一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统及工艺
技术领域
本发明涉及独立焦化厂焦炉煤气处理
技术领域
，尤其涉及一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气系统及工艺。背景技术
我国是焦炭生产大国，焦化企业在采用焦炉生产焦炭的同时，还会产生大量的焦炉煤气。对于钢铁联合企业中的焦化厂所产生的焦炉煤气，除焦炉自身加热以外，富余的焦炉煤气可在企业内部冶炼装置用作燃料气或工业用气，所有的焦炉煤气均可得到较好的利用。
但对于独立焦化厂来说，焦炉加热即使全部采用自身所产的焦炉煤气，也只能用掉其中的大约40～50％，而剩余超过半数的焦炉煤气必须寻找很好的出路。近年来，很多独立焦化企业不断开发焦炉煤气综合利用
技术领域
，如除用作城市燃气、发电、提氢以外，还可用焦炉煤气制甲醇、焦炉煤气制LNG等。焦炉煤气作为焦炉炼焦的副产品，其主要成分为H2、CH4、CO、CO2等。焦炉煤气制LNG的工艺技术，是利用焦炉煤气中的碳(CO、CO2等)与氢在催化剂的作用下合成甲烷，然后经低温液化得到液态的天然气(LNG)。由于焦炉煤气中氢多、碳少，所以在LNG装置中除了生产LNG产品以外，还会产生LNG尾气，即含有氢气、氮气及少量甲烷等成分的富氢气。因此，对于独立焦化厂配套生产LNG的生产企业，必须综合考虑以下几个因素：
1)满足焦炉加热所需的热量要求，同时保证焦炉自身的生产稳定；
2)经济、合理地确定LNG装置的生产规模；
3)LNG尾气(富氢气)得到很好的利用；
4)长年连续生产的焦炉与每年必须停工检修的LNG装置之间的煤气均衡性。
现有独立焦化企业在配套LNG装置时，存在着LNG装置设计规模不合理、由LNG装置而影响了焦炉的正常生产、LNG尾气没有得到合理利用、企业效益未能实现最大化的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气系统及工艺。利用独立焦化厂多余的焦炉煤气生产LNG，并结合焦炉和LNG装置各自的生产特点，合理地确定LNG装置的生产规模，在保证焦炉正常生产的同时，尽可能多地生产高附加值的LNG产品，有利于提高企业经济效益。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气系统，包括焦炉、煤气净化装置、LNG装置及掺混站；所述煤气净化装置的入口通过管道与焦炉的煤气出口相连，煤气净化装置的出口分别通过管道与LNG装置及掺混站的煤气入口相连；LNG装置的富氢气出口通过管道与掺混站的入口相连；所述掺混站的出口通过管道与焦炉的回炉煤气入口相连。
还包括煤气放散装置；所述煤气放散装置的煤气入口通过煤气管道与LNG装置的煤气入口管道相连。
所述LNG装置的煤气入口管道上设有第一阀门，所述煤气放散装置的煤气入口管道上设有第二阀门。
一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气处理工艺，具体包括如下步骤：
1)独立焦化厂焦炉所产生的荒煤气通过管道输送至煤气净化装置，在煤气净化装置经除焦油、脱硫、脱氨、脱萘、脱苯等净化工艺，送入LNG装置；
2)在LNG装置采用预处理、深度净化、甲烷化及液化的工艺，LNG装置除生产LNG产品以外，还产生副产品富氢气；
3)LNG装置产生的富氢气在送往掺混站之前，用作LNG装置内预处理单元的脱萘塔的再生气；
4)富氢气送往掺混站与来自煤气净化装置的焦炉煤气进行掺混，成为混合煤气送往焦炉，作为焦炉加热的燃料气；
5)焦炉长年连续运行，不停产，而LNG装置每年需定期停工检修；当LNG装置停工时，关闭第一阀门，同时打开第二阀门，此时焦炉所产的焦炉煤气，除用于自身加热以外，多余的煤气送往放散装置高空燃烧后排放大气。
所述LNG装置的生产规模根据焦炉的产气量、耗热量以及LNG装置所产生的富氢气的产率及热值，经下式计算确定；
已知：
某焦化厂焦炉产生的荒煤气量：V，Nm3/h；
焦炉煤气的低热值：LHVCOG，kJ/Nm3；
焦炉自身生产所需要的耗热量：Q耗，kJ/h；
煤气净化装置等用户需消耗的煤气量：V′，Nm3/h
LNG装置尾气，即富氢气的产率，相对LNG装置的原料煤气处理量：a，％；
LNG装置尾气，即富氢气的低热值：LHVHRG，kJ/Nm3；
求：LNG装置的原料煤气处理量
解：
煤气净化装置出口煤气量：V1＝V－V′
设LNG装置的原料煤气处理量为x，则
富氢气的产量：V2＝a·x
焦炉自身生产所需要的耗热量：
