CN110387274A - 热解煤气制lng联产lpg的设备以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备以及方法，其中，本发明的设备包括：第一换热器、第一气液分离器、混烃塔、液化石油气塔、第二换热器、第二气液分离器、粗乙烷塔、乙烷塔、第三换热器、第三气液分离器、脱氢塔、甲烷精馏塔。本发明的热解煤气制LNG联产LPG的方法包括：冷却热解煤气；进行气液分离处理，对分离出的液相进行精馏处理；冷却第一气相，进行气液分离处理；对第二液相进行气液分离处理，对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气。本发明的技术方案通过逐级分离的方法分离出重组分中的凝析油与LPG、中组分中的乙烷与LPG以及轻组分中的富氢气与LNG，充分利用资源生产出具有高附加值产品，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工领域，特别是涉及一种热解煤气制LNG联产LPG的设备以及方法。
背景技术
在煤的加工使用过程中会产生大量煤气，煤气中还有大量的CH4、H2、CmHn等可利用资源以及H2S、COS、汞等有害成分。煤气的粗放利用，不仅造成环境污染，而且造成能源的极大浪费。现代煤化工领域中，热解煤气制备具有高附加值能源产品是煤炭清洁高效转化利用的重要途径之一，在此领域进行技术创新与技术开发，具有重要的经济效益和社会意义。
煤炭分质清洁高效转化利用主要是根据低价煤的物质构成及其物理化学性质，采用中低温热解技术对煤炭进行分质，将煤热解成气、液、固三相物质。热解煤气是其中的气相部分，它的富氢气含量超过20％，甲烷含量超过40％，C2～C6含量达到14％。
目前，热解煤气的处理工艺包括提氢并联产LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)的方法，如朱书成等著的《低温热解煤气制氢联产LNG》中，提出了PSA(PressureSwing Adsorption，变压吸附)提氢并利用深冷分离技术联产制备LNG的技术方案，但是这种技术方案没有使煤气分离出多种高附加值产品；专利号为201510724476.4名称为《热解煤气的气体分离装置及气体分离方法》的专利中涉及了深冷分离热解煤气制备LNG及混烃的方法，但其没有对混烃进一步分离以提高其附加产值。
综上所述，现有技术中热解煤气中高附加值产品没有得到充分利用，其能源利用率低，经济性较差，对环境有较大的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效减少污染与浪费的热解煤气制LNG联产LPG的设备以及方法。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，包括：
用于冷却热解煤气的第一换热器；
用于对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相的第一气液分离器，与第一换热器通过管路连接；
用于对第一液相进行分离处理的混烃塔，与第一气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对混烃塔分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气的液化石油气塔，与混烃塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第一气相的第二换热器，与第一气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相的第二气液分离器，与第二换热器通过管路连接；
用于对第二液相进行分离处理的粗乙烷塔，与第二气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气的乙烷塔，与粗乙烷塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第二气相的第三换热器，与第二气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相的第三气液分离器，与第三换热器通过管路连接；
用于对第三气相进行脱氢处理的脱氢塔，与第三气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气的甲烷精馏塔，与第三气液分离器的液相出口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，混烃塔的气相出口与粗乙烷塔的气相进口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，脱氢塔的液相出口与甲烷精馏塔的液相进口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，液化石油气塔的气相出口与第一液化石油气冷凝器的进口连通，所述第一液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通，乙烷塔的液相出口与第二液化石油气冷凝器的进口连通，所述第二液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，粗乙烷塔的气相出口通过第一管路与甲烷精馏塔的进口连通，所述第一管路依次经过第二换热器、第三换热器，以使粗乙烷塔的气相被第二换热器、第三换热器冷却降温后输入甲烷精馏塔。