專利名稱：城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇集成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)合成化學(xué)新工藝，尤其涉及城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇集成工藝。
背景技術(shù)：
目前，以煤制合成氣，合成氣制甲醇的新一代煤化工工藝技術(shù)取得了重大進(jìn)展，但均以選擇有利于甲醇合成的有效氣體成分(H2+CO)含量高(70％以上)的煤氣化工藝為重點(diǎn)。而作為化工產(chǎn)品甲醇對煤氣成分的要求和作為燃?xì)鈱γ簹獬煞值囊笫遣灰恢碌?，這就為甲醇工藝的配置帶來了一定的困難。如何優(yōu)化配置甲醇工藝，使其能滿足城市煤氣生產(chǎn)的要求至關(guān)重要。針對城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝特征，采用何種工藝技術(shù)使城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇裝置發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)社會效益，正是目前技術(shù)所需。而考慮煤氣化工藝是否適合于城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇的技術(shù)還未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以城市燃?xì)鉃橹饕a(chǎn)品，制氣工藝、煤種的選擇、均以煤氣質(zhì)量接近燃?xì)庵笜?biāo)為目的，提供一種城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，技術(shù)方案如下通過煤加壓氣化、粗煤氣冷卻、低溫甲醇洗、煤氣干燥生產(chǎn)城市煤氣；同時利用膜分離技術(shù)回收甲醇合成弛放氣中的氫氣，調(diào)節(jié)H/C比為2.0-2.20；采用低壓合成甲醇工藝、低溫甲醇洗與水解加氧化鋅精脫硫方法，使進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)的凈煤氣的總硫含量＜0.1ppm，聯(lián)產(chǎn)甲醇。
其特點(diǎn)在于(1)采用低壓合成甲醇工藝，增加原料氣進(jìn)氣量、降低循環(huán)氣量和加大弛放氣量，將循環(huán)氣、新鮮氣的比例降至3.0-4.0∶1.0；弛放氣量調(diào)整為850～950Nm3/t甲醇；(2)利用膜分離技術(shù)回收甲醇合成弛放氣中的氫氣，控制回收的富氫氣壓力≥2.4Mpa，直接返回甲醇合成原料氣系統(tǒng)，回收氫后的弛放氣壓力≥2.16MPa，即不經(jīng)壓縮可直接進(jìn)入城市煤氣系統(tǒng)；控制氫氣回收率70％～80％；(3)采用原料氣、循環(huán)氣雙進(jìn)雙出單級組合式往復(fù)壓縮機(jī)，使新鮮氣的壓縮和循環(huán)氣的增壓在一臺壓縮機(jī)內(nèi)完成在壓力2.0-3.5MPa，溫度10-30℃條件下，來自低溫甲醇洗的凈煤氣，經(jīng)新鮮氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮氣缸，氣體被壓縮至5.3Mpa，溫度升至80℃，送有機(jī)硫水解加氧化鋅精脫硫進(jìn)一步凈化后入甲醇合成系統(tǒng)；于4.8MPa，溫度40℃條件下，由甲醇合成工序來的循環(huán)氣，經(jīng)循環(huán)氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的循環(huán)氣缸，循環(huán)氣被增壓至5.3MPa進(jìn)入循環(huán)氣總管合成甲醇。
本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)在于根據(jù)城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇的工藝特點(diǎn)，采取了如下集成工藝1、適當(dāng)加大甲醇反應(yīng)器直徑、增加原料氣量和加大弛放氣量；2、利用膜分離技術(shù)回收甲醇合成弛放氣中的氫氣，調(diào)節(jié)H/C比；3、將傳統(tǒng)甲醇原料氣、循環(huán)氣兩種結(jié)構(gòu)形式的壓縮機(jī)改進(jìn)為雙進(jìn)雙出單級組合式往復(fù)壓縮機(jī)；4、采用低溫甲醇洗與水解加氧化鋅精脫硫工藝。
本發(fā)明有益效果在于(1)通過對甲醇合成工藝改進(jìn)，集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，甲醇、煤氣產(chǎn)量在較大范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，調(diào)峰能力較強(qiáng)，比如聯(lián)產(chǎn)甲醇規(guī)模按年產(chǎn)8萬噸計，日產(chǎn)240噸，生產(chǎn)彈性為年產(chǎn)5-11萬噸，日產(chǎn)150-350噸，實(shí)際調(diào)峰能力為32萬Nm3/d并使城市煤氣質(zhì)量完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
