熱解煤氣的氣體分離裝置及氣體分離方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤化工領域，尤其涉及一種熱解煤氣的氣體分離裝置及氣體分離方 法。
【背景技術】
[0002] "富煤、少氣、缺油"的資源條件，決定了中國能源結構將長期以煤為主。現(xiàn)代煤 化工是推進煤炭清潔高效轉化利用的一條重要途徑，圍繞煤化工進行的科技創(chuàng)新和技術開 發(fā)，有相當重要的社會意義和經(jīng)濟意義。以粉煤熱解技術為龍頭的煤炭分質利用是煤化工 行業(yè)重要的技術路線之一。
[0003] 煤炭分質利用是指將煤炭通過中低溫干餾進行熱解，取出其中的揮發(fā)成分（煤焦 油、煤氣），剩余半焦再利用的一種工藝。該工藝副產(chǎn)的熱解煤氣有效成分高，其中，甲烷含 量超過40 %，富氫氣含量超過20 %，C2~C5含量達到14 %。
[0004] 熱解煤氣如直接用作燃料，其價值不能充分利用，經(jīng)濟性較差。因此，有必要將熱 解煤氣中的各有用組分進行分離，實現(xiàn)資源的充分利用，減少對環(huán)境的污染。

【發(fā)明內容】

[0005] 鑒于此，有必要提供了一種熱解煤氣的氣體分離裝置及氣體分離方法。
[0006] -種熱解煤氣的氣體分離裝置，包括凈化裝置和液化分離裝置；
[0007] 所述凈化裝置用于凈化所述熱解煤氣；
[0008] 所述液化分離裝置包括第一換熱器、第一氣液分離器、混烴精餾塔、第二換熱器、 脫氫精餾塔和甲烷精餾塔，所述第一換熱器的第一入口用于輸入所述熱解煤氣，所述第一 換熱器的第一出口和所述第一氣液分離器的入口連通，所述第一氣液分離器的氣相出口和 所述混烴精餾塔的入口連通，所述第一氣液分離器的液相出口輸出第一混烴產(chǎn)品，所述混 烴精餾塔的氣相出口和所述第二換熱器的第一入口連通，所述第二換熱器的第一出口和所 述脫氫精餾塔的入口連通，所述混烴精餾塔的液相出口輸出第二混烴產(chǎn)品，所述脫氫精餾 塔的氣體出口和所述第二換熱器的第二入口連通，所述第二換熱器的第二出口和所述第一 換熱器的第二入口連通，所述第一換熱器的第二出口輸出富氫氣，所述脫氫精餾塔的液體 出口和所述甲烷精餾塔的入口連通，所述甲烷精餾塔的液體出口輸出LNG產(chǎn)品，所述甲烷 精餾塔的氣相出口和所述第二換熱器的第三入口連通，所述第二換熱器的第三出口和所述 第一換熱器的第三入口連通，所述第一換熱器的第三出口輸出尾氣；
[0009] 所述液化分離裝置還包括混合制冷劑循環(huán)制冷設備和氮氣循環(huán)制冷設備，所述混 合制冷劑循環(huán)制冷設備用于為所述熱解煤氣液化提供冷量，以及為所述混烴精餾塔的塔頂 冷凝器提供冷量，所述氮氣循環(huán)制冷設備用于為所述脫氫精餾塔的塔頂冷凝器和所述甲烷 精餾塔的塔頂冷凝器提供冷量。
[0010] 在其中一個實施例中，所述凈化裝置包括依次連通的第一壓縮裝置、除油裝置、水 洗裝置、預處理裝置、第二壓縮裝置、水解裝置、脫汞裝置、脫酸裝置和干燥裝置；
[0011] 所述第一壓縮裝置用于將所述熱解煤氣壓縮至0. 5MPa~0. 8MPa ;
[0012] 所述除油裝置用于去除所述熱解煤氣中的潤滑油和煤焦油；
[0013] 所述水洗裝置用于去除所述熱解煤氣中的氨；
[0014] 所述預處理裝置用于去除所述熱解煤氣中的苯和萘；
[0015] 所述第二壓縮裝置用于將所述熱解煤氣繼續(xù)壓縮至2MPa~4MPa ;
[0016] 所述水解裝置用于將所述熱解煤氣中的有機硫轉化為無機硫；
[0017] 所述脫汞裝置用于去除所述熱解煤氣中的汞雜質；
[0018] 所述脫酸裝置用于去除所述熱解煤氣中的酸性雜質；
[0019] 所述干燥裝置用于去除所述熱解煤氣中的水。
