一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气系统及工艺的制作方法

一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统及工艺
技术领域
1.本发明涉及独立焦化厂焦炉煤气处理技术领域，尤其涉及一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统及工艺。


背景技术：

2.我国是焦炭生产大国，焦化企业在采用焦炉生产焦炭的同时，还会产生大量的焦炉煤气。对于钢铁联合企业中的焦化厂所产生的焦炉煤气，除焦炉自身加热以外，富余的焦炉煤气可在企业内部冶炼装置用作燃料气或工业用气，所有的焦炉煤气均可得到较好的利用。
3.但对于独立焦化厂来说，焦炉加热即使全部采用自身所产的焦炉煤气，也只能用掉其中的大约40～50％，而剩余超过半数的焦炉煤气必须寻找很好的出路。近年来，很多独立焦化企业不断开发焦炉煤气综合利用技术领域，如除用作城市燃气、发电、提氢以外，还可用焦炉煤气制甲醇、焦炉煤气制lng等。
4.焦炉煤气作为焦炉炼焦的副产品，其主要成分为h2、ch4、co、co2等。焦炉煤气制lng的工艺技术，是利用焦炉煤气中的碳(co、co2等)与氢在催化剂的作用下合成甲烷，然后经低温液化得到液态的天然气(lng)。由于焦炉煤气中氢多、碳少，所以在lng装置中除了生产lng产品以外，还会产生lng尾气，即含有氢气、氮气及少量甲烷等成分的富氢气。因此，对于独立焦化厂配套生产lng的生产企业，必须综合考虑以下几个因素：
5.1)满足焦炉加热所需的热量要求，同时保证焦炉自身的生产稳定；
6.2)经济、合理地确定lng装置的生产规模；
7.3)lng尾气(富氢气)得到很好的利用；
8.4)长年连续生产的焦炉与每年必须停工检修的lng装置之间的煤气均衡性。
9.现有独立焦化企业在配套lng装置时，存在着lng装置设计规模不合理、由lng装置而影响了焦炉的正常生产、lng尾气没有得到合理利用、企业效益未能实现最大化的问题。


技术实现要素：

10.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统及工艺。利用独立焦化厂多余的焦炉煤气生产lng，并结合焦炉和lng装置各自的生产特点，合理地确定lng装置的生产规模，在保证焦炉正常生产的同时，尽可能多地生产高附加值的lng产品，有利于提高企业经济效益。
11.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
12.一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统，包括焦炉、煤气净化装置、lng装置及掺混站；所述煤气净化装置的入口通过管道与焦炉的煤气出口相连，煤气净化装置的出口分别通过管道与lng装置及掺混站的煤气入口相连；lng装置的富氢气出口通过管道与掺混站的入口相连；所述掺混站的出口通过管道与焦炉的回炉煤气入口相连。
13.还包括煤气放散装置；所述煤气放散装置的煤气入口通过煤气管道与lng装置的
煤气入口管道相连。
14.所述lng装置的煤气入口管道上设有第一阀门，所述煤气放散装置的煤气入口管道上设有第二阀门。
15.一种独立焦化厂配套lng装置的煤气处理工艺，具体包括如下步骤：
16.1)独立焦化厂焦炉所产生的荒煤气通过管道输送至煤气净化装置，在煤气净化装置经除焦油、脱硫、脱氨、脱萘、脱苯等净化工艺，送入lng装置；
17.2)在lng装置采用预处理、深度净化、甲烷化及液化的工艺，lng装置除生产lng产品以外，还产生副产品富氢气；
18.3)lng装置产生的富氢气在送往掺混站之前，用作lng装置内预处理单元的脱萘塔的再生气；
19.4)富氢气送往掺混站与来自煤气净化装置的焦炉煤气进行掺混，成为混合煤气送往焦炉，作为焦炉加热的燃料气；
20.5)焦炉长年连续运行，不停产，而lng装置每年需定期停工检修；当lng装置停工时，关闭第一阀门，同时打开第二阀门，此时焦炉所产的焦炉煤气，除用于自身加热以外，多余的煤气送往放散装置高空燃烧后排放大气。
21.所述lng装置的生产规模根据焦炉的产气量、耗热量以及lng装置所产生的富氢气的产率及热值，经下式计算确定；
22.已知：
23.某焦化厂焦炉产生的荒煤气量：v，nm3/h；
24.焦炉煤气的低热值：lhv
cog
，kj/nm3；
25.焦炉自身生产所需要的耗热量：q
耗
，kj/h；
26.煤气净化装置等用户需消耗的煤气量：v
′
，nm3/h
27.lng装置尾气，即富氢气的产率，相对lng装置的原料煤气处理量：a，％；
28.lng装置尾气，即富氢气的低热值：lhv
hrg
，kj/nm3；
29.求：lng装置的原料煤气处理量
30.解：
31.煤气净化装置出口煤气量：v1＝v－v
′
32.设lng装置的原料煤气处理量为x，则
33.富氢气的产量：v2＝a
·
x
34.焦炉自身生产所需要的耗热量：
35.q
耗
＝(v1－x)
×
lhv
cog
a
·
x
·
lhv
hrg
36.解方程求得x，即求得lng装置的原料煤气处理量。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.1)在满足焦炉加热所需的热量要求的前提下，保证焦炉自身的生产安全稳定；
39.2)根据焦炉的产气量、耗热量，以及lng装置所产生的富氢气的产率及热值，经计算并合理地确定lng装置的生产规模，尽可能多地生产高附加值的lng产品，有利于提高企业经济效益；
40.3)兼顾了焦炉和lng装置各自的生产特点，设有煤气放散装置，企业生产灵活、稳定、可靠；
58.3)焦炉自身生产所需要的耗热量：q
耗
＝375835560kj/h
59.4)煤气净化装置等用户需消耗的煤气量：v’＝1600nm3/h
60.5)lng装置尾气(富氢气)的产率(相对lng装置的原料煤气处理量)：a＝16％
61.6)lng装置尾气(富氢气)的低热值：lhv
hrg
＝8318kj/nm362.求：lng装置的原料煤气处理量
63.解：
64.煤气净化装置出口煤气量：v1＝v－v’＝52933－1600＝51333nm3/h
65.设lng装置的原料煤气处理量为x，则
66.富氢气的产量：v2＝a
·
x
67.焦炉自身生产所需要的耗热量：
68.q
耗
＝(v1－x)
×
lhv
cog
a
·
x
·
lhv
hrg
69.即：375835560＝(51333－x)
×
17900 16％
·
x
·
8318
70.解方程求得：x＝32773nm3/h
71.因此，lng装置的生产规模应按处理原料焦炉煤气量为32773nm3/h。
72.本发明利用独立焦化厂多余的焦炉煤气生产lng，结合焦炉和lng装置各自的生产特点，合理地确定lng装置的生产规模，在保证焦炉正常生产的同时，尽可能多地生产高附加值的lng产品，并使独立焦化厂多余的焦炉煤气及lng装置的副产品均得到有效利用；本发明生产工艺完整、安全、环保，经济效益好。
73.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。