利用焦爐煤氣和煤制氣制備合成氣的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種將利用焦爐煤氣和煤制氣制備合成氣的方法。
【背景技術】
[0002]合成氣是以一氧化碳和氫氣為主要組分，用作化工原料的一種原料氣。合成氣用途廣泛，是合成氨、天然氣、甲醇、乙二醇，低碳烯烴，合成油等產(chǎn)品最基礎的原料。合成氣的原料范圍很廣，由含碳礦物質如煤、炭等固體燃料氣化產(chǎn)生，也可由天然氣和石腦油等輕質烴類制取，還可由重油經(jīng)部分氧化法生產(chǎn)。
[0003]各種方法生產(chǎn)的合成氣組成(體積％)有很大差別:H2:32?67、CO:10?57、C02:2?28、CH4:0.1?14、N2:0.6?23。另外，還有微量的H 2S、COS、HCN等有害成分。由這些原料所制得的合成氣，由于其Η/C摩爾比差別巨大，通常不能直接滿足合成產(chǎn)品的需要，需調(diào)整其組成，調(diào)整的主要方法是利用水煤氣反應(變換反應)，以降低一氧化碳，提高氫氣的含量。
[0004]我國煤炭資源豐富，煤炭成為許多基礎化工產(chǎn)品的原材料，特別是以內(nèi)蒙、新疆等地的低質褐煤為原料，經(jīng)氣化爐制得的合成氣，然后進行下游化工產(chǎn)品合成是煤的清潔高效利用有效途徑，但是，由煤制合成氣具有“碳多氫少”的特點(氣體組成體積百分比為:CO:45-62%, H2:18-29%, C02:8-21%, CH4:7-16%, H2S:0.15-0.65% )，進行下游化工產(chǎn)品合成往往需要進行補氫或水汽變換操作單元，達到合適的氫碳比。同時，我國也是世界上第一大焦炭生產(chǎn)國，生產(chǎn)焦炭同時副產(chǎn)大量焦爐煤氣。焦爐煤氣的主要成分為(體積比):48-65%的氫氣，18-30%的甲烷，8-18%的C0+C02。此外，還有微量的H2S、⑶S、HCN等有害成分。這些焦爐煤氣一部分用來制甲醇、合成氨以及工廠燃氣，而偏遠地區(qū)則被白白排放掉。目前焦爐煤氣除生產(chǎn)合成氨和甲醇外每年富余近300億立方米焦爐氣，由于焦爐煤氣組成“氫多碳少”的特點，導致焦爐煤氣現(xiàn)階段的能量利用率約為55%左右，造成巨大能源浪費和環(huán)境污染。
[0005]由焦爐煤氣和煤制氣的特點可知，由焦爐煤氣或煤制氣單獨生產(chǎn)合成氨、天然氣、甲醇、乙二醇，低碳烯烴，合成油等產(chǎn)品，都存在組分比例不均衡、利用不充分的問題:焦爐煤氣氫多碳少，單獨用于合成產(chǎn)品必然出現(xiàn)大量氫剩余，或者需要另外補充碳源；而煤制氣碳多氫少，單獨使用將會出現(xiàn)大量碳剩余，或者需要另外大量補充氫源。
[0006]目前實際生產(chǎn)中，對煤制氣碳多氫少的特點，普遍通過水汽變換，制得合理的氫碳比；對焦爐煤氣氫多碳少，甲烷含量高的特點，通常采用甲烷二氧化碳重整來解決，但不管是水汽變換，還是甲烷重整都存在投資高、耗能大、操作運行復雜等問題。
[0007]如果將焦爐煤氣和合成氣按比例混合，能達到取長補短，形成滿足合成不同化工產(chǎn)品的氣體組成，實現(xiàn)焦爐煤氣和煤制氣的“氣盡其用”，變廢為寶，減少水汽變換或甲烷重整工段，達到工藝流程簡單、投資少、運行、管理費用低。該方法不僅產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，對能源結構調(diào)整也具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)煤制氣和焦爐煤氣的綜合利用的利用焦爐煤氣和煤制氣制備合成氣的方法。
[0009]本發(fā)明能夠充分利用煤制氣組成碳多氫少，而焦爐煤氣氫多碳少的特點，將兩者按一定比例混合，取長補短，滿足合成多種產(chǎn)品的氫碳比要求。同時解決了單獨采用焦爐煤氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品需要補碳或者單獨采用煤制氣制化工產(chǎn)品需要補氫或者進行水汽變換的缺點，實現(xiàn)煤制氣和焦爐煤氣的綜合利用。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案:
[0011](I)將焦爐煤氣和煤制氣通入氣柜充分混合得混合氣，一部分混合氣進行甲燒重整，將重整氣與另一部分混合氣匯合進行壓縮，形成滿足化工合成氫碳比要求的粗原料氣;
