利用费托合成尾气制液化天然气的工艺与系统

摘要

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺与系统，其中系统包括：第一冷却器、第二冷却器、重烃洗涤塔、水洗塔、吸收塔、再生塔、分子筛干燥装置、载硫活性炭床和液化分离装置。利用费托合成尾气制液化天然气的工艺包括：步骤一、初步降温；步骤二、再次降温；步骤三、进行重烃洗涤；步骤四、水洗；步骤五、脱碳处理；步骤六、进行干燥处理；步骤七、对进行干燥处理后的费托合成尾气进行脱汞处理；步骤八、对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离。本发明的技术方案能够充分的脱除原料气中的重烃、醇和酸、二氧化碳、水、汞等杂质，并将原料气组分分离成液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体，提高了原料气的利用价值，具有较高的经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及废气回收利用领域，特别是涉及一种利用费托合成尾气制液化天然气的工艺与系统。

背景技术

费托合成技术是煤炭间接液化工艺中的关键技术，其主要反应为CO和H₂反应生成碳氢化合物，生成的产物中有气态产物、液态产物和固态产物。费托合成的目的是将煤炭转换成汽油、柴油、煤油、燃料油、液化石油气和其他产品，其主要包括煤气化、合成气变换/净化、费托合成及费托合成产品提质等工艺过程。

费托合成过程中会产生一些气态尾气产品，主要成分包括甲烷、氢气、一氧化碳、氮气，以及一些烃类产品，还包括少量的醇类和酸类产品，气态产品中很多成分是可以进行回收提纯的，如将费托合成尾气直接排放会增加温室效应，污染环境，带来极大浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以充分利用费托合成尾气的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺与系统。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，包括：

用于使费托合成尾气初步降温，并分离出液态水和重烃的第一冷却器，与费托合成尾气气源通过管道连接；

用于使初步降温的费托合成尾气再次降温，并进一步分离出液态水和重烃的第二冷却器，与第一冷却器通过管道连接；

用于对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+的重烃洗涤塔，与第二冷却器通过管道连接；

用于对重烃洗涤后的费托合成尾气进行水洗，使费托合成尾气脱除有机酸和醇的水洗塔，与重烃洗涤塔通过管道连接；

用于对水洗后的费托合成尾气进行脱碳处理，使费托合成尾气脱除二氧化碳的吸收塔与再生塔，吸收塔与水洗塔通过管道连接，再生塔与吸收塔通过管道连接；

用于对脱碳处理后的费托合成尾气进行干燥处理的分子筛干燥装置，与吸收塔通过管道连接；

用于对干燥处理后的费托合成尾气脱汞处理的载硫活性炭床，与分子筛干燥装置通过管道连接；

用于对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气的液化分离装置，所述液化分离装置与载硫活性炭床通过管道连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，液化分离装置的混烃出口与重烃洗涤塔的洗涤剂入口通过回流管路连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，所述液化分离装置包括：

用于对脱汞处理后的费托合成尾气进行初步冷却处理的一级换热器，与载硫活性炭床通过管道连接；

用于使初步冷却处理后的费托合成尾气分离出混烃的液化石油气精馏塔，与一级换热器通过管道连接，液化石油气精馏塔的混烃出口与重烃洗涤塔的洗涤剂入口通过回流管路连接；

用于对分离出混烃后的费托合成尾气再次进行冷却处理的二级换热器，与液化石油气精馏塔通过管道连接；

用于使再次冷却处理后的费托合成尾气分离出富氢气的脱氢塔，与二级换热器通过管道连接；

用于使分离出富氢气后的费托合成尾气分离出富一氧化碳气体、液化天然气的甲烷塔，与脱氢塔通过管道连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，所述液化分离装置还包括用于提供液化分离的冷量的氮气制冷系统和混合冷剂制冷系统。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，脱氢塔的顶部的富氢气出口与富氢气排出管连通，富氢气排出管依次经过二级换热器、一级换热器，以使富氢气排出管中的富氢气通过二级换热器以及一级换热器冷却降温，甲烷塔的顶部的富一氧化碳气体出口与富一氧化碳气体排出管连通，富一氧化碳气体排出管依次经过二级换热器、一级换热器，以使富一氧化碳气体排出管中的富一氧化碳气体通过二级换热器以及一级换热器冷却降温。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，包括：