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，还包括第四换热器，所述脱氢塔的气相出口与富氢气排出管连接，所述富氢气排出管依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，以使所述富氢气换热升温，所述甲烷精馏塔的液相出口与甲烷排出管连接，所述甲烷排出管经过第三换热器，以使甲烷排出管内的甲烷被冷却后输出。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，还包括氮气循环制冷***，所述氮气循环制冷***包括用于对氮气压缩的氮气压缩机以及冷却器，所述氮气压缩机的气体出口连接冷却器，所述冷却器的气体出口通过第二管路连通氮气节流阀，所述氮气节流阀通过回流管路连接氮气压缩机的气体入口，所述氮气在氮气压缩机与氮气节流阀之间循环，第二管路依次经过第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，第二管路中的氮气在第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器中冷却降温，回流管路依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，回流管路中的氮气在第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器中提供冷量。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，所述氮气节流阀通过氮气分流器连接回流管路，所述氮气节流阀的出口连通氮气分流器的进口，所述氮气分流器的第一出口与脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第一入口连通，氮气分流器的第二出口与甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第二入口连通，氮气集流器的出口与回流管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的方法，包括：
冷却热解煤气；
对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相；
对第一液相进行气液分离处理，对分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气；
冷却第一气相，对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相；
对第二液相进行气液分离处理，对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气；
冷却第二气相；
对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相；
对第三气相进行脱氢处理；
对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气。
本发明的技术方案通过逐级分离的方法，分离出重组分中的凝析油与LPG，中组分中的乙烷与LPG以及轻组分中的富氢气与LNG，充分利用资源生产出具有高附加值产品，降低能耗，满足煤化工技术中减少环境污染，提高经济效益的要求，为煤化工中深冷分离技术领域提供新思想，注入新能量。
附图说明
图1为本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备的实施例的结构示意图；
图2为本发明的热解煤气制LNG联产LPG的方法的实施例的流程图。
图1中：箭头1—净化的热解煤气，箭头2—凝析油产品，箭头3—LPG产品，箭头4—乙烷产品，箭头5—LNG产品，箭头6—富氢气，箭头7—尾气。
10—第一换热器，20—重组分设备组，21—第一气液分离器，22—混烃塔，23—液化石油气塔，24—第一液化石油气冷凝器，30—第二换热器，40—中组分设备组，41—第二气液分离器，42—粗乙烷塔，43—乙烷塔，44—第二液化石油气冷凝器，45—液化石油气集流器，50—第三换热器，60—轻组分设备组，61—第三气液分离器，62—脱氢塔，63—甲烷精馏塔，64—甲烷精馏塔入口集流器，70—第四换热器，80—氮气循环制冷***，81—氮气压缩机，82—冷却器，83—氮气节流阀，84—氮气分流器，85—脱氢塔的塔顶冷凝器，86—甲烷精馏塔的塔顶冷凝器，87—氮气集流器，90—第一混合制冷剂循环制冷***，91—第一混合制冷压缩机，92—第一混合制冷剂冷却器，93—第一混合制冷剂节流阀，100—第二混合制冷剂循环制冷***，101—第二混合制冷压缩机，102—第二混合制冷剂冷却器，103—第二混合制冷剂节流阀。
