一种焦炉煤气制取合成氨原料及LNG的装置的制作方法

一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置
技术领域
1.本实用新型涉及焦炉煤气处理设备技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置。


背景技术：

2.我国是焦炭生产大国，产量占世界总产量的一半以上，而焦炭的副产物主要是焦炉煤气，2015年我国焦炭产量4.5亿t，焦炉煤气总产量约1900亿m3，除50％回炉外，其余的总量也已经超过了2015年西气东输累计输气量的1.5倍(590亿m3)。目前焦炉煤气的利用主要分为民用和工业用两方面。民用方面主要用作居民燃气；工业应用领域一是钢铁联合企业在炼钢、烧结、轧钢等过程中用焦炉煤气作为燃料，二是将焦炉煤气送至电厂作为发电用燃料，三是对焦炉煤气进行深加工后生产附加值更高的化工产品如甲醇、合成氨、氢气、天然气等。焦炉煤气是炼焦的副产品，其主要成份为h2、n2/ch4、co和co2，是一种良好的化工原料和高热值燃料。但其所含杂质(如各种形态硫、焦油、苯、萘、氨和hcn等)种类繁多，成份复杂，严重影响了其使用范围实现焦炉煤气的综合利用和下游产品的多元化，从根本上治理环境、解决焦化企业困境的必然选择。焦炉煤气制天然气项目通过将焦化厂产生的焦炉煤气统一收集、净化处理后得到纯净的环保能源，既延长了天然气的运输半径，满足了偏远地方天然气的需求，又减少了碳排放，保护了环境。焦炉煤气中还含有大量的氢气和氮气，经过净化处理及补氮后调节氮氢比后可以作为合成氨的原料。为了提高焦炉煤气的利用率，现有技术提出了各种焦炉煤气合成天然气装置，但现有技术中的焦炉煤气合成天然气装置的操作较为复杂，能耗高，对焦炉气的利用率较低。
3.为此我们提出一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置，包括管道、换热器、分离器、脱co塔和lng精馏塔，其特征在于，
7.煤气处理管道：煤气处理管道经一级换热器、二级换热器后与分离器连通，并由分离器出口管道分别与lng精馏塔、脱co塔连通，所述分离器与脱co塔连通之间设置有三级换热器；
8.第一氮气处理管道：第一氮气处理管道经一级换热器、二级换热器、三级换热器后与脱co塔连通；
9.第二氮气处理管道：第二氮气处理管道首端连通氮气压缩机后经一级换热器、二级换热器、三级换热器后与lng精馏塔连通
10.合成氨原料管道：脱co塔顶部设有合成氨原料管道，合成氨原料管道经三级换热
器、二级换热器、一级换热器后与合成氨装置连通；
11.甲烷合成管道：脱co塔底部设有甲烷合成管道，甲烷合成管道经三级换热器、二级换热器与lng精馏塔连通，lng精馏塔底部设有冷凝装置，lng精馏塔底部冷凝装置处的甲烷合成管道经二级换热器后与lng罐连通。
12.进一步的，所述分离器包括一进口与两出口，其中出口分别与下部管道、上部管道连通，所述上部管道释放气相，所述下部管道释放液相。
13.进一步的，所述脱co塔包括两进口和三出口，其中进口分别与氮气处理管道、煤气处理管道连通，出口分别为上部的氮氢管道、下部的富co液体管道和底部的富甲烷液体管道。
14.进一步的，所述lng精馏塔底部设置有冷凝装置，所述lng精馏塔包括三进口和三出口，其中进口分别与煤气处理管道、氮气处理管道、甲烷合成管道连通；出口分别与顶部的富co气体管道、上部的氮气回流管道、底部的lng收集管道连通，所述lng收集管道经冷凝装置与所述lng罐连通。
15.更进一步的，所述富co液体管道经三级换热器、二级换热器后与透平膨胀机连通，所述透平膨胀机出口管道经二级换热器、一级换热器与燃料气管网连通。
16.更进一步的，所述富co气体管道经二级换热器、一级换热器与燃料气管网连通。
17.更进一步的，所述氮气回流管道经二级换热器和一级换热器后与氮气压缩机连通。
18.进一步的，所述冷凝装置内设置有混合冷剂，所述混合冷剂由冷剂压缩机供给，冷剂压缩机出口管道经一级换热器后与冷凝装置连通，经冷凝装置排出的混合冷剂通过管道经二级换热器、一级换热器后回流至冷剂压缩机。
19.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
20.通过本实用新型的设置，将焦炉煤气中氮氢气提取出来，并通过补氮调节氢氮比作为合成氨系统的原料，同时将焦炉煤气中的甲烷分离制取lng，从脱co塔采出富co液体复温后膨胀与甲烷精馏塔t2顶部的富co气体汇合后提供冷量，复温至常温后送至燃料气管网。该系统操作简单，能耗低，能将焦炉气充分利用，经济效益良好。
附图说明
21.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
22.图1为本实用新型提出的一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置的管道布置示意图。
23.图中：c1
‑
冷剂压缩机；c2
‑
氮气压缩机；ex1
‑
一级换热器；ex2
‑
二级换热器；ex3
