煤制氣液化分離工藝技術(shù)的運用分析

王萬庚

摘 ?要：與天然氣組成不同，煤制氣主要由一氧化碳、氫和甲烷組成。煤制氣不能直接用于正常生產(chǎn)用途，但其組成必須加以控制。煤制氣通常必須液化和分離，一氧化碳和氫等不需要的物質(zhì)必須通過液化分離裝置分離。文章經(jīng)過處理的煤制氣從煤制氣液化的特點和重要作用出發(fā)，介紹了煤制氣液化分離前的關(guān)鍵工藝，即煤制氣液化凈化，對煤制氣液化技術(shù)的具體應(yīng)用進行了深入分析。

關(guān)鍵詞：煤制氣;煤制氣凈化;液化分離;技術(shù)分析

前言

目前，國內(nèi)液化天然氣工業(yè)正在迅速發(fā)展，主要是傳統(tǒng)的液化天然氣技術(shù)，尤其是煤制氣液化分離技術(shù)。與含甲烷較少、含H2和一氧化碳較多的傳統(tǒng)天然氣不同，液化分離的目的是將一氧化碳和H2與原油分離，并在甲醇下游合成設(shè)施中使用，生產(chǎn)甲醇和液化甲烷生產(chǎn)和銷售液化天然氣產(chǎn)品傳統(tǒng)的天然氣液化工藝主要包括凈化和液化。煤生產(chǎn)用液化分離工藝除液化凈化工藝外，還增加了合成氣的分餾工藝。液化部分液化原料氣體中的甲烷，產(chǎn)生液化天然氣副產(chǎn)品。

一、煤制氣液化分離工藝技術(shù)現(xiàn)狀

煤制氣凈化處理后進入液化分離工藝，液化分離主要用于利用進口設(shè)備生產(chǎn)氣體，液化分離主要用于利用單一混合制冷機生產(chǎn)氣體，采用工作方法這有助于提高清潔度，滿足低碳、環(huán)保和減少能源消耗的基本要求。液化分離的生產(chǎn)可以通過液化設(shè)備的冷卻和冷凝來實現(xiàn)，經(jīng)過煤液化處理后，通過冷凝裝置與液化分離分離。分離工藝的技術(shù)特點如下：液化分離過程中提供的所有冷資源均可在冷凝裝置中生產(chǎn)，液化分離工藝減少，節(jié)能環(huán)保是一個經(jīng)濟工藝。其次，液化分離煤的氣化質(zhì)量和效率在一定程度上有所提高，方法是在冷藏箱中添加冷原料產(chǎn)生的液氮，這種氮具有良好的制冷效果，可以保證液化質(zhì)量和分離的純度。

二、煤制氣的液化分離裝置

在研究和分析煤基天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)液化分離裝置之前，我們將簡要分析天然氣液化的常規(guī)過程。普通天然氣的液化分離主要包括兩個階段：凈化，主要處理容易去除的天然氣成分，如過量的水、重油等;另一個環(huán)節(jié)是液化，主要是處理甲烷并將其液化為液體。煤制氣液化分離工藝與普通天然氣液化分離工藝有許多相似之處，不同之處在于煤制氣液化分離工藝具有較多的合成氣分餾鏈。液化時，甲烷作為液化天然氣的副產(chǎn)品液化。

未經(jīng)處理的煤制氣進入煤制氣分離單元，然后進入第一個液化分離鏈的凈化鏈。煤制氣經(jīng)歷了脫水、脫甲基和脫氯。然后進入下一個液化階段，凈化后的原料進入冷箱。煤制氣完全液化后進入下一分餾階段，煤走出冷箱進入分餾柱。分餾塔的主要工作原理是提供不同的問題。當液化分離經(jīng)過不同的分餾層時，煤中一氧化碳、氫、甲烷等組分分別蒸發(fā)，達到分餾目標。知道人們有不同的沸點。液化天然氣是通過框架生產(chǎn)煤制氣的副產(chǎn)品。此外，分離后的剩馀部分從分餾的頂部排出，后者通常配備適當?shù)睦鋮s裝置和BOG回收系統(tǒng)。

三、煤制氣液化分離技術(shù)應(yīng)用實踐

1.冷箱積液及操作

原料氣體自上而下進入冷端溫度較低的冷箱。低溫液體只產(chǎn)生于制冷劑熱交換器的底部。停車時，這些液體在冷箱底部被重力隔絕，不能進入設(shè)計為不允許低溫進入的部分。當冷箱里液體制冷劑過多時，冷箱底部有積水，冷箱底部的溫度大大降低。此時，液體制冷劑進入冷藏室的量可能會減少，而氣體制冷劑的量可能會增加，聚集在冷藏室底部的液體可能會被輸送到冷藏室的中部和頂部，以供氣體使用，從而使整體溫度梯度標準化。

