一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置及其方法，包括湿法脱碳塔、再生塔、贫液泵、分子筛吸附器、氮气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、气液分离器和精馏塔；精馏塔顶部设有冷凝器，底部设有再沸器，中部分别设有气相原料进口和液相原料进口，顶部设有废气出口，底部设有液体甲烷出口；各设备之间通过管道相连通。甲醇合成尾气经过净化进入主换热器中换热，换热后进入精馏塔参与精馏，精馏后精馏塔底部得到液态甲烷，处理后排出收集；精馏塔顶部废气处理后送出；氮气经过循环处理进行利用。通过本发明专利技术能够实现甲醇尾气中有效组分甲烷的回收再利用，从而减少排放，同时生产出清洁燃料液体甲烷。

【技术实现步骤摘要】
一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置及其方法
本专利技术属于气体分离和液化装置
，具体涉及一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置及其方法。
技术介绍
随着社会的发展，人们对环境问题越来越重视，对清洁能源的需求越来越大。传统工业挖潜增效和进行节能减排发展循环经济的需求越来越强烈，提高原料利用率、减少污染物排放来提高经济和社会效益。目前，传统的直接或间接以煤为原料甲醇合成装置，由于洁净尾气中甲烷、氩气等组分惰性气体组分的存在，所以都需要排放富含甲烷的驰放气以保证合成的连续进行。这些驰放气很多送到火炬白白烧掉或者送到锅炉简单烧掉，利用率很低。目前，天然气液化分离装置多采用混合工质制冷循环和高低温膨胀机制冷，制冷工质多为易燃易爆物质，而且设备和操作复杂，投资较大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备液态甲烷LNG的装置及其方法。通过本专利技术提供的方法和装置能够实现甲醇尾气中有效组分甲烷的回收再利用，从而减少排放，同时生产出清洁燃料液体甲烷LNG；而且本专利技术装置设备配置简单、操作方便、投资较小，另外本专利技术装置的适应性较强，能够在50～110%负荷范围内运行，对甲醇尾气组分的变化有较强的适应性。为了解决上述问题，本专利技术采取的技术方案是：本专利技术提供一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置，所述装置包括MDEA湿法脱碳塔、MDEA再生塔、贫液泵、多床层分子筛吸附器、氮气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、气液分离器和精馏塔；所述精馏塔顶部设有冷凝器，底部设有再沸器，中部分别设有气相原料进口和液相原料进口，顶部设有废气出口，底部设有液体甲烷出口；所述各设备之间通过管道相连通，具体连接关系为：MDEA湿法脱碳塔底部设有原料甲醇合成尾气进口，原料甲醇合成尾气通过101管道由甲醇合成尾气进口进入MDEA湿法脱碳塔，MDEA湿法脱碳塔顶部初步净化甲醇尾气出口经102管道与多床层分子筛吸附器底部初步净化甲醇尾气进口连通，多床层分子筛吸附器顶部洁净尾气出口通过103管道与主换热器洁净尾气进口相连通；MDEA湿法脱碳塔底部MDEA饱和溶液出口经104管道与再生塔顶部MDEA饱和溶液进口相连通，再生塔底部贫液出口经105管道与贫液泵相连通，贫液泵经106管道与MDEA湿法脱碳塔顶部贫液进口相连通；主换热器洁净尾气出口经301管道与精馏塔底部设有的再沸器相连通，再沸器气液混合物出口经302管道与气液分离器相连通，气液分离器顶部气相出口经304管道与精馏塔中部设有的气相原料进口相连通，气液分离器底部液相出口经303管道与精馏塔中部设有的液相原料进口相连通；精馏塔底部液态甲烷LNG出口经305管道与过冷器液态甲烷LNG进口相连通，过冷器液态甲烷LNG出口经306管道送出收集；精馏塔顶部废气出口经307管道与过冷器废气进口相连通，过冷器废气出口经308管道与主换热器废气进口相连通，主换热器废气出口经309管道送出；氮气经201管道由进口进入氮气压缩机，氮气压缩机的氮气出口经202管道与增压透平膨胀机增压端氮气进口相连通，增压透平膨胀机增压端氮气出口经203管道与主换热器氮气进口相连通；主换热器设有一个氮气出口和一个液氮出口，主换热器氮气出口经204管道与增压透平膨胀机膨胀端氮气进口相连通，增压透平膨胀机膨胀端氮气出口经205管道与主换热器膨胀氮气进口相连通，主换热器复热后膨胀氮气出口经206管道与201管道相连通；主换热器的液氮出口经207管道与精馏塔顶部设有的冷凝器相连通，汽化后的氮气由精馏塔顶部出口经208管道与过冷器的氮气进口相连通，过冷器的氮气出口经209管道与主换热器的氮气进口相连通，复热后的氮气由主换热器氮气出口经210管道与201管道相连通。