(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203960156 U(45)授权公告日 2014.11.26
(21)申请号 201420356692.9(22)申请日 2014.07.01
(73)专利权人四川鸿鹄科技集团有限公司
地址610036 四川省成都市金牛区育仁北路
11号(72)发明人黄家鹄 许建 穆春雷
(74)专利代理机构成都立信专利事务所有限公
司 51100
代理人濮家蔚(51)Int.Cl.
C10L 3/08(2006.01)C01B 3/50(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图1页权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(54)实用新型名称
以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统(57)摘要
以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统，具有以氢气、一氧化碳和二氧化碳制甲烷并深冷分离液化甲烷的甲烷化及深冷分离单元，并在甲烷化单元之前设置有用于分离去除甲醇驰放气中部分氢气以调节驰放气中的氢-碳比值的氢气分离单元，以及用于调节与氢气分离后继续送入甲烷化单元的分离尾气压力的减压单元。该系统能实现对甲醇生产废气充分、有效的利用，并显著降低能耗，具有满意的经济效益。
CN 203960156 U CN 203960156 U
权 利 要 求 书
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1.以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统，具有以氢气、一氧化碳和二氧化碳制甲烷并深冷分离液化甲烷的甲烷化及深冷分离单元，其特征是在甲烷化单元之前设置有用于分离去除甲醇驰放气中部分氢气以调节驰放气中的氢-碳比值的氢气分离单元，以及用于调节与氢气分离后继续送入甲烷化单元的分离尾气压力的减压单元。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是所述在甲烷化单元之前设置的氢气分离单元为膜分离结构单元。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征是所述的减压单元为薄膜调节阀或减压阀。4.如权利要求3所述的系统，其特征是所述的减压单元为优选减压阀。
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说 明 书
以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及对以甲醇驰放气生产LNG（液化天然气）系统的一种新的组合设
计。背景技术
目前我国的甲醇生产企业每年产生甲醇后的驰放气约有168亿Nm3。以煤和天然气等不同原料生产甲醇后的驰放气的典型组成如表1和表2所示。虽然甲醇驰放气中仍含有氢气、一氧化碳及二氧化碳等合成甲醇的有效成分，但因所含的甲烷、氮气及氩气等大量惰性气体导致其已不再适合继续生产甲醇。不少企业将驰放气中的氢气回收以增产甲醇，剩余气体则直接作为燃料送到锅炉或转化炉燃烧后放空，造成了有效气体和压力的浪费。[0003] 表1煤制甲醇驰放气的典型组成
[0002] [0004]
成分V%
[0005] [0006]
成分含量V%
[0007]
H2
60-70
CO3-5
CO22-3
CH4
15-18
N2
12-15
CH3OH～0.5
Ar1-2
H2
70-75
CO4-6
CO23-5
CH46-9
N2
8-10
CH3OH～0.5
Ar1-2
表2天然气制甲醇驰放气的典型组成
为充分利用甲醇驰放气中的有用资源，公开号CN101892104A的中国专利提出了
一种利用甲醇驰放气生产LNG（液化天然气）的方法，对驰放气直接进行甲烷化处理，利用驰放气中所含的氢气、一氧化碳和二氧化碳经甲烷化反应合成得到甲烷，再经深冷液化处理，最后分离得到LNG产品。实践表明，直接以甲醇驰放气作为甲烷化原料气时，由于其中所含的氢气对于甲烷化反应而言是远远过量的，大量的氢气经甲烷化和深冷处理，既造成了无意义的能耗损失，也增加了装置投资，增大了生产成本，有甲烷化炉超温致催化剂失活的风险，故该文献方法还需用富含反应产物甲烷的一段甲烷化炉反应气作为循环气稀释一氧化碳和二氧化碳等反应物浓度，以抑制甲烷化反应的速率和反应平衡，控制和避免第一段甲烷化炉反应过快造成的温升过高。而且多段甲烷化工艺也会增加投资，增加生产成本，并且操作复杂，占地面积大，并导致深冷尾气富含氢气且气量很大，回收氢气的投资和成本也很高。
实用新型内容[0008] 鉴于此，本实用新型提供了一种以甲醇驰放气为原料生产LNG（液化天然气）系统的一种新的组合设计，能实现对甲醇生产废气充分和有效的利用，并显著降低能耗，具有满意的经济效益。