(2)采用低溫甲醇洗與有機(jī)硫水解+氧化鋅組合精脫硫工藝，使甲醇合成催化劑的使用壽命延長了一年至兩年。
(3)選用的雙進(jìn)雙出聯(lián)合式壓縮機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)，既減少了占地又節(jié)省了建設(shè)投資。
(4)采用膜分離提氫加入新鮮氣中，使H/C可以在最佳工藝條件范圍內(nèi)(2.0-2.20)進(jìn)行調(diào)控，使凈煤氣消耗由2154.18Nm3/t甲醇降至1782.96Nm3/t甲醇。
該集成工藝既能滿足城市煤氣的調(diào)峰需求；又可調(diào)節(jié)城市煤氣熱值和一氧化碳含量滿足供氣要求；同時聯(lián)產(chǎn)甲醇，并提高了甲醇收率，相應(yīng)提高了甲醇產(chǎn)量，節(jié)能降耗，減少了合成系統(tǒng)的結(jié)蠟現(xiàn)象，延長了催化劑壽命、節(jié)省了建設(shè)投資。


圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
為對本發(fā)明進(jìn)行更好地說明，通過與單純的煤制氣生產(chǎn)甲醇的工藝比較，舉同時聯(lián)產(chǎn)甲醇(1)甲醇合成工藝采用增加原料氣進(jìn)氣量、降低循環(huán)氣量和加大弛放氣量的工藝技術(shù)措施，將循環(huán)氣∶新鮮氣的比例降低為3.26∶1.0；弛放氣量調(diào)整為850～950Nm3/t甲醇。
主要解決了以下關(guān)鍵技術(shù)問題一是裝置生產(chǎn)負(fù)荷能在日產(chǎn)150～350噸范圍內(nèi)生產(chǎn)，滿足煤氣調(diào)峰的需求；二是解決凈煤氣惰性氣體含量高，導(dǎo)致甲醇單程合成率低，按常規(guī)設(shè)計達(dá)不到生產(chǎn)能力的要求；三是通過甲醇合成弛放氣配入城市煤氣系統(tǒng)達(dá)到增加煤氣熱值、相對降低CO含量(配入惰性氣體)滿足城市煤氣安全供氣要求。
降低循環(huán)氣量和加大弛放氣量，與傳統(tǒng)工藝的循環(huán)氣與新鮮氣比值相比，可顯著降低單位產(chǎn)量的動力消耗約20％-30％，噸甲醇節(jié)電約26.7kwh。
高熱值合成弛放氣全部送至城市煤氣系統(tǒng)，同時起到兩方面的效果和作用一方面，按與凈煤氣等熱值折算后返回城市煤氣系統(tǒng)，可使噸甲醇凈煤氣消耗由2154.18Nm3降至1782.96Nm3，相當(dāng)于噸甲醇凈煤氣消耗降低了371.22Nm3。另一方面起到調(diào)節(jié)城市煤氣熱值的作用，社會效益顯著。
(2)利用膜分離技術(shù)回收甲醇合成弛放氣中的氫氣，調(diào)節(jié)H/C由于進(jìn)甲醇合成的凈煤氣的氫碳比f＝(H2-CO2)/(CO+CO2)＜＝1.91，低于甲醇合成要求的最佳化學(xué)當(dāng)量范圍，造成合成率降低，增加合成副反應(yīng)的發(fā)生，容易結(jié)蠟，從而影響甲醇產(chǎn)量。而甲醇弛放氣中氫氣含量較高，加以回收后返回合成系統(tǒng)比直接進(jìn)入城市煤氣系統(tǒng)，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面會增加顯著的效果。
采用何種方法回收弛放氣中的氫，必須滿足①回收的富氫氣壓力≥2.4MPa可直接返回甲醇合成原料氣系統(tǒng)，回收氫后的弛放氣壓力≥2.16MPa，即不經(jīng)壓縮可直接進(jìn)入城市煤氣系統(tǒng)；②氫氣回收率70％～80％，③運(yùn)行費(fèi)用相對較低。針對上述要求，通過對膜分離技術(shù)、變壓吸附技術(shù)的對比分析，認(rèn)為采用膜分離技術(shù)回收弛放氣中的氫是比較合適的。
利用膜分離技術(shù)回收甲醇弛放氣中的氫氣(2800Nm3/h)后返回甲醇原料氣當(dāng)中，使得甲醇合成原料氣H/C比由原來的1.91提高到2.20的最佳值，不僅可以降低合成副反應(yīng)的發(fā)生，減少蠟的生成；還可提高甲醇合成轉(zhuǎn)化率約10％左右。
(3)采用原料氣、循環(huán)氣雙進(jìn)雙出單級組合式往復(fù)壓縮機(jī)一般的甲醇生產(chǎn)中，原料氣壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)都是單獨(dú)設(shè)置，而固定床加壓氣化工藝產(chǎn)出的氣體壓力較高，為了充分利用這部分能量，改變了原料氣壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)單獨(dú)設(shè)置的傳統(tǒng)做法，使新鮮氣的壓縮和循環(huán)氣的增壓在一臺壓縮機(jī)內(nèi)完成。
來自低溫甲醇洗的凈煤氣(壓力2.4MPa，溫度27℃)，經(jīng)新鮮氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮氣缸，氣體被壓縮至5.3Mpa，溫度升至80℃，送有機(jī)硫水解加氧化鋅組合精脫硫進(jìn)一步凈化，使凈化后總硫含量＜0.1ppm，進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)。
