工艺系统描述
总述
本装置的原料气来自于煤气化装置，其主要成分为CO，H2 和甲烷，本甲烷分离装置的目的是要把CO/H2从原料气中分离出来，用于下游甲醇合成装置生产甲醇，把甲烷液化生成LNG产品销售。 在甲烷液化之前，我们首先要把原料气中的水，甲醇和汞脱除掉，因为这些成分在低温条件下会结冰，堵塞设备或降低换热器的性能；然后经过两个预处理单元保护设备的性能。脱水干燥单元利用两个分子筛系统脱除水和甲醇，另外脱汞床单元利用两个脱汞床的活性炭脱除其中的汞。
液化部分利用BV的Prico液化工艺技术把原料气中的甲烷液化从而生成LNG副产品。PRICO工艺是由BV公司的气体，石油和化学品部门开发出来的，简单，可靠，易操作，利用合成气分馏塔把合成气产品与液体甲烷分离开。
本装置不需要单独配置CO2脱除装置，因为进界区原料气中CO2的含量为20 ppm，本装置
可允许的CO2最大量为50PPM。
原料气压缩
来自煤气化装置纯化单元的原料气进入甲烷分离装置入口凝聚过滤器F616A/B01，压力为2.4Mpa。设置此过滤器的目的是去除原料气中可能存在的固体杂质和工艺液体。过滤后的原料气进入到原料气压缩机J616A/B01，压力升高到5.1MPa。从原料气压缩机出来的原料气在压缩机冷却器C616A/B01冷却，然后被送入到气体处理段。 干燥脱水、甲醇&脱汞
原料气进入装置前已经脱除大部分水分，但仍然不能满足深冷分离的要求，为此设计了干燥脱水系统，确保深冷分离工段不受水和甲醇的影响。分子筛过滤器/分离器F616A/B02捕获可能从原料气压缩机冷却器携带过来的工艺液体。
原料气进入到处于吸附状态的分子筛干燥器F616A/B03A/B顶部，当原料气经过床层的时候，原料气中的水和甲醇被吸附到床层上。在任何时候，都是其中一个床层在吸附水和甲醇，另外一个床层处于再生状态，包括加热、冷却和备用，整个脱
水干燥循环为24小时，其中12小时为吸附，7.3小时是加热状态，3.7小时是冷却，1.0小时为切换。
利用低压氮气作再生介质，低压氮气通过再生气加热器C616A/B03被高压蒸气加热到约232°C，低压氮气和高压蒸气均来自于界区之外。再生时经过分子筛去除饱和床吸附的水和甲醇，再生气然后从安全位置排放到大气之中；在冷却段，再生气的流通方向几乎与再生气加热再生相同，只是再生气不再经过加热器，而是从其旁路通过。此阶段，冷的干燥氮气从床层流过。
为使分子筛床层按照以上所述方式切换，需要对许多阀门进行顺控调节，系统中共有16个顺控阀。正常操作运行中，我们通过PLC控制这些阀。（可编程逻辑控制器）PLC或DCS（中央集散控制系统）， PLC/DCS控制阀门在适当的时间以适当的顺序进行动作，并不需要操作人员手动操作。此外，温度、压力和阀位连锁都在PLC/DCS系统，通过PLC/DCS系统显示连锁报警信号，从而告诉操作人员阀顺控程序发生了哪些故障和问题。
干燥的原料气离开在线分子筛床层，经过粉尘过滤器F616A/B04A/B以脱除吸附剂粉尘或分子筛床层没有捕获的固体杂质，然后原料气进入到脱汞床F616A/B05A/B，把原料气中
所含的汞脱除掉，再进入到炭粉过滤器F616A/B06A/B以过滤活性炭。两个脱汞床通常串联运行，除非更换其中一个脱汞床内吸附剂。处理后的原料气就进入液化单元，过滤器均为2台100％配置。
甲烷分离
