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        焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣的實(shí)踐應(yīng)用

        2015-01-01 00:00:00孔喬建
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年4期

        摘 要:焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目解決了焦化行業(yè)和煉鐵行業(yè)環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)液化天然氣市場(chǎng)空缺大,可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。利用焦化項(xiàng)目產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣和煉鐵項(xiàng)目產(chǎn)生高煤氣為原料,經(jīng)過(guò)凈化、壓縮、甲烷化、深冷分離產(chǎn)出-162℃的液態(tài)天然氣。

        關(guān)鍵詞:焦?fàn)t煤氣;高爐煤氣;液化天然氣;甲烷化

        我國(guó)焦炭年生產(chǎn)能力約3億噸,其中三分之一的焦碳生產(chǎn)能力在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內(nèi),三分之二在獨(dú)立的焦化企業(yè)。按每噸焦炭副產(chǎn)約400m3焦?fàn)t煤氣(COG)計(jì)算,鋼鐵聯(lián)合企業(yè)每年副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣量在 400億立方米以上,按每3m3生產(chǎn)1m3天然氣,每年可生產(chǎn)1.3億方天然氣,可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤156千噸。

        曲靖市麒麟氣體能源有限公司8500Nm3/h焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目,是國(guó)內(nèi)建成的第一套焦?fàn)t煤氣制與高爐煤氣混合制液化天然裝置。同時(shí)也是首套試生產(chǎn)成功裝置。

        1 焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制甲烷的可行性

        過(guò)去鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦?fàn)t煤氣主要用于發(fā)電、還原煉鐵、生產(chǎn)甲醇,近年來(lái),由于國(guó)內(nèi)的甲醇市場(chǎng)、鋼鐵市場(chǎng)飽和,甲醇、煉鐵項(xiàng)目利潤(rùn)率降低。而天然氣需求正以每年約12%以上高度增長(zhǎng),成為全球增長(zhǎng)最迅猛的稀缺清潔資源。

        焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目不僅解決了單純焦?fàn)t煤氣制天然氣氫氣過(guò)剩和焦?fàn)t煤氣浪費(fèi)問(wèn)題。通過(guò)高爐煤氣補(bǔ)碳,最大限度提高了甲烷的產(chǎn)率,降低了環(huán)境污染,并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。這對(duì)整個(gè)焦化行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義,也是繼煉焦煤氣制甲醇后的又一個(gè)資源綜合利用的重點(diǎn)工藝。

        2 焦?fàn)t氣與高爐煤氣混合合成天然氣原理與工藝流程

        2.1 技術(shù)原理

        焦?fàn)t氣中CO和CO2總量約為10%體積分?jǐn)?shù),氫氣約占54~59%;高爐煤氣中CO約占25%,CO2約占15%;因此可以利用甲烷化反應(yīng)生成甲烷,主反應(yīng)見(jiàn)反應(yīng)式(1)和(2)。

        甲烷化是強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)熱可使甲烷化反應(yīng)器的溫度升高到達(dá)650℃左右,這不僅使催化劑由于多碳烴裂解而結(jié)碳,還可能容易使甲烷化催化劑燒結(jié)而失活。

        2.2 工藝流程

        (1)加壓脫硫工序:原料氣先進(jìn)氣柜,起到一個(gè)緩沖、穩(wěn)壓、沉降的作用;然后將壓力加壓到2.8MPa,進(jìn)入脫硫工序,無(wú)機(jī)硫用常溫氧化鐵脫除,有機(jī)硫在精脫硫時(shí)在催化劑的作用下通過(guò)加氫反應(yīng)脫除。但是為了防止影響下一工序中甲烷化催化劑的壽命,當(dāng)出口總硫超標(biāo)時(shí)應(yīng)立即更換催化劑。如果脫硫槽設(shè)計(jì)串聯(lián)并聯(lián),可以使催化劑的作用發(fā)揮到最大,同時(shí)在更換催化劑時(shí)不影響正常生產(chǎn)。

        (2)甲烷化工序:在甲烷化催化劑的作用下,經(jīng)過(guò)精脫硫的原料氣中的一氧化碳、二氧化碳分別與氫氣發(fā)生(1)式和(2)式反應(yīng)。此反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),其放出的熱量經(jīng)過(guò)與鍋爐水換熱,產(chǎn)生大量的蒸汽可作為副產(chǎn)品賣(mài)出。

        (3)深冷液化工序:此工序是依據(jù)原料氣中各組分的沸點(diǎn)不同,采用逐級(jí)降溫進(jìn)行天然氣的液化。為了防止其中的水和少量的二氧化碳進(jìn)入冷箱造成板翅式換熱器堵塞,先采用PSA脫水方式經(jīng)過(guò)干燥塔將組分中的水、二氧化碳含量分別降低到50PPm以下。然后分別用溴化鋰、制冷劑、氮循環(huán)的液化分離工藝流程制取合格的LNG產(chǎn)品。

        3 焦?fàn)t煤氣制甲烷的補(bǔ)碳問(wèn)題

        5 結(jié)束語(yǔ)

        焦?fàn)t氣與高爐煤氣混合經(jīng)壓縮、TSA、PSA脫除萘和苯等雜質(zhì),加氫轉(zhuǎn)化粗脫硫、精脫硫后,使總硫含量降低到0.1PPm以下,再利用甲烷化技術(shù)和低溫分離技術(shù),可以得到合成天然氣LNG,其質(zhì)量符合《天然氣》(GB17820-2012)標(biāo)準(zhǔn),可以用低溫罐車(chē)運(yùn)輸至客戶(hù)儲(chǔ)存使用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張淑云,馬福善.常壓煤氣甲烷化過(guò)程析碳的預(yù)測(cè)[J].煤氣與熱力,1995,15(5):15-17.

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