具体实施方式
液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)，LPG的主要组分是丙烷和丁烷，有少量的烯烃。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，包括：
用于冷却热解煤气的第一换热器；
用于对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相的第一气液分离器，与第一换热器通过管路连接；
用于对第一液相进行分离处理的混烃塔，与第一气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对混烃塔分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气的液化石油气塔，与混烃塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第一气相的第二换热器，与第一气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相的第二气液分离器，与第二换热器通过管路连接；
用于对第二液相进行分离处理的粗乙烷塔，与第二气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气的乙烷塔，与粗乙烷塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第二气相的第三换热器，与第二气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相的第三气液分离器，与第三换热器通过管路连接；
用于对第三气相进行脱氢处理的脱氢塔，与第三气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气的甲烷精馏塔，与第三气液分离器的液相出口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，混烃塔的气相出口与粗乙烷塔的气相进口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，脱氢塔的液相出口与甲烷精馏塔的液相进口通过管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，液化石油气塔的气相出口与第一液化石油气冷凝器的进口连通，所述第一液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通，乙烷塔的液相出口与第二液化石油气冷凝器的进口连通，所述第二液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，粗乙烷塔的气相出口通过第一管路与甲烷精馏塔的进口连通，所述第一管路依次经过第二换热器、第三换热器，以使粗乙烷塔的气相被第二换热器、第三换热器冷却降温后输入甲烷精馏塔。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，还包括第四换热器，所述脱氢塔的气相出口与富氢气排出管连接，所述富氢气排出管依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，以使所述富氢气换热升温，所述甲烷精馏塔的液相出口与甲烷排出管连接，所述甲烷排出管经过第三换热器，以使甲烷排出管内的甲烷被冷却后输出。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，还包括氮气循环制冷***，所述氮气循环制冷***包括用于对氮气压缩的氮气压缩机以及冷却器，所述氮气压缩机的气体出口连接冷却器，所述冷却器的气体出口通过第二管路连通氮气节流阀，所述氮气节流阀通过回流管路连接氮气压缩机的气体入口，所述氮气在氮气压缩机与氮气节流阀之间循环，第二管路依次经过第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，第二管路中的氮气在第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器中冷却降温，回流管路依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，回流管路中的氮气在第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器中提供冷量。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其中，所述氮气节流阀通过氮气分流器连接回流管路，所述氮气节流阀的出口连通氮气分流器的进口，所述氮气分流器的第一出口与脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第一入口连通，氮气分流器的第二出口与甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第二入口连通，氮气集流器的出口与回流管路连接。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的方法，包括：