[0020] 在其中一個實施例中，所述混合制冷劑循環(huán)制冷設備包括依次連通的混合制冷壓 縮機、冷卻器和第二氣液分離器，所述第二氣液分離器的液體出口和所述第一換熱器的第 四入口連通，所述第一換熱器的第四出口和所述第一換熱器的第五入口連通，所述第一換 熱器的第五出口和所述混合制冷壓縮機連通形成回路，所述第二氣液分離器的氣體出口和 所述第一換熱器的第六入口連通，所述第一換熱器的第六出口和所述第二換熱器的第四入 口連通，所述第二換熱器的第四出口和所述第二換熱器的第五入口連通，所述第二換熱器 的第五出口和所述第一換熱器的第五入口連通，所述第一換熱器的第五出口和所述混合制 冷壓縮機連通形成回路。
[0021] 在其中一個實施例中，所述氮氣循環(huán)制冷設備包括氮氣壓縮機，所述氮氣壓縮機 的出口和所述第一換熱器的第七入口連通，所述第一換熱器的第七出口和所述第二換熱器 的第六入口連通，所述第二換熱器的第六出口和分流器的入口連通，所述分流器的第一出 口和所述脫氫精餾塔的塔頂冷凝器的氮氣入口連通，所述脫氫精餾塔的塔頂冷凝器的氮氣 出口和第二集流器的第一入口連通，所述分流器的第二出口和所述甲烷精餾塔的塔頂冷凝 器的氮氣入口連通，所述甲烷精餾塔的塔頂冷凝器的氮氣出口和所述第二集流器的第二入 口連通，所述第二集流器的出口和所述第二換熱器的第七入口連通，所述第二換熱器的第 七出口和所述第一換熱器的第八入口連通，所述第一換熱器的第八出口和所述氮氣壓縮機 的入口連通形成回路。
[0022] -種熱解煤氣的氣體分離方法，包括以下步驟：
[0023] 凈化所述熱解煤氣；
[0024] 將凈化后的熱解煤氣降溫至_5°C~-25°C后進行氣液分離，輸出氣液分離得到的 液相，得到第一混烴產(chǎn)品；
[0025] 將氣液分離得到的氣相進行第一次精餾分離，輸出第一次精餾分離得到的液相， 得到第二混烴產(chǎn)品；
[0026] 將第一次精餾分離得到的氣相降溫至-145Γ~-165Γ，接著，進行第二次精餾分 離，將第二次精餾分離得到的氣體升溫后輸出，得到富氫氣；
[0027] 將第二次精餾分離得到的液體進行第三次精餾分離，輸出第三次精餾分離的液 體，得到LNG產(chǎn)品，將第三次精餾分離得到的尾氣升溫后輸出；
[0028] 其中，采用混合制冷劑為所述熱解煤氣液化和所述第一次精餾分離提供冷量，采 用氮氣為所述第二次精餾分離和所述第三次精餾分離的提供冷量。
[0029] 在其中一個實施例中，凈化所述熱解煤氣的操作包括以下步驟：
[0030] 將所述熱解煤氣壓縮至0. 5MPa~0. 8MPa ;
[0031] 去除所述熱解煤氣中的潤滑油和煤焦油；
[0032] 去除所述熱解煤氣中的氨；
[0033] 去除所述熱解煤氣中的苯和萘；
[0034] 將所述熱解煤氣繼續(xù)壓縮至2MPa~4MPa ;
[0035] 將所述熱解煤氣中的有機硫轉化為無機硫；
[0036] 去除所述熱解煤氣中的汞雜質；
[0037] 去除所述熱解煤氣中的酸性雜質；
[0038] 去除所述熱解煤氣中的水。
[0039] 在其中一個實施例中，去除所述熱解煤氣中的氨的操作中，采用水洗的方法去除 所述熱解煤氣中的氨；
[0040] 去除所述熱解煤氣中的汞雜質的操作中，采用載硫活性炭吸附所述熱解煤氣中的 汞雜質。
[0041] 在其中一個實施例中，采用混合制冷劑為所述熱解煤氣液化和所述第一次精餾分 離提供冷量的操作為：
[0042] 將低壓的混合制冷劑增壓后，冷卻至40°C后進行氣液分離，氣液分離后的液相節(jié) 流制冷后，返流為所述熱解煤氣液化提供冷量后復溫，氣液分離后的氣相節(jié)流制冷后，然后 返流為所述第一次精餾分離提供冷量，與返流的液相混合為所述熱解煤氣液化提供冷量后 復溫，返流形成回路。
[0043] 在其中一個實施例中，采用氮氣為所述第二次精餾分離和所述第三次精餾分離提 供冷量的操作為：
[0044] 將氮氣壓縮后冷卻至40°C，通過節(jié)流制冷后，為所述第二次精餾分離和所述第三 次精餾分離提供冷量，然后返流復溫，形成回路。
[0045] 在其中一個實施例中，所述熱解煤氣中含有甲燒、氫氣、C2、C2以上組分，以及一氧 化碳、氮氣、二氧化碳、有機硫、二氧化硫、硫化氫、氨、焦油、粉塵和水蒸氣等組分中的一種 或幾種，其中，甲烷的體積含量為40 %~45 %，氫氣的體積含量