【文章內(nèi)容簡介】 固定床 絕 熱型兩種。甲烷化反應(yīng)器分為外冷列管式 和 外循環(huán)式 二 種 。 外冷列管式 反應(yīng)器就是將催化劑 裝 在 列管 內(nèi)， 管外 為 冷卻 水，其 操 作溫度 較 外冷循環(huán)式 低， 床層 溫 差 、壓降小 ，但催化劑 裝填 量多，轉(zhuǎn)化 率 高 ；外循環(huán)式 就是 采 用 絕 熱反應(yīng)器，將反應(yīng)熱 從塔后換 熱 移走 ，因此需要大量使用 循環(huán) 氣來 移走 反應(yīng)熱，降低了 CO 和 H2的分 率 ， 導(dǎo)致 甲烷化反應(yīng) 速 度減 慢 ，但反應(yīng)器內(nèi)的溫度較高，因此選 擇 性高。 從 反應(yīng) 工程 的 角 度來 看 ， 外冷列管式 的反應(yīng)器 優(yōu) 于 外冷循環(huán)式 。 外冷循環(huán)式 是 采 用反應(yīng) 后 的氣體來稀 釋 進(jìn)口氣體，將 CO和 H2稀 釋 來達(dá)到控制反應(yīng)器溫度的目的。 等溫 管殼 型和固定床 絕 熱型各有優(yōu)勢與劣勢，等溫 管殼 型工藝簡單，低溫運(yùn)行，但反應(yīng)器制作復(fù)雜。而固定床 絕 熱型工藝相對復(fù)雜點(diǎn)，高溫運(yùn)行， 反應(yīng)器成熟可靠。 因此 針對甲烷 藝特點(diǎn)以及 催化劑 13 的使用范圍，為確保甲烷化單元的平穩(wěn)運(yùn)行，本工程 可設(shè)計(jì)兩種甲烷 藝路線，可供業(yè)主選擇。 路線一： 采用 固定床 絕 熱型反應(yīng)器，高低溫相結(jié)合的辦法，以 反應(yīng)氣 體 循環(huán)的方式運(yùn)行；同時(shí)，配套補(bǔ)加蒸汽流程作為調(diào)整，利用廢鍋產(chǎn)生蒸汽的方式移走甲烷化反應(yīng)放出的熱量。以三段反應(yīng)器后未分離出水的部分高溫氣體升壓后作為循環(huán)氣源補(bǔ)充進(jìn)一段反應(yīng)器。因甲烷化反應(yīng)屬于體積縮小的反應(yīng)，提高壓力有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行，但本處的目的不在于提高甲烷化反應(yīng)速率，而是為了避免反應(yīng)過于劇烈而不易控制，且避免 將甲烷化生成的水升壓以增加能耗，再根據(jù)后續(xù)系統(tǒng)的要求，甲烷化系統(tǒng)反應(yīng)壓力選擇為 。 高溫段 0℃，低溫段 ＜ 0℃，可單獨(dú)使用高溫循環(huán)和添加蒸汽工藝兩種調(diào)溫控制手段。反應(yīng)后的富甲烷氣經(jīng)換熱、冷凝后進(jìn)入下一工序。 路線二：采用等溫 等溫 管殼 型反應(yīng)器， 精脫硫塔來的凈化原料氣通過換熱升溫后以 2 0176。 C 進(jìn)入甲烷化反應(yīng)器，甲烷化催化劑裝在管程，水在殼程。發(fā)生反應(yīng)時(shí)，通過高壓水的沸騰排熱，控制甲烷化反應(yīng)的溫升。由于等溫列管反應(yīng)器可使甲烷化在較低溫度下運(yùn)行，保證了 CO、 CO2 的較高轉(zhuǎn)化率。相對于多段甲烷 藝 而言，該工藝設(shè)備少，只有一臺(tái)甲烷化反應(yīng)器和一臺(tái)汽包，反應(yīng)器數(shù)量少，無需循環(huán)壓縮機(jī)，也無需廢鍋。 反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)預(yù)熱器、甲烷化冷卻器降至常溫并分離出游離水后去純 段 。至此，甲烷化反應(yīng)完成。 兩種甲烷化路線均副產(chǎn)蒸汽， 產(chǎn)生蒸汽的軟水 由界外提供，來自界外的軟水經(jīng)軟水預(yù)熱器升溫后再分流進(jìn)入一、二段廢鍋。產(chǎn)生的 14 蒸汽經(jīng)蒸汽過熱器過熱 2 0℃ 后去蒸汽分配臺(tái)，分出部分作為裝置各點(diǎn)的加熱蒸汽， 其余的蒸汽可作為副產(chǎn)品外售。 （ 3） 純化分離工序 因目前的原料氣組成不需設(shè)置脫酸單元，則純化單元需采用變溫變壓吸附 工藝來完成。以液化單元的氫氮?dú)饣驓怏w分離單元塔頂流出的富氫氣為再生氣源，其工藝過程與脫苯系統(tǒng)一致。 如生產(chǎn)管道天然氣 SNG，此工序結(jié)束后可直接進(jìn)入天然氣管網(wǎng)到下游用戶。 如生產(chǎn) LNG,由于 液化單元出來的氫氮?dú)庵泻看罅康募淄?，需將此部分甲烷回收利用，本方案采?PSA 工藝完成甲烷的回收。 如生產(chǎn)管道天然氣 SNG 或 CNG， 在開車初期還可為甲烷化催化劑的升溫還原提供純氫氣作還原氣源 。另外分離后的富氫氣作為氣體凈化單元的再生氣。 氣體分離單元由 真空泵構(gòu)成。在吸附塔中富氫氣中 CH4 等組分被選擇性吸附下 來，從塔頂流出的富氫氣控制壓力后 作為純 序作再生氣；吸附在塔內(nèi)的 CH4等組分采用均壓及抽真空的方式解吸出來送 SNG 壓縮單元。