[发明专利]一种生产乙二醇联产LNG及碳酸二甲酯的装置及方法

权利要求书

1.一种生产乙二醇联产LNG及碳酸二甲酯的装置，其特征在于，包括：

焦炉煤气焦油脱除及压缩装置：来自界区外的焦炉煤气经过进口水封槽后，进入电捕焦油器除去焦炉煤气中的焦油和尘，然后经过出口水封槽，送入焦炉煤气压缩机进气过滤器后，进入焦炉煤气压缩机压缩，压缩后的气体经冷却器冷却、气液分离器分液后送入焦炉煤气粗脱硫装置；

焦炉煤气粗脱硫装置：来自气液分离器分液后的焦炉煤气进入原料气分液罐，分离出夹带的饱和水分，从原料气分液罐顶部的焦炉煤气送至粗脱硫塔，粗脱硫塔底部排出的焦炉煤气；

焦炉煤气除杂装置：来自粗脱硫塔底部的焦炉煤气首先进入气液分离罐，分离出夹带的饱和水分后，气液分离罐顶部的焦炉煤气自塔底进入TSA吸附塔，除杂后的焦炉煤气从TSA吸附塔顶部排出至焦炉煤气离心压缩装置；

焦炉煤气离心压缩装置：来自TSA吸附塔顶部排出的焦炉煤气首先经一段入口分离器缓冲后进入低压缸，压缩后出低压缸，依次经一段出口气体冷却器、二段入口分离器后进入高压缸，压缩后出高压缸，经二段出口气体冷却器、三段入口分离器后进入高压缸三段，经压缩后出高压缸，经三段出口气体冷却器、最终出口分离器后送至焦炉煤气除氧精脱硫装置；

焦炉煤气除氧精脱硫装置：来自最终出口分离器的焦炉煤气首先经进料分离器分离掉液态饱和水后，进入进出物料换热器与精脱硫塔底部出来的焦炉煤气换热升温，然后从顶部进入预加氢反应器，从预加氢反应器底部出来的气体，进入一号3.82MPa废锅进行反应热回收，加热来自界外的锅炉水副产蒸汽后，从预加氢反应器底部出来的气体温度降低，然后从顶部进入一级加氢反应器，从一级加氢反应器底部出来的工艺气从顶部进入中温脱硫反应器，从中温脱硫反应器底部出来的气体进入二号3.82MPa废锅进行反应热回收，加热来自界外的锅炉水副产蒸汽，然后从顶部进入二级加氢反应器，然后从顶部进入精脱硫塔，精脱硫塔底部出来的焦炉煤气进入进出料换热器，与进料分离器来的原料焦炉煤气换热后，进入0.5MPa废锅进行余热回收，加热来自界外的锅炉水副产蒸汽后，焦炉煤气依次进入脱盐水加热器、焦炉煤气水冷器换热降温，送至出口分离器，从出口分离器顶部排出送往焦炉煤气MDEA脱碳；

焦炉煤气MDEA脱碳：来自出口分离器顶部排出的焦炉煤气首先进入焦炉气过滤器脱除机械杂质后，进入焦炉气吸收塔，焦炉煤气得到净化分离得到净化气，净化气从焦炉气吸收塔塔顶送出，经焦炉气冷却器冷却降温后进入焦炉煤气分离器，在焦炉煤气分离器中完成气液分离，气体从焦炉煤气分离器顶部流出并进入塔顶过滤器，净化气从塔顶过滤器顶部排出进入H₂/CO分离装置；

H₂/CO分离装置包括原料气净化装置、低温液化装置和混合制冷剂压缩装置；

所述原料气净化装置：从塔顶过滤器顶部来的焦炉煤气先经过聚结器分离出夹带的水分和颗粒物杂质，脱除水分后的焦炉煤气从上部进吸附净化塔，通过吸附净化塔内的吸附剂床层吸附脱除水分、CO₂和重烃后，净化气从吸附净化塔底部依次进入脱汞塔和粉尘过滤器，净化气从粉尘过滤器的底部排出进入低温液化装置；

所述低温液化装置：净化气首先进入冷箱第一主换热器，被返流的混合冷剂冷却后出冷箱第一主换热器，进入重烃分离器进行重烃分离，重烃分离器底部得到重烃，经减压后进入低温闪蒸罐，闪蒸出的气相进入冷箱第一主换热器复温至常温出冷箱作为原料气回收利用，低温闪蒸罐底部的液相进入冷箱第二主换热器过冷后送至LNG储罐；重烃分离器顶部气相依次进入冷箱第一主换热器、冷箱第二主换热器过冷后进入低温分离器进行气液分离，分离出的液相经过进入冷箱第二主换热器后，经过原料气低温分离器分为气液两相进入氢汽提塔中下部参加精馏，低温分离器中的气相进入甲烷洗涤塔底部参与低温洗涤；

