專利名稱：一種利用逆水煤氣變換技術(shù)優(yōu)化合成氣組分的方法和流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槊?、石油、天然氣化工領(lǐng)域技術(shù)背景目前全世界制造甲醇等含氧化合物的原料主要有煤和天然氣兩種。以天然氣為原料主要采用天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)制造合成氣(氫氣—二氧化碳—一氧化碳等)；以煤為原料的甲醇等含氧化合物的合成，主要采用水煤氣造氣等技術(shù)制造合成氣。兩種方法所制造的合成氣再后續(xù)用于甲醇等含氧有機(jī)化合物的合成。但是由于傳統(tǒng)合成氣制造技術(shù)和工藝方面的原因，造成所制造出來的合成氣中氫氣—二氧化碳—一氧化碳三種組份的比例對(duì)于后續(xù)甲醇等的合成反應(yīng)并不優(yōu)化。其表現(xiàn)為氫氣和二氧化碳含量偏高，而一氧化碳含量不足。這樣的氣體組成比例對(duì)于后續(xù)的甲醇合成反應(yīng)不利，主要表現(xiàn)為反應(yīng)速率較低，單程轉(zhuǎn)化率較低，進(jìn)而造成甲醇合成反應(yīng)循環(huán)量大、能耗高，而且由于需要弛放多余氫氣和二氧化碳，導(dǎo)致弛放氣量較大，進(jìn)而造成合成氣造氣過程的不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種通過對(duì)合成氣(由氫氣、一氧化碳、二氧化碳等組成的混合氣)進(jìn)行一段或者多段逆水煤氣變換反應(yīng)，從而對(duì)其各組分進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，特別是提高其中CO濃度，從而使后續(xù)甲醇等合成反應(yīng)的時(shí)空收率增加，達(dá)到甲醇等增產(chǎn)效果的方法。本方法特別適用于天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化所制備的合成氣組分比例的調(diào)節(jié)，可適用于甲醇、二甲醚、液烴(GTL)等合成反應(yīng)及羰基化反應(yīng)原料氣的優(yōu)化。
本發(fā)明所采用的催化劑為改性Mn-Cu-Zn-Al催化劑，其中的氧化銅含量為20～50％(wt)，氧化鋅含量為22～48％(wt)，氧化鋁為25～48％(wt)，氧化錳為5～20％(wt)，改性劑3～10％(wt)。
本發(fā)明所采用的反應(yīng)壓力為常壓至10MPa，反應(yīng)壓力的具體選擇取決于合成氣的制造壓力和甲醇等的合成壓力，可接近其中之一或介于二者之間。
反應(yīng)溫度為300～800℃，具體溫度取決于原料合成氣組成情況和對(duì)合成氣調(diào)節(jié)的要求等。本發(fā)明所提出的典型流程如(附圖)所示。


富含H2和CO2的合成氣循環(huán)氣(物料線28)與補(bǔ)充的H2和/或CO2氣體(物料線12)混合后經(jīng)入塔氣換熱器2(B20)換熱升溫后進(jìn)入加熱爐(B21)加熱至300～800℃，再進(jìn)入逆水煤氣變換反應(yīng)器(B2)，進(jìn)行逆水煤氣變換反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體經(jīng)入塔氣換熱器換熱2(B20)降溫后，再經(jīng)換熱器(B22)進(jìn)一步換熱降溫，進(jìn)入含醇水分離器(B23)，分離出含醇水后的干氣(物料線22)經(jīng)壓縮機(jī)B24和B10壓縮，并與新鮮合成器(物料線24)混合，進(jìn)入塔氣換熱器1(B11)換熱升溫后進(jìn)入甲醇合成反應(yīng)器(B1)，進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)。反應(yīng)后氣體經(jīng)B11和B12漸次降溫后進(jìn)入粗甲醇分離器(B13)，分離粗甲醇。分離出粗甲醇后的干氣(物料線27)，部分被馳放，剩余部分(物料線28)循環(huán)進(jìn)入逆水煤氣變換反應(yīng)單元。
具體實(shí)施例方式以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇、二甲醚、液烴(GTL)等產(chǎn)品時(shí)，需先經(jīng)過天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)制備含有H2、CO、CO2等成分的合成氣，再利用此合成氣進(jìn)一步合成甲醇、二甲醚、液烴(GTL)等產(chǎn)品。
由于合成氣制造技術(shù)和工藝方面的限制，所制備的合成氣，其組份往往并不合乎后續(xù)合成過程對(duì)原料氣的理想要求。如對(duì)于甲醇合成，其氫碳比例系數(shù)R值[R＝(H2-CO2)/(CO+CO2)]被要求在2.05～2.15范圍內(nèi)為優(yōu)，而且在滿足CO2濃度不低于5％(vol)條件下要求CO含量盡量高，而天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)制備的合成氣，其R值往往大于3，合成氣組分比例不合理。