[0009] 本实用新型以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统，是通过对现有成熟的工艺操作单元进行有机组合实现的。其中同样必不可少应具有以氢气、一氧化碳和二氧化碳制甲烷并深冷分离液化甲烷的甲烷化及深冷分离单元，在此基础上，在甲烷化单元之前，还设置有
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说 明 书
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用于分离去除甲醇驰放气中部分氢气以调节驰放气中的氢-碳（H2/(CO+CO2)）比值的氢气分离单元，以及用于调节与氢气分离后继续送入甲烷化单元的分离尾气压力的减压单元。经所述氢气分离单元分离出的氢气，通常可返回甲醇合成系统继续用于甲醇合成。[0010] 本实用新型上述的生产LNG生产系统中，所述的氢气分离单元，优选采用的是目前已有广泛使用的膜分离结构单元。膜分离技术是过滤系统的发展和延续，膜可以在分子范围内进行分离，其核心是膜上的微孔，小分子可以透过微孔，大分子无法透过，以此实现混合气中大、小分子成分的分离。特别是甲醇驰放气的压力一般可达7.0Mpa以上，完全符合膜分离对操作压力的要求，分离后尾气压力基本没有损失。在包括公告号CN202516463U和CN202144451U等在内的诸多专利/非专利文献中，对膜分离的技术及装置等都有记载。[0011] 在上述LNG生产系统中，所述的对与氢气分离后继续送入甲烷化及深冷分离单元气体的压力调节单元，在目前已有广泛报道/使用的具有气体压力调节功能的结构或装置中，可以根据实际情况和需要有多种选择，如常用的薄膜调节阀或减压阀等，其中优选采用的是具有气体压力调节功能的减压阀等最简单形式的单元构件。[0012] 进入甲烷化阶段，以及甲烷化后的各阶段操作，均可参照目前已有报道和/或使用的常规和成熟方式进行。
[0013] 本实用新型的上述LNG生产系统，针对甲醇驰放气中所含的氢气远大于甲烷化反应所需的比例的情况和特点，在甲烷化单元之前设置了将甲醇驰放气中的部分氢气先行分离，将分离后尾气中的氢-碳（H2/(CO+CO2)）比例调节至与后续甲烷化反应相适应的适当比例，一方面可以将对于后续甲烷化反应而言是多余部分的氢气返回甲醇合成系统而得以充分利用，同时也避免了这部分氢气在后续过程中进行对生产毫无意义、反而会无谓地增加对冷/热源及电能消耗的大量循环，同时省去了深冷尾气需分离多余氢气的投资和成本。[0014] 以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。附图说明
图1是本实用新型以甲醇驰放气为原料生产LNG系统的基本原理图。
[0016] 图2基于图1原理的一种以甲醇驰放气为原料生产LNG的系统布置示意图。
[0015]
具体实施方式
[0017] 图1是本实用新型以甲醇驰放气生产LNG系统设置的基本结构原理。该生产系统中包括有必不可少的以氢气、一氧化碳和二氧化碳制甲烷并深冷分离液化甲烷的甲烷化及深冷分离单元，并在该甲烷化单元之前设置有用于分离甲醇驰放气中的部分氢气（分离出
以及用于调节与氢气分离后的氢气可返回甲醇合成系统）的膜分离结构的氢气分离单元，
继续送入甲烷化单元的膜分尾气压力的压力调节阀（或其它具有调节气体压力功能的适当结构）等形式减压单元。
[0018] 图2是基于图1原理的一种以甲醇驰放气生产LNG系统的结构布置形式示意。图中：1为膜分单元，2为减压单元，3为甲烷化单元，4为甲烷化后的深冷单元冷箱，5为深冷
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单元精馏塔。甲醇驰放气按图中所示方式依次经过各操作单元，最后得到LNG产品。采用图2所示的系统，以甲醇驰放气生产LNG的甲醇驰放气原料、甲烷化反应原料气、LNG产品、与深冷尾气等各操作阶段的气体组成，如下表3所示。[0019] 表3 各操作阶段的气体组成
[0020]
甲醇驰放气膜分尾气甲烷化气LNG
深冷尾气
组分含量V%含量V%含量V%含量V%含量V%
H2
62.0035.641.160.002.58
CO4.007.480.000.000.00
CO23.002.830.020.000.04
CH4
12.0023.5854.6399.150.10
N2
15.0027.0040.720.8589.54
Ar3.002.313.480.007.74
C2H61.001.170.000.000.00
Σ100.00100.00100.00100.00100.00
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说 明 书 附 图
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图2
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