冷却热解煤气；
对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相；
对第一液相进行气液分离处理，对分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气；
冷却第一气相，对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相；
对第二液相进行气液分离处理，对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气；
冷却第二气相；
对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相；
对第三气相进行脱氢处理；
对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气。
本发明的目的是克服原有技术上的不足，采用一种逐级分离原理对热解煤气进行分离。其创新点为：充分分离净化热解煤气，得到更多的高附加值产品，如：LPG(LiquefiedPetroleum Gas，液化石油气)、乙烷、凝析油等。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备在工作中，根据含碳量从高到低逐级分离，得到不同产物，其产物如表1所示，大大降低生产能耗，提高产品纯度。
表1 逐级分离产物
为实现上述目的，本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备包括第一换热器、第一气液分离器、混烃塔、液化石油气塔、第一液化石油气冷凝器、第二换热器、第二气液分离器、粗乙烷塔、乙烷塔、第二液化石油气冷凝器、液化石油气集流器、第三换热器、第三气液分离器、脱氢塔、甲烷精馏塔入口集流器、甲烷精馏塔、第四换热器。
第一换热器的第一入口用于输入热解煤气，第一换热器的第一出口和第一气液分离器的入口连通，第一气液分离器的气相出口与第二换热器的第一入口连通，第一气液分离器的液相出口与混烃塔的入口连通，混烃塔的气相出口与粗乙烷塔的入口连通，混烃塔液相出口与液化石油气塔入口连通，液化石油气塔气相出口与第一液化石油气冷凝器连通，LPG经过冷凝成液相与液化石油气集流器连通，液化石油气塔液相出口输出凝析油产品。
第二换热器的第一出口与第二气液分离器入口连通，第二气液分离器的气相出口与第三换热器的第一入口连通，第二气液分离器的液相出口与粗乙烷塔入口连通，粗乙烷塔的气相出口与第二换热器的第二入口连通，第二换热器的第二出口与第三换热器的第二入口连通，粗乙烷塔的液相出口与乙烷塔的入口连通，乙烷塔气相出口输出乙烷产品，乙烷塔液相出口与第二液化石油气冷凝器连通，LPG经过冷凝成液相与液化石油气集流器连通，液化石油气集流器出口输出产品LPG。
第三换热器的第一出口与第三气液分离器入口连通，第三换热器的第二出口与甲烷精馏塔入口连通，第三气液分离器的气相出口与脱氢塔的入口连通，第三气液分离器的液相出口与甲烷精馏塔入口集流器连通，脱氢塔的气相出口与第四换热器的第一入口连通，第四换热器的第一出口与第三换热器的第三入口连通，第三换热器的第三出口与第二换热器的第三入口连通，第二换热器的第三出口与第一换热器的第二入口连通，第一换热器的第二出口输出富氢气，脱氢塔液相出口与甲烷精馏塔入口集流器连通，甲烷精馏塔入口集流器出口与甲烷精馏塔入口连通，甲烷精馏塔气相出口与第三换热器的第四入口连通，第三换热器第四出口与第二换热器的第四入口连通，第二换热器的第四出口与第一换热器的第三入口连通，第一换热器的第三出口输出尾气，甲烷精馏塔液相出口与第三换热器的第五入口连通，第三换热器的第五出口输出产品LNG。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备还包括第一混合制冷剂循环制冷***、第二混合制冷剂循环制冷***和氮气循环制冷***，第一混合制冷剂循环制冷***用于热解煤气液化提供冷量，以及热解煤气重组分分离部分提供冷量；第二混合制冷剂循环制冷***用于热解煤气液化提供冷量，以及热解煤气中组分分离部分提供冷量；氮气循环制冷***用于脱氢塔的塔顶冷凝器和甲烷精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量。
第一混合制冷剂循环制冷***包括依次连通的第一混合制冷压缩机和第一混合制冷剂冷却器，第一混合制冷剂冷却器出口与第一换热器的第四入口连通，第一换热器的第四出口与第一换热器的第五入口连通，第一换热器的第五出口与第一混合制冷压缩机连通形成回路。
第二混合制冷剂循环制冷***包括依次连通的第二混合制冷压缩机和第二混合制冷剂冷却器，第二混合制冷剂冷却器出口与第一换热器的第六入口连通，第一换热器的第六出口与第二换热器的第五入口连通，第二换热器的第五出口与第三换热器的第六入口连通，第三换热器的第六出口与第三换热器的第七入口连通，第三换热器的第七出口与第二换热器的第六入口连通，第二换热器的第六出口与第一换热器的第七入口连通，第一换热器的第七出口与第二混合制冷压缩机连通形成回路。
