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1、煤气转天然气项目可行性方案目录第一章项目概论 3第二章工艺技术方案 5第一节装置概况 7第二节工艺技术方案 8第三节装置技术特点 21第四节工艺设备 23第五节原材料辅助材料燃料和动力 15第六节装置占地面积与平面布置 26第七节定 员 29第三章生产规模与产品方案 30第四章工程技术服务 33第五章工程进度施实计划 34第六章投资估算及效益分析 35第一章 项目概论一、项目背景 焦炉煤气是生产焦炭过程中的副产气体，一般经验数据每吨焦炭副产焦炉煤气430Nm3主要成分：氢气（60%、甲烷（25%、 CO CO2合计（14%以及含有少量的苯、焦油、硫化物等杂质组分。 由于焦炉煤气中的CH、CO
2、CO、C含量近40%氢含量高，因此焦 炉煤气通过甲烷化反应，可以使绝大部分CO CQ等转化成CHI,得到 主要含H、CH、N2的混合气体，然后采用气体分离得到管道天然气 SNG加压得到压缩天然气CNG或深冷分离得到液化天然气（LNG。 因此，采用焦炉煤气制取天然气技术， 焦炉煤气中的组分都可以得到 有效利用，大大提高能量利用率，同时减少了环境的污染。我国的能源结构是“缺油、少气、富煤” ，煤炭资源相对丰富， 根据我国石油天然气总公司预测， 20 1 5年常规天然气生产量为 1780 亿立方，天然气需求量为 2400 亿立方，供需缺口 620 亿立方，到 2020 年期间我国天然气受城市气化率的
3、提高以及天然气替代工业燃料领 域消费的驱动将大幅提升， 消费结构将进一步优化。 焦炉煤气制天然 气项目被国家发改委等四部委 2012年第 1 3号公告国家鼓励循环经 济技术、工艺和设备名录（第一批、 。随着天然气需求量和进口量的不断增加， 我国将面临天然气供应 安全的挑战，而中国的近年来每年约 1200亿Nm31炉气，一部分用 来发电，一部分用来制取甲醇制氢，还有相当一部分直接排放，因此 利用焦炉气生产天然气项目能够有效的回收利用资源， 产生较高的经 济效益，有助于形成良好的循环产业链。 利用剩余焦炉煤气生产天然 气，既有效解决了焦炉尾气的排放问题， 又具有十分可观的经济效益 和社会效益。 焦
4、炉煤气制天然气项目符合国家能源多元化战略， 符合 国民经济和社会发展规划、行业规划及产业政策。国家对焦化企业设立了越来越严格的环保标准， 在焦化行业的准 入标准中明确规定焦炉煤气利用率要大于 98%，迫使企业不得不为焦 炉煤气找寻更好的去处； 另外近几年焦化市场行情低迷， 行业产能严 重过剩， 企业经济效益下滑， 于是一些企业就瞄准了市场潜力巨大的 液化天然气，将焦炉煤气制液化天然气作为摆脱企业困境的一个抓 手。到 年底国内已有 家焦化企业相继建设， 其中有 家建成投产。 家 至今安全、稳定运行，标志着国内焦炉煤气甲烷化法制取天然气技术 已经实现工业化应用。二、项目建设的意义在国内天然气气价高
5、涨的情况下， 焦炉煤气制天然气发展前景十 分光明。我国焦炉煤气主要用于供热、 发电、制尿素、制甲醇及炼钢， 近几年一些企业开始投资焦炉气制天然气。 相比较而言， 供热和发电 投资小，但经济效益低，应用正逐渐减少；制尿素和甲醇效益较好， 国内已实现商业化生产，但是面临产能过剩风险，且投资数额大；用 于炼钢又受到客户和运输距离的限制， 推广有难度； 而焦炉气制天然 气的经济效益良好，投资适中（和制甲醇差不多） ，不太受运输距离 限制，且能够满足日益增长的能源需求，焦炉气制天然气空间很大。a）焦炉煤气的综合利用是焦化行业的节能减排、资源综合利用 的重要课题，本项目以焦炉煤气合成液化天然气，是一条焦炉
