阅读说明：本技术 一种独立焦化厂配套lng装置的煤气系统及工艺 (Gas system and process of LNG device matched with independent coking plant ) 是由 郭国杰 郭易乔 吴家起 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：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。包括焦炉、煤气净化装置、LNG装置及掺混站；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；掺混站的出口通过管道与焦炉的回炉煤气入口相连。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；生产工艺完整、安全、环保,经济效益好。(The invention relates to the technical field of coke oven gas treatment of independent coking plants, in particular to a gas system and a process of an LNG device matched with an independent coking plant. Comprises a coke oven, a gas purification device, an LNG device and a mixing station; an inlet of the gas purification device is connected with a gas outlet of the coke oven through a pipeline, and an outlet of the gas purification device is respectively connected with a gas inlet of the LNG device and a gas inlet of the blending station through pipelines; a hydrogen-rich outlet of the LNG device is connected with an inlet of the blending station through a pipeline; the outlet of the mixing station is connected with the return gas inlet of the coke oven through a pipeline. The LNG is produced by utilizing the redundant coke oven gas of the independent coke-oven plant, the production scale of the LNG device is reasonably determined by combining the respective production characteristics of the coke oven and the LNG device, the normal production of the coke oven is ensured, meanwhile, the LNG products with high added value are produced as much as possible, and the redundant coke oven gas of the independent coke-oven plant and the by-products of the LNG device are effectively utilized; the production process is complete, safe, environment-friendly and good in economic benefit.)

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：LHV_COG，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：LHV_HRG，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)×LHV_COG+a·x·LHV_HRG

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：LHV_COG＝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：LHV_HRG＝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)×LHV_COG+a·x·LHV_HRG

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。