2.產(chǎn)量控制

J-T閥控制液化裝置的整體生產(chǎn)能力，限制制冷劑壓縮機的負荷。稍微調(diào)整J-T閥以改變制冷劑壓縮機的生產(chǎn)能力或負荷。與J-T閥流量控制相比，手動HIC可以為制冷劑壓縮機提供穩(wěn)定的流量。一般而言，進入制冷器的制冷劑數(shù)量的增加意味著液化天然氣的生產(chǎn)能力增加或溫度降低，而不會改變液化天然氣的數(shù)量。

3.冷劑的補充和損耗

對于制冷劑充電，氮由客戶提供。液化天然氣產(chǎn)品產(chǎn)生的甲烷可在開采過程中獲得。甲烷罐由用戶提供，可能含有LNG產(chǎn)品或由其他設(shè)備引入。由于源氣體中的氧氣在閃蒸氣體中積累，轉(zhuǎn)向架不適合于甲烷的再補給。該設(shè)施初始氣體中的高H2/CO含量也不適合作為補充甲烷的供應(yīng)來源。在輸送過程中，甲烷將被液化天然氣庫所取代。所需要的乙烯、丙烷和異丙醇來自特殊的輔助容器。所有制冷劑部件均通過制冷劑吸入罐的進口通道裝入。當設(shè)備修理或制冷劑過多時，可將制冷劑儲存在儲油罐中。

4.BOG回收

LNG儲罐產(chǎn)生的氣體甲烷溫度為-160 c，壓力為0.006MPa，流速為5096Nm3/h，首先必須通過輸入濾波器進入BOG輸入/輸出換熱器進行換熱;加熱氣體進入一級輸入緩沖區(qū)，壓縮在一級0.23MPa至70 c，然后進入一級輸出緩沖區(qū)和一級水冷器，冷卻至40c;氣體進入二次進口緩沖區(qū)，然后壓縮至0.89MPa和134℃，再進入二次出口緩沖區(qū)和二次冷卻器，冷卻至45℃。該氣體進入三級輸入緩沖區(qū)，壓縮三級至2.7 MPa和134℃，然后進入三級輸出緩沖區(qū)，在輸入/輸出熱交換器中與輸入氣體加熱，在三級水冷器中冷卻至40℃。

5.控制系統(tǒng)

甲烷分離裝置的測量和控制由彌散控制系統(tǒng)進行;緊急停機聯(lián)鎖（ESD）、原料氣體壓縮機、葉輪汽輪機和制冷劑壓縮機組的排放控制和調(diào)速控制，由獨立于DCS系統(tǒng)的特種機組綜合控制系統(tǒng)（ITC）進行。安裝緊急關(guān)機按鈕控制臺，在計算機發(fā)生事故或故障時對整個設(shè)備和獨立裝置進行緊急關(guān)機，確保設(shè)備的安全。散射控制系統(tǒng)信號和緊急停車信號通過兩個不同的停車信號發(fā)送到停車電路，以保證停車電路的可靠性。

結(jié)束語

綜上所述，煤制氣液化分離技術(shù)是煤制氣資源合理利用的一種新技術(shù)。煤制氣不能在生產(chǎn)生活中直接使用，但天然氣等各種生產(chǎn)原料可以通過液化分離過程生產(chǎn)，這既可以實現(xiàn)煤炭使用的多樣化，又可以節(jié)省能源、保護環(huán)境和社會效益。因此，煤制氣液化分離技術(shù)的發(fā)展具有很大的社會價值。

參考文獻：

[1]劉金昌，張玉柱，黨鉀濤，曹俊雅，解強.CO2作煤粉輸送載氣對GSP氣化過程影響的模擬研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（05）.

[2]李健，陳魯園，閆龍，亢玉紅，馬亞軍，尚軍飛.GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J].當代化工，2014（11）.

[3]戴成陽，黑劍平，馬路，葉瑩.新疆廣匯LNG裝置試車運行技術(shù)分析及改進[J].石油與天然氣化工，2009，3.

[4]韓少華，閆曉敏，王寶鳳，張進軍.離子液體作用下褐煤與生物質(zhì)在亞臨界水中共液化[J]，化工學(xué)報.2016（13）.

[5]賴秀文，張淑文，胡明輝，等.煤制甲醇中合成氣深冷分離制LNG的流程研制[J].深冷技術(shù)，2015，（2）：34-38.