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1、(10)申请公布号 CN 102653692 A (43)申请公布日 2012.09.05 CN 102653692 A *CN102653692A* (21)申请号 201210160732.8 (22)申请日 2012.05.22 C10L 3/08(2006.01) C10L 3/10(2006.01) (71)申请人 中国海洋石油总公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北大街 25 号 申请人 中海石油气电集团有限责任公司 (72)发明人 唐令力 陈杰 单彤文 尹全森 王秀林 邰晓亮 杨文刚 浦晖 常心洁 陈海平 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 。
2、代理人 关畅 (54) 发明名称 焦炉煤气制取液化天然气的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种焦炉煤气制取液化天然气 的方法。包括如下步骤 ：（1） 将焦炉煤气原料气进 行压缩冷却 ；（2） 将经冷却后的焦炉煤气分成两 股 ： 焦炉煤气物流 A 和焦炉煤气物流 B ； 所述焦炉 煤气物流 B 经 J-T 阀节流降压和冷却后进入至气 提塔塔底 ；（3） 所述焦炉煤气物流 A 经冷却后进 入至气液分离罐中 ； 所述气液分离罐的底部出来 的液体物流进入气提塔 ； 所述气提塔塔底的物流 经 J-T 阀节流即得液化天然气 ； 所述冷却均在换 热器中进行。 本发明提供的方法， 能直接将焦炉气 分离出合格。
3、的液化天然气产品， 液化天然气可方 便进行运输和利用， 提高焦炉气的附加值 ； 焦炉 气回收工艺流程简单、 自动化程度高， 所采用的设 备可靠， 提高焦炉气回收装置的经济效益。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种焦炉煤气制取液化天然气的方法， 包括如下步骤 ： （1） 将焦炉煤气原料气进行压缩冷却 ； （2） 将经冷却后的焦炉煤气分成两股 ： 焦炉煤气物流 A 和焦炉煤气物流 B ； 所述焦炉煤 气物流 B 经 J-T 。
4、阀节流降压和冷却后进入至气提塔塔底 ； （3） 所述焦炉煤气物流 A 经冷却后进入至气液分离罐中 ； 所述气液分离罐的底部出来 的液体物流进入气提塔 ； 所述气提塔塔底的物流经 J-T 阀节流即得液化天然气 ； 所述冷却均在换热器中进行。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述气液分离罐底部的物流从所述气提 塔的顶部进入至所述气提塔中。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的方法， 其特征在于 ： 所述焦炉煤气原料气经压缩冷却后 进入重烃分离罐。 4. 根据权利要求 1-3 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 将所述焦炉煤气物 流 B 冷却至 -120 。
5、-150 ； 所述冷却过程为所述气提塔提供热量。 5. 根据权利要求 1-4 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （3） 中， 将所述焦炉煤气物 流 A 冷却至 -140 -160。 6. 根据权利要求 1-5 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 所述换热器组的冷量由制冷系 统提供 ； 所述制冷系统为混合冷剂制冷系统或气体膨胀制冷系统。 7. 根据权利要求 1-6 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 从所述气液分离罐的顶部出来 的物流经所述换热器复温。 8. 根据权利要求 1-7 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 从所述气提塔塔顶出来的物流 经所述换热器复温。 9. 根据权利要求 1-。