氮气循环制冷***包括依次连通的氮气压缩机、冷却器，冷却器出口与第一换热器的第八入口连通，第一换热器的第八出口与第二换热器的第七入口连通，第二换热器的第七出口与第三换热器的第八入口连通，第三换热器的第八出口与第四换热器的第二入口连通，第四换热器的第二出口与氮气分流器入口连通，氮气分流器的第一出口与脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第一入口连通，氮气分流器的第二出口与甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第二入口连通，氮气集流器的出口与第四换热器的第三入口连通，第四换热器的第三出口与第三换热器的第九入口连通，第三换热器的第九出口与第二换热器的第八入口连通，第二换热器的第八出口与第一换热器的第九入口连通，第一换热器的第九出口与氮气压缩机连通形成回路。
本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备的工作过程主要包括以下步骤：
将净化的热解煤气通过第一换热器后，热解煤气被降温至-20℃～-80℃；
降温后的热解煤气进入重组分分离过程，将第一次气液分离的液相进入混烃塔，混烃塔进行分离后的液相进入液化石油气塔精馏后输出重组分液相凝析油产品，和LPG产品。混烃塔气相直接进入粗乙烷塔；
重组分分离后的气相通过第二换热器进入中组分分离过程；
通过第二换热器后的气相降温至-80℃～-150℃左右；
将降温后的气相进行第二次气液分离，液相进入粗乙烷塔，粗乙烷塔进行分离后的液相温度为10℃～60℃，分离后的液相进入乙烷塔精馏后输出LPG产品和乙烷产品；
中组分分离后的气相最终通过第三换热器进入轻组分分离过程；
通过第三换热器后的气相降温至-130℃～-180℃左右；
将降温后的气相进行第三次气液分离，气相进入脱氢塔，脱氢塔进行分离后气相经换热器升温后输出富氢气；
将第三次分离后的液相与脱氢塔分离后的液相经过集流进入甲烷精馏塔，精馏后的液相经第三换热器降温至-160℃左右后，输出LNG产品，将精馏后的尾气升温后输出。
所述净化的热解煤气有效组分甲烷体积含量约40％～45％，富氢气的体积含量约30％～35％，C2～C6的体积含量约10％～15％，还含有部分CO、N2等。
上述换热器可以是板翅式换热器。
上述冷凝器可以是管壳式冷凝器。
如图1所示，图1中箭头1代表净化的热解煤气，第一换热器10的第一入口用于输入净化的热解煤气(箭头1)，第一换热器10的第一出口和第一气液分离器21的入口连通，第一气液分离器10的气相出口与第二换热器30第一入口连通，第一气液分离器10的液相出口与混烃塔22的入口连通，混烃塔22的气相出口与粗乙烷塔42的入口连通，混烃塔22的液相出口与液化石油气塔23的入口连通，液化石油气塔23气相出口与第一液化石油气冷凝器24连通，LPG经过冷凝成液相与液化石油气集流器45连通，液化石油气塔23的液相出口输出凝析油产品(图中箭头2)，凝析油产品中C1～C3H8≤0.1mol％、C4H10≤10mol％、C5以上≥90mol％、苯≤0.1mol％。
第二换热器30第一出口与第二气液分离器41入口连通，第二气液分离器41的气相出口与第三换热器50第一入口连通，第二气液分离器41的液相出口与粗乙烷42塔的入口连通，粗乙烷塔42的气相出口与第二换热器30的第二入口连通，第二换热器30的第二出口与第三换热器50的第二入口连通，粗乙烷塔42的液相出口与乙烷塔43的入口连通，乙烷塔43的气相出口输出乙烷产品(箭头4)，乙烷产品中C2H6≥90mol％、C3以上≤10mol％，乙烷塔43的液相出口与第二液化石油气冷凝器44连通，LPG经过冷凝成液相与液化石油气集流器45连通，液化石油气集流器45的出口输出LPG产品(箭头3)，LPG产品的丙烷中C3烃类组分体积分数不小于95％，C4及C4以上烃类组分体积分数不大于2.5％；丙丁烷混合物中(C3+C4)烃类组分体积分数不小于95％，C4及C4以上烃类组分体积分数不大于3％；丁烷中(C3+C4)烃类组分体积分数不小于95％，C4及C4以上烃类组分体积分数不大于2％。
第三换热器50第一出口与第三气液分离器61入口连通，第三换热器50第二出口与甲烷精馏塔63入口连通，第三气液分离器61的气相出口与脱氢塔62入口连通，第三气液分离器61的液相出口与甲烷精馏塔入口集流器连通64，脱氢塔62气相出口与第四换热器70第一入口连通，第四换热器70第一出口与第三换热器50第三入口连通，第三换热器50第三出口与第二换热器30第三入口连通，第二换热器30第三出口与第一换热器10第二入口连通，第一换热器10第二出口输出富氢气(箭头6)，脱氢塔62液相出口与甲烷精馏塔入口集流器64连通，甲烷精馏塔入口集流器64出口与甲烷精馏塔63入口连通，甲烷精馏塔63气相出口与第三换热器50第四入口连通，第三换热器50第四出口与第二换热器30第四入口连通，第二换热器30第四出口与第一换热器10第三入口连通，第一换热器10第三出口输出尾气(箭头7)，甲烷精馏塔63液相出口与第三换热器50第五入口连通，第三换热器50第五出口输出LNG产品(箭头5)。