由甲醇合成工序來的循環(huán)氣(4.8MPa，溫度40℃)，經(jīng)循環(huán)氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的循環(huán)氣缸，循環(huán)氣被增壓至5.3MPa進(jìn)入循環(huán)氣總管去甲醇合成工序。
(4)水解加氧化鋅精脫硫工藝根據(jù)煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇的工藝特點(diǎn)，由制氣工序制得的粗煤氣采用低溫甲醇洗工藝進(jìn)行氣體凈化，脫除氣體中的硫化物和二氧化碳，由于沒有設(shè)置粗煤氣變換裝置，有機(jī)硫不能轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫而很難被脫除，總硫含量約在0.5～1.0ppm左右。凈化后的氣體能滿足城市燃?xì)赓|(zhì)量指標(biāo)要求，但甲醇合成對氣體凈化度的要求要遠(yuǎn)高于城市煤氣。因此，通過低溫甲醇洗后的凈煤氣，在進(jìn)入甲醇裝置前還必須精脫硫，使總硫含量＜0.1ppm。采用水解加氧化鋅組合精脫硫完成對進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)的凈煤氣精脫硫。解決了不設(shè)粗煤氣變換帶來的有機(jī)硫難脫除的弊端，還延長甲醇合成催化劑的壽命一至兩年。
本發(fā)明對節(jié)約能源、改善沿線城市的社會和環(huán)境效益將起到積極作用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會意義。
權(quán)利要求
1.城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇集成工藝，通過煤加壓氣化、粗煤氣冷卻、低溫甲醇洗、煤氣干燥生產(chǎn)城市煤氣，其特征在于，同時利用膜分離技術(shù)回收甲醇合成弛放氣中的氫氣，調(diào)節(jié)H/C比至2.0-2.20；采用低壓合成甲醇工藝、低溫甲醇洗與水解加氧化鋅組合精脫方法，使進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)的凈煤氣的總硫含量＜0.1ppm，聯(lián)產(chǎn)甲醇。
2.如權(quán)利要求1所述的城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇集成工藝，其特征在于，(1)采用低壓合成甲醇工藝，增加原料氣進(jìn)氣量、降低循環(huán)氣量和加大弛放氣量，將循環(huán)氣與新鮮氣的比例降至3.0-4.0∶1.0；弛放氣量調(diào)整為850～950Nm3/t甲醇；(2)利用膜分離技術(shù)回收甲醇弛放氣中的氫氣，控制回收的富氫氣壓力≥2.4Mpa，直接返回甲醇合成原料氣系統(tǒng)，回收氫后的弛放氣壓力≥2.16MPa，即不經(jīng)壓縮可直接進(jìn)入城市煤氣系統(tǒng)，控制氫氣回收率70％～80％；(3)采用原料氣、循環(huán)氣雙進(jìn)雙出單級組合式往復(fù)壓縮機(jī)，使新鮮氣的壓縮和循環(huán)氣的增壓在一臺壓縮機(jī)內(nèi)完成在壓力2.0-3.5MPa，溫度10-30℃條件下，來自低溫甲醇洗的凈煤氣，經(jīng)新鮮氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮氣缸，氣體被壓縮至5.3Mpa，溫度升至80℃，送有機(jī)硫水解加氧化鋅組合精脫硫進(jìn)一步凈化后入甲醇合成系統(tǒng)；于4.8MPa，溫度40℃條件下，由甲醇合成工序來的循環(huán)氣，經(jīng)循環(huán)氣緩沖罐，進(jìn)入壓縮機(jī)的循環(huán)氣缸，循環(huán)氣被增壓至5.3MPa進(jìn)入循環(huán)氣總管合成甲醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇新工藝，該工藝采取適當(dāng)加大甲醇反應(yīng)器直徑、增加原料氣量和加大弛放氣量的工藝方案；利用膜分離技術(shù)回收甲醇弛放氣中的氫氣調(diào)節(jié)H/C比；將傳統(tǒng)甲醇原料氣、循環(huán)氣兩種結(jié)構(gòu)形式的壓縮機(jī)改為雙進(jìn)雙出單級往復(fù)式壓縮機(jī)；采用低溫甲醇洗與水解加氧化鋅組合精脫硫工藝。滿足城市煤氣的調(diào)峰需求、調(diào)節(jié)城市煤氣熱值和一氧化碳含量滿足供氣要求、解決提高甲醇收率即相應(yīng)提高甲醇產(chǎn)量、節(jié)能降耗、減少合成系統(tǒng)的結(jié)蠟現(xiàn)象、延長催化劑壽命、節(jié)省建設(shè)投資，對節(jié)約能源、改善沿線城市的社會和環(huán)境效益將起到積極的作用，具有顯著的社會、經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C10J3/00GK1948246SQ200610106940
公開日2007年4月18日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者楊志敏, 孫永亮, 張玉寶, 李福達(dá), 李春生, 魏毅力, 吳邦慶, 張曉安 申請人:河南省化工設(shè)計院有限公司