王萬(wàn)庚

摘 ?要：與天然氣組成不同，煤制氣主要由一氧化碳、氫和甲烷組成。煤制氣不能直接用于正常生產(chǎn)用途，但其組成必須加以控制。煤制氣通常必須液化和分離，一氧化碳和氫等不需要的物質(zhì)必須通過(guò)液化分離裝置分離。文章經(jīng)過(guò)處理的煤制氣從煤制氣液化的特點(diǎn)和重要作用出發(fā)，介紹了煤制氣液化分離前的關(guān)鍵工藝，即煤制氣液化凈化，對(duì)煤制氣液化技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入分析。

關(guān)鍵詞：煤制氣;煤制氣凈化;液化分離;技術(shù)分析

前言

目前，國(guó)內(nèi)液化天然氣工業(yè)正在迅速發(fā)展，主要是傳統(tǒng)的液化天然氣技術(shù)，尤其是煤制氣液化分離技術(shù)。與含甲烷較少、含H2和一氧化碳較多的傳統(tǒng)天然氣不同，液化分離的目的是將一氧化碳和H2與原油分離，并在甲醇下游合成設(shè)施中使用，生產(chǎn)甲醇和液化甲烷生產(chǎn)和銷售液化天然氣產(chǎn)品傳統(tǒng)的天然氣液化工藝主要包括凈化和液化。煤生產(chǎn)用液化分離工藝除液化凈化工藝外，還增加了合成氣的分餾工藝。液化部分液化原料氣體中的甲烷，產(chǎn)生液化天然氣副產(chǎn)品。

一、煤制氣液化分離工藝技術(shù)現(xiàn)狀

煤制氣凈化處理后進(jìn)入液化分離工藝，液化分離主要用于利用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)氣體，液化分離主要用于利用單一混合制冷機(jī)生產(chǎn)氣體，采用工作方法這有助于提高清潔度，滿足低碳、環(huán)保和減少能源消耗的基本要求。液化分離的生產(chǎn)可以通過(guò)液化設(shè)備的冷卻和冷凝來(lái)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)煤液化處理后，通過(guò)冷凝裝置與液化分離分離。分離工藝的技術(shù)特點(diǎn)如下：液化分離過(guò)程中提供的所有冷資源均可在冷凝裝置中生產(chǎn)，液化分離工藝減少，節(jié)能環(huán)保是一個(gè)經(jīng)濟(jì)工藝。其次，液化分離煤的氣化質(zhì)量和效率在一定程度上有所提高，方法是在冷藏箱中添加冷原料產(chǎn)生的液氮，這種氮具有良好的制冷效果，可以保證液化質(zhì)量和分離的純度。

二、煤制氣的液化分離裝置

在研究和分析煤基天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)液化分離裝置之前，我們將簡(jiǎn)要分析天然氣液化的常規(guī)過(guò)程。普通天然氣的液化分離主要包括兩個(gè)階段：凈化，主要處理容易去除的天然氣成分，如過(guò)量的水、重油等;另一個(gè)環(huán)節(jié)是液化，主要是處理甲烷并將其液化為液體。煤制氣液化分離工藝與普通天然氣液化分離工藝有許多相似之處，不同之處在于煤制氣液化分離工藝具有較多的合成氣分餾鏈。液化時(shí)，甲烷作為液化天然氣的副產(chǎn)品液化。

未經(jīng)處理的煤制氣進(jìn)入煤制氣分離單元，然后進(jìn)入第一個(gè)液化分離鏈的凈化鏈。煤制氣經(jīng)歷了脫水、脫甲基和脫氯。然后進(jìn)入下一個(gè)液化階段，凈化后的原料進(jìn)入冷箱。煤制氣完全液化后進(jìn)入下一分餾階段，煤走出冷箱進(jìn)入分餾柱。分餾塔的主要工作原理是提供不同的問(wèn)題。當(dāng)液化分離經(jīng)過(guò)不同的分餾層時(shí)，煤中一氧化碳、氫、甲烷等組分分別蒸發(fā)，達(dá)到分餾目標(biāo)。知道人們有不同的沸點(diǎn)。液化天然氣是通過(guò)框架生產(chǎn)煤制氣的副產(chǎn)品。此外，分離后的剩馀部分從分餾的頂部排出，后者通常配備適當(dāng)?shù)睦鋮s裝置和BOG回收系統(tǒng)。

