一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，所述的煤基合成天然气工艺采用的装置包括煤气化器、变换热回收器、净化装置和甲烷化反应器，所述的气体净化装置包括脱硫单元和脱碳单元，经变换热回收器变换所得变换气经脱硫单元脱硫后进入甲烷化反应器，制得粗甲烷产品气，经脱碳单元脱除CO2得到SNG产品。与现有技术相比，本实用新型专利技术能够同时对来自上游装置的变换气脱硫和对来自下游甲烷化反应器的粗甲烷产品气脱碳，净化效果好，同时，吸收剂能循环利用，降低成本。

Gas purifying device for coal based synthetic natural gas process

The utility model relates to a coal based synthetic natural gas process gas purification device, device using coal based synthetic natural gas the process including coal gasifier, transform heat exchanger, purification device and methanation reactor, the gas purifying device comprises a desulfurization and decarbonization unit by unit transform heat recovery converter gas desulfurization desulfurization unit by the transformation into a methanation reactor, methane gas to prepare crude products, SNG products obtained by removal of CO2 decarbonization unit. Compared with the prior art, the utility model can at the same time, from the upstream device and gas desulphurization from downstream methanation reactor of crude products of methane gas decarbonization, good purifying effect, at the same time, the absorbent can be recycled to reduce costs.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤基合成天然气
，具体涉及一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置。
技术介绍
我国能源结构为富煤少油贫气，近年来随着我国环境矛盾越来越突出，作为清洁能源的天然气将会日益受到人们的青睐，随之天然气的需求缺口也将大幅增加，因此，充分利用国内的煤碳资源进行煤制合成天然气是一个很好的煤炭综合利用途径。传统煤基合成天然气工艺路线如附图1所示，依次为煤气化生产粗合成气(1a)，粗合成气(1a)经变换调整3(H2-CO2)/(CO+CO2)比约等于0.9～1.1的变换气(2a)，变换气(2a)中CO2含量一般在25％～45％之间、H2S含量0.05％～2％之间，变换气(2a)经低温甲醇洗净化脱硫脱碳后得到总硫含量小于0.1ppm、CO2含量在1％～3％左右的净化气(3a)，净化气(3a)经甲烷化反应之后得到甲烷含量大于95％、CO2含量小于1％的SNG产品(4a)。专利CA2013107336610提到利用低温甲醇洗干燥、净化和冷却变换粗合成气和SNG产品气的方法及其装置，在工艺以及传统的低温甲醇洗工艺中，低温甲醇在吸收变换气或其它原料气体中的CO2、H2S等酸性气体的同时，不可避免地会吸收部分H2、CO、CH4等有效气体，在传统的低温甲醇洗工艺中大都设置中压闪蒸塔或闪蒸罐来回收这部分有效气，这部分有效气同时会含有大量的CO2和少量的H2S，其中CO2含量一般均大于50％以上，此部分气体经压缩机提压后送至变换气洗涤塔入口，这无疑会增加变换气洗涤塔顶循环甲醇的流量以吸收此部分气体中的CO2和H2S气体，即同时增加了低温甲醇洗系统的甲醇输送能耗和甲醇再生过程的能耗。