根据上述的氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置，所述主换热器、过冷器、冷凝器和再沸器均为板翅式换热器；所述MDEA湿法脱碳塔、再生塔和精馏塔均为填料精馏塔或筛板精馏塔。另外，提供一种利用上述装置回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的方法，所述方法包括以下步骤：a、原料甲醇合成尾气通过101管道由MDEA湿法脱碳塔底部进入MDEA湿法脱碳塔中进行初步净化（初步净化过程中除去甲醇合成尾气中的二氧化碳、甲醇等杂质），初步净化后的甲醇合成尾气由MDEA湿法脱碳塔顶部排出、通过102管道进入多床层分子筛吸附器中进行净化干燥（经过净化干燥除掉低温下容易冻结的水以及重烃等杂质），净化干燥后得到洁净尾气（洁净尾气中主要成分为甲烷、氢气、氮气和一氧化碳）；甲醇合成尾气在MDEA湿法脱碳塔中初步净化后，MDEA湿法脱碳塔底部得到MDEA饱和溶液，MDEA饱和溶液由MDEA湿法脱碳塔底部排出、通过104管道由MDEA再生塔顶部进入，在MDEA再生塔中进行精馏，精馏后得到贫液，贫液由MDEA再生塔的底部排出进入105管道、经贫液泵加压后通过106管道进入MDEA湿法脱碳塔顶部循环利用；b、步骤a得到的洁净尾气通过103管道进入主换热器中换热吸收冷量被降温，降温后的洁净尾气通过301管道进入精馏塔底部设有的再沸器中作为再沸器热源，与精馏塔塔底的液体甲烷进行换热，洁净尾气被进一步降温并部分液化，液化后通过302管道进入气液分离器中进行分离，分离后的液相由气液分离器的底部排出经303管道进入精馏塔中部设有的液相原料进口，分离后的气相由气液分离器的顶部排出经304管道进入精馏塔中部设有的气相原料进口，气相和液相进入精馏塔进行低温精馏分离；c、精馏分离后，精馏塔塔底得到纯度大于99%的液态甲烷，液态甲烷LNG由精馏塔塔底排出、通过305管道进入过冷器中，在过冷器中液态甲烷LNG被返流来自精馏塔的废气和塔顶冷凝器的氮气降温过冷，过冷后的液态甲烷LNG经306管道送出收集；d、精馏分离后，精馏塔塔顶得到废气（废气中主要成分为氢气、氮气和一氧化碳），废气由精馏塔塔顶排出、经307管道进入过冷器中回收冷量，然后通过308管道进入主换热器中继续回收冷量，回收冷量后的废气通过309管道送出，送出的废气首先作为多床层分子筛吸附器的再生气，然后去作燃料气；e、氮气通过201管道进入氮气压缩机进行压缩，压缩后通过202管道进入增压透平膨胀机的增压端继续增压，增压后的氮气通过203管道进入主换热器中进行冷却，冷却后的氮气分两部分从主换热器中送出，一部分从主换热器送出后经204管道进入增压透平膨胀机的膨胀端进行膨胀降温，膨胀后的氮气通过205管道回到主换热器中回收冷量，复热后的氮气经206管道回到201管道继续参与循环；另一部分冷却后被液化成液氮从主换热器送出经207管道进入精馏塔顶部设有的冷凝器中，为冷凝器提供冷源而自身被汽化，汽化后由精馏塔顶部送出通过208管道进入过冷器中回收冷量，然后由过冷器送出通过209管道进入主换热器中继续回收冷量，复热后的氮气由主换热器送出经210管道回到201管道继续参与循环。根据上述的氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的方法，所述主换热器、过冷器、冷凝器和再沸器均为板翅式换热器；所述MDEA湿法脱碳塔、再生塔和精馏塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置，其特征在于，所述装置包括MDEA湿法脱碳塔、MDEA再生塔、贫液泵、多床层分子筛吸附器、氮气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、气液分离器和精馏塔；所述精馏塔顶部设有冷凝器，底部设有再沸器，中部分别设有气相原料进口和液相原料进口，顶部设有废气出口，底部设有液体甲烷出口；所述各设备之间通过管道相连通，具体连接关系为：MDEA湿法脱碳塔底部设有原料甲醇合成尾气进口，原料甲醇合成尾气通过101管道由甲醇合成尾气进口进入MDEA湿法脱碳塔，MDEA湿法脱碳塔顶部初步净化甲醇尾气出口经102管道与多床层分子筛吸附器底部初步净化甲醇尾气进口连通，多床层分子筛吸附器顶部洁净尾气出口通过103管道与主换热器洁净尾气进口相连通；MDEA湿法脱碳塔底部MDEA饱和溶液出口经104管道与再生塔顶部MDEA饱和溶液进口相连通，再生塔底部贫液出口经105管道与贫液泵相连通，贫液泵经106管道与MDEA湿法脱碳塔顶部贫液进口相连通；主换热器洁净尾气出口经301管道与精馏塔底部设有的再沸器相连通，再沸器气液混合物出口经302管道与气液分离器相连通，气液分离器顶部气相出口经304管道与精馏塔中部设有的气相原料进口相连通，气液分离器底部液相出口经303管道与精馏塔中部设有的液相原料进口相连通；精馏塔底部液态甲烷LNG出口经305管道与过冷器液态甲烷LNG进口相连通，过冷器液态甲烷LNG出口经306管道送出收集；精馏塔顶部废气出口经307