第一混合制冷剂循环制冷***90包括依次连通的第一混合制冷压缩机91和第一混合制冷剂冷却器92，第一混合制冷剂冷却器出口与第一换热器10的第四入口连通，第一换热器10的第四出口与第一混合制冷剂节流阀93连通，用于节流制冷的第一混合制冷剂节流阀93的出口与第一换热器10第五入口连通，第一换热器10第五出口与第一混合制冷压缩机91连通形成回路。
第二混合制冷剂循环制冷***100包括依次连通的第二混合制冷压缩机101和第二混合制冷剂冷却器102，第二混合制冷剂冷却器102出口与第一换热器10的第六入口连通，第一换热器10的第六出口与第二换热器30的第五入口连通，第二换热器30第五出口与第三换热器50第六入口连通，第三换热器50第六出口与第二混合制冷剂节流阀103连通，第二混合制冷剂节流阀103节流制冷后与第三换热器50的第七入口连通，第三换热器50的第七出口与第二换热器30的第六入口连通，第二换热器30的第六出口与第一换热器10的第七入口连通，第一换热器10的第七出口与第二混合制冷压缩机101连通形成回路。
氮气循环制冷***80包括依次连通的氮气压缩机81、冷却器82，冷却器82的出口与第一换热器10的第八入口连通，第一换热器10的第八出口与第二换热器30的第七入口连通，第二换热器30的第七出口与第三换热器50的第八入口连通，第三换热器50的第八出口与第四换热器70的第二入口连通，第四换热器70的第二出口与氮气节流阀83连通，用于节流制冷的氮气节流阀83的出口与氮气分流器84的入口连通，氮气分流器84的第一出口与脱氢塔的塔顶冷凝器85的氮气入口连通，脱氢塔的塔顶冷凝器85的氮气出口与氮气集流器87的第一入口连通，氮气分流器84的第二出口与甲烷精馏塔的塔顶冷凝器86的氮气入口连通，甲烷精馏塔的塔顶冷凝器86的氮气出口与氮气集流器87的第二入口连通，氮气集流器87的出口与第四换热器70的第三入口连通，第四换热器70的第三出口与第三换热器50的第九入口连通，第三换热器50的第九出口与第二换热器30的第八入口连通，第二换热器30的第八出口与第一换热器10的第九入口连通，第一换热器10的第九出口与氮气压缩机81连通形成回路。
第一混合制冷剂循环制冷***90、第二混合制冷剂循环制冷***100和氮气循环制冷***80用于提供冷量。
第一混合制冷剂循环制冷***90用于为热解煤气液化提供冷量，同时用于为热解煤气重组分设备组20提供冷量；第二混合制冷剂循环制冷***100用于为热解煤气液化提供冷量，同时用于为热解煤气中组分设备组40提供冷量；氮气循环制冷***80用于为脱氢塔的塔顶冷凝器85和甲烷精馏塔的塔顶冷凝器86提供冷量。
如图2所述，利用本发明的热解煤气制LNG联产LPG的设备实施本发明的本发明的热解煤气制LNG联产LPG的方法的过程如下：
将净化的热解煤气通过第一换热器后，热解煤气被降温至-20℃～-80℃；
降温后的热解煤气进入重组分分离过程，将第一次气液分离的液相进入混烃塔，混烃塔进行分离后的液相进入液化石油气塔精馏后输出重组分液相凝析油产品，和LPG产品。混烃塔气相直接进入粗乙烷塔；
重组分分离后的气相通过第二换热器进入中组分分离过程；
通过第二换热器后的气相降温至-80℃～-150℃左右；
将降温后的气相进行第二次气液分离，液相进入粗乙烷塔，粗乙烷塔进行分离后的液相温度为10℃～60℃，分离后的液相进入乙烷塔精馏后输出LPG产品和乙烷产品；
中组分分离后的气相最终通过第三换热器进入轻组分分离过程；
通过第三换热器后的气相降温至-130℃～-180℃左右；
将降温后的气相进行第三次气液分离，气相进入脱氢塔，脱氢塔进行分离后气相经换热器升温后输出富氢气；
将第三次分离后的液相与脱氢塔分离后的液相经过集流进入甲烷精馏塔，精馏后的液相经第三换热器降温至-160℃左右后，输出LNG产品，将精馏后的尾气升温后输出。
利用本发明热解煤气制LNG联产LPG的设备所分离出的产品如表2所示。
表2 产品数据
本发明的技术方案通过逐级分离的方法，分离出重组分中的凝析油与LPG，中组分中的乙烷与LPG以及轻组分中的富氢气与LNG，充分利用资源生产出具有高附加值产品，降低能耗，满足煤化工技术中减少环境污染，提高经济效益的要求，为煤化工中深冷分离技术领域提供新思想，注入新能量。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于，包括：
用于冷却热解煤气的第一换热器；
用于对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相的第一气液分离器，与第一换热器通过管路连接；
用于对第一液相进行分离处理的混烃塔，与第一气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对混烃塔分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气的液化石油气塔，与混烃塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第一气相的第二换热器，与第一气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相的第二气液分离器，与第二换热器通过管路连接；