甲烷洗涤塔和氢汽提塔的洗涤液是来自CO/CH₄分离塔釜的过冷LNG，LNG经过液态甲烷泵加压后，再进入冷箱第二主换热器过冷后分为两路，一路经过进入氢汽提塔顶部作为洗涤液，一路进入甲烷洗涤塔顶部侧凝器，被冷却后进入甲烷洗涤塔顶部作为洗涤液，在甲烷洗涤塔内上升的气相与下流的液相在规整填料上传质传热，气相上升过程中甲烷、氮气和一氧化碳被过冷的LNG洗涤，氢气含量逐渐升高，甲烷洗涤塔塔顶得到高压富氢气依次进入和复温至常温出冷箱经过复热后去变压吸附提纯H₂；在甲烷洗涤塔釜得到富甲烷液，经过减压后进入氢汽提塔中部参加精馏，氢汽提塔底部设有再沸器，与经过降温后的气相冷剂做热源进行换热，在氢汽提塔内，上升的气相与下流的液相在规整填料表面传质传热，气相在上升过程中氢气的含量逐渐升高，上升过程中甲烷、氮气和一氧化碳被过冷的LNG洗涤，在氢汽提塔顶部得到中压富氢气依次进入主换热器复温至常温出冷箱去焦炉煤气压缩机入口，氢汽提塔底部的液体分为两部分，一部分进入冷箱第二主换热器后进入CO/CH₄分离塔中部，另一部分通过减压阀减压后进入CO/CH₄分离塔中上部参加精馏，CO/CH₄分离塔顶部设有冷凝器，以节流后的液氮作为冷源；在CO/CH₄分离塔底部设有塔底再沸器，LNG与经过降温后的液相冷剂做热源进行换热，在CO/CH₄分离塔中上升的气相与回流液在规整的填料表面传质传热，气相在上升过程中氮气和一氧化碳的含量逐渐升高，甲烷含量逐渐降低，在CO/CH₄分离塔塔顶得到富CO气进入冷凝器与节流后的液氮换热，部分富CO气液化后作为回流液，未冷凝的富CO气依次进入冷箱第二主换热器复温至常温出冷箱送至富CO压缩机，在CO/CH₄分离塔塔底得到LNG，分为两路，一路作为甲烷洗涤塔和氢汽提塔的洗涤液，一路送入冷箱第二主换热器过冷后，经节流降压送至LNG储罐，从氮气压缩机压缩送来的中压氮气，进入冷箱第一主换热器、冷箱第二主换热器，通过返流的冷介质降温、冷凝过冷后的液氮节流降压后给甲烷洗涤塔的侧凝器和CO/CH₄分离塔的塔顶冷凝器提供冷源，侧凝器蒸发的氮气和甲烷提纯塔的塔顶冷凝器蒸发的氮气汇合后返回冷箱第一主换热器、冷箱第二主换热器复热至常温出冷箱，返回到氮气压缩机压缩循环使用；

所述混合制冷剂压缩装置：

从冷箱顶部出来的低压气相冷剂进入混合冷剂压缩机；

高压冷剂气相进入冷箱第一主换热器后，经MRC上分离器分离的气相进入冷箱第一主换热器、冷箱第二主换热器，然后进入CO/CH₄分离塔塔釜再沸器换热，换热后经MRC下分离器进入冷箱；

MRC上分离器分离的液相经冷箱第一主热器后进入氢汽提塔塔釜再沸器换热，换热后经MRC中分离器或MRC下分离器进入冷箱；

变压吸附提纯H₂装置：来自冷箱的高压富氢气进入原料气缓冲罐，然后从底部进入正处于吸附工况的提氢吸附塔内，在多种吸附剂组成的复合吸附床的依次选择吸附下，将原料气中的CH₄、N₂与CO组份在提氢吸附塔内被吸附剂吸附，将原料气中的氢气进行提纯，然后将纯净的氢气从提氢吸附塔顶部，经顺放气缓冲罐连续排出去后续步骤，逆放气和冲洗解吸气从提氢吸附塔底部，分别经逆放气缓冲罐、解析气缓冲罐后混合，再经解析气压缩机压缩后做再生气；

