一种尾气回收制备液化天然气的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103940198 A (43)申请公布日 2014.07.23 C N 1 0 3 9 4 0 1 9 8 A (21)申请号 201310428491.5 (22)申请日 2013.09.21 F25J 3/02(2006.01) (71)申请人贵州兴化化工股份有限公司 地址 562411 贵州省黔西南布依族苗族自治 州兴义市马岭镇兴华路01号 (72)发明人翟道兵 田维略 陈继峰 刘宽勇 余贵连 王新娟 (54) 发明名称 一种尾气回收制备液化天然气的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种尾气回收制备液化天然气 的方法，包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液 化操。

2、作、LNG储存操作、放散操作；原料气纯化操 作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的 气体输送给液化单元进行液化操作；制冷压缩操 作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制 冷后的低温气体输送至液化单元；液化操作，用 于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的 低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分 离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；应用 本发明能够，能够在尾气中回收并制备液化天然 气的方法，能够有效提高企业的节能措施，降低企 业的资源消耗，提高企业的能源综合利用。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明。

3、专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103940198 A CN 103940198 A 1/1页 2 1.一种尾气回收制备液化天然气的方法，其特征在于；包括原料气纯化操作、制冷压 缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；其中， 原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单元进 行液化操作；其中，所述原料气纯化操作采用干燥塔和过滤器实现；所述原料气经干燥塔 后除去H 2 O，经过滤器进行粉尘预处理后进入液化操作； 制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输送至 液化单元；其中，所述制冷压缩操作采用压。

4、缩机、冷却器和缓冲罐实现；所述氮气经氮气缓 冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行冷却操 作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用 液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原料气 经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；其中，所述液化操作 采用换热器、气液分离罐和精馏塔实现；所述原料气在所述低温气体的作用下进行冷却操 作，冷却后进入气液分离罐进行分离操作，分理处的气体进入精馏塔后从塔顶输出氢气和 氮气，从塔底输出LNG产品并输送给储存操作； LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收； 放。

5、散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放； 其中，所述原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作与放散操作采用 的控制方式为就地控制与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系 统；其中，测量和控制操作、紧急停车的操作均在所述中控室中进行；设备参数以及运行状 态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作；所述操作涉及的设备 启动操作以就地控制方式进行。 权 利 要 求 书CN 103940198 A 1/6页 3 一种尾气回收制备液化天然气的方法 技术领域 0001 本发明涉及液化天然气及甲烷的回收技术领域，尤其是一种尾气回收制备液化天 然气的。

6、方法。 背景技术 0002 目前，随着人民物质生活水平的不断提高，对于能源的利用也不同于以往的年代， 所以，现在很多地区都大力地提倡能源的节能降耗，减少能源的损耗，增加能源的利用效 率，不仅可以更好的造福于人类的子孙后代，更是积极地响应了国家关于可持续性发展的 指导思想。调查显示，多年来大气中的甲烷浓度增加了一倍以上，主要是由人类活动造成 的。甲烷阻止热量从大气层散发的能力比二氧化碳高23倍，因此减少甲烷排放并及时回收 甲烷是解决全球变暖问题在短期内即能见效的良好途径。 0003 其中，回收利用甲烷作为清洁能源，不仅能减少全球甲烷排放，还增进煤矿等生产 安全系数，改善当地的空气质量。甲烷市场化。

7、是新时期人类的一个明智的选择，对于巩固经 济增长、促进能源安全、改善环境以及减少温室气体排放，都是一件非常有益的事。现有技 术中，针对膜提氢尾气中并没有进行一个很好的回收处理，尤其是针对膜提氢尾气中的甲 烷回收操作并没有一个行之有效的办法。 发明内容 0004 本发明解决的技术问题是提供一种尾气回收制备液化天然气的方法，能够在尾气 中回收并制备液化天然气的方法，能够有效提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提 高企业的能源综合利用。 0005 为解决上述技术问题，本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的方法，其特 征在于；包括原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；。

8、其中， 0006 原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单 元进行液化操作；其中，所述原料气纯化操作采用干燥塔和过滤器实现；所述原料气经干 燥塔后除去H 2 O，经过滤器进行粉尘预处理后进入液化操作； 0007 制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输 送至液化单元；其中，所述制冷压缩操作采用压缩机、冷却器和缓冲罐实现；所述氮气经氮 气缓冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行冷 却操作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用 0008 液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低。

9、温气体；控制原 料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作；其中，所述液化 操作采用换热器、气液分离罐和精馏塔实现；所述原料气在所述低温气体的作用下进行冷 却操作，冷却后进入气液分离罐进行分离操作，分理处的气体进入精馏塔后从塔顶输出氢 气和氮气，从塔底输出LNG产品并输送给储存操作； 0009 LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收； 说 明 书CN 103940198 A 2/6页 4 0010 放散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放； 0011 其中，所述原料气纯化操作、制冷压缩操作、液化操作、LNG储存操作与放散操作采 用的控制方式为就地控制。