6、8 中任一所述的方法， 其特征在于 ： 所述换热器为板翅换热器或绕 管式换热器。 权 利 要 求 书 CN 102653692 A 2 1/4 页 3 焦炉煤气制取液化天然气的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种焦炉煤气制取液化天然气的方法。 背景技术 0002 每年我国累计生产焦炭 34 亿吨， 按吨焦产 420m3焦炉煤气计算， 焦炉煤气产量为 1449 亿 m3。由于我国大多数钢铁企业的焦化厂使用高炉煤气加热焦炉， 基本上焦炉煤气被 全部利用， 而独立的焦化厂约有一半的焦炉煤气用于焦炉自身加热， 另外一半的焦炉煤气 向外输送或设置专门的装置回收。 预计全国的焦化企业每年至少向外输送或。
7、需要设置专门 装置回收焦炉煤气的量为 300 亿 m3， 传统利用焦炉气生产甲醇， 由于受市场等因素影响， 目 前甲醇市场供大于求， 利用焦炉煤气生产甲醇的装置效益不高。 如此大量的焦炉煤气， 如何 合理、 高效、 洁净利用， 是一项十分紧迫的重要任务。 0003 焦炉煤气中含有大量的 H2、 CH4、 CO 等可燃气体， 如果将这些气体加以合理的利用， 既可以缓解国内能源不足的现状， 又可以为焦化企业带来良好的经济效益。 0004 焦炉气若深度净化、 甲烷化和脱水后可用来生产液化天然气 （LNG） ， 每年我国若回 收300亿立方米放散的焦炉气， 可得到约130亿立方米天然气， 并减排大量的。
8、甲烷、 SO2以及 焦油、 萘、 氨等有害物质。因此， 焦炉煤气制 LNG 项目不仅可有效缓解国内天然气短缺的问 题， 而且将促进焦化与能源行业的技术进步与产业发展， 发展焦炉气制 LNG 项目产生较明 显的经济效益、 环境效益与社会效益， 对于焦炉气回收利用产业具有重要意义。 0005 焦炉煤气的典型组成如表 1 所示， 其与常规天然气的组成有很大区别， 其中氢、 氮 含量相对较高， 相对与常规天然气， 生产 LNG 产品能耗较高， 液化工艺也更复杂。 0006 表 1 焦炉煤气的典型组成 0007 组成 V% H2 CH4 CO N2 CO2 CnHm O2 热值 Mj/Nm3 含量 54。
9、59 2428 5.57 35 13 23 0.30.7 17 发明内容 0008 本发明针对焦炉煤气中氢气、 氮气含量较高， 提供了一种焦炉煤气制取液化天然 气的方法， 该方法可以将焦炉煤气分离和液化， 得到的液化天然气纯度可达到 99% 以上， 液 化和分离工艺简单、 自动化程度高、 操作方便， 能够很好地解决焦炉煤气的回收问题。 0009 本发明所提供的一种焦炉煤气制取液化天然气的方法， 包括如下步骤 ： 0010 （1） 将焦炉煤气原料气进行压缩和冷却 ； 0011 （2） 将经冷却后的焦炉煤气分成两股 ： 焦炉煤气物流 A 和焦炉煤气物流 B ； 所述焦 炉煤气物流 B 经 J-T 。
10、阀节流降压和冷却后进入至气提塔塔底 ； 0012 （3） 所述焦炉煤气物流 A 经冷却后进入至气液分离罐中 ； 所述气液分离罐的底部 说 明 书 CN 102653692 A 3 2/4 页 4 出来的液体物流进入气提塔 ； 所述气提塔塔底的物流经 J-T 阀节流即得液化天然气 ； 0013 所述冷却均在换热器中进行。 0014 上述的方法中， 所述气液分离罐底部的物流从所述气提塔的顶部进入至所述气提 塔中。 0015 上述的方法中， 所述焦炉煤气原料气经压缩冷却和预冷后进入重烃分离罐， 用于 分离焦炉气原料中可能含有的重烃类成分。 0016 上述的方法中， 步骤 （2）中， 将所述焦炉煤气物。
11、流 B 冷却至 -120 -150， 如 -140 ； 所述冷却过程为所述气提塔提供热量。 0017 上述的方法中， 步骤 （3）中， 将所述焦炉煤气物流 A 冷却至 -140 -160， 如 -150。 0018 上述的方法中， 所述换热器组的冷量由制冷系统提供 ； 所述制冷系统可选择混合 冷剂制冷系统， 也可选择气体膨胀制冷系统， 所述制冷系统并不局限于某一种制冷系统。 0019 上述的方法中， 从所述气液分离罐的顶部出来的物流 （主要为 H2） 经所述换热器复 温。 0020 上述的方法中， 从所述气提塔塔顶出来的物流 （主要为 N2） 经所述换热器复温。 0021 上述的方法中， 所述。