用于对第二液相进行分离处理的粗乙烷塔，与第二气液分离器的液相出口通过管路连接；
用于对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气的乙烷塔，与粗乙烷塔的液相出口通过管路连接；
用于冷却第二气相的第三换热器，与第二气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相的第三气液分离器，与第三换热器通过管路连接；
用于对第三气相进行脱氢处理的脱氢塔，与第三气液分离器的气相出口通过管路连接；
用于对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气的甲烷精馏塔，与第三气液分离器的液相出口通过管路连接。
2.如权利要求1所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,混烃塔的气相出口与粗乙烷塔的气相进口通过管路连接。
3.如权利要求2所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,脱氢塔的液相出口与甲烷精馏塔的液相进口通过管路连接。
4.如权利要求3所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,液化石油气塔的气相出口与第一液化石油气冷凝器的进口连通，所述第一液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通，乙烷塔的液相出口与第二液化石油气冷凝器的进口连通，所述第二液化石油气冷凝器的出口与液化石油气集流器的进口连通。
5.如权利要求4所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,粗乙烷塔的气相出口通过第一管路与甲烷精馏塔的进口连通，所述第一管路依次经过第二换热器、第三换热器，以使粗乙烷塔的气相被第二换热器、第三换热器冷却降温后输入甲烷精馏塔。
6.如权利要求5所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,还包括第四换热器，所述脱氢塔的气相出口与富氢气排出管连接，所述富氢气排出管依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，以使所述富氢气换热升温，所述甲烷精馏塔的液相出口与甲烷排出管连接，所述甲烷排出管经过第三换热器，以使甲烷排出管内的甲烷被冷却后输出。
7.如权利要求6所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,还包括氮气循环制冷***，所述氮气循环制冷***包括用于对氮气压缩的氮气压缩机以及冷却器，所述氮气压缩机的气体出口连接冷却器，所述冷却器的气体出口通过第二管路连通氮气节流阀，所述氮气节流阀通过回流管路连接氮气压缩机的气体入口，所述氮气在氮气压缩机与氮气节流阀之间循环，第二管路依次经过第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，第二管路中的氮气在第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器中冷却降温，回流管路依次经过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器，回流管路中的氮气在第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器中提供冷量。
8.如权利要求7所述的热解煤气制LNG联产LPG的设备，其特征在于,所述氮气节流阀通过氮气分流器连接回流管路，所述氮气节流阀的出口连通氮气分流器的进口，所述氮气分流器的第一出口与脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，脱氢塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第一入口连通，氮气分流器的第二出口与甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气入口连通，甲烷精馏塔的塔顶冷凝器的氮气出口与氮气集流器的第二入口连通，氮气集流器的出口与回流管路连接。
9.一种热解煤气制LNG联产LPG的方法，其特征在于，包括：
冷却热解煤气；
对冷却降温后的热解煤气进行气液分离处理，使热解煤气分离出第一气相以及第一液相；
对第一液相进行气液分离处理，对分离出的液相进行精馏处理，以得到凝析油和液化石油气；
冷却第一气相，对冷却降温后的第一气相进行气液分离处理，使第一气相分离出第二气相以及第二液相；
对第二液相进行气液分离处理，对粗乙烷塔分离出的液相进行精馏处理，以得到乙烷和液化石油气；
冷却第二气相；
对冷却降温后的第二气相进行气液分离处理，使第二气相分离出第三气相以及第三液相；
对第三气相进行脱氢处理；
对第三液相进行精馏处理，以得到液化天然气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |