一種甲烷的制備系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種甲烷的制備系統(tǒng)，包括原料氣純化單元、制冷壓縮單元、液化單元、LNG儲存單元；原料氣純化單元，用于將原料氣進行凈化操作，并將凈化后的氣體輸送給液化單元進行液化操作；制冷壓縮單元，用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化單元；液化單元，用于接收來自凈化操作的原料氣和來自壓縮操作的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給儲存操作；應用本實用新型能夠，能夠在尾氣中回收并制備液化天然氣的方法，能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用。
【專利說明】一種甲烷的制備系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及液化天然氣及甲烷的回收【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種甲烷的制備系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對于能源的利用也不同于以往的年代，所以，現(xiàn)在很多地區(qū)都大力地提倡能源的節(jié)能降耗，減少能源的損耗，增加能源的利用效率，不僅可以更好的造福于人類的子孫后代，更是積極地響應了國家關(guān)于可持續(xù)性發(fā)展的指導思想。調(diào)查顯示，多年來大氣中的甲烷濃度增加了一倍以上，主要是由人類活動造成的。甲烷阻止熱量從大氣層散發(fā)的能力比二氧化碳高23倍，因此減少甲烷排放并及時回收甲烷是解決全球變暖問題在短期內(nèi)即能見效的良好途徑。
[0003]其中，回收利用甲烷作為清潔能源，不僅能減少全球甲烷排放，還增進煤礦等生產(chǎn)安全系數(shù)，改善當?shù)氐目諝赓|(zhì)量。甲烷市場化是新時期人類的一個明智的選擇，對于鞏固經(jīng)濟增長、促進能源安全、改善環(huán)境以及減少溫室氣體排放，都是一件非常有益的事?，F(xiàn)有技術(shù)中，針對膜提氫尾氣中并沒有進行一個很好的回收處理，尤其是針對膜提氫尾氣中的甲烷回收操作并沒有一個行之有效的辦法。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種甲烷的制備系統(tǒng)，能夠在尾氣中回收并制備甲烷的方法，能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種甲烷的制備系統(tǒng)，其特征在于；包括原料氣純化單兀、制冷壓縮單兀、液化單兀、LNG儲存單兀；其中，
[0006]原料氣純化單元，用于將原料氣進行凈化操作，并將凈化后的氣體輸送給液化單元進行液化操作；其中，所述原料氣純化操作采用干燥塔和過濾器實現(xiàn)；所述原料氣經(jīng)干燥塔后除去H2o，經(jīng)過濾器進行粉塵預處理后進入液化操作；
[0007]制冷壓縮單元，用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化單元；其中，所述制冷壓縮操作采用壓縮機、冷卻器和緩沖罐實現(xiàn)；所述氮氣經(jīng)氮氣緩沖罐進行緩沖操作后，進入壓縮機進行升壓操作，升壓操作完成后進入冷卻器進行冷卻操作，冷去操作后的低溫氣體輸送至液化操作作為制冷劑使用
[0008]液化單元，用于接收來自凈化操作的原料氣和來自壓縮操作的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給儲存操作；其中，所述液化操作采用換熱器、氣液分離罐和精餾塔實現(xiàn)；所述原料氣在所述低溫氣體的作用下進行冷卻操作，冷卻后進入氣液分離罐進行分離操作，分理處的氣體進入精餾塔后從塔頂輸出氫氣和氮氣，從塔底輸出LNG產(chǎn)品并輸送給儲存操作；