12、换热器具体可为板翅换热器或绕管式换热器。 0022 本发明提供的方法， 能直接将焦炉气分离出合格的液化天然气产品， 液化天然气 可方便进行运输和利用， 提高焦炉气的附加值 ； 焦炉气回收工艺流程简单、 自动化程度高， 所采用的设备可靠， 提高焦炉气回收装置的经济效益。 附图说明 0023 图 1 和图 2 均为本发明实施例 1 中混合制冷剂循环制取 LNG 的流程示意图 ； 0024 图 3 为本发明实施例 2 中氮气膨胀制冷循环制取 LNG 的流程示意图。 具体实施方式 0025 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明， 均为常规方法。 0026 下述实施例中所用的材料、 试剂等， 如无特。
13、殊说明， 均可从商业途径得到。 0027 实施例 1、 0028 本实施例采用二级节流的混合制冷剂循环、 气提法制取 LNG。 0029 如图 1 所示， 该工艺流程主要包括混合制冷剂液化系统、 焦炉气冷却和氢气、 氮气 分离系统 ； 其中混合制冷剂液化系统为混合制冷剂压缩和节流制冷系统， 其包括混合制冷 剂压缩机、 水冷却器或空气冷却器、 混合冷剂液体泵、 板翅式换热器 ； 焦炉气冷却和氢气、 氮 气分离系统包括重烃分离罐、 气液分离罐和气提塔， 气提塔不设置再沸器和过热器， 简化塔 器结构， 通过控制气提塔底部气体流量， 控制 LNG 的纯度。 0030 其工艺流程如下 ： 0031 如图。
14、 1 所示 ： 将含 H2、 N2的净化合格的焦炉煤气经换热器 E-100 冷却后， 进入至重 烃分离罐 V-103 中进行重烃分离 ； 然后气体天然气分两股物流 A 和 B ； 焦炉煤气物流 B 先 经 J-T 阀节流降压， 达到气提塔的操作压力 0.4MPa 左右后进入换热器 E-102 中冷却的物 流 5 的温度至 -140左右后， 为气提塔 T-100 提供热源 ； 焦炉煤气物流 A 经换热器 E-101 说 明 书 CN 102653692 A 4 3/4 页 5 冷却至 -150左右后， 进入气液分离罐 V-100 中， 经气液分离罐分离出大部分 H2后的液相 物流 1， 经 J-。
15、T 阀节流降压后进入气提塔 T-100 的顶部， 在气提塔内物流经过充分的质、 热 交换后， 气提塔 T-100 顶部引出以氮气为主要成分的气体物流 4， 依次返回 E-102、 E-101 和 E-100 中， 温度复温到常温， 为换热器提供冷量 ； 气提塔 T-100 塔底部物流 13 经 J-T 阀节流 得到高纯度的液态天然气。 气液分离罐V-100分离出的气体物流2依次返回E-101和E-100 中， 物流 3 复温到常温。 0032 低压的混合制冷剂物流 7 经过压缩机 C-100 和冷却器 E-104 压缩、 冷却到常温后， 为气液两相流体， 进入气液分离器 V-101 分离为气体。
16、冷剂物流 9 和液体冷剂物流 8， 物流 9 和8分别经过C-101和P-100加压后汇合， 进入冷却器E-105中冷却到常温的两相流体10， 物流 10 进入气液分离器 V-102 中， 分离出气体物流 11 和液体物流 12。物流 12 经过换热器 E-100冷却后， 物流14温度达到-50左右， 进行节流制冷， 为换热器E-100提供冷量 ； 物流 11 经过换热器 E-100 和 E-101 冷却后， 物流 15 的温度达到 -150左右， 进行节流制冷， 为 换热器 E-101 提供冷量。 0033 如图 2 所示 ： 将含 H2、 N2的净化合格的焦炉煤气经换热器 E-100 冷却。
17、后， 进入至重 烃分离罐 V-103 中进行重烃分离 ； 然后气体天然气分两股物流 A 和 B ； 焦炉煤气物流 B 先 经 J-T 阀节流降压， 达到气提塔的操作压力 0.4MPa 左右后进入换热器 E-102 中冷却的物 流 5 的温度至 -140左右后， 为气提塔 T-100 提供热源 ； 焦炉煤气物流 A 经换热器 E-101 冷却至 -150左右后， 进入气液分离罐 V-100 中， 经气液分离罐分离出大部分 H2后的液相 物流 1， 经 J-T 阀节流降压后进入气提塔 T-100 的顶部， 在气提塔内物流经过充分的质、 热 交换后， 气提塔 T-100 顶部引出以氮气为主要成分的气。
