1、焦炉煤气制液化天然气LNG项目工艺流程焦炉煤气制液化天然气(LNG)项目工艺流程一、焦炉气预处理从焦化厂来的焦炉气含有多种杂质组份，特别是苯和蔡的含量较高，约为3000 mg / Nm;和300mg / Nm，该组份将对下游的净化分离工序造成危害，需要进行脱除。采用吸附法脱除苯、蔡和焦油。即在较低压力和温度下用吸附剂吸附苯、蔡和焦油等重质组份，之后在高温、低压下解吸再生，构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。这样，可以保护后续的催化剂，又避免了蔡在升压后结晶堵塞管道和冷却器等设备。二、氢气提纯当前工业上比较广泛应用的氢气分离技术有变压吸附和膜分离两种。由于变压吸附技术投资少、运行
2、费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽，因此，进入70年代后，这项技术被广泛应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。变压吸附分离过程操作简单，自动化程度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最广泛的应用是工业气体的分离提纯，氢气在吸附剂上的吸附能力远远低于CH2,N2,CO和CO2等常见的其他组分，所以变压吸附技术被广泛应用于氢气的提纯和回收领域。为了使得产品氢气具有较高的纯度，选用变压吸附技术进行氢气的提纯。三、甲烷化反应甲烷化反应是指气体CO和CO2在催化剂作用下，与氢气发生反应，生成甲烷的强放热化学反应。甲烷化反应属于催化加氢反应。其反应方程为:通常工业生
3、成中的甲烷化反应有两种:一种是用于合成氨及制氢装置中，在催化剂作用下将合成气中少量碳氧化物(一般CO + CO20. 7 %)与氢反应生成水和惰性的甲烷，以削除碳氧化物对后续工序催化剂的影响。用于上述甲烷化反应的催化剂和工艺主要是用于脱除合成气中残留的少量碳氧化物(CO和CO2)，自1902年发明了用于催化甲烷化反应的镍基催化剂以来，化肥生产中用于甲烷化的催化剂和工艺绝大多数围绕这类催化剂进行研究。另一种是人工合成天然气工艺中的甲烷化，其原料气中的碳氧化物(CO + CO2)浓度较高。以煤制合成气(高CO含量)为原料的合成天然气(甲烷化)研究始于20世纪40年代，在经历了上世纪70年代的石油危
4、机后，人们又开始重视以煤为原料生产合成天然气的研究工作，从而使合成天然气的研究进入高速发展时期。采用丹麦托普索公司推出的一种甲烷化制天然气的技术，该技术采用托普索的催化剂，可将煤炭或生物质转化为天然气。四、焦炉煤气脱硫焦炉气中含有多种硫化物，包括H2S, COS, CS2 , RSH, RSSR和C4H4S，这些硫化物对甲烷化催化剂有很强的毒性，因此在焦炉气进入甲烷化反应器之前需将硫化物脱除至。通常，煤化工项目中对含有机硫和复杂无机硫的气体采用湿法脱硫-干法精脱的工艺路线，采用湿法脱硫主要是为了降低干法精脱硫的成本(操作费用和脱硫剂自身成本)。由于焦炉煤气中的有效组分CO和CO2将在后续工段进
5、行甲烷化反应，所以，凡是脱硫工艺会造成CO2及CO消耗或者脱除的技术均不适用。因此，湿法脱硫选用湿式氧化法脱硫工艺，该方法的优点是:只脱除H2S和部分有机硫而不脱除CO2可将硫化氢在液相中氧化成元素硫并予以分离，并且脱硫剂可以再生循环使用，运行成本低。由于焦炉煤气中硫成份复杂，为了确保原料焦炉气脱硫后艺，干法脱硫采用铁钥加氢+铁锰脱硫剂+ZnO精脱硫工艺。即先采用活性较低、反应平缓的铁钥加氢催化剂加氢转化，避免反应激烈使催化剂床层温升太快，煤气经过加氢转化后，用便宜但硫容较低的铁锰脱硫剂脱除转化的硫化氢；再用活性高、有机硫转化率高、硫容较高、但价格昂贵的氧化锌精脱硫剂把关，同时可将部分不饱和烃
6、加氢转化为饱和烃。五、制冷与液化选择混合冷剂循环作为LNG生产的制冷流程，该技术是20世纪60年代末在复叠式制冷液化循环的基础上发展起来的，其流程见图。图表：混合制冷剂液化循环图它以多组分混合物作为一种制冷剂，代替了复叠式制冷液化循环中的单组分的多种制冷剂，从而简化了流程。其特点是设备相对复叠式制冷简单，能耗较低，但制冷剂需要专门配制，适用于大规模天然气液化和气体组分稳定的场合。六、LNG储存大型LNG场站一般采用常压储槽来储存LNG进入贮槽的LNG为低压高密度产品，LNG产品的贮存、运输效率高，制冷能耗略大，但加压装车后液体处于过冷状态，在运输过程中气化量少；储槽外观体积及占地面积相同的情况
