本發(fā)明涉及一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫工藝的脫硫和加氫流程通常如圖1所示，原料氣(常溫)經(jīng)濾油槽v0201濾油、預(yù)脫硫槽r0201后進(jìn)入升溫爐f0201加熱至200～260℃，進(jìn)入預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器r0202，r0202出口溫度約300～320℃，進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0203，r0203出口溫度380～400℃，依次進(jìn)入中溫脫硫槽r0204、二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0205，出口溫度420～440℃，進(jìn)入氧化鋅脫硫槽r0206，出口溫度420～440℃進(jìn)入下游工段。該加熱爐流程的缺點(diǎn)：1.受原料氣組分影響大，系統(tǒng)各反應(yīng)器溫度不宜控制；2.加熱爐消耗燃料氣(原料氣)，無形中降低了產(chǎn)量，增加了運(yùn)行成本；3.進(jìn)下游工段溫度高，增加下游工段運(yùn)行成本；4.增加占地，加熱爐為中心圓，15m范圍內(nèi)不允許布置設(shè)備。

段間換

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫系統(tǒng)及工藝。

本發(fā)明人為了解決上述技術(shù)問題，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果出乎意料地發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫的段間換熱系統(tǒng)和流程，可以實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能增產(chǎn)、降低成本的目的，由此完成了本發(fā)明。

本發(fā)明通過采用段間換熱系統(tǒng)和流程，相比于現(xiàn)有技術(shù)加熱爐流程，既能控制每個(gè)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，又能把加熱爐省下的燃料轉(zhuǎn)化成目標(biāo)成品，減少了設(shè)備一次投資，增加系統(tǒng)效益。

因此，本發(fā)明提供了一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫系統(tǒng)，其包括：濾油槽、蒸汽加熱器、預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器、第一段間調(diào)溫器、第二段間調(diào)溫器、一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器、中溫脫硫槽、二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器、氧化鋅脫硫槽、產(chǎn)品換熱器，

其中來自上游的原料氣管道連接濾油槽進(jìn)口，濾油槽出口管道依次進(jìn)入蒸汽加熱器、第一段間調(diào)溫器、產(chǎn)品換熱器、第二段間調(diào)溫器，然后連接預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器進(jìn)口，預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器出口管道進(jìn)入第一段間調(diào)溫器，然后連接一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器進(jìn)口，一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器出口連接中溫脫硫槽進(jìn)口，中溫脫硫槽出口管道進(jìn)入第二段間調(diào)溫器，出第二段間調(diào)溫器之后連接二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器進(jìn)口，二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器出口連接氧化鋅脫硫槽，氧化鋅脫硫槽的出口管道進(jìn)入產(chǎn)品換熱器，然后連接下游工段。

進(jìn)一步地，上游為氣柜和/或壓縮工段，以及下游工段為甲烷合成工段。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫的原料氣脫硫和加氫工藝，包括以下步驟：

來自氣柜及壓縮工段的原料氣，包括h255～60體積％、ch420～27體積％、co4～8體積％、co21.5～3體積％、n23～8體積％、c2以上不飽和烴2～4體積％、o2<0.8體積％，無機(jī)硫≤50mg/nm³(無機(jī)硫含量范圍例如20-50mg/nm³)、有機(jī)硫≤300mg/nm³(有機(jī)硫含量范圍例如100-300mg/nm³)溫度35～45℃，例如38-42℃或約40℃，分別經(jīng)蒸汽加熱器加熱至約100-150℃，優(yōu)選110-140℃、第一段間調(diào)溫器加熱至約100-180℃，優(yōu)選120-170℃、產(chǎn)品換熱器加熱至約150-250℃，優(yōu)選170-230℃、第二段間調(diào)溫器升溫至200～260℃，優(yōu)選210-250℃，進(jìn)入預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器(鐵鉬催化劑)進(jìn)行預(yù)加氫處理，預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器出口溫度約295-325℃，優(yōu)選約300～320℃，經(jīng)第一段間調(diào)溫器換熱調(diào)溫280-320℃，優(yōu)選290-310℃后進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器(鐵鉬催化劑)進(jìn)行加氫處理，一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器出口溫度330～380℃，進(jìn)一步例如340-370℃，有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化率≥97％(使得無機(jī)硫接近290mg/nm³)，然后進(jìn)入中溫脫硫槽(氧化鋅脫硫劑)脫硫，氣體中無機(jī)硫被吸收，無機(jī)硫降至30mg/nm³以下，經(jīng)第二段間調(diào)溫器換熱調(diào)溫至300～350℃后進(jìn)入二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器(鎳鉬催化劑)，出口溫度330～380℃，有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化率≥99％，進(jìn)入氧化鋅脫硫槽，經(jīng)脫硫后的焦?fàn)t氣中總硫量為0.1ppm以下，溫度約為330～380℃，經(jīng)產(chǎn)品換熱器換熱至190～280℃后進(jìn)入甲烷合成工段。

本發(fā)明中，預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器、一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器中使用的催化劑均為本領(lǐng)域常用的鐵鉬催化劑，二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器中所用催化劑為本領(lǐng)域常用的鎳鉬催化劑，中溫脫硫槽中使用的脫硫劑為氧化鋅脫硫劑。