关键的分离步骤在合成气分馏塔E616A/B01完成，塔顶的温度要接近-178°C。为了实现此步骤，需要给分馏塔冷凝器提供低温氮冷剂。 甲烷分馏单元将BV开发的Prico单混合冷剂单循环、氮冷剂循环以及分馏系统高度集成和一体化，既满足对产品纯度的严格要求，又具备高能效。原料气和氮冷剂均在工艺核心Prico主换热器中进行冷却和冷凝。
经预处理的原料气进入到主换热器C616A/B10，主换热器由三个冷箱壳体组成，每个冷箱包括两个钎焊铝芯板翅式换热器。冷箱内填充珍珠岩/砂保冷材料，板束为
立式安装。在进入冷箱之前，原料气分成三股进入三个冷箱，每股再分成两部分进入两个换热器。原料气从顶部进入冷箱，并向底部流动，底部冷端温度更低。低温
液体仅在冷剂换热器底部产生。停车期间，这些液体因重力将会被隔离在冷箱底部，这些低温液体不能进入到设计不允许低温进入的工段。每个冷箱只有一个双板束钎焊铝芯换热器，除此再没有任何其它设备。
经过预处理的原料气进入主冷剂换热器C616A/B10，原料气在主换热器第一通道向下流动，激冷至-82°C，并在主换热器的中间部位引出冷箱，气体然后被用来加热合成气分馏塔的塔底，来自分馏塔再沸器的冷原料气返回到主换热器被进一步冷却至-151°C，然后在冷液分离器进行分离。
主换热器顶部旁路通过TV-616A/B308控制到分馏塔再沸器的原料气温度，绕过主换热器还有一个旁路通过TV-616A/B291阀控制到冷分离器的原料气温度。
从冷分离器出来的气相物流进入到膨胀压缩机组的膨胀段，在此膨胀到约1.2MPa，然后进入到合成气分馏塔。从冷分离器底部出来的液相物流经过控制阀闪蒸到分馏塔的操作压力后进入合成气分馏塔的低段。
分馏塔将CO/H2分离至塔顶，分离CH4至塔底。塔顶冷凝器C616A/B12把分馏塔顶的物流
冷却到-178°C，塔顶冷凝器的冷量由氮冷剂系统回路提供。塔顶冷凝器出口物流在回流罐F616A/B17中分离，回流液通过回流泵J616A/B14A/B返回到合成气分馏塔。
从回流罐出来的气相物流就是合成分离装置生产的合成气产品。
冷合成气产品在LNG过冷器中与LNG产品换热升温，LNG产品冷却后进入LNG储罐。合成气产品经过膨胀压缩机组的压缩段提压之后进入到主换热器进行热量交换，最后离开装置界区时的压力为2.3 MPa，温度约为30°C，通过PIC-616A/B274对膨胀压缩机组的压力进行控制从而调节合成气产品量。
塔底物流就是LNG产品。塔底LNG产品在LNG过冷器中与冷合成气产品换热后被冷却到约-162°C，然后送入LNG储罐储存。LNG产品量由分馏塔液位控制LV-616A/B301进行调节。LNG产品流向储罐时，由于压力的降低，LNG产品会发生气化/闪蒸，气相LNG在大罐中会与液体分离开来。另外，由于LNG热传递的原因（热量会通过LNG储罐传递给大罐中的LNG产品），在储罐中产生BOG，最后通过BOG压缩机回收。
冷剂回路
系统主要的冷量由Prico冷剂系统提供，其提供的冷量把原料气冷却到-151°C，并把N2冷剂冷凝到-151°C。系统所需要的氮冷剂是通过压缩机把分馏塔冷凝器出来的气相氮气压缩到大约2.7 MPa后获得的。
Prico®循环
Prico设计采用一个简单的闭式冷剂循环回路，在此回路中，冷剂被压缩、部分冷凝、冷却、膨胀，然后在提供冷量的过程中被加热。冷剂是氮气和碳氢化合物（C1-C5）的混合物，通常遇到的杂质如丁烷或正戊烷不会对操作产生显著的影响.