10、与中控室远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制 系统；其中，测量和控制操作、紧急停车的操作均在所述中控室中进行；设备参数以及运行 状态参数在中控室DCS显示装置中显示，并进行记录和相应报警操作；所述操作涉及的设 备启动操作以就地控制方式进行 0012 本发明上述技术方案具有如下有益特点： 0013 本发明通过上述技术方案能够在尾气中回收并制备液化天然气的方法，能够有效 提高企业的节能措施，降低企业的资源消耗，提高企业的能源综合利用；通过上述技术方案 最终获得的LNG中CH 4 纯度：98(V/V)。 0014 本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 。

11、得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 附图说明 0015 图1为本发明实施例的操作示意图。 具体实施方式 0016 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本发明的实施例 进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可 以相互任意组合。 0017 本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的方法，包括原料气纯化操作、制冷 压缩操作、液化操作、LNG储存操作、放散操作；其中， 0018 原料气纯化操作，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单 元。

12、进行液化操作； 0019 制冷压缩操作，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输 送至液化单元； 0020 液化操作，用于接收来自净化操作的原料气和来自压缩操作的低温气体；控制原 料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存操作； 0021 LNG储存操作，用于将液化操作输出的LNG储存回收； 0022 放散操作，用于将液化操作中产生的废气集中高空排放； 0023 其中，本发明提供的上述方法在实际操作中采用的控制方式为就地控制与中控室 远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统。 0024 本发明提供的上述各个操作中的测量和控制操作均在中控室中进行。

13、，紧急停车的 操作也在中控室中进行；各个操作单元涉及的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显 示装置中显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进 行，即在现场进行启动操作。 0025 相应的，本发明提供了一种尾气回收制备液化天然气的装置，如图1所示，包括原 料气纯化单元、制冷压缩单元、液化单元、LNG储存单元、放散单元；其中， 说 明 书CN 103940198 A 3/6页 5 0026 原料气纯化单元，用于将原料气进行净化操作，并将净化后的气体输送给液化单 元进行液化单元； 0027 制冷压缩单元，用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀制冷后的低温气体输 送。

14、至液化单元； 0028 液化单元，用于接收来自净化单元的原料气和来自压缩单元的低温气体；控制原 料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将分离处的LNG输送给储存单元； 0029 LNG储存单元，用于将液化单元输出的LNG储存回收； 0030 放散单元，用于将液化单元中产生的废气集中高空排放； 0031 其中，本发明提供的上述方法在实际单元中采用的控制方式为就地控制与中控室 远程控制相结合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系统。 0032 本发明提供的上述各个单元中的测量和控制操作均在中控室中进行，紧急停车的 操作也在中控室中进行；各个单元涉及的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装 置中。

15、显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进行， 即在现场进行设备启动操作。 0033 具体操作中，本发明提供的上述技术方案工艺流程具体描述如下： 0034 本项目采用对富含CH4的膜提氢尾气提纯开发的工艺流程，即采用氮气膨胀制冷 液化技术、低温精馏塔分离技术生产高纯度的LNG产品。 0035 制冷系统采用单循环制冷工艺。制冷循环工艺流程采用氮气膨胀制冷。氮气经压 缩机增压冷却到0.8MPaG、温度为40时，然后进入冷箱被冷却到-140，然后进入膨胀机 膨胀制冷获得-185低温气体后返回液化冷箱，预冷原料气、液化甲烷。 0036 具体操作中，涉及的工艺设备以及相应操。

16、作描述如下： 0037 1、原料气纯化单元以及原料气纯化操作；原料气首先进入分子筛脱水干燥装置中 满足净化指标要求后进入液化单元；原料气纯化单元涉及设备如下： 0038 1)干燥塔；干燥塔主要用来吸附原料气中的微量H2O，防止H2O在低温工艺过程中 堵塞板翅换热器。 0039 干燥塔技术参数如下： 0040 数量：2台 0041 型式：立式 0042 工作介质：原料气 0043 工作压力：3.8MPaG 0044 工作温度：35 0045 吸附剂型式：4A分子筛 0046 工作周期：8h 0047 材质：Q345R 0048 尺寸：10003000 0049 2)再生气加热器；再生气加热器用来。

17、加热再生分子筛用的气体。 0050 再生气加热器技术参数如下： 0051 数量：1台 0052 管程介质：局温蒸汽 说 明 书CN 103940198 A 4/6页 6 0053 管程进口温度：2.5MPaG中压饱和蒸汽 0054 管程出口温度：冷凝蒸汽 0055 壳程介质：再生气(富氮气) 0056 工作压力：0.07MPaG 0057 壳程进口温度：40 0058 出口温度：240 0059 材质：Q345R 0060 3)管道过滤器；过滤器主要用来过滤预处理过程中的分子筛粉尘；防止进入铝制 板翅式换热器，堵塞低温设备。 0061 过滤器技术参数如下： 0062 数量：2台 0063 型式。