‑
三级换热器；v1
‑
分离器；t1
‑
脱co塔；t2
‑
lng精馏塔；tu1
‑
透平膨胀机。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.参照图1，
27.一种焦炉煤气制取合成氨原料及lng的装置，包括氮气压缩机c2、管道、换热器、分离器v1、脱co塔t1和lng精馏塔，
28.氮气压缩机c2设有一出口和一入口，
29.分离器v1包括一进口与两出口，其中出口分别与下部管道(下出口)、上部管道(上出口)连通，上部管道释放气相，下部管道释放液相；
30.lng精馏塔底部设置有冷凝装置，lng精馏塔包括三进口和三出口，其中进口分别与煤气处理管道(中进口)、氮气处理管道(上进口)、甲烷合成管道(下进口)连通；出口分别与顶部的富co气体管道(顶出口)、上部的氮气回流管道(上出口)、底部的lng收集管道连通(底出口)，lng收集管道经冷凝装置与lng罐连通；
31.脱co塔t1包括两进口和三出口，其中进口分别与氮气处理管道(上进口)、煤气处理管道(下进口)连通，出口分别为上部的氮氢管道(上出口)、下部的富co液体管道(下出口)和底部的富甲烷液体管道(底出口)；
32.煤气处理管道：管道经一级换热器ex1、二级换热器ex2后与分离器v1连通，并由分离器v1分设两管道，下部管道与lng精馏塔连通，上部管道经三级换热器ex3与脱co塔t1连通；
33.第一氮气处理管道：管道经一级换热器ex1、二级换热器ex2、三级换热器ex3后与脱co塔t1连通；
34.第二氮气处理管道：管道首端连通氮气压缩机c2后经一级换热器ex1、二级换热器ex2、三级换热器ex3后与lng精馏塔连通
35.合成氨原料管道：脱co塔t1顶部设有管道，管道经三级换热器ex3、二级换热器ex2、一级换热器ex1后与合成氨装置连通；
36.甲烷合成管道：脱co塔t1底部设有管道，管道经三级换热器ex3、二级换热器ex2与lng精馏塔连通，lng精馏塔底部设有冷凝装置，lng精馏塔底部冷凝装置处设有管道经二级换热器ex2后与lng罐连通；
37.富co液体管道经三级换热器ex3、二级换热器ex2后与透平膨胀机tu1连通，透平膨胀机tu1出口管道经二级换热器ex2、一级换热器ex1与燃料气管网连通；富co气体管道经二级换热器ex2、一级换热器ex1与燃料气管网连通；
38.氮气回流管道经二级换热器ex2和一级换热器ex1后与氮气压缩机c2连通；
39.冷凝装置内设置有混合冷剂，混合冷剂由冷剂压缩机c1供给，冷剂压缩机c1出口管道经一级换热器ex1后与冷凝装置连通，经冷凝装置排出的混合冷剂通过管道经二级换热器ex2、一级换热器ex1后回流至冷剂压缩机c1；
40.其中，脱co塔t1与lng精馏塔t2可以为填料塔、板式塔和筛板塔；透平膨胀机可以采用油轴承透平膨胀机和气体轴承膨胀机。
41.本实用新型的工作原理及使用流程：
42.焦炉煤气的管道经一级换热器ex1和二级换热器ex2后与分离器v1进口连通，煤气热降温后形成气液两相进入分离器v1中进行气液分离，
43.气相经分离器v1上出口管道经三级换热器ex3与脱co塔t1下进口连通，
44.液相经分离器v1下出口管道与lng精馏塔中进口连通；
45.脱co塔t1上进口接收中压氮气管网中的氮气，其中压氮气管网的氮气通过调节阀后经一级换热器ex1、二级换热器ex2和和三级换热器ex3冷却成液体后进入脱co塔t1内，液氮与煤气气相混合后，脱co塔t1底产出富甲烷液体、富co液体和氮氢气，
46.氮氢气经脱co塔t1上出口管道排出经三级换热器ex3、二级换热器ex2和和一级换热器ex1提供冷量后最为原料送至合成氨装置，
47.富co液体由脱co塔t1下出口管道排出，经三级换热器ex3和二级换热器ex2复温后进入透平膨胀机tu1膨胀降温，并与lng精馏塔顶出口排出的富co气体汇合后返回一级换热器ex1和二级换热器ex2提供冷量，复温至常温后送至燃料气管网，
48.富甲烷液体由脱co塔t1底出口减压后经三级换热器ex3、二级换热器ex2复温后经lng精馏塔下进口进入lng精馏塔内；
49.lng精馏塔的上进口接收氮气压缩机c2中的氮气，氮气经过氮气压缩机c2压缩后进入一级换热器ex1、二级换热器ex2、和三级换热器ex3冷却成液体后进入lng精馏塔塔顶冷凝器内，提供塔顶所需冷量后，经lng精馏塔的上出口返回三级换热器ex3、二级换热器ex2和一级换热器ex1复温至常温返回压缩机入口，
50.lng精馏塔的中进口接收焦炉煤气分离后的液相部分，
51.lng精馏塔的下进口接收富甲烷液体，
52.lng精馏塔底部管道排出冷凝后的甲烷液体从，经二级换热器ex2过冷后送至lng储罐，
53.冷凝装置设置于lng精馏塔的底部，其内置有混合冷剂，混合冷剂由冷剂压缩机c1供给，冷剂压缩机c1出口管道经一级换热器ex1后与冷凝装置连通，经冷凝装置排出的混合冷剂通过管道经二级换热器ex2、一级换热器ex1后回流至冷剂压缩机c1。
54.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。