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1、煤制气液化分离工艺技术探究【摘要】煤制气的组分不同于天然气，主要成分为CO、H2和CH4,液化分离装置的目的是要把CO、H2从煤制气中分离出来，用于生产甲醇，甲烷液化后分离生成LNG产品。不同于常规LNG的液化工艺，本文介绍了煤制气的液化分离工艺流程及其特点，以及列举国内首座煤制LNG工艺装置运行情况。【关键词】煤制气；脱水；脱甲醇；液化；甲烷分离引言目前，国内LNG产业迅速发展，主要是针对常规天然气的液化工艺研究，很少有针对煤制气的液化分离技术的研究。煤制气的气质组分不同于常规天然气，含有较少的甲烷,较多的H2和CO,表1为典型的煤制气的组分含量。液化分
2、离的目的是要把CO、H2从原料气中分离出来，用于下游甲醇合成装置生产甲醇，把甲烷液化生成LNG产品销售。常规的天然气液化工艺主要包括净化（除去天然气中的水分、酸性气体、重痊和汞等杂质）和液化两个部分。煤制气的液化分离工艺除了净化和液化工艺外，增加合成气分馆工艺。液化部分将原料气中的甲烷液化从而生成LNG副产品。原料气组份摩尔百分比（mol%）CO24.95H257.65CH416.39N2+Ar0.30H2S+C0S0.lppm020.41C023•增加另一种冷源：液氮。用于降低来自的分流塔顶的合成气的温度，再次分离出合成气中夹带的甲烷。液氮系统由低温氮气
3、压缩机和进出口分液罐组成，为闭式回路。4.分馆塔是利用甲烷、CO、H2的沸点不同来实现甲烷分离，有效的利用能量。5•依据分析结果，调整分馆塔再沸器和回流冷凝器的负荷。如合成产品气中甲烷含量过高（超过0.5%）,则应增加回流量，如液化天然气产品中的C0含量过高（超过0.5%）,应增加再沸器的负荷。1.3混合冷剂循环煤制气液化所需的冷量由PRICO冷剂系统提供，PRICO工艺是由美国Black&Veatch公司1950年开发并不断改进而成，采用了单循环混合制冷剂和单循环压缩系统，冷箱采用板翅式换热器［2］。来自主换热器顶部的低压冷剂在冷剂压缩机的一段被压缩，一
4、段入口温度为27°C,压力为0.163MPa,流量为94049m3/h,一段出口温度为147.8°C,压力为1.55MPa,然后进入冷剂压缩机的段间冷却器冷却到33.3°Co段间冷剂罐把气相和液相物流分离开，气相冷剂被导入到冷剂压缩机的二段，二段入口温度为33.3°C,压力为1.49MPa,流量为14368m3/h,二段出口温度为93.5°C,压力为3.35MPao压缩机二段出来的高压气相冷剂与从段间冷剂罐通过段间冷剂泵打出的冷剂液体混合，然后在冷剂出口冷凝器中冷却，部分冷凝下来的混合物在冷剂出口分离器中进行分离。冷剂循环系统的主要特点是：1.采用单级制冷
5、系统，流程简单，操作控制可靠；2•对冷剂组分的变化不敏感，对不同组份原料气具有较强的弹性和适应性；3•开停车速度快，需要补充冷剂量少，具有较高的效率;4•设备数量少，布置紧凑，造价和操作费用低。1.煤制气液化分离装置运行实践新疆广汇甲烷深冷液化分离项目于2010年5月开始筹备建设，2012年10月调试投产成功。该装置的设计能力为452,472m3/ho合成气的总生产能力为383,686m3/h,LNG作为生产速度大约为51,510kg/h（相当于液体119.6m3/h,约45万吨/年）o2012年6月，装置进入全面调试阶段：公用工程系统调试；原料气管线置换
6、；消防水系统调试；原料气管线引天然气；干燥器填装瓷球、分子筛，脱汞吸附剂填装活性炭；全部DCS联校结束；干燥、汞脱除全部系统置换和检漏，冷剂储存、补充和卸料全部系统置换和检漏，制冷和液化系统置换和检漏。2012年8月，液化系统和制冷剂回路干燥，冷剂储存系统干燥。2012年9月，压缩机组联动试运，液态冷剂系统循环，冷剂单元开车，液化单元开车，LNG储罐和灌装站置换、干燥和预冷。2012年10月20日甲烷分离装置投产成功，逐步增加负荷至50%,产品合格后稳定24小时；增加负荷至70%,产品合格后稳定72小时；再增加负荷至85%,产品合格后稳定72小时；最后增加
7、负荷至100%,稳定72小时。如果产品合格，装置即进入试生产期，试生产期时间为六个月。2.1冷箱积液及操作原料气从顶部进入冷箱，并向底部流动，底部冷端温度更低。低温液体仅在冷剂换热器底部产生。停车期间，这些液体因重力将会被隔离在冷箱底部，这些低温液体不能进入到设计不允许低温进入的工段。每个冷箱只有一个双板束钎焊铝芯换热器，除此再没有任何其它设备。冷箱的温度梯度自下而上，逐渐升高，低压冷剂出冷箱为常温。冷箱内液相冷剂过多时，冷箱底部会出现积液，冷箱底部温度会极具降低。此时，可以减小液相冷剂进冷箱流量，同时增大气相冷剂流量，将集聚在冷箱底部液体带至冷箱中上部气
8、化，使得冷箱整体温度梯度趋于正常。2.2产量控制J-T阀控制液化装