6、煤气 综合利用的新途径。b）产品天然气SNG/CNG/LN是清洁能源产品，符合市场需要。c）把热值低，含有CO CO和较多硫化物等杂质的焦炉煤气加工 成低碳清洁燃料天然气，符合国家环保和能源政策。从宏观上看是 一项利国利民，具有经济、环境生态及社会可持续发展的重要项 目。从本地区和焦化产业来考虑，又起到促进其向良性发展迈向循 环经济方向的重要作用。实现了区域化循环经济模式，较好地实践 了经济、环境、社会三位一体的可持续发展。d）本项目涉及关键技术已经实现完全国产、自主工业化，其可 靠性已经能够得到保证。其技术核心是以下几个方面：一是气体净化技术： 该项技术近年来在焦炉煤气和相关领域得到 了充分
7、的发展，已完全成熟且大量应用于工业化装置。涉及本项目 个性化的净XX艺也成功实现工业化运行。二是甲烷化技术：该项技术已在 焦炉煤气制LNG工厂已于 年5 月投运，以及xxxx 公司年3月投产；标志着本工艺技术在焦炉 煤气制天然气工业化应用已经成熟。三是富甲烷气的液化技术：在国内已经广泛使用。 四是变压吸附和膜分离技术：在国内相关领域已经完全成熟应以上可见，在本项目中，焦炉煤气合成液化天然气及压缩天然气工艺通过采用一系列先进、 成熟技术，其先进性和可靠性都能得到 充分的保证。三、项目投资的必要性新建焦炉煤气甲烷化制天然气项目所采用的技术成熟、 先进、可 靠；产品市场前景广阔；建设后有较好经济效益
8、和环保效益；同时建 设本项目符合政府和国家循环经济的政策， 且对整个焦化行业示范效 应显著。所以本项目的建设既是必要的，又是可行的。四、项目研究结论4.1 本项目符合国家产业政策、节能政策和国家“十二五”发展 规划。4.2 本项目外部依托条件，如水、电、汽、交通等均满足环保以 及节能减排的建厂要求。4.3 本项目将焦炉煤气合理利用，杜绝了富含温室效应成分气体的直接排放，保护了大气环境。因此该项目的实施的必要的。第二章工艺技术方案第一节装置概述1.1装置说明本装置是以焦炉煤气为原料，通过脱硫、脱萘、压缩、脱苯、精 脱硫、甲烷化、纯化、膜分离、深冷液化以及变压吸附等工序生产符 合国家标准的天然气装
9、置。1.2设计规模装置处理焦炉煤气能力：装置操作弹性：装置年连续开工小时数：装置设计操作寿命：1.3原料气条件本项目的原料为焦炉煤气，其规格如下：工作介质：压 力温 度流 量焦炉煤气组成见下表：焦炉煤气组成及含量表焦炉煤气参数表主体成分组成组成H2N202含量，mol%组成COCO2CH4含量，mol%组成C2H6C2H4C3H8含量，mol%杂质组成组成H2SCOSCS2含量，mg/Nm本项目主要由生产装置区、压缩机房、变配电室、控制室、 配套公用工程等部分组成。 生产装置区由净XX段、压缩工段、甲烷XX段、气体分 离、CNGE缩、液XX段、罐区、装卸区八个单元组成。 公用工程和辅助工程区包
10、括配电室、脱盐水、空压、制氮 机房、机修车间、循环水和消防水泵房、循环水池、消防水池、事故 水池。第二节工艺技术方案2.1总工艺流程选择总工艺路线选择本装置包括：脱硫、脱萘、压缩、脱苯、精脱硫、甲烷化、纯化、组成噻吩氨氢氰酸含量，mg/Nm3组成焦油苯萘3含量，mg/Nm备注：1、水含量为进气温度、压力下的饱和水含量；1.4项目研究范围膜分离、CNG压缩、深冷液化以及变压吸附等工序。2.1.2 工艺流程简图2.1.3 工艺流程说明(1)初级升压及压缩工序a. 初级升压单元来自气柜的焦炉煤气 经罗茨风机初级升压后 去粗脱硫单元。b. 煤气增压单元来自原料气冷却器的焦炉煤气 进入煤气压缩机经压缩后
