一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種提高液化天然氣中回收率的系統(tǒng)涉及液化天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，包括原料氣輸送管、壓縮機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、液化天然氣提純塔和管道，其特征在于：還設(shè)有變壓吸附裝置，變壓吸附裝置設(shè)有變壓吸附塔；原料氣輸送管與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與液化天然氣提純塔相連，液化天然氣提純塔與變壓吸附塔相連，變壓吸附塔與原料氣輸送管或液化天然氣提純塔相連，以上各個裝置之間的相連通過相應(yīng)的管道連接。本發(fā)明操作簡單，節(jié)省成本，降低能源消耗，液化天然氣的回收率可達(dá)99.8%以上。
【專利說明】一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液化天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高液化天然氣中回收率的系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在從富甲烷混合氣制液化天然氣(簡稱LNG)特別是在焦?fàn)t煤氣等含有較多氫氣和 氮?dú)獾炔荒龤怏w的氣源制液化天然氣工藝中，為了減少液化天然氣提純塔塔頂不凝氣體中 夾帶的甲烷，提高液化天然氣的回收率，通常采用的方法是降低液化天然氣提純塔塔頂溫 度，甚至采用增加以液氮為冷劑的冷卻器，盡管如此，液化天然氣塔頂放空氣中仍然會夾帶 少量甲烷，是影響液化天然氣裝置甲烷回收率的重要因素。并且隨著液化天然氣塔頂換熱 器效率的降低，塔頂放空氣中甲烷會增加，降低了液化天然氣裝置甲烷的回收率，造成單 位液化天然氣生產(chǎn)能耗增加。
[0003] 中國專利申請公布號CN102079999A中一種以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)液化天然氣和 合成氣的方法，公開了將干燥的富甲烷送入冷箱液化，得到液化天然氣，不凝氣送入變壓吸 附富集甲烷單元入口與凈化煤氣混合通過變壓吸附將凈化煤氣中的H2, N2, CO與甲烷進(jìn)行 分離獲得合成氣和富甲烷氣體的方法，由于液化天然氣冷箱的不凝氣體與甲烷含量數(shù)倍于 不凝氣體的煤氣混合作為變壓吸附富集甲烷單元的原料，使得經(jīng)變壓吸附裝置得到的合成 氣中仍然會夾帶一部分甲烷，未能起到提高液化天然氣甲烷回收率，降低液化天然氣能耗 的作用。
[0004] 中國專利申請公布號CN102942972A中利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)液化天然氣的方法，公 開了不凝氣體用PSA分子篩脫除其中N2,真空解吸被PSA分子篩吸附的甲烷，解吸中甲烷含 量90%以上返回焦?fàn)t煤氣循環(huán)利用的方法，由于解吸氣中甲烷含量高達(dá)90%，會從吸附廢氣 釋放部分甲烷，從而降低甲烷回收率。同樣未能解決提高液化天然氣回收率的問題。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，從液化 天然氣提純塔施入的不凝氣體中回收甲烷，操作簡單，節(jié)省成本，降低能源消耗，液化天然 氣的回收率可達(dá)99. 8%以上。
[0007] 解決以上技術(shù)問題的本發(fā)明中的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣 輸送管、壓縮機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、脫水及雜質(zhì)凈化器、液化天然氣提純塔和管道，其特征在 于：還設(shè)有變壓吸附裝置，變壓吸附裝置設(shè)有變壓吸附塔，原料氣輸送管與壓縮機(jī)相連，壓 縮機(jī)與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與液化天然氣提純塔相連，液化天然氣提純塔與 變壓吸附塔相連，變壓吸附塔與原料氣輸送管或液化天然氣提純塔相連，以上各個裝置之 間的相連通過相應(yīng)的管道連接；回收過程中原料氣依次經(jīng)過原料氣輸送管、壓縮機(jī)和甲烷 化反應(yīng)器，然后進(jìn)入液化天然氣提純塔反應(yīng)，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再經(jīng)過變壓 吸附塔后得富甲烷氣體，富甲烷氣體返回到原料氣輸送管或液化天然氣提純塔回收其中的 甲烷。
[0008] 從而通過吸附時間的調(diào)整來控制變壓吸附裝置吸附廢氣中甲烷含量，達(dá)到提高 液化天然氣提純塔甲烷回收率的目的。
[0009] 所述變壓吸附裝置還設(shè)有程控閥、PLC控制系統(tǒng)和真空泵，與變壓吸附塔連接。
[0010] 所述變壓吸附塔中設(shè)有吸附劑，吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中一 種或多種。
[0011] 所述變壓吸附塔彡2個。
[0012] 所述變壓吸附塔和液化天然氣提純塔之間還設(shè)有壓縮機(jī)。