[0012](2)粗原料氣經(jīng)壓縮后進行凈化，脫除H2S和剩余的CO2等雜質，脫除的硫化氫去硫回收，脫除的CO2氣放空，凈化后的粗原料氣進行甲烷分離，分離出的甲烷氣體制得LNG產(chǎn)品(液化天然氣)或CNG產(chǎn)品(壓縮天然氣)，分離出甲烷的氣體制得滿足合成下游產(chǎn)品氫碳比要求的純凈合成氣。
[0013]如上所述的合成氣可用于生產(chǎn)天然氣、甲醇、乙二醇、二甲醚、低碳烯烴，合成油等，但不限于所列的幾種產(chǎn)品
[0014]如上所述的焦爐煤氣的來源可以是搗固焦爐、頂裝焦爐、二分式焦爐或雙聯(lián)式焦爐。
[0015]如上所述的煤制氣的來源可以是碎煤加壓氣化爐、魯奇氣化爐、灰熔聚爐、德士古水煤漿氣化爐、多噴嘴水煤漿氣化爐或航天爐等。
[0016]如上所述的焦爐煤氣和煤制氣的摩爾比為0.2-9.0:1之間。
[0017]如上所述的進行甲烷重整的混合氣占總混合氣的體積百分數(shù)為10-95%。
[0018]如上所述的甲燒重整采用Ni/ γ -Al2O3或者Ru/ γ -Al 203催化齊丨」，溫度為600-750°C，壓力為 1.0-4.0MPa0
[0019]如上所述的原料氣凈化可以是栲膠法、ADA法，熱堿法、NHD法、低溫甲醇洗法或絡合鐵法等。
[0020]如上所述的原料氣凈化最好采用低溫甲醇洗，其操作溫度為-35?_55°C，操作壓力為2.0-6.5MPa，經(jīng)過低溫甲醇洗后的粗原料氣中H2S〈0.lppm, C02〈20ppm。
[0021]由于合成氣和焦爐煤氣組成的粗原料氣成分復雜。其氣體組分包括C0、H2、C02、CH4極微量的H2s、有機硫、焦油、脂肪酸、石腦油等。在這些組分中除0)、4有效組分，其余所有組分包括CO2和硫化物都是需要脫除的有害雜質，可見其凈化任務的艱巨?？v觀當今各種氣體凈化工藝，能擔當此重任者非低溫甲醇洗莫屬。這是因為只有低溫甲醇洗凈化才可以在同一裝置內(nèi)全部干凈地脫除各種有害成分，諸如C02、H2S, COS、C4H4S, HCN、NH3.H2O, (:2以上烴類(包括輕油、芳香烴、石腦油、烯烴及膠質物等)以及其他羰基化合物等，而其他任何凈化工藝都無法做到。除此之外，低溫甲醇洗工藝與其他凈化工藝相比還有著如下各種顯著的優(yōu)點:
[0022]①吸收能力強，溶液循環(huán)量小
[0023]②甲醇溶劑價廉易得，再生能耗低
[0024]③氣體凈化度高
[0025]④溶劑熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好，溶劑不降解、不起泡，對設備不腐蝕
[0026]⑤甲醇和水可以任意比例互溶，利用此特性可以用其干燥原料氣
[0027]低溫甲醇洗在同一裝置中實現(xiàn)了多種雜質的脫除，相對于其他凈化方法的多種凈化工藝組合而言，工序相對單一、合理，便于操作管理。
[0028]如上所述的甲烷分離可以采用超臨界氣體萃取分離技術或采用美國康泰斯和博克萊威齊公司的深冷分離技術，分離溫度為-150°C到_170°C，優(yōu)選_155°C到_165°C，分離壓力為 3-8Mpa，優(yōu)選 4.0-5.5Mpa。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有明顯優(yōu)勢:
[0030]1、合成氣氫碳比可控，滿足多種產(chǎn)品合成要求。本發(fā)明根據(jù)焦爐煤氣氫多碳少，而煤制氣組成碳多氫少的特點，將兩者按一定比例混合，取長補短，混合氣經(jīng)過部分甲烷重整和凈化處理，再經(jīng)過甲烷分離，制得純凈的合成氣。本發(fā)明方法制得的合成氣可以滿足合成多種產(chǎn)品的氫碳比要求，諸如生產(chǎn)合成氨、天然氣、甲醇、低碳醇、二甲醚、乙二醇，低碳烯烴，合成油等產(chǎn)品要求的氫碳比從1.0到5.0不等，而單獨由焦爐煤氣或煤制氣很難滿足氫碳比要求。同時分離出天然氣產(chǎn)品作為更高價值的燃料使用。
[0031]2、本發(fā)明同時解決了單獨采用焦爐煤氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品需要補碳或者單獨采用煤制氣制化工產(chǎn)品需要補氫，而使得上述兩種氣體再利用的工藝流程長，操作復雜，費用高的缺點。本發(fā)明將兩種氣體資源的缺點有機結合，變成優(yōu)勢互補的優(yōu)點，并且可以通過控制焦爐煤氣和煤制氣的混合比實現(xiàn)合成不同下游產(chǎn)品對氫碳比的要求，實現(xiàn)煤制氣和焦爐煤氣的變廢為寶，綜合利用。
【附圖說明】
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】