三、煤制氣液化分離技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

1.冷箱積液及操作

原料氣體自上而下進(jìn)入冷端溫度較低的冷箱。低溫液體只產(chǎn)生于制冷劑熱交換器的底部。停車時(shí)，這些液體在冷箱底部被重力隔絕，不能進(jìn)入設(shè)計(jì)為不允許低溫進(jìn)入的部分。當(dāng)冷箱里液體制冷劑過(guò)多時(shí)，冷箱底部有積水，冷箱底部的溫度大大降低。此時(shí)，液體制冷劑進(jìn)入冷藏室的量可能會(huì)減少，而氣體制冷劑的量可能會(huì)增加，聚集在冷藏室底部的液體可能會(huì)被輸送到冷藏室的中部和頂部，以供氣體使用，從而使整體溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)化。

2.產(chǎn)量控制

J-T閥控制液化裝置的整體生產(chǎn)能力，限制制冷劑壓縮機(jī)的負(fù)荷。稍微調(diào)整J-T閥以改變制冷劑壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力或負(fù)荷。與J-T閥流量控制相比，手動(dòng)HIC可以為制冷劑壓縮機(jī)提供穩(wěn)定的流量。一般而言，進(jìn)入制冷器的制冷劑數(shù)量的增加意味著液化天然氣的生產(chǎn)能力增加或溫度降低，而不會(huì)改變液化天然氣的數(shù)量。

3.冷劑的補(bǔ)充和損耗

對(duì)于制冷劑充電，氮由客戶提供。液化天然氣產(chǎn)品產(chǎn)生的甲烷可在開采過(guò)程中獲得。甲烷罐由用戶提供，可能含有LNG產(chǎn)品或由其他設(shè)備引入。由于源氣體中的氧氣在閃蒸氣體中積累，轉(zhuǎn)向架不適合于甲烷的再補(bǔ)給。該設(shè)施初始?xì)怏w中的高H2/CO含量也不適合作為補(bǔ)充甲烷的供應(yīng)來(lái)源。在輸送過(guò)程中，甲烷將被液化天然氣庫(kù)所取代。所需要的乙烯、丙烷和異丙醇來(lái)自特殊的輔助容器。所有制冷劑部件均通過(guò)制冷劑吸入罐的進(jìn)口通道裝入。當(dāng)設(shè)備修理或制冷劑過(guò)多時(shí)，可將制冷劑儲(chǔ)存在儲(chǔ)油罐中。

4.BOG回收

LNG儲(chǔ)罐產(chǎn)生的氣體甲烷溫度為-160 c，壓力為0.006MPa，流速為5096Nm3/h，首先必須通過(guò)輸入濾波器進(jìn)入BOG輸入/輸出換熱器進(jìn)行換熱;加熱氣體進(jìn)入一級(jí)輸入緩沖區(qū)，壓縮在一級(jí)0.23MPa至70 c，然后進(jìn)入一級(jí)輸出緩沖區(qū)和一級(jí)水冷器，冷卻至40c;氣體進(jìn)入二次進(jìn)口緩沖區(qū)，然后壓縮至0.89MPa和134℃，再進(jìn)入二次出口緩沖區(qū)和二次冷卻器，冷卻至45℃。該氣體進(jìn)入三級(jí)輸入緩沖區(qū)，壓縮三級(jí)至2.7 MPa和134℃，然后進(jìn)入三級(jí)輸出緩沖區(qū)，在輸入/輸出熱交換器中與輸入氣體加熱，在三級(jí)水冷器中冷卻至40℃。

5.控制系統(tǒng)

甲烷分離裝置的測(cè)量和控制由彌散控制系統(tǒng)進(jìn)行;緊急停機(jī)聯(lián)鎖（ESD）、原料氣體壓縮機(jī)、葉輪汽輪機(jī)和制冷劑壓縮機(jī)組的排放控制和調(diào)速控制，由獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的特種機(jī)組綜合控制系統(tǒng)（ITC）進(jìn)行。安裝緊急關(guān)機(jī)按鈕控制臺(tái)，在計(jì)算機(jī)發(fā)生事故或故障時(shí)對(duì)整個(gè)設(shè)備和獨(dú)立裝置進(jìn)行緊急關(guān)機(jī)，確保設(shè)備的安全。散射控制系統(tǒng)信號(hào)和緊急停車信號(hào)通過(guò)兩個(gè)不同的停車信號(hào)發(fā)送到停車電路，以保證停車電路的可靠性。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤制氣液化分離技術(shù)是煤制氣資源合理利用的一種新技術(shù)。煤制氣不能在生產(chǎn)生活中直接使用，但天然氣等各種生產(chǎn)原料可以通過(guò)液化分離過(guò)程生產(chǎn)，這既可以實(shí)現(xiàn)煤炭使用的多樣化，又可以節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境和社會(huì)效益。因此，煤制氣液化分離技術(shù)的發(fā)展具有很大的社會(huì)價(jià)值。

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