7、下储量远大于子母罐。考虑到生产能力、销售与运输，厂区内储罐至少应该能够满足7一10天左右的储存能力，储罐在充装时需留出一定的空间，作为介质受热膨胀之用，不得将储罐充满，故本项目选用20000亩常压储槽。焦炉煤气制液化天然气(LNG)的示意流程图见图。图表：焦炉煤气制液化天然气(LNG)的示意流程图一、焦炉气预处理从焦化厂来的焦炉气含有多种杂质组份，特别是苯和蔡的含量较高，约为3000 mg / Nm;和300mg / Nm，该组份将对下游的净化分离工序造成危害，需要进行脱除。采用吸附法脱除苯、蔡和焦油。即在较低压力和温度下用吸附剂吸附苯、蔡和焦油等重质组份，之后在高温、低压下解吸再生，构成吸附
8、剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。这样，可以保护后续的催化剂，又避免了蔡在升压后结晶堵塞管道和冷却器等设备。二、氢气提纯当前工业上比较广泛应用的氢气分离技术有变压吸附和膜分离两种。由于变压吸附技术投资少、运行费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽，因此，进入70年代后，这项技术被广泛应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。变压吸附分离过程操作简单，自动化程度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最广泛的应用是工业气体的分离提纯，氢气在吸附剂上的吸附能力远远低于CH2,N2,CO和CO2等常见的其他组分，所以变压吸附技术被广泛应用于氢气的提纯和回收领域。
9、为了使得产品氢气具有较高的纯度，选用变压吸附技术进行氢气的提纯。三、甲烷化反应甲烷化反应是指气体CO和CO2在催化剂作用下，与氢气发生反应，生成甲烷的强放热化学反应。甲烷化反应属于催化加氢反应。其反应方程为:通常工业生成中的甲烷化反应有两种:一种是用于合成氨及制氢装置中，在催化剂作用下将合成气中少量碳氧化物(一般CO + CO20. 7 %)与氢反应生成水和惰性的甲烷，以削除碳氧化物对后续工序催化剂的影响。用于上述甲烷化反应的催化剂和工艺主要是用于脱除合成气中残留的少量碳氧化物(CO和CO2)，自1902年发明了用于催化甲烷化反应的镍基催化剂以来，化肥生产中用于甲烷化的催化剂和工艺绝大多数围绕
10、这类催化剂进行研究。另一种是人工合成天然气工艺中的甲烷化，其原料气中的碳氧化物(CO + CO2)浓度较高。以煤制合成气(高CO含量)为原料的合成天然气(甲烷化)研究始于20世纪40年代，在经历了上世纪70年代的石油危机后，人们又开始重视以煤为原料生产合成天然气的研究工作，从而使合成天然气的研究进入高速发展时期。采用丹麦托普索公司推出的一种甲烷化制天然气的技术，该技术采用托普索的催化剂，可将煤炭或生物质转化为天然气。四、焦炉煤气脱硫焦炉气中含有多种硫化物，包括H2S, COS, CS2 , RSH, RSSR和C4H4S，这些硫化物对甲烷化催化剂有很强的毒性，因此在焦炉气进入甲烷化反应器之前需
11、将硫化物脱除至。通常，煤化工项目中对含有机硫和复杂无机硫的气体采用湿法脱硫-干法精脱的工艺路线，采用湿法脱硫主要是为了降低干法精脱硫的成本(操作费用和脱硫剂自身成本)。由于焦炉煤气中的有效组分CO和CO2将在后续工段进行甲烷化反应，所以，凡是脱硫工艺会造成CO2及CO消耗或者脱除的技术均不适用。因此，湿法脱硫选用湿式氧化法脱硫工艺，该方法的优点是:只脱除H2S和部分有机硫而不脱除CO2可将硫化氢在液相中氧化成元素硫并予以分离，并且脱硫剂可以再生循环使用，运行成本低。由于焦炉煤气中硫成份复杂，为了确保原料焦炉气脱硫后艺，干法脱硫采用铁钥加氢+铁锰脱硫剂+ZnO精脱硫工艺。即先采用活性较低、反应平
12、缓的铁钥加氢催化剂加氢转化，避免反应激烈使催化剂床层温升太快，煤气经过加氢转化后，用便宜但硫容较低的铁锰脱硫剂脱除转化的硫化氢；再用活性高、有机硫转化率高、硫容较高、但价格昂贵的氧化锌精脱硫剂把关，同时可将部分不饱和烃加氢转化为饱和烃。五、制冷与液化选择混合冷剂循环作为LNG生产的制冷流程，该技术是20世纪60年代末在复叠式制冷液化循环的基础上发展起来的，其流程见图。图表：混合制冷剂液化循环图它以多组分混合物作为一种制冷剂，代替了复叠式制冷液化循环中的单组分的多种制冷剂，从而简化了流程。其特点是设备相对复叠式制冷简单，能耗较低，但制冷剂需要专门配制，适用于大规模天然气液化和气体组分稳定的场合。六、LNG储存大型LNG场站一般采用常压储槽来储存LNG进入贮槽的LNG为低压高密度产品，LNG产品的贮存、运输效率高，制冷能耗略大，但加压装车后液体处于过冷状态，在运输过程中气化量少；储槽外观体积及占地面积相同的情况下储量远大于子母罐。考虑到生产能力、销售与运输，厂区内储罐至少应该能够满足7一10天左右的储存能力，储罐在充装时需留出一定的空间，作为介质受热膨胀之用，不得将储罐充满，故本项目选用20000m3常压储槽。焦炉煤气制液化天然气(LNG)的示意流程图见图。图表：焦炉煤气制液化天然气(LNG)的示意流程图