在預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器、一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器、二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器典型反應(yīng)式為：

r-sh+h2＝rh+h2s

r-s-r'+2h2＝r'h+rh+h2s

c4h4s+4h2＝c4h10+h2s

cos+h2＝co+h2s

cs2+4h2＝2h2s+ch4

o2+2h2＝2h2o

氧化鋅脫硫劑吸收h2s的反應(yīng)式為：

zno+h2s＝zns+h2o(g)

采用本發(fā)明的段間換熱流程有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明節(jié)省了升溫爐所需的燃料氣，增加目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)量；

(2)降低裝置的投資；

(3)節(jié)約裝置用地；

(4)節(jié)能降耗；

(5)段間換熱流程能更好的控制各反應(yīng)器的溫度。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫工藝的脫硫和加氫流程圖。

圖2為本發(fā)明的用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫工藝的脫硫和加氫流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

如圖2所示，本發(fā)明涉及一種用于焦?fàn)t氣制液化天然氣的原料氣脫硫和加氫系統(tǒng)，包括：濾油槽v0201、蒸汽加熱器e0205、預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器r0202、第一段間調(diào)溫器e0201、第二段間調(diào)溫器e0203、一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0203、中溫脫硫槽r0204、二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0205、氧化鋅脫硫槽r0206、產(chǎn)品換熱器e0202，

其中來自上游的原料氣管道連接濾油槽v0201進(jìn)口，濾油槽出口管道依次進(jìn)入蒸汽加熱器e0205、第一段間調(diào)溫器e0201、產(chǎn)品換熱器e0202、第二段間調(diào)溫器e0203，然后連接預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器r0202進(jìn)口，預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器出口管道進(jìn)入第一段間調(diào)溫器e0201，然后連接一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0203進(jìn)口，一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0203出口連接中溫脫硫槽r0204進(jìn)口，中溫脫硫槽r0204出口管道進(jìn)入第二段間調(diào)溫器e0203，出第二段間調(diào)溫器e0203之后連接二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0205進(jìn)口，二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0205出口連接氧化鋅脫硫槽r0206，氧化鋅脫硫槽r0206的出口管道進(jìn)入產(chǎn)品換熱器e0202，然后連接下游工段，即甲烷合成工段。

使用上述系統(tǒng)的原料氣脫硫和加氫工藝包括以下步驟：

來自氣柜及壓縮工段的原料氣，包括h255～60體積％、ch420～27體積％、co4～8體積％、co21.5～3體積％、n23～8體積％、c2以上不飽和烴2～4體積％、o2<0.8體積％，無機(jī)硫≤50mg/nm³(無機(jī)硫含量范圍例如20mg-50mg/nm³)、有機(jī)硫≤300mg/nm³(有機(jī)硫含量范圍例如100-300mg/nm³)溫度35～45℃，例如約40℃，通過濾油槽v0201，然后經(jīng)蒸汽加熱器e0205加熱至約100-150℃，優(yōu)選110-140℃、第一段間調(diào)溫器e0201加熱至約100-180℃，120-170℃、產(chǎn)品換熱器e0202加熱至約150-250℃，優(yōu)選170-230℃、第二段間調(diào)溫器e0203升溫至200～260℃，優(yōu)選210-250℃，進(jìn)入預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器r0202(鐵鉬催化劑)進(jìn)行預(yù)加氫處理，預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器出口溫度約295-325℃，優(yōu)選約300～320℃，經(jīng)第一段間調(diào)溫器e0201換熱調(diào)溫280-320℃，優(yōu)選290-310℃后進(jìn)入一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0203(鐵鉬催化劑)進(jìn)行加氫處理，一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器出口溫度330～380℃，進(jìn)一步例如340-370℃，有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化率≥97％，然后進(jìn)入中溫脫硫槽r0204(氧化鋅脫硫劑)脫硫，氣體中無機(jī)硫被吸收，無機(jī)硫降至30mg/nm³以下，經(jīng)第二段間調(diào)溫器e0203換熱調(diào)溫至300～350℃后進(jìn)入二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器r0205(鎳鉬催化劑)，出口溫度330～380℃，有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化率≥99％，進(jìn)入氧化鋅脫硫槽r0206，經(jīng)脫硫后的焦?fàn)t氣中總硫量為0.1ppm以下，溫度約為330～380℃，經(jīng)產(chǎn)品換熱器換熱至190～280℃后進(jìn)入甲烷合成工段。

實(shí)施例1

使用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行原料氣脫硫和加氫，以30000nm³/h焦?fàn)t煤氣制lng項(xiàng)目為例，如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐流程約消耗燃料2000nm³/h，采用本發(fā)明的段間換熱流程，此部分燃料可多產(chǎn)lng3600t/a，lng2000元/t計(jì)算，每年可增收720萬元。

另外，與現(xiàn)有技術(shù)的圖1相比，本發(fā)明裝置中減少了1臺(tái)升溫爐設(shè)備，增加4臺(tái)換熱器，一次性投資降低約200萬元。

以升溫爐為中心圓，15m范圍內(nèi)不允許布置設(shè)備，優(yōu)化流程后，本發(fā)明去掉升溫爐，與現(xiàn)有技術(shù)相比節(jié)約了裝置用地1畝。

正常生產(chǎn)時(shí)，利用自身熱量把原料氣加熱到催化劑起活溫度，本發(fā)明節(jié)省了升溫爐所需的燃料氣，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

另外，本發(fā)明段間換熱流程能更好的控制各反應(yīng)器的溫度。