[发明专利]从费托合成的尾气中回收轻烃并联产LNG的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从费托合成的尾气中回收轻烃并联产LNG的方法。

背景技术

费托合成是二十世纪二十年代发现的由合成气(CO+H₂)在催化剂上催化合成烃类液态燃料的反应，是由德国化学家Fischer和Tropsch发现的，也简称费托合成或F-T合成。费托合成作为一种由合成气合成烃类液态燃料的方法，在国内已经实现了工业化。合成气可由煤或生物质气化得到，中国煤炭生物质资源丰富，但石油资源相对不足，随着经济社会的发展，对液态燃料的需求量不断增加，使用费托合成由煤或生物质转化为液态燃料对缓解我国液态燃料供应不足，促进经济社会持续稳定发展有着重要的作用。

费托合成反应过程中会产生大量的费托合成尾气，费托合成尾气主要有H₂、CO、轻烃、甲烷、CO₂、N₂等组成。费托合成尾气一般除部分循环回费托合成反应器入口以提高总烃转化率和收率外，其余常作为燃料燃烧，也有循环回气化单元的报道。

由于费托合成的有效成分为CO和H₂，费托合成尾气中的烃类的存在降低了有效组分的分压，增加了费托合成反应器系统的负荷，使设备投资和运行成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种从费托合成的尾气中回收轻烃并联产LNG的方法，使用该方法回收尾气中的烃类可以有效降低装置的运行成本,不但可以提高烃类产品的收率，并联产液化甲烷(liquefied natural gas，缩写LNG)，从而获得较好的经济利益。

本发明一种从费托合成的尾气中回收轻烃并联产LNG的装置，该装置包括增压脱碳单元、脱水单元、深冷分离单元、膜分离单元和制冷单元；所述增压脱碳单元由尾气压缩机、二氧化碳吸收塔、富胺液闪蒸罐、贫富胺换热器、二氧化碳解析塔、贫胺冷却器、贫胺过滤器和贫胺增压泵构成；所述增压脱碳单元用于将合成尾气增压到4.0MPa～6.0Mpa；所述脱水单元由分子筛塔、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器构成；所述脱水单元用于对合成尾气进行脱水，并控制合成尾气的含水量不大于50ppm；所述膜分离单元由尾气加热器、膜分离组件构成；所述制冷单元由冷剂压缩机、冷剂压缩机级间冷却器、冷剂压缩机级间分离器、冷剂压缩机出口冷却器、冷剂压缩机出口分离器、冷剂压缩机级间增压泵和冷箱构成；所述冷剂压缩机选用离心式压缩机；所述深冷分离单元由脱乙烷塔、脱乙烷塔底再沸器、脱乙烷塔顶冷却器、脱甲烷塔、脱甲烷塔底再沸器和脱甲烷塔顶冷却器构成，所述脱乙烷塔顶冷却器和脱甲烷塔冷却器采用板翅式换热器；所述深冷分离单元用于脱除尾气中的C₃⁺组分。

本发明一种从费托合成的尾气中回收轻烃并联产LNG的方法，包括以下步骤：

步骤一、利用尾气压缩机将来自于费托合成单元的费托合成尾气增压到4.0MPa～6.0MPa，并冷却到40～50℃；

步骤二、增压后的费托合成尾气进入二氧化碳吸收塔，二氧化碳吸收塔吸收并脱除费托合成尾气中的二氧化碳；

步骤三、脱除了二氧化碳的脱碳尾气进入到下游的分子筛塔，分子筛塔将脱碳尾气中的水吸收并脱除，脱水后的脱水净化气的含水量不大于50ppm；

步骤四、脱水后的脱水净化气进入冷箱后被冷却到-40℃～-60℃；

步骤五、冷却后的脱水净化气进入脱乙烷塔里进行分离，气相组分从脱乙烷塔的塔顶流出，轻烃从脱乙烷塔的塔底流出后输往到下游装置；

步骤六、从脱乙烷塔顶流出的气相组分进入脱甲烷塔后，其中：脱烃尾气从脱甲烷塔的塔顶流出，液态甲烷从脱甲烷塔的塔底流出；

步骤七、液态甲烷继续深冷成液化天然气后输往LNG储罐；脱烃尾气进入冷箱复热到0～20℃，再由尾气加热器升温到40～50℃后进入膜分离组件，由膜分离组件产生的富氢气体输往费托合成装置或PSA制氢装置，富氮气体放空；

步骤八、低压制冷剂由冷剂压缩机增压冷却后成为高压制冷剂，高压制冷剂在冷箱内节流降压，为深冷分离单元提供冷量后复热成为低压制冷剂，再由冷剂压缩机增压循环使用。

步骤七中，还可以通过控制进入膜分离组件的脱烃尾气的量来调整富氢气体中CO/H₂的比例。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：