步骤一、使费托合成尾气初步降温，并分离出液态水和重烃；

步骤二、使初步降温的费托合成尾气再次降温，并进一步分离出液态水和重烃；

步骤三、对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+；

步骤四、对重烃洗涤后的费托合成尾气进行水洗，使费托合成尾气脱除有机酸和醇；

步骤五、对水洗后的费托合成尾气进行脱碳处理，使费托合成尾气脱除二氧化碳；

步骤六、对脱碳处理后的费托合成尾气进行干燥处理；

步骤七、对干燥处理后的费托合成尾气进行脱汞处理；

步骤八、对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，其中，还包括：将液化分离得到的混烃导入用于对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+的重烃洗涤塔作为洗涤剂。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，其中，所述对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气包括：

对脱汞处理后的费托合成尾气进行初步冷却处理；

使初步冷却处理后的费托合成尾气分离出混烃；

对分离出混烃后的费托合成尾气再次进行冷却处理；

使再次冷却处理后的费托合成尾气分离出富氢气；

使分离出富氢气后的费托合成尾气分离出富一氧化碳气体、液化天然气。

本发明的技术方案能够充分的脱除原料气中的重烃、醇和酸、二氧化碳、水、汞等杂质，通过液化分离装置，将原料气组分分离成液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体。本发明的技术方案能够保证液化分离装置安全稳定的运行，同时尾气分离成液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体，提高了原料气的利用价值，具有较高的经济效益。

附图说明

图1为本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统的结构示意图；

图2为液化分离装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，包括：

用于使费托合成尾气初步降温，并分离出液态水和重烃的第一冷却器1，与费托合成尾气气源通过管道连接；

用于使初步降温的费托合成尾气再次降温，并进一步分离出液态水和重烃的第二冷却器2，与第一冷却器1通过管道连接；

用于对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+的重烃洗涤塔3，与第二冷却器通过管道连接；

用于对重烃洗涤后的费托合成尾气进行水洗，使费托合成尾气脱除有机酸和醇的水洗塔4，与重烃洗涤塔通过管道连接；

用于对水洗后的费托合成尾气进行脱碳处理，使费托合成尾气脱除二氧化碳的吸收塔5与再生塔，吸收塔5与水洗塔4通过管道连接，再生塔与吸收塔5通过管道连接；

用于对脱碳处理后的费托合成尾气进行干燥处理的分子筛干燥装置6，与吸收塔通过管道连接；

用于对干燥处理后的费托合成尾气脱汞处理的载硫活性炭床7，与分子筛 干燥装置6通过管道连接；

用于对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气的液化分离装置8，液化分离装置8与载硫活性炭床7通过管道连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，液化分离装置的混烃出口与重烃洗涤塔的洗涤剂入口通过回流管路连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，液化分离装置包括：

用于对脱汞处理后的费托合成尾气进行初步冷却处理的一级换热器，与载硫活性炭床通过管道连接；

用于使初步冷却处理后的费托合成尾气分离出混烃的液化石油气精馏塔，与一级换热器通过管道连接，液化石油气精馏塔的混烃出口与重烃洗涤塔的洗涤剂入口通过回流管路连接；

用于对分离出混烃后的费托合成尾气再次进行冷却处理的二级换热器，与液化石油气精馏塔通过管道连接；

用于使再次冷却处理后的费托合成尾气分离出富氢气的脱氢塔，与二级换热器通过管道连接；

用于使分离出富氢气后的费托合成尾气分离出富一氧化碳气体、液化天然气的甲烷塔，与脱氢塔通过管道连接。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，液化分离装置还包括用于提供液化分离的冷量的氮气制冷系统和混合冷剂制冷系统。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，脱氢塔的顶部的富氢气出口与富氢气排出管连通，富氢气排出管依次经过二级换热器、一级换热器，以使富氢气排出管中的富氢气通过二级换热器以及一级换热器冷却降温，甲烷塔的顶部的富一氧化碳气体出口与富一氧化碳气体排出管连通，富一氧化碳气体排出管依次经过二级换热器、一级换热器，以使富一氧化碳气体排出管中的富一氧化碳气体通过二级换热器以及一级换热器冷却降温。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，包括：

步骤一、使费托合成尾气初步降温，并分离出液态水和重烃；

步骤二、使初步降温的费托合成尾气再次降温，并进一步分离出液态水和重烃；

步骤三、对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+；

步骤四、对重烃洗涤后的费托合成尾气进行水洗，使费托合成尾气脱除有机酸和醇；

步骤五、对水洗后的费托合成尾气进行脱碳处理，使费托合成尾气脱除二氧化碳；

步骤六、对脱碳处理后的费托合成尾气进行干燥处理；

步骤七、对干燥处理后的费托合成尾气进行脱汞处理；

步骤八、对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，其中，还包括：将液化分离得到的混烃导入用于对再次降温后的费托合成尾气进行重烃洗涤，使费托合成尾气脱除C5以及C5+的重烃洗涤塔作为洗涤剂。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的工艺，其中，对脱汞处理后的费托合成尾气进行液化分离，使费托合成尾气分离出混烃、富氢气、富一氧化碳气体、液化天然气包括：

