利用费托合成尾气联产天然气、LPG和石脑油的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及利用费托合成尾气联产合成天然气SNG、LPG和石脑油的方法以及用于实施该方的装置，其中，通过将费托合成尾气中的CO2含量调整至特定范围得到原料气，并对原料气进行低温分离处理、甲烷化处理和低温油洗处理，从而得到合成天然气，并联产LPG和石脑油。本发明专利技术所述的方法可实现对费托合成尾气中的各种有用成分的高效利用，提高了煤制油生产企业的经济效益。效益。效益。

【技术实现步骤摘要】
利用费托合成尾气联产天然气、LPG和石脑油的方法及装置


[0001]本专利技术属于费托合成领域，涉及费托合成尾气的处理方法。具体而言，本专利技术涉及将具有特定CO2含量的费托合成尾气作为原料气进行处理，从而联产合成天然气(SNG)、LPG和石脑油的方法以及用于实施该方法的装置。

技术介绍

[0002]天然气被认为是一种清洁、便捷、安全的优质能源，其主要成分为甲烷(CH4)，被广泛应用于发电、化工、城市燃气、汽车燃料等行业，是世界上主要的清洁能源之一。但是，我国是一个富煤、贫油、少气的国家，天然气储量仅占世界总储量的1.3％。而且，煤炭分布极不均衡，主要集中在内蒙古、新疆、陕西、山西等地，运输极不方便。煤制天然气是煤炭清洁转化的一种重要途径，煤制天然气技术是将高碳的煤炭资源转化为低碳、富氢且便于长距离输送的替代天然气，其热值≥34.6MJ/m3，热能利用效率可达到52.57％，但是其耗煤的相当比例是通过燃烧直接转化，热能效率低，资源浪费及环境污染严重。
[0003]目前常利用费托合成反应来实现煤炭高效清洁利用。所述的费托合成反应是指煤炭气化后的粗煤气经过水洗、变换、脱CO2、脱硫处理后得到的合成气(CO和H2)，在费托合成反应器中，并在费托合成催化剂的作用下发生的反应，从而生产气态烃、液态烃以及合成蜡等粗产品。这些粗产品再经过加氢精制、加氢裂化、催化裂化、降凝反应等工艺处理后可生产得到高品质的石脑油、汽油、柴油和石蜡等产品。在费托合成反应中，也会产生大量的费托合成尾气，如果不加以利用将会造成资源浪费。
[0004]目前对于费托合成尾气的回收利用进行了较多的研究，例如，中国专利申请CN201910952440.X中公开了一种费托合成尾气回收利用系统工艺，得到LNG产品、丙烷、乙烷、氢气产品和一氧化碳等。中国专利申请CN201820639142.6中公开了费托合成尾气净化并回收轻烃的装置，回收得到LPG产品。中国专利申请CN201610342193.8中公开了利用费托合成尾气制液化天然气的工艺与系统，从费托合成尾气中液化分离出液化天然气、富氢气、富一氧化碳气体等。以上方法关注的是对尾气中存在的组分进行回收。此外，有些方法不仅回收尾气中存在的组分，还涉及对尾气中的部分组分进行转化后再回收利用，例如，中国专利申请CN201610695802.8中公开了一种选择性催化氧化转化费托合成尾气的综合利用工艺，从尾气中分离提取得到氢气，并在催化剂的作用下，使循环尾气中的低碳烃与氧化剂发生选择性催化氧化反应转化为氢气和一氧化碳，从而回收利用氢气和一氧化碳。
[0005]本专利技术人在实际生产过程中发现，费托合成反应排出的费托尾气中含有大量的H2、CO、CH4、低碳烃(C8以下烃)、CO2和N2等。在对其中的氢气、一氧化碳、LNG、LPG组分进行回收之后，如果直接将剩余的尾气成分进行放空或者燃烧，不仅严重污染大气，而且造成能源浪费，与当今能源高效清洁利用的期望极不协调。为此，本专利技术人发现基于控制费托合成尾气的特定组成，对费托合成尾气进行甲烷化处理等是实现能源清洁利用的高效途径。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术人通过研究发现，采用其中的CO2含量调整至特定范围的费托合成尾气作为原料气，进行低温分离、甲烷化和低温油洗等处理，从而能够联产合成天然气SNG、LPG和石脑油。
[0007]在一个方面，本专利技术涉及一种利用费托合成尾气联产天然气、LPG和石脑油的方法，其中，所述方法包括：
[0008](1)将费托合成尾气中的CO2的摩尔百分比调整为8％～10％，得到原料气；
[0009](2)将所述原料气进行低温分离，得到吸收干气和吸收富液，将所述吸收干气与所述原料气换热后来制备甲烷化原料，所述甲烷化原料富含H2、CO、CO2、N2及C3‑
烃；
[0010](3)将所述甲烷化原料进行甲烷化处理，得到合成天然气SNG和凝液；
[0011](4)将所述吸收富液进行闪蒸，得到闪蒸气体和闪蒸液体，将所述闪蒸液体进行萃取分离，得到富含CO2和C
3+
烃的混合物，将所述富含CO2和C
3+
烃的混合物进行低温油洗分离，得到油洗干气、LPG、石脑油，所述油洗干气返回与所述吸收干气混合以得到所述甲烷化原料。
[0012]另一方面，本专利技术涉及用于实施上述方法的装置，其中，所述装置包括：
[0013]低温分离单元，所述低温分离单元包括依次以流体连通的方式连接的第一换热器、急冷器、吸收脱吸塔、闪蒸罐和萃取分离塔；
[0014]甲烷化单元，所述甲烷化单元以流体连通的方式连接至所述第一换热器，并且所述甲烷化单元包括依次以流体连通的方式连接的多段甲烷化反应器、第二换热器、冷却器和分离器；
[0015]低温油洗单元，所述低温油洗单元以流体连通的方式连接至所述吸收脱吸塔，并且所述低温油洗单元包括依次以流体连通的方式连接的吸收塔、稳定塔和再生塔。
[0016]本专利技术所述的方法通过对控制费托合成尾气中的CO2含量处于特定范围内而得到的原料气进行转化，从而能够尽最大可能利用尾气中的全部有用成分，简化了尾气转化利用工艺，不仅生产得到亟需的合成天然气SNG，而且闪蒸液体萃取分离后得到的富含CO2和C