在甲烷化系统，甲烷化反应为强放热反应，为控制甲烷化反应的温升，防止高温烧坏催化剂和损坏反应器，通常将第一级甲烷化或后续甲烷化反应器出口的很大一部分产品气，通过压缩机加压后，循环至第一级甲烷化反应器入口，通过产品气循环来稀释原料气，以达到控制第一级甲烷化反应器反应温升的目的，或者在第一级甲烷化反应器前通入蒸汽、水或其它惰性气体控制第一级甲烷化反应器的反应温升。但由于其通入的蒸汽、水或惰性气体的用量较大，使甲烷化系统的能耗较大。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能同时对来自上游装置的变换气脱硫和对来自下游甲烷化系统的粗甲烷产品气脱碳、回收物可分级利用的用于煤基合成天然气装置的气体净化装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，所述的煤基合成天然气工艺采用的装置包括煤气化器、变换热回收器、净化装置和甲烷化反应器，所述的气体净化装置包括脱硫单元和脱碳单元，经变换热回收器变换所得变换气经脱硫单元脱硫后进入甲烷化反应器，制得粗甲烷产品气，经脱碳单元脱除CO2得到SNG产品。该装置能同时对来自上游装置的变换气脱硫和对来自下游甲烷化反应器的粗甲烷产品气脱碳，同时在甲醇再生过程中通过设置不同压力等级的气提塔、闪蒸罐，将回收的含有甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等组分的气体分级利用，含硫气体通过压缩机提压后与变换气混合，作为合成甲烷的原料气使用，不含硫气体通过压缩机提压后输送到甲烷化反应器，作为控制甲烷化反应深度的稀释气使用。所述的脱硫单元包括一号闪蒸罐、变换气洗涤塔和含硫甲醇闪蒸罐；所述的一号闪蒸罐的入口连接所述的变换气转化系统，并在管路上设置原料气冷却器，一号闪蒸罐的顶部连接所述变换气洗涤塔的塔底气相进口，一号闪蒸罐的底部连接甲醇/水分离系统；所述的变换气洗涤塔设有塔底气相进口、塔顶气相出口、塔底液相出口和塔顶液相进口；塔顶气相出口连接的管道分为两路，一路连接脱碳单元，即与甲烷气提塔底部气相进口连通，作为气提气，气提粗甲烷产品气洗涤液中的甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等有效组分，另一路通过原料气冷却器后与所述甲烷化反应器入口连接；塔底液相出口与含硫甲醇闪蒸罐连通，并在连接管路上设置三号换热器，利用含硫甲醇闪蒸罐减压闪蒸出含有甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等可回收利用的有效气体；所述的含硫甲醇闪蒸罐设有中部液相进口、底部液相出口、顶部气相进口、顶部气相出口；顶部气相出口经循环气压缩机与一号闪蒸罐的入口连通，用于再利用未被吸收的气体，底部液相出口连接的管道分为两路，均与甲醇再生单元连接。所述的变换气洗涤塔只设置一段，用于脱除变换气中的硫，其操作压力为20atm～60atm，塔顶与塔底温度为-65℃～-35℃；变换气洗涤塔塔顶所得净化变换气中CO2含量为20％～50％。上述脱硫单元进行脱硫的过程包括以下几个步骤：(1)变换气经原料气冷却器冷却后，送入一号闪蒸罐，液相送入甲醇/水分离系统，气相进入变换气洗涤塔底部，经塔顶的富液甲醇洗涤后脱除其中含硫组分；(2)变换气洗涤塔顶部得到净化变换气，其中绝大部分净化变换气经原料气冷却器回收冷量后送至下游甲烷化装置，进行甲烷化反应，得到粗甲烷产品气，剩余净化变换气送至甲烷气提塔底部作为气提气；(3)变换气洗涤塔底部的含硫甲醇物料经冷却、减压后送入含硫甲醇闪蒸罐，闪蒸出含有甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳的气相经循环气压缩机提压后与变换气、喷淋甲醇混合，冷却后送至变换气洗涤塔底部入口进行循环，含硫甲醇闪蒸罐的液相被分成两股，均进行甲醇再生。所述的脱碳单元包括二号闪蒸罐、粗甲烷产品气洗涤塔、甲烷气提塔和无硫甲醇闪蒸罐；所述的二号闪蒸罐与所述的甲烷化反应器的出口相连，并在该管路上设置粗甲烷产品气冷却器，二号闪蒸罐的顶部连接所述粗甲烷产品气洗涤塔的塔底气相进口入口，二号闪蒸罐的底部连接甲醇/水分离系统；所述的粗甲烷产品气洗涤塔设有塔底气相进口、塔顶气相出口、塔底液相出口、塔顶液相进口和塔顶段下部液相进口，粗甲烷产品气经粗甲烷产品气冷却器、闪蒸罐连通粗甲烷产品气洗涤塔底部气相进口，通过粗甲烷产品气洗涤塔脱除其中的CO2组分；粗甲烷产品气洗涤塔塔底液相出口连接的管道分为两路，一路连接所述甲烷气提塔顶部液相进口，通过甲烷气提塔回收低温甲醇中溶解的甲烷、氢气、一氧化碳等有效气体，另一路连接所述变换气洗涤塔塔顶液相进口，并在该管路上依次设置一号泵、一号换热器和二号换热器；所述的甲烷气提塔顶部气相出口连接所述甲烷化反应器，并在管路上依次设置七号换热器和甲烷稀释气压缩机；甲烷气提塔底部液相出口连接所述无硫甲醇闪蒸罐，减压进一步闪蒸回收低温甲醇中溶解的甲烷、氢气、一氧化碳等有效气体。