18、体物流 4， 依次返回 E-102、 E-101 和 E-100 中， 温度复温到常温， 为换热器提供冷量 ； 气提塔 T-100 塔底部物流 11 经 J-T 阀节流 得到高纯度的液态天然气。 气液分离罐V-100分离出的气体物流2依次返回E-101和E-100 中， 物流 3 复温到常温。 0034 低压的混合制冷剂物流 7 经过压缩机 C-100 和冷却器 E-104 压缩、 冷却到常温后， 不产生冷凝液， 气体物流 8 再经过压缩机 C-101 和冷却器 E-105 压缩、 冷却到常温后为气 液两相流体， 两相流体的物流 9 依次经过换热器 E-100 和 E-101 冷却后， 物流 。
19、10 的温度达 到 -150左右， 进行节流制冷， 为换热器 E-101 和 E-100 提供冷量。 0035 实施例 2、 0036 本实施例为采用氮膨胀制冷、 气提法制取 LNG。 0037 如图 3 所示， 该工艺流程主要包括氮气膨胀制冷系统、 焦炉气冷却和氢气、 氮气分 离系统 ； 其中氮气膨胀制冷系统为氮气压缩机、 冷却器、 透平膨胀机， 以及绕管式换热器 ； 焦炉气冷却和氢气、 氮气分离系统包括重烃分离罐、 气液分离罐和气提塔， 气提塔不设置再 沸器和过热器， 简化塔器结构， 通过控制气提塔底部气体流量， 控制 LNG 的纯度。 0038 如图 3 所示 ： 将含 H2、 N2的净。
20、化合格的焦炉煤气经换热器 E-100 冷却后， 进入至重 烃分离罐 V-103 中进行重烃分离 ； 然后气体天然气分两股物流 A 和 B ； 焦炉煤气物流 B 先 经 J-T 阀节流降压， 达到气提塔的操作压力 0.4MPa 左右后进入换热器 E-102 中冷却的物 流 5 的温度至 -140左右后， 为气提塔 T-100 提供热源 ； 焦炉煤气物流 A 经换热器 E-101 冷却至 -150左右后， 进入气液分离罐 V-100 中， 经气液分离罐分离出大部分 H2后的液相 物流 1， 经 J-T 阀节流降压后进入气提塔 T-100 的顶部， 在气提塔内物流经过充分的质、 热 说 明 书 CN。
21、 102653692 A 5 4/4 页 6 交换后， 气提塔 T-100 顶部引出以氮气为主要成分的气体物流 4， 依次返回 E-102、 E-101 和 E-100 中， 温度复温到常温， 为换热器提供冷量 ； 气提塔 T-100 塔底部物流 11 经 J-T 阀节流 得到高纯度的液态天然气。 气液分离罐V-100分离出的气体物流2依次返回E-101和E-100 中， 物流 3 复温到常温。 0039 低压氮气物流 7 经过压缩机 C-100 和冷却器 E-104 压缩、 冷却到常温， 物流 8 进入 透平膨胀机 EXP-100 的增压机 C-101 中继续压缩， 经过冷却器 E-105 。
22、冷却到常温后的物流 9 依次经过换热器 E-100 和 E-101 中冷却， 物流 10 的温度达到 -110左右的氮气进入透平 膨胀机 EXP-100 中进行膨胀制冷， 膨胀后的物流 11 的温度达到 -160左右， 依次进入换热 器 E-101 和 E-100， 为换热器提供冷量。 0040 本发明中的换热器 E-100 和 E-101 也可以合并为一台换热器， 工程中根据实际需 要的换热面积， 选择合适的换热器个数。 0041 此外， 图 1、 图 2 和图 3 所示的流程示意图并不是固定模式， 根据实际情况， 对混合 制冷剂制冷系统的压缩和分离级数、 节流级数进行调整， 重烃分离罐也可以取消， 氮气制冷 系统可以选择单路膨胀和双路膨胀， 冷箱内的换热器数量可以根据换热器的类型和厂家的 制造能力增加和较少换热器数量。对于气液分离器分离出的富氢气的气体， 气提塔塔底的 富氮气的气体， 根据配套的处理设施可以分别复温或汇合一起后进行复温。 说 明 书 CN 102653692 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102653692 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102653692 A 8 。