[0013] 所述系統(tǒng)在原料氣輸送管和壓縮機(jī)之間還設(shè)有原料氣柜。
[0014] 所述系統(tǒng)在壓縮機(jī)和甲烷化反應(yīng)器之間設(shè)有脫硫凈化塔。
[0015] 所述系統(tǒng)在甲烷化反應(yīng)器和液化天然氣提純塔之間設(shè)有脫水及雜質(zhì)凈化器。
[0016] 本發(fā)明從液化天然氣提純塔塔頂不凝氣體中采用變壓吸附裝置控制變壓吸附吸 附廢氣甲烷含量，回收不凝氣體中甲烷的系統(tǒng)以提高液化天然氣甲烷回收率，降低液化天 然氣單位能耗。上述變壓吸附塔裝置的吸附步驟壓力大于〇. 15MPa，通常在液化天然氣 提純塔不凝氣體施放壓力下操作。逆放步驟壓力大于〇· IMpa，抽空步驟壓力為0· 001? 0.06MPa。（壓力均用絕壓表示） 本發(fā)明中的系統(tǒng)在變壓吸附塔變壓過程包括以下具體步驟： (1)吸附步驟：含甲烷的液化天然氣提純塔不凝氣體從吸附塔進(jìn)口進(jìn)入吸附床，不凝氣 體氣體中的甲烷被吸附塔中裝填的吸附劑吸附，不易吸附的不凝氣體從吸附塔出口排出被 稱為吸附廢氣。本步驟實(shí)現(xiàn)甲烷和其他不凝氣體組分的分離。通常吸附廢氣中甲烷含量控 制在 0· 05% ?0· 5%。
[0017] (2)順向放壓步驟：順放步驟是對吸附步驟完成的吸附塔或者時均壓降步驟完成 的吸附塔，通過管道和程控閥將吸附塔中的氣體從吸附塔的出口端釋放，降低吸附塔壓力。
[0018] (3)均壓降步驟：均壓降步驟是將吸附步驟完成的吸附塔或者順放步驟完成的吸 附塔，通過管道和程控閥與進(jìn)入均壓升步驟的吸附塔連通，降低均壓降步驟吸附塔的壓力 回收均壓降步驟中的甲烷組分。均壓降步驟根據(jù)吸附壓力可設(shè)置成1次，或多次如一均降 ElD和二均降E2D。
[0019] (4)逆放步驟：對吸附步驟完成或吸附步驟完成后又進(jìn)行了均壓降步驟或者順放 步驟的吸附塔，開啟連接吸附塔原料氣入口端的程控閥，排出吸附塔中的氣體，降低吸附塔 的壓力，使吸附在吸附塔中的甲烷部分解吸出吸附劑，獲得富甲烷產(chǎn)品，逆放步驟完成后吸 附塔壓力為〇· IMpa?0· 15 Mpa。
[0020] (5)抽真空步驟：利用真空泵對逆放后的吸附塔進(jìn)行抽空，進(jìn)一步降低吸附塔的壓 力，使吸附在吸附劑中的甲烷進(jìn)一步解吸出吸附劑，獲得富甲烷產(chǎn)品，逆放步驟完成后吸附 塔壓力為〇· 001?〇· 〇6MPa。
[0021] (6)均壓升步驟： 將抽空步驟完成后的吸附塔，通過管道和程控閥與處于均壓降步驟的吸附塔連接，使 壓力較高的均壓降步驟吸附塔中的氣體進(jìn)入均壓升的吸附塔，以升高均壓升吸附塔的壓 力，并回收部分均壓降氣體中的甲烷。均壓升步驟根據(jù)吸附壓力可設(shè)置成1次，或多次如二 均升E2R和一均升E1R。
[0022] (7)升壓步驟：利用吸附廢氣對均壓升步驟完成后的吸附塔進(jìn)行升壓，使之達(dá)到吸 附壓力，準(zhǔn)備進(jìn)入吸附步驟。
[0023] 本發(fā)明的提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)可適用于從煤制液化天然氣、焦?fàn)t煤氣制 液化天然氣、蘭碳尾氣制液化天然氣等其他含有不凝氣體的液化天然氣。
[0024] 本發(fā)明中的系統(tǒng)甲烷回收率可以由949Γ96%提高到99. 8%以上，塔頂不凝富氫氣 中甲烷含量由39Γ5%降低到0. 2%以下。
[0025]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明中實(shí)施例3的系統(tǒng)示意圖 圖2為本發(fā)明中實(shí)施例5的系統(tǒng)示意圖

【具體實(shí)施方式】 以下通過【具體實(shí)施方式】的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。但不應(yīng)將此理解為 本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù) 本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0027] 實(shí)施例1 一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、壓縮機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、液化 天然氣提純塔、管道和變壓吸附裝置，變壓吸附裝置設(shè)有變壓吸附塔，原料氣輸送管與壓縮 機(jī)相連，壓縮機(jī)與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與液化天然氣提純塔相連，液化天然氣 提純塔與變壓吸附塔相連，變壓吸附塔與液化天然氣提純塔相連，以上各個裝置之間的相 連通過相應(yīng)的管道連接；液化天然氣生產(chǎn)過程中原料氣依次經(jīng)過原料氣輸送管、壓縮機(jī)和 甲烷化反應(yīng)器，然后進(jìn)入液化天然氣提純塔反應(yīng)，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再經(jīng)過 變壓吸附塔后得富甲烷氣體，富甲烷氣體返回到液化天然氣提純塔回收其中的甲烷，達(dá)到 提高液化天然氣甲烷回收率的目的。