并在该管路上设置四号换热器；所述的无硫甲醇闪蒸罐气相出口连接含硫甲醇闪蒸罐顶部的气相进口；无硫甲醇闪蒸罐底部的液相出口连接所述的甲醇再生单元。采用上述脱碳单元进行脱碳的过程包括以下几个步骤：(a)粗甲烷产品气经粗甲烷产品气冷却器冷却后，送入二号闪蒸罐，得到的液相送入后续的甲醇/水分离系统，气相进入粗甲烷产品气洗涤塔底部，经塔顶的贫甲醇、半贫甲醇洗涤，脱除粗甲烷产品气中的CO2组分，粗甲烷产品气洗涤塔顶部净化好的甲烷产品气经粗甲烷产品气冷却器回收冷量后送出界区；(b)粗甲烷产品气洗涤塔底部的一部分无硫甲醇富液依次通过一号泵、一号换热器和二号换热器，冷却得到富液甲醇，送至变换气洗涤塔顶部作为变换气脱硫的吸收剂使用，剩余部分经减压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，所述的煤基合成天然气工艺采用的装置包括煤气化器、变换热回收器、净化装置和甲烷化反应器，其特征在于，所述的气体净化装置包括脱硫单元和脱碳单元，经变换热回收器变换所得变换气经脱硫单元脱硫后进入甲烷化反应器，制得粗甲烷产品气，经脱碳单元脱除CO2得到SNG产品。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，所述的煤基合成天然气工艺采用的装置包括煤气化器、变换热回收器、净化装置和甲烷化反应器，其特征在于，所述的气体净化装置包括脱硫单元和脱碳单元，经变换热回收器变换所得变换气经脱硫单元脱硫后进入甲烷化反应器，制得粗甲烷产品气，经脱碳单元脱除CO2得到SNG产品。2.根据权利要求1所述的一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，其特征在于，所述的脱硫单元包括一号闪蒸罐(3)、变换气洗涤塔(6)和含硫甲醇闪蒸罐(12)；所述的一号闪蒸罐(3)的入口连接所述的变换热回收器，并在管路上设置原料气冷却器(2)，一号闪蒸罐(3)的顶部连接所述变换气洗涤塔(6)的塔底气相进口，一号闪蒸罐(3)的底部连接甲醇/水分离系统；所述的变换气洗涤塔(6)设有塔底气相进口、塔顶气相出口、塔底液相出口和塔顶液相进口；塔顶气相出口连接的管道分为两路，一路连接脱碳单元，另一路通过原料气冷却器(2)后与所述甲烷化反应器入口连接；塔底液相出口与含硫甲醇闪蒸罐(12)连通，并在连接管路上设置三号换热器(11)；所述的含硫甲醇闪蒸罐(12)设有中部液相进口、底部液相出口、顶部气相进口、顶部气相出口；顶部气相出口经循环气压缩机(14)与一号闪蒸罐(3)的入口连通，底部液相出口连接的管道分为两路，均与甲醇再生单元连接。3.根据权利要求2所述的一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，其特征在于，所述的变换气洗涤塔(6)只设置一段，用于脱除变换气中的硫，其操作压力为20atm～60atm，塔顶与塔底温度为-65℃～-35℃。4.根据权利要求1所述的一种用于煤基合成天然气工艺的气体净化装置，其特征在于，所述的脱碳单元包括二号闪蒸罐(19)、粗甲烷产品气洗涤塔(22)、甲烷气提塔(33)和无硫甲醇闪蒸罐(39)；所述的二号闪蒸罐(19)与所述的甲烷化反应器的出口相连，并在该管路上设置粗甲烷产品气冷却器(18)，二号闪蒸罐(19)的顶部连接所述粗甲烷产品气洗涤塔(22)的塔底气相进口入口，二号闪蒸罐(19)的底部连接甲醇/水分离系统；所述的粗甲烷产品气洗涤塔(22)设有塔底气相进口、塔顶气相出口、塔底液相出口、塔顶液相进口和塔顶段下部液相进口；粗甲烷产品气洗涤塔(22)塔底液相出口连接的管道分为两路，一路连接所述甲烷气提塔(33)顶部液相进口，另一路连接所述变换气洗涤塔(6)塔顶液相进口，并在该管路上依次设置一号泵(28)、一号换热器(29)和二号换热器(30)；所述的甲烷气提塔(33)顶部气相出口连接所述甲烷化反应器，并在管路上依次设置七号换热器(71)和甲烷稀释气压缩机(72)；甲烷气提塔底部液相出口连接所述无硫甲醇闪蒸罐(39)，并在该管路上设置四号换热器(38)；所述的无硫甲醇闪蒸罐(39)气相出口连接含硫甲醇闪蒸罐(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫万福，侯宁，吕建宁，闫兵海，
申请(专利权)人：惠生工程中国有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31