转炉煤气压缩装置：来自界外的转炉煤气和来自外界的脱盐水混合后，经压缩机压缩后，依次经冷却器冷却、气液分离器、原料气分离器分离后送入转炉煤气TSA除杂装置，气液分离器的液相回流与转炉煤气、脱盐水混合；

转炉煤气TSA除杂装置：来自原料气分离器分离后的转炉煤气自塔底进入除油塔，在除油塔内吸附剂作用下，转炉煤气中的灰尘、水杂质被吸附，转炉煤气得到初步净化，净化气从除油塔塔顶排出，后经产品气过滤器到转炉煤气粗脱磷装置，来自外界的再生气经再生气加热器进入除油塔的顶部，再生气尾气送往火炬；

转炉煤气粗脱磷装置：来自产品气过滤器的转炉煤气从底部进入粗脱磷塔，粗脱磷塔内的净化气经顶部排出进入转炉煤气脱氧装置，来自外界的再生气一部分从粗脱磷塔顶部进入，另一部分经再生气加热器后从粗脱磷塔顶部进入，粗脱磷塔底部排出再生气尾气送往火炬；

转炉煤气脱氧：来自粗脱磷塔顶部的转炉煤气经过换热器与脱氧后的转炉煤气换热升温后进入水解脱硫塔，脱硫后的气体经过开工加热器后与循环气混合，然后从底部进入脱氧反应器，脱氧后的气体分为两部分，一部分经循环气水冷器冷却降温，再经循环气分液罐分液后去循环压缩机增压后去循环；另一部分经换热器与转炉煤气换热降温，再经净化气水冷器冷却后从下部进入精脱硫塔，精脱硫后的气体从精脱硫塔顶部排出后去变压吸附提纯CO₂装置，来自外界的再生气经再生气加热器后从精脱硫塔顶部进入，精脱硫塔底部的再生尾气送往火炬；

变压吸附提纯CO₂装置：精脱硫塔顶部排出的转炉煤气进入气液分离器，分离出夹带的饱和水分后，从底部进入CO₂吸附塔，气体自下而上通过吸附床，杂质组份被吸附剂选择性吸附，在吸附期，原料气中弱吸附质组分首先自下而上通过吸附床，吸附后的气体从CO₂吸附塔上部送至净化气缓冲罐，然后经分离器分离，气相从精脱磷塔顶部进入，底部排出进入转炉煤气脱碳装置；

转炉煤气脱碳装置：来自精脱磷塔底部的转炉煤气经转炉气过滤器脱除机械杂质后，从转炉气吸附塔下部进入，自下而上通过转炉气吸附塔，与自上而下的活化MDEA溶液在转炉气吸附塔内填料表面逆向接触，气体中的酸性气体被MDEA溶液大量吸收进入液相，未被吸收的组分从转炉气吸附塔塔顶流出，未被吸收的组分经转炉煤气冷却器冷却后进入转炉煤气分离器，在转炉煤气分离器中完成气液分离，气体从转炉煤气分离器顶部流出并进入转炉煤气塔顶过滤器，在转炉煤气塔顶过滤器中分离掉机械杂质及游离液体后进入变压吸附提纯CO装置；

变压吸附提纯CO装置包括净化后转炉煤气脱水装置和变压吸附提纯CO装置；

所述净化后转炉煤气脱水装置：经过上转炉煤气塔顶过滤器净化后的转炉煤气，先经过转炉煤气气液分离器分离出夹带水分后分为两部分，一部分从顶部进入TSA吸附塔，另一部分经冷却器、再生气分离器后再分为两部分，一部分从顶部进入TSA吸附，另一部分经再生气加热器后与TSA吸附塔吸附后的气体混合，在TSA吸附塔中饱和水被吸附剂吸附脱除，随后气体从TSA吸附塔底部流出，与冷箱返回富CO气和CO循环气后混合后进入变压吸附提纯CO装置；

变压吸附提纯CO装置：混合气经CO原料气加热器加热后从底部进入CO吸附塔，吸附尾气从CO吸附塔顶部的预吸附出口和吸附出口排出，预吸附出口的吸附尾气经循环气冷却器、循环气缓冲罐、循环气压缩机后与上一步的混合气混合，CO吸附塔内的CO通过逆向放压和抽真空方式排出CO吸附塔，经逆向放压排出的CO进入逆放气缓冲罐，再进入产品气缓冲罐，经抽真空排出的CO依次进入真空泵前冷却器、真空泵、真空泵后冷却器进入产品气缓冲罐，产品气缓冲罐内的一部分CO经CO产品压缩机压缩后与CO吸附塔顶部的吸附出口排出的吸附尾气混合后送入后续步骤，另一部分CO经置换气压缩机后用于CO吸附塔的吸附剂置换；

