵。由于焦爐煤氣是煉焦過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，成分十分復雜、 雜質(zhì)含量高、各組分含量變動范圍大，控制不好就會直接影響后續(xù)的甲烷化工藝。 特別是焦爐煤氣中噻吩、硫醚、硫醇、硫化氫等難處理的含硫雜質(zhì)對催化劑有毒 害作用，因此硫的含量要凈化到5ppb以下。這個指標是焦爐煤氣制甲醇相應指 標的1/20。此外，甲烷合成后的后段凈化也十分關(guān)鍵。不同于傳統(tǒng)天然氣液化 的低溫液化，焦爐煤氣合成的甲烷氣中含有氮氣和氫氣，需要低溫精餾將其脫除， 使甲烷含量達到99%以上，才能保證甲烷順利液化。對于企業(yè)上焦爐煤氣制液化 天然氣項目、到底該如何利用多余的焦爐煤氣，除了技術(shù)、原料，還要要

15、把自身 優(yōu)勢、區(qū)域市場特點以及運輸物流等多個因素綜合起來考量，謹慎選擇產(chǎn)品路線， 讓焦爐煤氣的利用價值實現(xiàn)最大化。原料的穩(wěn)定供給則是焦爐煤氣制液化天然氣 項目能否回收投資并盈利的基本保障。不同于其他化工項目，焦爐煤氣制液化天 然氣采用的原料是焦化企業(yè)的副產(chǎn)品。而這種副產(chǎn)品供給能否保證，又要取決于 焦化企業(yè)的主營產(chǎn)品生產(chǎn)裝置是否能滿負荷運行。（四）焦爐煤氣制LNG主要工藝流程及各工段建設(shè)內(nèi)容主要工藝流程焦爐氣生產(chǎn)液化天然氣是以焦化廠副產(chǎn)的焦爐煤氣為原料，采用甲烷合成工藝技 術(shù)生產(chǎn)SNG，SNG經(jīng)深冷液化成LNG，典型焦爐煤氣成分組成如下：組成CH4H2COCO2N2O2CH2 6CH2 4V%2

16、6.357.17.72.73.20.50.751.75100焦爐氣中含有一定量的雜質(zhì)，需要對其進行凈化以滿足工藝過程的要求，工藝生產(chǎn)裝置包括壓縮、脫硫、合成、液化四個工段。全廠總工藝流程為：（1）壓縮工段：管道輸送來的焦爐煤氣經(jīng)氣柜儲存緩沖，經(jīng)螺桿壓縮機加壓全0.41MPaG送入脫油脫萘塔、粗脫硫塔對焦爐氣進行初步凈化，而后經(jīng)往復壓縮 機加壓至2.8 MPaG送入脫硫工段對焦爐氣進行精脫硫；（2）脫硫工段：精脫硫采用十法脫硫與加氫轉(zhuǎn)化工藝脫除焦爐氣中的有機硫和無機硫，出口焦爐氣總硫含量控制到0.1ppm以下送至合成工段；（3）合成工段:，使焦爐氣中的CO、CO2與H2反應生成SNG，出口合成氣總CO2含量控制在30ppm以下直接送往液化工段；（4）液化工段：采用混合制冷劑制冷液化SNG；采用低溫精餾工藝以確保在分 離不凝氣體時減少甲烷的帶出量，提高LNG的收率。LNG中甲烷含量大于98%，送至LNG儲罐儲存外待售。脫硫工段TH項目的主要建設(shè)內(nèi)容1、壓縮工段，主要設(shè)備有：氣柜、螺桿壓縮機、往復式壓縮機、脫油脫 萘塔、粗脫硫塔等；2、脫硫工段，主要設(shè)備有：加熱爐、預加氫轉(zhuǎn)化器、一級加氫轉(zhuǎn)化器、中 溫脫硫槽、二級加氫轉(zhuǎn)化器、氧化鋅脫硫槽等；3、甲烷合成工段，主要設(shè)備有：循環(huán)壓縮機、開工電