11、 去预 处理单元；从处理单元返回的煤气再经煤气增压机继续压缩后 去精 脱硫单元；来自甲烷化单元的合成气进入增压机继续压缩后 去纯化 单元单元。c. 制冷剂压缩单元来自冷剂平衡罐的混合冷剂 经混合冷剂压缩机增压、冷却并分 离 后的液体去主换热， 气体去压缩机继续增压、 冷却并分离 后气体 及液体分别去主换热器。(2)净化甲烷XX序a. 焦炉煤气粗脱硫 来自原料气增压风机的焦炉煤气直接进入粗脱硫塔脱除其中的大量H2S后再去脱萘单元，粗脱硫可串联或并联使用，定期更换脱硫 剂以确保脱硫精度。b. 脱萘单元来自粗脱硫单元的焦炉煤气进入脱萘塔， 在塔内吸附剂的选择吸 附下，原料气中的绝大部分萘、焦油等杂质
12、被脱除，处理后气体去煤 气压缩机继续升压。 塔内吸附剂吸附杂质饱和后采加热、 冷却的方式 进行再生，以预处理单元的再生气作为再生气源。脱奈采用变温变压吸附工艺，其工作过程包括： 吸附过程原料气中萘、焦油等杂质在常温下被吸附下来，塔顶流出的处 理气去煤气增压机。当被吸附杂质的传质区前沿 （ 称为吸附前沿 ） 达 到床层出口预留段时停止吸附，转入再生过程。 充压过程将来自预处理单元的再生气逆着吸附方向对脱萘塔进行充压。 加热过程从另一台处于冷却过程的塔底出来的再生气被加热至 180C,逆着吸附方向吹扫吸附剂床层，使吸附杂质在高温状态下得以解 吸，解吸出的杂质伴随再生气从塔底流出去冷却器，经过冷却、
13、分 离后去界外。当预处理塔底部出口气体温度高于60C后加热结束。c. 脱苯单元来自煤气压缩机出口的焦炉煤气进入预处理塔， 在预处理塔内吸 附剂的选择吸附下，原料气中的绝大部分苯、 萘、焦油等杂质被脱除， 处理后气体去煤气增压机继续升压。 塔内吸附剂吸附杂质饱和后采用 降压、加热、冷却的方式进行再生，以纯化单元的再生气作为再生气 源。预处理采用变温变压吸附工艺，其工作过程包括： 吸附过程原料气中苯、萘、焦油等杂质在常温下被吸附下来，塔顶流出 的处理气去煤气增压机。当被吸附杂质的传质区前沿 （称为吸附前沿 ） 达到床层出口预留段时停止吸附，转入再生过程。 降压过程 吸附塔逆着吸附方向，即朝着入口端
14、卸压，气体去冷却器。 加热过程从另一台处于冷却过程的塔底出来的再生气被加热至0C ,逆着吸附方向吹扫吸附剂床层，使吸附杂质在高温状态下得以解吸，解 吸出的杂质伴随再生气从塔底流出去冷却器，经过冷却、分离后去 界外。当预处理塔底部出口气体温度高于 0C后加热结束。d. 精脱硫单元 来自煤气增压单元的气体先经加氢预热器升温后再用加氢换热 器继续升温后 去预加氢塔，在塔内催化剂的作用下，部分有机硫被 转化成H2S,同时将发生部分氧气的燃烧及烯烃加氢反应使温度提 高，此气体进入一级加氢塔继续将大量的有机硫化换成 HS,也将大 量的氧气燃烧及烯烃的加氢反应； 从一级加氢塔出来的气体先经加氢 换热器降低温
15、度后再经脱硫预冷器继续降温， 最后采用煤气冷却器降 至常温后进入常温脱硫塔，使用低廉的脱硫剂将之前生产的 H2S大量 脱除，脱除H2S后的气体先经脱硫预冷器升温后再经加氢加热器继续 升温 后进入二级加氢塔，在二级加氢塔中将气体的有机硫继续转化 成H2S,氧气的燃烧及烯烃加氢也将进一步反应；从二级加氢塔出来 的气体进入精脱硫塔， 在塔内中温氧化锌的作用下， 将气体的总硫脱 除至 以满足甲烷化催化剂的使用要求，合格净化气 去甲烷化。e.甲烷XX序甲烷化就是利用催化剂使C仔口CO加口氢转化为CH4勺方法，此法可 以将碳氧化物降低到 以下，但需要消耗氢气。加氢反应此反应为强放热反应， 有氧气存在时，氧气和氢气反应会生成水， 在温度低于0 C,甲烷化催化剂中的镍会和CO反应生成羰基镍： Ni+4CO二Ni(CO)锢此要避免低温下，CO和镍催化剂的接触，以免影 响催化剂的活性。 甲烷化的反应平衡常数随温度增加而下降， 作为净 化脱除CO和CO2作用