DMO合成装置：新鲜CO和经CO循环气压缩机加压的含MN的气体混合，经DMO反应预热器预热后进入到装有Pd/Al₂O₃催化剂的DMO反应器中，经过反应后的反应产物从DMO反应器经冷却送入DMO气体脱除塔下部，含有DMO的甲醇溶液从DMO气体脱除塔塔釜输送至DMO闪蒸槽内，新鲜甲醇送入DMO闪蒸槽进行冷却、洗涤，经DMO气体脱除塔冷凝器冷却后分为两部分，一部分回流至DMO气体脱除塔，另一部分进入DMO气体脱除塔顶分离罐，分离后的液相回流至DMO气体脱除塔，气相与氧气在氧气混合器中混合后从MN再生塔底部进入，一部分含MN的气体进入到CO循环气压缩机进行压缩，另一部分气体送至尾气处理系统处理，MN再生塔底部含硝酸的溶液经MN再生塔釜泵后分为两部分，一部分回流至MN再生塔，另一部分进入到硝酸还原反应塔处理；

来自DMO气体脱除塔的含有DMO甲醇溶液中的气体经过DMO闪蒸槽闪蒸后，粗DMO进入DMO精馏装置，闪蒸气回收利用；

DMO精馏装置：粗DMO经DMO换热器后进入DMO脱轻塔，DMO脱轻塔的气体经DMO脱轻塔冷凝器后进入DMO脱轻塔回流罐，DMO脱轻塔回流罐的一部分气体分为两部分，一部分经常压塔冷凝器进入常压塔回流罐，另一部分进入尾气分离罐，DMO脱轻塔回流罐的一部分气体经DMO脱轻塔回流泵加压后回流至DMO脱轻塔，DMO脱轻塔塔底粗DMO的一部分从DMC分离塔中上部进入，分离轻组分后，侧线采出的DMO进入DMO侧采罐，然后经MDO输送泵送入DMO贮罐供乙二醇合成使用，DMC分离塔塔顶副产粗DMC经DMC分离塔冷凝器进入DMC分离塔回流罐，DMC分离塔回流罐的粗DMC经DMC分离塔回流泵后分为两部分，一部分回流至DMC分离塔，另一部分经DMC冷却器送DMC储罐；

来自DMO合成的甲醇水溶液送入常压甲醇脱水塔，常压甲醇脱水塔塔顶轻组分经常压塔冷凝器进入常压塔回流罐，常压塔回流罐的轻组分经常压塔回流泵回流至常压甲醇脱水塔，常压甲醇脱水塔塔釜液相经甲醇预热器进入高压甲醇脱水塔，在高压甲醇脱水塔内，甲醇和水物料进一步分离，塔釜废水20％～30％经高压塔再沸器循环回高压甲醇脱水塔，剩余废水经经甲醇预热器、废水冷却器后去污水处理，高压甲醇脱水塔塔顶采出甲醇作为常压塔再沸器热源，换热后经高压塔冷凝器进入高压塔回流罐，然后经高压塔回流泵一部分回流至高压甲醇脱水塔，另一部分经冷却回收到甲醇罐区循环利用，高压塔回流罐内的气体经常压塔冷凝器进入常压塔回流罐，然后经常压塔放空冷却器后放空；

DMC分离装置：粗DMC原料进入DMC脱轻塔下部，通过塔釜DMC脱轻塔再沸器加热后，DMC脱轻塔塔顶气相在脱轻塔冷凝器中部分冷凝，未冷凝的气体进入轻馏分深冷器中冷凝进入轻馏分收集罐，脱轻塔冷凝器的液相进入DMC脱轻塔回流罐，冷凝液经脱轻塔回流泵加压后回流至DMC脱轻塔顶部，塔釜液经重组分冷却降温后送重组分罐区；

DMC脱轻塔侧线采出的DMC/ME馏分增压后进入加压塔下部，加压塔釜液经加压塔再沸器加热回流，塔顶汽作为常压塔塔釜再沸器的热源，经冷凝后入加压塔回流罐，冷凝液经加压塔回流泵后一部分送到塔顶回流，另一部分作为常压塔的进料，加压塔釜液经冷却后，送DMC产品罐区；