管道与过冷器废气进口相连通，过冷器废气出口经308管道与主换热器废气进口相连通，主换热器废气出口经309管道送出；氮气经201管道由进口进入氮气压缩机，氮气压缩机的氮气出口经202管道与增压透平膨胀机增压端氮气进口相连通，增压透平膨胀机增压端氮气出口经203管道与主换热器氮气进口相连通；主换热器设有一个氮气出口和一个液氮出口，主换热器氮气出口经204管道与增压透平膨胀机膨胀端氮气进口相连通，增压透平膨胀机膨胀端氮气出口经205管道与主换热器膨胀氮气进口相连通，主换热器复热后膨胀氮气出口经206管道与201管道相连通；主换热器的液氮出口经207管道与精馏塔顶部设有的冷凝器相连通，汽化后的氮气由精馏塔顶部出口经208管道与过冷器的氮气进口相连通，过冷器的氮气出口经209管道与主换热器的氮气进口相连通，复热后的氮气由主换热器氮气出口经210管道与201管道相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置，其特征在于，所述装置包括MDEA湿法脱碳塔、MDEA再生塔、贫液泵、多床层分子筛吸附器、氮气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、气液分离器和精馏塔；所述精馏塔顶部设有冷凝器，底部设有再沸器，中部分别设有气相原料进口和液相原料进口，顶部设有废气出口，底部设有液体甲烷出口；所述各设备之间通过管道相连通，具体连接关系为：MDEA湿法脱碳塔底部设有原料甲醇合成尾气进口，原料甲醇合成尾气通过101管道由甲醇合成尾气进口进入MDEA湿法脱碳塔，MDEA湿法脱碳塔顶部初步净化甲醇尾气出口经102管道与多床层分子筛吸附器底部初步净化甲醇尾气进口连通，多床层分子筛吸附器顶部洁净尾气出口通过103管道与主换热器洁净尾气进口相连通；MDEA湿法脱碳塔底部MDEA饱和溶液出口经104管道与再生塔顶部MDEA饱和溶液进口相连通，再生塔底部贫液出口经105管道与贫液泵相连通，贫液泵经106管道与MDEA湿法脱碳塔顶部贫液进口相连通；主换热器洁净尾气出口经301管道与精馏塔底部设有的再沸器相连通，再沸器气液混合物出口经302管道与气液分离器相连通，气液分离器顶部气相出口经304管道与精馏塔中部设有的气相原料进口相连通，气液分离器底部液相出口经303管道与精馏塔中部设有的液相原料进口相连通；精馏塔底部液态甲烷LNG出口经305管道与过冷器液态甲烷LNG进口相连通，过冷器液态甲烷LNG出口经306管道送出收集；精馏塔顶部废气出口经307管道与过冷器废气进口相连通，过冷器废气出口经308管道与主换热器废气进口相连通，主换热器废气出口经309管道送出；氮气经201管道由进口进入氮气压缩机，氮气压缩机的氮气出口经202管道与增压透平膨胀机增压端氮气进口相连通，增压透平膨胀机增压端氮气出口经203管道与主换热器氮气进口相连通；主换热器设有一个氮气出口和一个液氮出口，主换热器氮气出口经204管道与增压透平膨胀机膨胀端氮气进口相连通，增压透平膨胀机膨胀端氮气出口经205管道与主换热器膨胀氮气进口相连通，主换热器复热后膨胀氮气出口经206管道与201管道相连通；主换热器的液氮出口经207管道与精馏塔顶部设有的冷凝器相连通，汽化后的氮气由精馏塔顶部出口经208管道与过冷器的氮气进口相连通，过冷器的氮气出口经209管道与主换热器的氮气进口相连通，复热后的氮气由主换热器氮气出口经210管道与201管道相连通。2.根据权利要求1所述的氮气单级膨胀制冷回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的装置，其特征在于：所述主换热器、过冷器、冷凝器和再沸器均为板翅式换热器；所述MDEA湿法脱碳塔、再生塔和精馏塔均为填料精馏塔或筛板精馏塔。3.一种利用权利要求1所述装置回收甲醇合成尾气中甲烷制备LNG的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a、原料甲醇合成尾气通过101管道由MDEA湿法脱碳塔底部进入MDEA湿法脱碳塔中进行初步净化，初步净化后的甲醇合成尾气由MDEA湿法脱碳塔顶部排出、通过102管道进入多床层分子筛吸附器中进行净化干燥，净化干燥后得到洁净尾气；甲醇合成尾气在MDEA湿法脱碳塔中初步净化后，MDEA湿法脱碳塔底部得到MDEA饱和溶液，MDEA饱和溶液由MDEA湿法脱碳塔底部排出、通过104管道由MDEA再生塔顶部进入，在MDEA再生塔中进行精馏，精馏后得到贫液，贫液由MDEA再生塔的底部排出进入105管道、经贫液泵加压后通过106管道进入MDEA湿法脱碳塔顶部循环利用；b、步骤a得到的洁净尾气通过103管道进入主换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭明扬，张世田，贾军，孙兴力，
申请(专利权)人：河南开元空分集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41