来自主换热器顶部的低压冷剂在冷剂压缩机J616A/B06的一段被压缩，然后进入冷剂 压缩机的段间冷却器C616A/B05。段间分离罐F616A/B11把气相和液相物流分离开，气相冷剂被导入到冷剂压缩机的二段，压缩机二段出来的高压气相冷剂与从段间分离罐通过段间冷剂泵打出的冷剂液体混合，然后在冷剂冷凝器C616A/B06中冷却。部分冷凝下来的混合物在冷剂出口分离器F616A/B12中进行分离。
来自冷剂出口分离器的高压气相和液相冷剂分别经过各自管路进入主换热器。气相冷剂在
其自身的压力下进行流动，液相冷剂经过冷剂泵J616A/B09A/B送入。气相和液相冷剂在钎焊铝芯换热器内部再混合。将高压气相和液相冷剂分开可以确保在其进入换热器芯体时衡稳分配。
高压冷剂向下流经主换热器，到达换热器底部时全部冷凝，温度为-151°C，然后流经J-T阀，压力降到约0.23 MPa并导致一些冷剂气化，气化进一步把物流的温度降到约为-159°C。
冷的低压冷剂重新进入主换热器冷端，向上流动，带走原料气、氮气和高压冷剂物流的热量。离开主换热器顶部时，其温度为27°C，压力为0.16 MPa。
来自主换热器的低压冷剂进入冷剂吸入罐F616A/B10，然后再到冷剂压缩机。低压冷剂离开主换热器的温度要高于其露点，所以其中没有液体。配置吸入罐是保护压缩机在开机和工艺波动时不受夹带液体影响。收集的液体不需要排放，仅在罐底部导入一股来自压缩机出口的热气相冷剂，使其回到循环当中，这样避免装置在波动时损失冷剂。
氮循环
氮循环也采用闭式回路设计，以简化工艺。低压氮在J616A/B15氮压缩机中被压缩，然后在主换热器中冷凝至约2.7MPa，-151°C。高压液氮流经F616A/B18液氮缓冲罐，经J-T阀减压后进入F616A/B39液氮罐。液氮从F616A/B39底部流向分馏塔冷凝器，然后以热虹吸方式返回至F616A/B39。来自F616A/B39的气相由F616A/B29返回氮压缩机J616A/B15。
冷剂补充
本设计提供一套共用的冷剂补充系统来支持双列甲烷分离装置。
对于冷剂补充，氮是由客户（界区外）提供的。甲烷可以在运行时从LNG产品中获取。“甲烷补充罐”由用户提供，它可以储存LNG产品或由其它设备引入。由于原料气中的氧气在闪蒸气中累积，因此，BOG不适合作甲烷补充。装置原料气中H2/CO含量高，同样也不适合做甲烷补充的“补给源”。 开车时，甲烷补充将用LNG槽车（用户提供）代替。 需要的乙烯、丙烷、异戊烷来自于专用的补充罐。所有冷剂组分均通过冷剂吸入罐F616A/B10的入口管线加载。
各冷剂组分与由压缩机出口引来的一小股高压热气体混合，此热气体（吹扫气体）直接旁
路至冷剂吸入罐的入口，用来气化乙烯、丙烷和重组分。另外一小股来自压缩机出口的旁路气体引至冷剂吸入罐的底部，用来蒸发重组分冷剂增加产生的残液。每列都有单独的吹扫气和补充管线，但补充罐是共享的。
在装置维修或冷剂液体过多时，可以在F616A/B19中存放冷剂。这些冷剂可以根据需要再次加入到系统中，从而可以最大程度地减少冷剂的损失。每列都有专用的补充罐。
对于Prico®工艺来说，当制冷系统首次装填冷剂后，只需要很少量的冷剂补充，因此，只要求最低量的冷剂储备。
干燥和解冻
解冻设施主要由管连接组成，在管线和仪表图表中有描述。解冻的目的是把冷合成气、LNG或冷冷剂的管线和设备中的水垢脱除。
在首次开车前，需要将F616A/B03A/B干燥器下游整个系统进行干燥处理。系统的干燥
是通过将来自再生气加热器的热氮气和干燥的冷氮气混合形成解冻气，解冻气体不能超过65°C（钎焊铝板式换热器的设计温度）。解冻气然后送入工艺系统，脱除施工或长期停车过程中形成的残留水分。另外，经过一段时间的运行后，也可能需要对主换热器（C616A/B10）、分馏塔再沸器（C616A/B11）、分馏塔冷凝器（C616A/B12）和LNG过冷器（C616A/B13）进行解冻，以除去换热器中积累的杂质。解冻气体排放至火炬。
