PDF《煤制甲醇中的合成气深冷分离制 LNG 的工艺研发》

膨胀机作为整个系统的 主要冷量来源, 依靠膨胀制冷, 代替焦尔 - 汤姆逊节流 效应, 等熵效率更高, 制冷效率更好.

2 工艺流程 2.

1 工艺流程的选择 不同的工艺流程往往体现在能耗、 设备投资及操 作性上的差异.本文主要讨论氮气膨胀工艺与混合冷 剂工艺的差异, 两者的比较见表1. 表1 不同液化工艺的比较 T a b l e1 C o m p a r i s o no f d i f f e r e n t l i q u e f a c t i o np r o c e s s 内容 氮气膨胀制冷工艺 混合制冷剂制冷工艺 流程特点 膨胀制冷 节流制冷 制冷剂 惰性气体: 氮气 甲烷、 乙烯、 丙烷、 异戊烷、 氮气等 5种 设备配置 ①氮气压缩机;

②增压透平 膨胀机组 ①混合冷剂压缩机;

②纯冷剂储存 系统;

③混合冷剂配置系统;

④混 合冷剂组分分析系统;

⑤混合冷剂 液体泵 能耗 单位功耗相对较高, 但氮气 价格便宜, 补充费用较低 相对较低,混合冷剂需单独外购, 补充费用较高 流程 工艺流程相对简单 工艺流程相对复杂 操作性 操作简单, 启动时间短 操作复杂, 需配置冷剂, 启动时间长 安全性 冷剂为氮气, 安全性高 冷剂为烃类, 安全性低 投资 与不同配置要求有关 与不同配置要求有关 国产化 能力 氮气压缩机、 氮气膨胀机国 产能力较强, 技术成熟, 供 货周期短 混合冷剂压缩机功率较大, 国产化 能力较弱, 一般需要进口, 成本较 高, 供货周期较长 由表1可知, 氮气膨胀制冷工艺与混合冷剂制冷 工艺相比, 前者具有流程简单、 工艺设备少、 操作方便、

5 5 第4 4卷第1期 赖秀文 等 煤制甲醇中的合成气深冷分离制 L N G 的工艺研发 日常消耗费用低等优点.虽然前者能耗比混合冷剂流 程高, 但针对本文依托的项目中气源组分中氢气组分 较高、 甲烷组分较低的情况, 综合分析可知, 采用带氮 气膨胀机的膨胀制冷工艺更加合适. 2.

2 工艺流程的介绍 来自甲醇洗系统的原料气状态及组分见表2. 表2 原料气组成及状态 T a b l e2 C o m p o s i t i o na n ds t a t eo f f e e dg a s 流量/ ( m

3 ・h-1 )

1 0

24 3

5 温度/℃

3 0 表压/ MP a 3.

4 y( 组分) H2 0.

6 1

57 C O 0.

2 7

22 CH4 0.

1 0

26 N 2+A r 2. 4*1 0-3 C 2H6 7. 1*1 0-3 C O2

2 0*1 0-6 H2 S +C O S 0. 1*1 0-6 CH3OH

2 0 0*1 0-6 来自低温甲醇洗的合成气中主要成分为 C O、 H

2、 CH4, 还有微量的 C O 2( ≤2 0*1 0-6 ( y) ) 、 CH3OH( ≤

2 0 0*1 0-6 ( y) ) 及H2O 等.由于甲烷深冷分离工序 是在低温状态下操作, 净化气中微量的二氧化碳和甲 醇会在低温下冻结而堵塞冷箱内的板翅式换热器的通 道, 因此, 在合成气进入冷箱之前, 必须在分子筛吸附 器中将净化气中微量的二氧化碳、 甲醇和水脱除, 使其 摩尔 分数达到CO2≤1*1 0-6 、 H2 S≤0. 1*1 0-6 、 CH3OH≤1*1 0-6 、 H2O≤0. 1*1 0-6 的净化指标. 采用分子筛作为吸附剂, 本项目的分子筛深度纯化工 艺主要由吸附、 再生和冷却操作组成.吸附器由2台 组成, 内装高性能分子筛, 一台吸附时, 另一台再生/冷却, 吸附周期为2 4h, 由程控阀实现自动切换;

分子筛 再生用的气体为低压氮气, 再生温度为2

2 0℃, 再生气 量为90

0 0 m3 / h. 原料气经深度净化后进入冷箱, 净化后的原料气 依次 经板翅式换热器E

01、 E

0

2、 E

0

3、 E

0 4 冷却至-1

6 2 ℃, 进入合成气精馏塔 T