[0028] 變壓吸附裝置還設(shè)有程控閥、PLC控制系統(tǒng)和真空泵，變壓吸附塔中設(shè)有吸附劑， 吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中一種或多種。變壓吸附塔2個。變壓吸附裝 置真空泵和液化天然氣提純塔之間還設(shè)有壓縮機(jī)。
[0029] 實(shí)施例2 一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、壓縮機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、液化 天然氣提純塔、管道和變壓吸附裝置，變壓吸附裝置設(shè)有變壓吸附塔，原料氣輸送管與壓縮 機(jī)相連，壓縮機(jī)與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與液化天然氣提純塔相連，液化天然氣 提純塔與變壓吸附塔相連，以上各個裝置之間的相連通過相應(yīng)的管道連接；液化天然氣生 產(chǎn)過程中原料氣依次經(jīng)過原料氣輸送管、壓縮機(jī)和甲烷化反應(yīng)器，然后進(jìn)入液化天然氣提 純塔，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再經(jīng)過變壓吸附裝置后得富甲烷氣體，富甲烷氣體 返回到原料氣輸送管回收其中的甲烷。變壓吸附裝置還設(shè)有程控閥、PLC控制系統(tǒng)和真空 泵。變壓吸附塔中設(shè)有吸附劑，吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中一種或多種。 變壓吸附塔3個。通過減少變壓吸附裝置吸附廢氣中甲烷含量，達(dá)到提高液化天然氣提純 塔甲烷回收率的目的。
[0030] 實(shí)施例3 一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、原料氣柜、脫硫凈化塔、壓縮 機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、脫水及雜質(zhì)凈化器、液化天然氣提純塔、管道和變壓吸附裝置，變壓吸附 裝置設(shè)有變壓吸附塔，原料氣輸送管和原料氣柜相連，原料氣柜與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)與脫 硫凈化塔相連，脫硫凈化塔與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與脫水及雜質(zhì)凈化器相連， 脫水及雜質(zhì)凈化器和液化天然氣提純塔相連，液化天然氣提純塔與吸附塔相連，吸附塔與 原料氣柜相連，以上各個裝置之間的相連通過相應(yīng)的管道連接；生產(chǎn)過程中原料氣依次經(jīng) 過原料氣柜、壓縮機(jī)、脫硫凈化塔、甲烷化反應(yīng)器、脫水及雜質(zhì)凈化器，然后進(jìn)入液化天然氣 提純塔反應(yīng)，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再經(jīng)過吸附裝置后得富甲烷氣體，富甲烷氣 體返回到原料氣柜回收其中的甲烷。通過吸附時間的調(diào)整來控制變壓吸附裝置吸附廢氣中 甲烷含量，達(dá)到提高液化天然氣提純塔甲烷回收率的目的。變壓吸附裝置中還設(shè)有程控 閥、PLC控制系統(tǒng)和真空泵，吸附器中設(shè)有吸附劑，吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分 子篩中一種或多種。吸附塔9個。
[0031] 實(shí)施例4 一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、原料氣柜、脫硫凈化塔、壓縮 機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、脫水及雜質(zhì)凈化器、液化天然氣提純塔、管道和變壓吸附裝置，變壓吸附 裝置設(shè)有變壓吸附塔，原料氣輸送管和原料氣柜相連隊(duì)、原料氣柜與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)與 脫硫凈化塔相連，脫硫凈化塔與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反應(yīng)器與脫水及雜質(zhì)凈化器相 連，脫水及雜質(zhì)凈化器和液化天然氣提純塔相連，液化天然氣提純塔與吸附塔相連，吸附塔 與原料氣柜相連，以上各個裝置之前的相連通過相應(yīng)的管道連接；生產(chǎn)過程中原料氣依次 經(jīng)過原料氣柜、壓縮機(jī)、脫硫凈化塔、甲烷化反應(yīng)器、脫水及雜質(zhì)凈化器，然后進(jìn)入液化天然 氣提純塔反應(yīng)，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再依次經(jīng)過吸附塔后得富甲烷氣體，富甲 烷氣體返回到原料氣柜回收其中的甲烷。通過控制變壓吸附裝置吸附廢氣中甲烷含量，達(dá) 到提高液化天然氣提純塔甲烷回收率的目的。變壓吸附裝置中還設(shè)有程控閥、PLC控制系 統(tǒng)和真空泵，吸附塔中設(shè)有吸附劑，吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中一種或 多種。吸附塔5個。
