煤制气液化分离工艺技术的运用分析

王万庚

摘  要：与天然气组成不同，煤制气主要由一氧化碳、氢和甲烷组成。煤制气不能直接用于正常生产用途，但其组成必须加以控制。煤制气通常必须液化和分离，一氧化碳和氢等不需要的物质必须通过液化分离装置分离。文章经过处理的煤制气从煤制气液化的特点和重要作用出发，介绍了煤制气液化分离前的关键工艺，即煤制气液化净化，对煤制气液化技术的具体应用进行了深入分析。

关键词：煤制气;煤制气净化;液化分离;技术分析

前言

目前，国内液化天然气工业正在迅速发展，主要是传统的液化天然气技术，尤其是煤制气液化分离技术。与含甲烷较少、含H2和一氧化碳较多的传统天然气不同，液化分离的目的是将一氧化碳和H2与原油分离，并在甲醇下游合成设施中使用，生产甲醇和液化甲烷生产和销售液化天然气产品传统的天然气液化工艺主要包括净化和液化。煤生产用液化分离工艺除液化净化工艺外，还增加了合成气的分馏工艺。液化部分液化原料气体中的甲烷，产生液化天然气副产品。

一、煤制气液化分离工艺技术现状

煤制气净化处理后进入液化分离工艺，液化分离主要用于利用进口设备生产气体，液化分离主要用于利用单一混合制冷机生产气体，采用工作方法这有助于提高清洁度，满足低碳、环保和减少能源消耗的基本要求。液化分离的生产可以通过液化设备的冷却和冷凝来实现，经过煤液化处理后，通过冷凝装置与液化分离分离。分离工艺的技术特点如下：液化分离过程中提供的所有冷资源均可在冷凝装置中生产，液化分离工艺减少，节能环保是一个经济工艺。其次，液化分离煤的气化质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产生的液氮，这种氮具有良好的制冷效果，可以保证液化质量和分離的纯度。

二、煤制气的液化分离装置

在研究和分析煤基天然气生产系统液化分离装置之前，我们将简要分析天然气液化的常规过程。普通天然气的液化分离主要包括两个阶段：净化，主要处理容易去除的天然气成分，如过量的水、重油等;另一个环节是液化，主要是处理甲烷并将其液化为液体。煤制气液化分离工艺与普通天然气液化分离工艺有许多相似之处，不同之处在于煤制气液化分离工艺具有较多的合成气分馏链。液化时，甲烷作为液化天然气的副产品液化。

未经处理的煤制气进入煤制气分离单元，然后进入第一个液化分离链的净化链。煤制气经历了脱水、脱甲基和脱氯。然后进入下一个液化阶段，净化后的原料进入冷箱。煤制气完全液化后进入下一分馏阶段，煤走出冷箱进入分馏柱。分馏塔的主要工作原理是提供不同的问题。当液化分离经过不同的分馏层时，煤中一氧化碳、氢、甲烷等组分分别蒸发，达到分馏目标。知道人们有不同的沸点。液化天然气是通过框架生产煤制气的副产品。此外，分离后的剩馀部分从分馏的顶部排出，后者通常配备适当的冷却装置和BOG回收系统。

三、煤制气液化分离技术应用实践

1.冷箱积液及操作

原料气体自上而下进入冷端温度较低的冷箱。低温液体只产生于制冷剂热交换器的底部。停车时，这些液体在冷箱底部被重力隔绝，不能进入设计为不允许低温进入的部分。当冷箱里液体制冷剂过多时，冷箱底部有积水，冷箱底部的温度大大降低。此时，液体制冷剂进入冷藏室的量可能会减少，而气体制冷剂的量可能会增加，聚集在冷藏室底部的液体可能会被输送到冷藏室的中部和顶部，以供气体使用，从而使整体温度梯度标准化。

2.产量控制

J-T阀控制液化装置的整体生产能力，限制制冷剂压缩机的负荷。稍微调整J-T阀以改变制冷剂压缩机的生产能力或负荷。与J-T阀流量控制相比，手动HIC可以为制冷剂压缩机提供稳定的流量。一般而言，进入制冷器的制冷剂数量的增加意味着液化天然气的生产能力增加或温度降低，而不会改变液化天然气的数量。

3.冷剂的补充和损耗

对于制冷剂充电，氮由客户提供。液化天然气产品产生的甲烷可在开采过程中获得。甲烷罐由用户提供，可能含有LNG产品或由其他设备引入。由于源气体中的氧气在闪蒸气体中积累，转向架不适合于甲烷的再补给。该设施初始气体中的高H2/CO含量也不适合作为补充甲烷的供应来源。在输送过程中，甲烷将被液化天然气库所取代。所需要的乙烯、丙烷和异丙醇来自特殊的辅助容器。所有制冷剂部件均通过制冷剂吸入罐的进口通道装入。当设备修理或制冷剂过多时，可将制冷剂储存在储油罐中。

4.BOG回收

LNG储罐产生的气体甲烷温度为-160 c，压力为0.006MPa，流速为5096Nm3/h，首先必须通过输入滤波器进入BOG输入/输出换热器进行换热;加热气体进入一级输入缓冲区，压缩在一级0.23MPa至70 c，然后进入一级输出缓冲区和一级水冷器，冷却至40c;气体进入二次进口缓冲区，然后压缩至0.89MPa和134℃，再进入二次出口缓冲区和二次冷却器，冷却至45℃。该气体进入三级输入缓冲区，压缩三级至2.7 MPa和134℃，然后进入三级输出缓冲区，在输入/输出热交换器中与输入气体加热，在三级水冷器中冷却至40℃。

5.控制系统

甲烷分离装置的测量和控制由弥散控制系统进行;紧急停机联锁（ESD）、原料气体压缩机、叶轮汽轮机和制冷剂压缩机组的排放控制和调速控制，由独立于DCS系统的特种机组综合控制系统（ITC）进行。安装紧急关机按钮控制台，在计算机发生事故或故障时对整个设备和独立装置进行紧急关机，确保设备的安全。散射控制系统信号和紧急停车信号通过两个不同的停车信号发送到停车电路，以保证停车电路的可靠性。

结束语

综上所述，煤制气液化分离技术是煤制气资源合理利用的一种新技术。煤制气不能在生产生活中直接使用，但天然气等各种生产原料可以通过液化分离过程生产，这既可以实现煤炭使用的多样化，又可以节省能源、保护环境和社会效益。因此，煤制气液化分离技术的发展具有很大的社会价值。

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