[0009]LNG儲存單元，用于將液化操作輸出的LNG儲存回收；[0010]其中，所述原料氣純化操作、制冷壓縮操作、液化操作、LNG儲存操作采用的控制方式為就地控制與中控室遠程控制相結(jié)合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系統(tǒng)；其中，測量和控制操作、緊急停車的操作均在所述中控室中進行；設(shè)備參數(shù)以及運行狀態(tài)參數(shù)在中控室DCS顯示裝置中顯示，并進行記錄和相應報警操作；所述操作涉及的設(shè)備啟動操作以就地控制方式進行。
[0011]本實用新型上述技術(shù)方案具有如下有益特點:
[0012]本實用新型通過上述技術(shù)方案能夠在尾氣中回收并制備甲烷的方法，能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用；通過上述技術(shù)方案最終獲得的LNG中CH4純度:≥98% (V/V)。
[0013]本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0016]本實用新型提供了一種甲烷的制備工藝，包括原料氣純化操作、制冷壓縮操作、液化操作、LNG儲存操作；其中，
[0017]原料氣純化操作，用于將原料氣進行凈化操作，并將凈化后的氣體輸送給液化單元進行液化操作；
[0018]制冷壓縮操作，用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化單元；
[0019]液化操作，用于接收來自凈化操作的原料氣和來自壓縮操作的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給儲存操作；
[0020]LNG儲存操作，用于將液化操作輸出的LNG儲存回收；
[0021]其中，本實用新型提供的上述方法在實際操作中采用的控制方式為就地控制與中控室遠程控制相結(jié)合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系統(tǒng)。
[0022]本實用新型提供的上述各個操作中的測量和控制操作均在中控室中進行，緊急停車的操作也在中控室中進行；各個操作單元涉及的設(shè)備參數(shù)以及運行狀態(tài)參數(shù)在中控室DCS顯示裝置中顯示，并進行記錄和相應報警操作。其中，各個單元的設(shè)備啟動以就地控制方式進行，即在現(xiàn)場進行啟動操作。
[0023]相應的，本實用新型提供了一種甲烷的制備系統(tǒng)，如圖1所示，包括原料氣純化單元、制冷壓縮單元、液化單元、LNG儲存單元；其中，
[0024]原料氣純化單元，用于將原料氣進行凈化操作，并將凈化后的氣體輸送給液化單元進行液化單元；[0025]制冷壓縮單元，用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化單元；
[0026]液化單元，用于接收來自凈化單元的原料氣和來自壓縮單元的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給儲存單元；
[0027]LNG儲存單元，用于將液化單元輸出的LNG儲存回收；
[0028]其中，本實用新型提供的上述方法在實際單元中采用的控制方式為就地控制與中控室遠程控制相結(jié)合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系統(tǒng)。
[0029]本實用新型提供的上述各個單元中的測量和控制操作均在中控室中進行，緊急停車的操作也在中控室中進行；各個單元涉及的設(shè)備參數(shù)以及運行狀態(tài)參數(shù)在中控室DCS顯示裝置中顯示，并進行記錄和相應報警操作。其中，各個單元的設(shè)備啟動以就地控制方式進行，即在現(xiàn)場進行設(shè)備啟動操作。
[0030]具體操作中，本實用新型提供的上述技術(shù)方案工藝流程具體描述如下:
[0031]本項目采用對富含CH4的膜提氫尾氣提純開發(fā)的工藝流程，即采用氮氣膨脹制冷液化技術(shù)、低溫精餾塔分離技術(shù)生產(chǎn)高純度的LNG產(chǎn)品。
[0032]制冷系統(tǒng)采用單循環(huán)制冷工藝。制冷循環(huán)工藝流程采用氮氣膨脹制冷。氮氣經(jīng)壓縮機增壓冷卻到0.8MPaG、溫度為40°C時，然后進入冷箱被冷卻到_140°C，然后進入膨脹機膨脹制冷獲得_185°C低溫氣體后返回液化冷箱，預冷原料氣、液化甲烷。
[0033]具體操作中，涉及的工藝設(shè)備以及相應操作描述如下:
[0034]1、原料氣純化單元以及原料氣純化操作；原料氣首先進入分子篩脫水干燥裝置中滿足凈化指標要求后進入液化單元；原料氣純化單元涉及設(shè)備如下:
[0035]1)干燥塔；干燥塔主要用來吸附原料氣中的微量H20，防止H20在低溫工藝過程中堵塞板翅換熱器。
[0036]干燥塔技術(shù)參數(shù)如下:
[0037]數(shù)量:2臺
[0038]型式:立式
[0039]工作介質(zhì):原料氣
[0040]工作壓力:3.8MPaG
[0041]工作溫度:35 °C
[0042]吸附劑型式:4A分子篩
[0043]工作周期:8h
[0044]材質(zhì):Q:345R
[0045]尺寸:Φ1000X3000
[0046]2)再生氣加熱器；再生氣加熱器用來加熱再生分子篩用的氣體。
[0047]再生氣加熱器技術(shù)參數(shù)如下:
[0048]數(shù)量:1臺
[0049]管程介質(zhì):局溫蒸汽
[0050]管程進口溫度:2.5MPaG中壓飽和蒸汽
[0051]管程出口溫度:冷凝蒸汽
[0052]殼程介質(zhì):再生氣(富氮氣)[0053]工作壓力:0.07MPaG
[0054]殼程進口溫度:40°C
[0055]出口溫度:240°C
[0056]材質(zhì):Q345R
[0057]3)管道過濾器；過濾器主要用來過濾預處理過程中的分子篩粉塵；防止進入鋁制板翅式換熱器，堵塞低溫設(shè)備。
[0058]過濾器技術(shù)參數(shù)如下:
[0059]數(shù)量:2臺
[0060]型式:立式
[0061]工作介質(zhì):原料氣
[0062]工作壓力:3.8MPaG
[0063]工作溫度:40°C
[0064]過濾精度:0.125mm
[0065]2、制冷壓縮單元以及制冷壓縮操作；用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化操作；壓縮操作可以包括壓縮機、冷卻器和緩沖罐；氮氣經(jīng)氮氣緩沖罐進行緩沖操作后，進入壓縮機進行升壓操作，升壓操作完成后進入冷卻器進行冷卻操作，冷去操作后的低溫氣體輸送至液化操作作為制冷劑使用。
[0066]優(yōu)選地，具體操作中，制冷壓縮操作由單循環(huán)氮氣壓縮機、水冷卻器及氮氣緩沖罐組成。來自冷箱換熱器的低壓氮氣進入氮氣緩沖罐，然后進入氮氣壓縮機升壓至0.8MPaG，然后進入水冷卻器冷卻，出水冷卻器后進入冷箱預冷，然后進入膨脹機制冷端。混合制冷劑進入制冷劑緩沖罐，然后進入制冷劑壓
[0067]其中，制冷劑壓縮單元關(guān)鍵設(shè)備為氮氣壓縮機、其技術(shù)參數(shù)如下:
[0068]數(shù)量:1臺
[0069]進氣量:18000Nm3/h
[0070]進氣壓力(表壓):0.2MPaG
[0071]進氣溫度:36.4°C
[0072]介質(zhì):氮氣
[0073]出口壓力(表壓):0.8MpaG
[0074]出口溫度:≤40°C
[0075]軸功率:l750kW
[0076]3、液化單元以及液化操作；用于接收來自凈化操作單元的原料氣和來自壓縮操作的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給LNG儲存操作。
[0077]液化單元可以采用液化冷箱，其中，液化冷箱由板翅式換熱器、精餾塔、氣液分離罐等設(shè)備組成。原料氣在冷箱中被冷卻至_160°C，節(jié)流閃蒸分離出氣體后進入低溫精餾塔T1301。塔頂分離出所有的氫氣和氮氣，從塔底生產(chǎn)的LNG產(chǎn)品。
[0078]液化冷箱的技術(shù)參數(shù)如下:
[0079]數(shù)量:1臺
[0080]外形尺寸:4X4X20m*m*m[0081]保溫型式:珠光砂
[0082]保溫范圍:翅換熱器、閃蒸罐、精餾塔等。
[0083]4,LNG儲存單元以及LNG儲存操作；用于將液化操作輸出的LNG儲存回收。其中，本項目采用帶壓LNG子母罐儲存，儲罐容積為300m3，能夠滿足4天全負荷LNG產(chǎn)品的儲存需要。
[0084]LNG儲罐技術(shù)參數(shù)如下:
[0085]數(shù)量:I臺
[0086]型式:立式
[0087]工作介質(zhì):LNG
[0088]工作壓力:0.3MPaG
[0089]工作溫度:-16(TC
[0090]設(shè)計壓力:0.5MPaG
[0091]設(shè)計溫度:-196°C
[0092]5、放散單元以及放散操作；來自液化單元中的安全閥排放的廢氣云放散塔集中高空排放；放散單元可以包括放散塔。
[0093]放散塔技術(shù)參數(shù)如下:
[0094]放散介質(zhì):常溫天然氣
[0095]設(shè)計排放量:6000m3/h
[0096]放散管入口壓力:6_12kPa
[0097]蒸汽壓力:0.2-0.4MPa
[0098]管徑接口:DN50
[0099]電源等級:AC220/50Hz
[0100]放散高度:?40m
[0101]地震裂度:7度
[0102]6、控制單元以及控制操作；優(yōu)選地，本實用新型中的上述各個單元采用就地控制與中控室遠程控制相結(jié)合的控制方式；其中，中控室控制采用DCS控制系統(tǒng)。
[0103]本實用新型提供的上述各個單元中的測量和控制操作均在中控室中進行，緊急停車的操作也在中控室中進行；各個單元的設(shè)備參數(shù)以及運行狀態(tài)參數(shù)在中控室DCS顯示裝置中顯示，并進行記錄和相應報警操作。其中，各個單元的設(shè)備啟動以就地控制方式進行，即在現(xiàn)場進行啟動操作。
[0104]通過本實用新型提供的上述技術(shù)方案最終獲得的LNG技術(shù)參數(shù)如下:
[0105]LNG 中 CH4 純度98% (V/V)體積比；
[0106]LNG 流量:1313.9Nm3/h ；
[0107]LNG 溫度:-160 O ;
[0108]LNG 壓力:0.2MpaA。
[0109]通過本實用新型提供的上述技術(shù)方案最終得到的LNG液化天然氣中CH4的純度高于現(xiàn)有技術(shù)中的制備的CH4的純度；易于推廣和實施。
[0110]雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種甲烷的制備系統(tǒng)，其特征在于；包括原料氣純化單元、制冷壓縮單元、液化單元、LNG儲存單元；其中，原料氣純化單元，用于將原料氣進行凈化操作，并將凈化后的氣體輸送給液化單元進行液化操作；其中，所述原料氣純化操作采用干燥塔和過濾器實現(xiàn)；所述原料氣經(jīng)干燥塔后除去H20，經(jīng)過濾器進行粉塵預處理后進入液化操作；制冷壓縮單元，用于將氮氣進行增壓冷卻操作，并通過膨脹制冷后的低溫氣體輸送至液化單元；其中，所述制冷壓縮操作采用壓縮機、冷卻器和緩沖罐實現(xiàn)；所述氮氣經(jīng)氮氣緩沖罐進行緩沖操作后，進入壓縮機進行升壓操作，升壓操作完成后進入冷卻器進行冷卻操作，冷去操作后的低溫氣體輸送至液化操作作為制冷劑使用液化單元，用于接收來自凈化操作的原料氣和來自壓縮操作的低溫氣體；控制原料氣經(jīng)低溫氣體冷卻后進行分離操作，并將分離處的LNG輸送給儲存操作；其中，所述液化操作采用換熱器、氣液分離罐和精餾塔實現(xiàn)；所述原料氣在所述低溫氣體的作用下進行冷卻操作，冷卻后進入氣液分離罐進行分離操作，分理處的氣體進入精餾塔后從塔頂輸出氫氣和氮氣，從塔底輸出LNG產(chǎn)品并輸送給儲存操作；LNG儲存單元，用于將液化操作輸出的LNG儲存回收；其中，所述原料氣純化單元、制冷壓縮單元、液化單元、LNG儲存單元采用的控制方式為就地控制與中控室遠程控制相結(jié)合的控制方式，中控室控制采用DCS控制系統(tǒng)；其中，測量和控制操作、緊急停車的操作均在所述中控室中進行；設(shè)備參數(shù)以及運行狀態(tài)參數(shù)在中控室DCS顯示裝置中顯示，并進行記錄和相應報警操作；所述操作單元涉及的設(shè)備啟動操作以就地控制方式進行。
【文檔編號】C10L3/10GK203489577SQ201320580904
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月21日
【發(fā)明者】翟道兵, 田維略, 陳繼峰, 劉寬勇, 余貴連, 王新娟 申請人:貴州興化化工股份有限公司