对脱汞处理后的费托合成尾气进行初步冷却处理；

使初步冷却处理后的费托合成尾气分离出混烃；

对分离出混烃后的费托合成尾气再次进行冷却处理；

使再次冷却处理后的费托合成尾气分离出富氢气；

使分离出富氢气后的费托合成尾气分离出富一氧化碳气体、液化天然气。

本发明的技术方案能够充分的脱除原料气中的重烃、醇和酸、二氧化碳、水、汞等杂质，通过液化分离装置，将原料气组分分离成液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体。

本发明的技术方案能够保证液化分离装置安全稳定的运行，同时费托合成尾气分离成液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体，提高了原料气的利用价值，具有较高的经济效益。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，第一冷却器可以为水冷器或空冷器。

本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统，其中，第二冷却器为氟利昂制冷机或溴化锂预冷机或他类型的制冷机。

原料气从重烃洗涤塔的塔底进入，从塔顶出，洗涤剂从塔顶喷入塔内，从塔底出，经过重烃洗涤后脱除掉原料气(费托合成尾气)中的C5以及C5+，使C5以及C5+的含量小于1ppm。

洗涤剂为来自液化分离工序中的混烃，系统开车初期采用戊烷、戊烯、丁烷、丁烯、丙烷、丙烯中的一种或者几种组成的混合物作为洗涤剂。

水洗工序采用水洗塔，原料气从塔底进入水洗塔，从塔顶出，脱盐水从塔顶喷入塔内，从塔底出，经过水洗后脱除掉原料气中的的有机酸和醇，使酸和醇的含量小于0.5ppm。

原料气经过水洗工序后进入脱碳工序，脱除原料气中的二氧化碳，使二氧化碳含量小于50ppm，脱碳工序采用MDEA脱碳，MDEA脱碳采用一台吸收塔以及一台再生塔。

原料气经过脱碳工序后进入干燥工序，干燥工序采用分子筛干燥流程，使水露点小于-65℃。

原料气经过干燥工序后进入脱汞工序，脱汞采用载硫活性炭，使汞含量小于10ng/m³。

原料气经过脱汞工序后进入液化分离工序，液化分离工序主要由液化石油气精馏塔、脱氢塔、甲烷塔以及换热器、分离器组成，在液化石油气精馏塔的塔底分离出混烃，塔顶的原料气经冷却后进入脱氢塔，从塔顶分离出富氢气，塔底液体产品进入甲烷塔，在甲烷塔的塔顶分离出富一氧化碳气体，塔底分离出液化天然气。

利用本发明的利用费托合成尾气制液化天然气的系统作业的实施例如下：

温度60℃、压力31bar、流量为23000Nm³/h的费托合成尾气，经过水冷工艺冷却至40℃，并分离出部分水和重烃，然后进入预冷工序，进一步将尾气的温度降低，再次分离出部分水和重烃，进入重烃洗涤工序，在重烃洗涤工序中，尾气经过来自液化分离工序的混烃洗涤后，将C5以及C5+组分的含量 降至1ppm以下，装置开车初期采用异戊烷洗涤，脱重烃后的费托合成尾气进入水洗工艺，脱除酸和醇，将酸和醇的含量降至0.5ppm以下，然后进入脱碳工艺，将尾气中的二氧化碳含量降至50ppm以下，然后进入干燥工艺，将费托合成尾气中的水露点降低至-65℃，并经过脱汞工序将汞含量降至10ng/Nm³，最后进入液化分离工艺，液化分离工艺由氮气制冷系统和混合冷剂制冷系统提供液化分离的冷量，净化后的尾气经过一级换热器冷却降温后进入液化石油气精馏塔，在液化石油气精馏塔的塔底分离出混烃，在塔顶分离出轻组分的尾气，尾气经二级换热器进一步降温后进入脱氢塔，在脱氢塔的塔顶分离出富氢气，在塔底分离出的液相产品进入甲烷塔，在甲烷塔的塔底分离出液化天然气，在塔顶分离出富一氧化碳气体，最终完成费托合成尾气的净化和液化分离过程。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。