18、：立式 0064 工作介质：原料气 0065 工作压力：3.8MPaG 0066 工作温度：40 0067 过滤精度：0.125mm 0068 2、制冷压缩单元以及制冷压缩操作；用于将氮气进行增压冷却操作，并通过膨胀 制冷后的低温气体输送至液化操作；压缩操作可以包括压缩机、冷却器和缓冲罐；氮气经 氮气缓冲罐进行缓冲操作后，进入压缩机进行升压操作，升压操作完成后进入冷却器进行 冷却操作，冷去操作后的低温气体输送至液化操作作为制冷剂使用。 0069 优选地，具体操作中，制冷压缩操作由单循环氮气压缩机、水冷却器及氮气缓冲罐 组成。来自冷箱换热器的低压氮气进入氮气缓冲罐，然后进入氮气压缩机升压至0.8。

19、MPaG， 然后进入水冷却器冷却，出水冷却器后进入冷箱预冷，然后进入膨胀机制冷端。混合制冷剂 进入制冷剂缓冲罐，然后进入制冷剂压 0070 其中，制冷剂压缩单元关键设备为氮气压缩机、其技术参数如下： 0071 数量：1台 0072 进气量：18000Nm3/h 0073 进气压力(表压)：0.2MPaG 0074 进气温度：36.4 0075 介质：氮气 0076 出口压力(表压)：0.8MpaG 0077 出口温度：40 0078 轴功率：1750kW 0079 3、液化单元以及液化操作；用于接收来自净化操作单元的原料气和来自压缩操作 的低温气体；控制原料气经低温气体冷却后进行分离操作，并将。

20、分离处的LNG输送给LNG储 存操作。 0080 液化单元可以采用液化冷箱，其中，液化冷箱由板翅式换热器、精馏塔、气液分离 罐等设备组成。原料气在冷箱中被冷却至-160，节流闪蒸分离出气体后进入低温精馏塔 T1301。塔顶分离出所有的氢气和氮气，从塔底生产的LNG产品。 说 明 书CN 103940198 A 5/6页 7 0081 液化冷箱的技术参数如下： 0082 数量：1台 0083 外形尺寸：4420m*m*m 0084 保温型式：珠光砂 0085 保温范围：翅换热器、闪蒸罐、精馏塔等。 0086 4、LNG储存单元以及LNG储存操作；用于将液化操作输出的LNG储存回收。其中， 本项目。

21、采用带压LNG子母罐储存，储罐容积为300m3，能够满足4天全负荷LNG产品的储存 需要。 0087 LNG储罐技术参数如下： 0088 数量：1台 0089 型式：立式 0090 工作介质：LNG 0091 工作压力：0.3MPaG 0092 工作温度：-160 0093 设计压力：0.5MPaG 0094 设计温度：-196 0095 5、放散单元以及放散操作；来自液化单元中的安全阀排放的废气云放散塔集中高 空排放；放散单元可以包括放散塔。 0096 放散塔技术参数如下： 0097 放散介质：常温天然气 0098 设计排放量：6000m3/h 0099 放散管入口压力：6-12kPa 01。

22、00 蒸汽压力：0.2-0.4MPa 0101 管径接口：DN50 0102 电源等级：AC220/50Hz 0103 放散高度：40m 0104 地震裂度：7度 0105 6、控制单元以及控制操作；优选地，本发明中的上述各个单元采用就地控制与中 控室远程控制相结合的控制方式；其中，中控室控制采用DCS控制系统。 0106 本发明提供的上述各个单元中的测量和控制操作均在中控室中进行，紧急停车的 操作也在中控室中进行；各个单元的设备参数以及运行状态参数在中控室DCS显示装置中 显示，并进行记录和相应报警操作。其中，各个单元的设备启动以就地控制方式进行，即在 现场进行启动操作。 0107 通过本发。

23、明提供的上述技术方案最终获得的LNG技术参数如下： 0108 LNG中CH 4 纯度：98(V/V)体积比； 0109 LNG流量：1313.9Nm3/h； 0110 LNG温度：-160； 0111 LNG压力：0.2MpaA。 0112 通过本发明提供的上述技术方案最终得到的LNG液化天然气中CH 4 的纯度高于现 说 明 书CN 103940198 A 6/6页 8 有技术中的制备的CH 4 的纯度；易于推广和实施。 0113 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。 说 明 书CN 103940198 A 1/1页 9 图1 说 明 书 附 图CN 103940198 A 。