Q耗＝(V1－x)×LHVCOG+a·x·LHVHRG
解方程求得x，即求得LNG装置的原料煤气处理量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在满足焦炉加热所需的热量要求的前提下，保证焦炉自身的生产安全稳定；
2)根据焦炉的产气量、耗热量，以及LNG装置所产生的富氢气的产率及热值，经计算并合理地确定LNG装置的生产规模，尽可能多地生产高附加值的LNG产品，有利于提高企业经济效益；
3)兼顾了焦炉和LNG装置各自的生产特点，设有煤气放散装置，企业生产灵活、稳定、可靠；
4)独立焦化厂多余的焦炉煤气及LNG装置的副产品均得到有效的利用，生产工艺完整、安全、环保，经济效益好。
附图说明
图1为本发明结构示意及工艺原理图。
图中：1-焦炉，2-煤气净化装置，3-LNG装置，4-掺混站，5-煤气放散装置，6-第一阀门，7-第二阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气系统，包括焦炉1、煤气净化装置2、LNG装置3、掺混站4与煤气放散装置5。
煤气净化装置2的入口通过管道与焦炉1的煤气出口连接，煤气净化装置2的出口分别通过管道与LNG装置3及掺混站4的煤气入口连接；LNG装置3的富氢气出口通过管道与掺混站4的入口连接；掺混站4的出口与焦炉1的回炉煤气入口通过管道连接。
煤气放散装置5的煤气入口通过煤气管道与LNG装置3的煤气入口管道相连。LNG装置3的煤气入口管道上设有第一阀门6，煤气放散装置5的煤气入口管道上设有第二阀门7。
一种独立焦化厂配套LNG装置的煤气处理工艺，具体包括如下步骤：
1)独立焦化厂焦炉1所产生的荒煤气通过管道输送至煤气净化装置2，在煤气净化装置2经除焦油、脱硫、脱氨、脱萘、脱苯等净化工艺，送入LNG装置3。
2)LNG装置3采用预处理、深度净化、甲烷化及液化的工艺，LNG装置3除了生产LNG产品以外，还产生副产品富氢气。其中预处理单元包括脱焦油、脱硫、脱萘等工序，脱硫采用干法工艺；脱萘采用变温吸附(TSA)工艺，设置两组脱萘塔，生产过程中其中一组吸附，同时另一组在解吸，两组脱萘塔循环交替操作。
3)LNG装置3产生的富氢气在送往掺混站4之前，用作LNG装置3内预处理单元的脱萘塔的再生气。
4)由于焦炉煤气中氢多碳少，在甲烷化合成天然气之后，过量的氢气存在于LNG装置尾气中成为富氢气，作为LNG装置的副产品排出。富氢气在送往掺混站4之前，利用蒸汽对其加热升温，然后进入预处理单元中需要解吸的脱萘塔，对脱萘塔中的吸附剂中的萘进行解吸。解吸后含有萘的富氢气再送往掺混站4与来自煤气净化装置2的焦炉煤气进行掺混，成为混合煤气送往焦炉1，作为焦炉加热的燃料气。
5)焦炉1长年连续运行，不停产，而LNG装置3每年需定期停工检修。当LNG装置3停工时，关闭第一阀门6，同时打开第二阀门7，此时焦炉1所产的焦炉煤气，除用于自身加热以外，多余的煤气送往放散装置5高空燃烧后排放大气。
LNG装置3的生产规模应根据焦炉1的产气量、耗热量，以及LNG装置3所产生的富氢气的产率及热值，经计算确定。结合附图1，举例说明如下：
已知：
1)某焦化厂焦炉产生的荒煤气量：V＝52933Nm3/h
2)焦炉煤气的低热值：LHVCOG＝17900kJ/Nm3
3)焦炉自身生产所需要的耗热量：Q耗＝375835560kJ/h
4)煤气净化装置等用户需消耗的煤气量：V’＝1600Nm3/h
5)LNG装置尾气(富氢气)的产率(相对LNG装置的原料煤气处理量)：a＝16％
6)LNG装置尾气(富氢气)的低热值：LHVHRG＝8318kJ/Nm3
求：LNG装置的原料煤气处理量
解：
煤气净化装置出口煤气量：V1＝V－V’＝52933－1600＝51333Nm3/h
设LNG装置的原料煤气处理量为x，则
富氢气的产量：V2＝a·x
焦炉自身生产所需要的耗热量：
Q耗＝(V1－x)×LHVCOG+a·x·LHVHRG
即：375835560＝(51333－x)×17900+16％·x·8318
解方程求得：x＝32773Nm3/h
因此，LNG装置的生产规模应按处理原料焦炉煤气量为32773Nm3/h。
本发明利用独立焦化厂多余的焦炉煤气生产LNG，结合焦炉和LNG装置各自的生产特点，合理地确定LNG装置的生产规模，在保证焦炉正常生产的同时，尽可能多地生产高附加值的LNG产品，并使独立焦化厂多余的焦炉煤气及LNG装置的副产品均得到有效利用；本发明生产工艺完整、安全、环保，经济效益好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