其運(yùn)行過程如下： ① 吸附過程 來自液化單元的合成氣 進(jìn)入吸附塔，在塔內(nèi)吸附劑的選擇性作用下，氣體中的 CH4 等組分被吸附下來。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿 )到達(dá)床層出口預(yù)留段時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的進(jìn)出口閥，停止吸附，吸附塔開始轉(zhuǎn)入再生過程。 ② 均壓降過程 15 吸附完畢后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氣體放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收吸附劑 床層死空間有效氣體的過程，本流程共包括 4 次均壓降過程以保證有效氣體的充分回收。按時(shí)序排列，需將其中一次均壓過程的高壓氣體放入均壓緩沖罐后暫時(shí)貯存。 （ 4）膜分離工序 生產(chǎn)管道天然氣 SNG,氣體純化后經(jīng)膜分離產(chǎn)生含量 4%甲烷，膜分離可設(shè)計(jì)兩段分離工藝，一段出來的氣體可達(dá)到二類天然氣標(biāo)準(zhǔn) ，二段出來的氣體可達(dá)到一類天然氣標(biāo)準(zhǔn) 。可直接進(jìn)天然氣管網(wǎng)。 生產(chǎn) CNG 產(chǎn)品，從膜分離二段出來的氣體經(jīng) CNG 壓縮機(jī)進(jìn)行加壓到 5Mpa 壓力，送入加氣站。 膜分離的工藝流程非常簡單，可分為預(yù)處理和膜分離器兩部分。 膜分離的基 本原理就是利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴(kuò)散速率不同，因而在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離。推動(dòng)力（膜兩側(cè)相應(yīng)組分的分壓差）、膜面積及膜的分離選擇性，構(gòu)成了膜分離的三要素。依照氣 體滲透通過膜的速率快慢，可把氣體分成 “ 快氣 ” 和 “ 慢氣 ” 。常見氣體中， H2O、H He 等稱為 “ 快氣 ” ；而稱為 “ 慢氣 ” 的則有的 CH N2 等； （ 5） 液 序 （生產(chǎn) LNG） 來自純化單元的天然氣先經(jīng) BOG 換熱器降溫后進(jìn)入到冷箱的主換熱器與冷劑換熱，先預(yù)冷并部分液化后去精餾塔底重沸器換熱 并節(jié)流后進(jìn)入精餾塔頂部，從精餾塔底部出來的液體返回冷箱主換熱器繼續(xù)過冷后出冷箱，從精餾塔頂出來的氫氮?dú)庾鳛槔涿椒祷乩湎涞闹鲹Q 16 熱器復(fù)熱并控制壓力后去純 序。 來自冷劑壓縮單元的高壓氣相冷劑 進(jìn)入到冷箱的主換熱器與冷劑換熱，經(jīng)主換熱器冷卻、液化、過冷后出冷箱并用調(diào)節(jié)閥節(jié)流后返回冷箱的 1冷劑分離器；分離出的氣、液相分別進(jìn)入冷箱主換熱器的不同流道作為返流冷劑復(fù)熱。 來自冷劑壓縮單元的高壓液相冷劑 進(jìn)入到冷箱的主換熱器與冷劑換熱，經(jīng)主換熱器過冷后出冷箱并用調(diào)節(jié)閥節(jié)流后返回冷箱的 2冷劑分離器；分離出的氣、液相分別 進(jìn)入冷箱主換熱器的不同流道作為返流冷劑復(fù)熱。 來自冷劑壓縮單元的中壓液相冷劑 進(jìn)入到冷箱的主換熱器與冷劑換熱，經(jīng)主換熱器過冷后出冷箱并用調(diào)節(jié)閥節(jié)流后返回冷箱的 3冷劑分離器；分離出的氣、液相分別進(jìn)入冷箱主換熱器的不同流道作為返流冷劑復(fù)熱。 混合冷劑的三股返流冷劑在冷箱主換熱器的不同部位復(fù)熱、蒸發(fā)、混合以提供相應(yīng)級(jí)別的冷態(tài)溫度和冷量，從而實(shí)現(xiàn)天然氣和冷劑的冷卻、液化劑過冷。返流冷劑經(jīng)冷箱主換熱器與天然氣和冷劑換熱后 去冷劑平衡。 冷劑貯存單元主要貯存外購的各組分制冷劑及開停車或調(diào)整負(fù)荷時(shí)混合 冷劑的回收、平衡與配制。 冷劑貯罐設(shè)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置與冷劑壓縮機(jī)一、二段分離器的連通管線以及去冷劑平衡罐的補(bǔ)充管線。 乙烯貯罐接收外購的乙烯并貯存，配置或補(bǔ)充冷劑時(shí)從乙烯貯罐出來的乙烯通過乙烯汽化器加熱并由調(diào)節(jié)閥控制流量后去冷劑平衡 17 罐。 異戊烷貯罐接收外購的異戊烷并貯存，配置或補(bǔ)充冷劑時(shí)從異戊烷貯罐出來的異戊烷通過異戊烷干燥器并由調(diào)節(jié)閥控制流量后去冷劑平衡罐，另設(shè)置去冷劑貯罐的補(bǔ)充管線。 為保證冷劑配比的合理，在冷劑補(bǔ)充管線的引入冷劑壓縮機(jī)一段出口的熱氣作為吹掃氣