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煤制气液化分离工艺技术的运用分析

更新时间:2009-03-28

1 制气净化

在对煤制气进行液化处理前,需将原料气中的甲醇和水完全脱除,因为甲醇和水会在极低温环境下冻结,导致设备堵塞,影响换热器工作性能。借助分离器与过滤器能从原料气中捕获冷却器携带的液体[1]

原料气经过处在吸附状态的过滤器,此时压力保持在4.76MPa,实际温度为36℃。在原料气通过床层以后,甲醇与水就会被床层吸附。其中,仅有一个床层对甲醇与水进行吸附,其他则处在再生的状态,完成这个过程需要24h,吸附占用12h,加热占用7.3h,冷却占用3.7h,切换耗时1h。

以低压氮为再生介质,经由加热器使其温度提高到232℃。再生过程中,用分子筛过滤甲醇与水,气体直接排放到大气。对于冷却段,不再对再生气实施加热,即加热器不参与冷却段的运行。

④其他部门资料。包括第二次经济普查资料、第二次农业普查资料、第二次全国土地调查资料、全国水文地质资料、环保资料等。

干燥处理后的原料气从床层脱出,通过过滤器滤去粉尘,以及之前床层未能捕获到的其他杂质。如果汞含量较大,则铝制冷箱会受到很大的影响,严重时将产生爆裂事故。所以原料气经过干燥以后,必须进行脱汞,以浸硫活性炭为脱汞试剂。去除掉原料气中的汞,通入过滤器回收活性炭。一般情况下,脱汞床应串联运行,以保证脱汞效果。

1)与传统的天然气液化有很大不同,煤制气净化无需配置用于脱离二氧化碳的装置,这是因为在煤制气当中,二氧化碳实际含量不超过20×10–6,远低于最大允许标准,微量的二氧化碳不会对后续工艺造成不利影响。

煤制气净化主要具有以下特点:

1)煤制气液化所需要的全部冷量都来源于混合冷剂系统,该系统所用冷剂主要有以下五种:异戊烷冷剂、氮冷剂、甲烷冷剂、乙烯冷剂和丙烷冷剂。各冷剂在冷箱当中以气体和液体共存的形式储存,由J-T阀实现膨胀制冷。

① 沪江学习软件:CCtalk的功能特点.https://m.baidu.com/mip/c/s/m.hujiang.com/c/yykyxx/p1212056,第二段

3)在煤制气中,往往含有大量汞,必须予以彻底脱除,为保证脱除率,需要配置两个脱汞床同时运行,以此能够在其中一个更换吸附剂时不影响正常脱汞。实践表明,采用这种方法能很好地保证脱汞效果达到预期,为后续液化分离的进行创造了良好基础条件。一般将浸硫活性炭作为脱汞试剂。

2 煤制气液化分离

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由分离器中输出的气相物质经过微膨胀后进入分馏塔;由分离器中输出的液相物质则通过节流阀被降低至操作压力,再进入分馏塔。在分馏塔中完成分馏后,从塔顶输出的产品为氢气和一氧化碳,而从底部输出的则是LNG。分馏塔的顶部设有冷凝器,它能将气体温度降低至–177.2℃(冷量主要由氮冷剂提供)。从冷凝器中输出的流体经回流罐进一步分离,所得回流液在回流泵的作用下进入分馏塔。至此完成整个液化分离过程,由回流罐向外输出的气体即为合成气产品。就目前来看,以上煤制气液化分离工艺技术已达到能够成熟应用的水平,并取得了良好的效果。

经过常规预处理后的原料气被送进换热器,由第一通道不断向下流动,初次降温至–82℃,然后在中间区域引出冷箱,由气体本身对分馏塔的底部进行加热。从分馏塔中输出的原料气,其温度第二次被降低到–113℃,并有4.65MPa左右的压力,在返回至换热器以后,进行第三次降温,使原料气实际温度达到–151℃,最后在分离器中完成分离。

2)为进一步提高甲烷气体的液化分离效果,出口产品线增设冷分离罐,以此先分离已经完全液化的甲烷,然后对冷分离罐当中的气相进行膨胀制冷,最后由分馏塔完成分离。

2)无论是切换阀门还是吸附剂,都有很长的使用寿命,切换损失相对较小,具备能预防分子筛吹翻的有效措施。在对吸附器进行切换再生时,主要采取基于恒流量的有效控制方式,能提高主塔运行的可靠性与稳定性。

煤制气完成以上净化过程后开始进入液化分离单元。当前常用的液化分离装置实际上是将氮混合冷剂氮循环等多项新技术进行整合集成后产生的,除了能满足产品纯度方面的要求,还具有很高的分离效率。其中,氮冷剂与原料气都在主换热器中完成冷凝。

煤制气液化分离主要具有以下特点:

但是在服用的过程中,需要注意不要出现漏服。因为一旦漏服,不仅会影响避孕效果,还可能会导致不规则阴道流血。不过现在的口服短效避孕药,包装设计的都比较好,上面不仅会有箭头,还会写上周几,以便于我们核对时间,减少漏服的几率。另外,建议每天固定时间服药,必要的时候可以设置闹钟提醒。

3)将液氮作为另外一种冷源,用于对来源于分馏塔顶部的合成气进行降温处理,以分离甲烷。对整个液氮系统而言,它主要由两部分构成,分别为设置在进出口处的分离罐与氮气压缩装置,形成一个完整的闭合回路。

参照地方同类工程的定额标准,规定一个合理的独立费及其各分项取费的费率标准,同时,考虑山区、平原项目区的特点和工程的复杂程度,以及投资额度等因素,取费标准应有一定幅度,具体操作中可以根据项目区实际情况,按规定选取各项费率。

4)对于分馏塔,其作用原理为充分利用氢气、甲烷和一氧化碳沸点有显著差异的特性,对甲烷进行针对性分离,实现最大程度利用能量的目标。

3 结束语

综上所述,在我国煤制气生产水平不断提高的局势下,对煤制气液化分离也提出了更高的要求。在实际工作中,需在切实做好煤制气净化的基础上,严格按照规程与要求进行液化分离,确保每一个环节的质量与效果,只有这样才能满足液化分离预期要求,提高煤制气生产处理技术水平。

参考文献

[1]赖秀文,张淑文,胡明辉,等.煤制甲醇中合成气深冷分离制LNG的流程研制[J].深冷技术,2015,(2):34-38.

 
朱富斌
《化工设计通讯》 2018年第04期
《化工设计通讯》2018年第04期文献
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