[0032] 本實(shí)施例為以焦?fàn)t煤氣為原料經(jīng)甲烷化后制液化天然氣的裝置，液化天然氣產(chǎn) 量為10萬噸/年。在實(shí)施例中，焦?fàn)t煤氣經(jīng)原料氣柜、壓縮機(jī)壓縮和脫硫凈化后加進(jìn)入甲 烷化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，在甲烷化反應(yīng)器中，一氧化碳、二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲烷，甲烷化反 應(yīng)后的氣體經(jīng)脫水及雜質(zhì)器凈化脫除水、微量二氧化碳和汞等雜質(zhì)后進(jìn)入液化天然氣低溫 提純塔，低溫提純塔采用MRC冷劑循環(huán)制冷和液氮冷劑的雙冷劑循環(huán)制冷，以降低提純塔 頂溫度提高甲烷回收率，在這種情況下甲烷回收率為98. 5%，塔頂富氫氣壓力I. 3Mpa，富氮 氣體中甲烷含量~1. 5%，壓力0. 6Mpa，為了進(jìn)一步提高甲烷回收率，將液化天然氣低溫提純 塔頂馳放的氣體富氫氣體與富氮?dú)怏w混合，混合后甲烷含量為1. 74%，引入由5臺吸附塔、 程控閥、PLC控制系統(tǒng)和真空泵組成的變壓吸附回收甲烷裝置。不凝氣體中的甲烷被吸附 塔中裝填的吸附劑吸附，從吸附塔出口獲得甲烷含量低于〇. 12%的富氫和富氮?dú)怏w排出裝 置用于燃料或者其他用途。從逆放和抽空氣體中獲得~9%的富甲烷解吸氣返回焦?fàn)t煤氣柜 與焦?fàn)t煤氣混合作為焦?fàn)t煤氣甲烷化制液化天然氣裝置的原料回收其中的甲烷增加整個 裝置的甲烷回收率，甲烷回收率99. 9%。每年可增產(chǎn)液化天然氣1400噸。
[0033] 液化天然氣低溫提純塔頂不凝氣體混合后壓力0· 6Mpa流量14868Nm3/h組成見表 1 表1 提純塔頂不凝氣體組成

【權(quán)利要求】
1. 一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、壓縮機(jī)、甲烷化反應(yīng)器、脫 水及雜質(zhì)凈化器、液化天然氣提純塔和管道，其特征在于：還設(shè)有變壓吸附裝置，變壓吸附 裝置設(shè)有變壓吸附塔；原料氣輸送管與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)與甲烷化反應(yīng)器相連，甲烷化反 應(yīng)器與液化天然氣提純塔相連，液化天然氣提純塔與變壓吸附塔相連，變壓吸附塔與原料 氣輸送管或液化天然氣提純塔相連，以上各個裝置之間的相連通過相應(yīng)的管道連接；回收 過程中原料氣依次經(jīng)過原料氣輸送管、壓縮機(jī)和甲烷化反應(yīng)器，然后進(jìn)入液化天然氣提純 塔反應(yīng)，液化天然氣提純塔施放的不凝氣再經(jīng)過變壓吸附塔后得富甲烷氣體，富甲烷氣體 返回到原料氣輸送管或液化天然氣提純塔回收其中的甲烷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述變壓 吸附裝置還設(shè)有程控閥、PLC控制系統(tǒng)和真空泵，與變壓吸附塔相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述吸附 塔中設(shè)有吸附劑，吸附劑為活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩中一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中任一項(xiàng)所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于： 所述變壓吸附塔>2個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在 于：所述吸附塔壓力> 〇? 15MPa，抽空壓力為0? OOl?0? 06MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述變 壓吸附塔和液化天然氣提純塔之間設(shè)有壓縮機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述系 統(tǒng)在原料氣輸送管和壓縮機(jī)之間還設(shè)有原料氣柜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述系 統(tǒng)在壓縮機(jī)和甲烷化反應(yīng)器之間設(shè)有脫硫凈化塔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種提高液化天然氣回收率的系統(tǒng)，其特征在于：所述系 統(tǒng)在甲烷化反應(yīng)器和液化天然氣提純塔之間設(shè)有脫水及雜質(zhì)凈化器。
【文檔編號】C10L3/08GK104312650SQ201410583577
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】張劍鋒, 郜豫川, 管英富, 張匯霞 申請人:四川天一科技股份有限公司