常压塔塔顶气相在常压塔冷凝器中部分冷凝，未冷凝的气体进入轻馏分深冷器中冷凝，常压塔冷凝器的冷凝液进入常压塔回流罐，经常压塔回流泵加压回流至常压塔塔顶，常压塔塔上部侧线采出共沸物进入循环料缓冲罐，循环料缓冲罐内的共沸物加压后进入加压塔上部，常压塔塔釜液废水经冷却后去废水处理；

乙二醇合成装置：从H₂/CO分离装置来的新鲜氢气与H₂循环气压缩机出口的循环气混合后进入进出物料换热器的壳程，与出乙二醇合成塔的气体换热后进入到第二蒸汽加热器用中压饱和蒸汽加热到220℃后进入到DMO蒸发塔下部；

DMO罐区来的DMO先进入DMO缓冲罐，通过DMO泵加压，进入DMO蒸发塔上部，在DMO蒸发塔中，循环氢气与DMO混合换热后，进入第一蒸汽加热器进一步升温后进入乙二醇合成塔，在乙二醇合成塔内高活性催化剂的作用下，DMO加氢反应生成乙二醇，乙二醇合成塔壳程的饱和热水把加氢产生的热量移走，壳程汽水混合物进入汽包后，蒸汽从汽水混合物中闪蒸分离，稳压后送至蒸汽管网，使得加氢反应中放出的热量得到回收；

反应后的气体产物，经过进出物料换热器与原料氢气换热后进入到第一高压分离器中进行气液分离，气相进入到合成水冷器冷却，随后进入到第二高压分离器再次进行气液分离，99.5％～99.8％的循环气体进入氢气循环气压缩机升压后循环利用，0.2％～0.5％的气体作为驰放气送到燃料气管网，第一高压分离器的液相经过减压后进入到第一低压闪蒸槽中，随后送往乙二醇质量提升装置，第二高压分离器的液相经过减压阀减压进入到第二低压闪蒸槽中，最后送往乙二醇质量提升装置，低压闪蒸槽的闪蒸气送入燃料气管网利用；

乙二醇质量提升装置：从乙二醇合成装置来的粗甲醇与粗乙二醇进入甲醇回收塔，经分离后，塔顶气相经甲醇回收塔冷凝器多次冷凝，冷凝液进入甲醇回收塔回流罐，出甲醇回收塔回流罐的物料经甲醇回收塔回流泵后回流，甲醇回收塔塔釜液一部分通过脱水塔进料泵送入脱水塔，另一部分经甲醇回收塔塔釜再沸器回流；

在脱水塔中，塔顶轻组分的蒸汽经过脱水塔冷凝器多次冷凝，液相进入脱水塔回流罐，出脱水塔回流罐的物料经脱水塔回流泵升压后，一部分返回脱水塔作为回流，一部分送至杂醇油罐区，脱水塔塔釜出料一部分由脱醇塔进料泵提升压力后送至脱醇塔，另一部分经脱水塔塔釜再沸器回流；

在脱醇塔中，塔顶气相轻组分蒸汽经过脱醇塔冷凝器多次冷凝，液相进入脱醇塔回流罐，未冷凝的尾气经真空泵后排出处理，出脱醇塔回流罐的物料经回流泵提升压力后，一部分回流至脱醇塔，另一部分冷却后送至轻馏分罐区，脱醇塔塔釜出料一部分经脱醇塔塔釜再沸器回流，另一部分经乙二醇产品塔进料泵进入乙二醇产品塔；

在乙二醇产品塔中，粗乙二醇经进一步提纯分离，塔顶蒸汽经乙二醇产品塔冷凝器多次冷凝后，液相进入乙二醇产品塔回流罐，未冷凝的尾气经真空泵后排出处理，出乙二醇产品塔回流罐的物料经乙二醇产品塔回流泵提升压力后，总质量流量的98％～99％返回塔内回流，总质量流量的1％～2％合格乙二醇产品与氢气混合，经液相加氢预热器加热进入液相加氢反应器进行加氢反应，将产品中影响乙二醇纯度和紫外透光率的微量物质转化、去除，加氢反应后的粗乙二醇经过送到闪蒸罐，闪蒸除去不凝气体后，送至乙二醇产品塔内，乙二醇产品塔侧线采出精乙二醇产品冷却后经输送泵，自下而上进入树脂塔，吸附除去乙二醇产品中的醛类、酯类影响产品质量的组分后采出，乙二醇产品塔釜出料一部分经乙二醇产品塔釜再沸器回流，一部分送至乙二醇重组分罐区。