3+
产品的混合物可采用油洗分离，得到LPG和石脑油。
[0017]本专利技术的示例性的技术方案可通过如下段落中所述的内容加以说明，但本专利技术的保护范围并不限于此：
[0018]1.一种利用费托合成尾气联产天然气、LPG和石脑油的方法，其中，所述方法包括：
[0019](1)将费托合成尾气中的CO2的摩尔百分比调整为8％～10％，得到原料气；
[0020](2)将所述原料气进行低温分离，得到吸收干气和吸收富液，将所述吸收干气与所述原料气换热后来制备甲烷化原料，所述甲烷化原料富含H2、CO、CO2、N2及C3‑
烃；
[0021](3)将所述甲烷化原料进行甲烷化处理，得到合成天然气SNG和凝液；
[0022](4)将所述吸收富液进行闪蒸，得到闪蒸气体和闪蒸液体，将所述闪蒸液体进行萃取分离，得到富含CO2和C
3+
烃的混合物，将所述富含CO2和C
3+
烃的混合物进行低温油洗分离，得到油洗干气、LPG、石脑油，所述油洗干气返回与所述吸收干气混合以得到所述甲烷化原料。
[0023]2.如段落1所述的方法，其中，在步骤(1)中，通过如下操作来调整所述费托合成尾气中的CO2的摩尔百分比：将一部分费托合成尾气脱除部分或全部CO2，得到脱碳尾气，将所
述脱碳尾气与另外部分的费托合成尾气混合。
[0024]3.如段落2所述的方法，其中，在步骤(1)中，相对于所述费托合成尾气中的CO2的总量而言，将20vol％
‑
25vol％的费托合成尾气脱除98vol％以上的CO2，得到脱碳尾气。
[0025]4.如段落1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用费托合成尾气联产天然气、LPG和石脑油的方法，其中，所述方法包括：(1)将费托合成尾气中的CO2的摩尔百分比调整为8％～10％，得到原料气；(2)将所述原料气进行低温分离，得到吸收干气和吸收富液，将所述吸收干气与所述原料气换热后来制备甲烷化原料，所述甲烷化原料富含H2、CO、CO2、N2及C3‑
烃；(3)将所述甲烷化原料进行甲烷化处理，得到合成天然气SNG和凝液；(4)将所述吸收富液进行闪蒸，得到闪蒸气体和闪蒸液体，将所述闪蒸液体进行萃取分离，得到富含CO2和C
3+
烃的混合物，将所述富含CO2和C
3+
烃的混合物进行低温油洗分离，得到油洗干气、LPG、石脑油，所述油洗干气返回与所述吸收干气混合以得到所述甲烷化原料。2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，通过如下操作来调整所述费托合成尾气中的CO2的摩尔百分比：将一部分费托合成尾气脱除部分或全部CO2，得到脱碳尾气，将所述脱碳尾气与另外部分的费托合成尾气混合；优选地，相对于所述费托合成尾气中的CO2的总量而言，将20vol％
‑
25vol％的费托合成尾气脱除98vol％以上的CO2，得到脱碳尾气。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(2)中，先将所述原料气与所述吸收干气进行换热以冷却至0～10℃并随后深冷至
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60℃～0℃，然后在冷吸收剂甲醇的作用下进行所述低温分离；优选地，在步骤(2)中，将所述原料气在吸收脱吸塔中进行所述低温分离，所述吸收脱吸塔理论板数为5～50，塔顶温度为
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60℃～50℃，塔釜温度为
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50℃～50℃，操作压力为0～6MPa。4.如权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，将甲烷化原料加热至150～300℃之后，进行所述甲烷化处理；优选地，将所述甲烷化原料在如下的条件下进行所述甲烷化处理：在150～300℃和0～8.0MPa下进行一段反应，在150～350℃和0～8.0MPa下进行二段反应，在150～300℃和0～8.0MPa下进行三段反应，并在150～300℃和0～8.0MPa下进行四段反应；优选地，将所述甲烷化原料与一段返回气混合后进行所述一段反应；优选地，将所述四段反应产生的蒸汽冷却至30℃
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50℃，得到所述合成天然气SNG。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述闪蒸气体经压缩机压缩后返回步骤(1)并与所述费托合成尾气混合以作为所述原料气；优选地，在如下的条件下进行所述闪蒸：温度为
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40℃～50℃，压力为0～2MPa。6.如权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，用水作为萃取剂，将所述闪蒸液体进行所述萃取分离，从而对闪蒸液体中的甲醇进行回收得到甲醇水溶液，并分离出所述富含CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺树民，高军虎，郝栩，董根全，杨勇，李永旺，
申请(专利权)人：中科合成油技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：