另一方面，在某些補(bǔ)加CO2的合成氣制造過程中，合成氣中CO2含量較高，雖然R值可能合乎要求，但由于CO2濃度高，致使產(chǎn)品合成速度較慢，裝置產(chǎn)能不能充分發(fā)揮，且循環(huán)氣量增大，弛放氣量大，單位物耗增加。同時(shí)，由CO2與H2合成甲醇時(shí)副產(chǎn)H2O，造成粗甲醇中甲醇濃度降低，加大了精餾負(fù)荷。
基于合成氣中CO2、H2含量較高，而CO含量較低的不理想比例狀況，本發(fā)明利用逆水煤氣變換催化反應(yīng)
通過反應(yīng)，生成CO，提高CO含量，降低CO2和H2含量。經(jīng)過該反應(yīng)的氣體經(jīng)分離水后，用于甲醇、二甲醚、液烴(GTL)等的合成。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)節(jié)后的合成氣組分對(duì)于整個(gè)過程體現(xiàn)出如下優(yōu)勢(1)有利于后續(xù)甲醇合成等反應(yīng)的時(shí)空收率的提高，從而達(dá)到增產(chǎn)效果；(2)減小循環(huán)氣量，降低循環(huán)壓縮機(jī)功耗；(3)有利于后續(xù)合成裝置尺寸減??；(4)有利于粗甲醇濃度的提高，減少精餾負(fù)荷與能耗；(5)有利于減少弛放氣量，降低物料單耗。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種通過對(duì)合成氣(由氫氣、一氧化碳、二氧化碳等組成的混合氣)進(jìn)行一段或者多段逆水煤氣變換反應(yīng)，從而對(duì)其各組分進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，特別是提高其中CO濃度，從而使后續(xù)甲醇等合成反應(yīng)的時(shí)空收率增加，達(dá)到甲醇等增產(chǎn)效果的方法。本方法特別適用于天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化所制備的合成氣組分比例的調(diào)節(jié)，可適用于甲醇、二甲醚、液烴等合成反應(yīng)及羰基化反應(yīng)原料氣的優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)合成氣成分的方法，其特征在于通過一段或者兩段逆水煤氣變換反應(yīng)從而使合成氣中CO2的逆水煤氣變換轉(zhuǎn)化率達(dá)到20～80％。通過逆水煤氣變換反應(yīng)，提高反應(yīng)產(chǎn)品氣體中CO濃度(基于無水的干基濃度)，降低CO2和H2濃度(基于無水的干基濃度)。
3.如權(quán)利要求1所述的合成氣組分濃度調(diào)節(jié)方法，其特征在于采用的催化劑為Mn-Cu-Zn-Al，其中的氧化銅含量為20～50％(wt)，氧化鋅含量為22～48％(wt)，氧化鋁為25～48％(wt)，氧化錳為5～20％(wt)。
4.如權(quán)利要求1所述的逆水煤氣變換調(diào)節(jié)合成氣組分與甲醇合成相結(jié)合的工藝流程。其特征在于逆水煤氣變換催化反應(yīng)與甲醇合成反應(yīng)工藝過程相結(jié)合，通過逆水煤氣變換反應(yīng)提高入甲醇合成塔的合成氣中CO的濃度，并通過這種變化，促使甲醇合成速率得以提高，提高甲醇合成設(shè)備的產(chǎn)能。其典型的示例如說明書附圖中所示，但不限于說明書附圖中的流程。
5.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)合成氣成分的方法，其特征在于所稱一段或多段逆水煤氣變換催化反應(yīng)在絕熱反應(yīng)器或者火管式反應(yīng)器中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明是一種通過對(duì)合成氣(由氫氣、一氧化碳、二氧化碳等組成的混合氣)進(jìn)行一段或者多段逆水煤氣變換反應(yīng)，從而對(duì)其各組分進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，特別是提高其中CO濃度，從而使后續(xù)甲醇等合成反應(yīng)的時(shí)空收率增加，達(dá)到甲醇等增產(chǎn)效果的方法。本方法特別適用于天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化所制備的合成氣組分比例的調(diào)節(jié)，可適用于甲醇、二甲醚、液烴等合成反應(yīng)及羰基化反應(yīng)原料氣的優(yōu)化。
文檔編號(hào)C10K3/00GK1880414SQ20061002083
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者劉勇 申請人:成都恒新威石化科技有限公司