焦爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油加氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焦爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油加氨的方法。 技術(shù)背景
[0002] 我國具有富煤、貧油和少氣的能源結(jié)構(gòu)，其中石油和天然氣資源嚴重短缺，遠低于 世界平均水平。近年來，隨著我國經(jīng)濟的平穩(wěn)快速發(fā)展，國內(nèi)油氣供需缺口逐年增大，使得 國家能源安全、經(jīng)濟安全和社會安全面臨極大挑戰(zhàn)。煤制油和煤制天然氣技術(shù)的成功開發(fā) 和工業(yè)化應(yīng)用，是實現(xiàn)煤炭資源的清潔高效轉(zhuǎn)化、緩解油氣供需矛盾和確保國家安全的重 要途徑。
[000引 自20世紀80年代W來，我國經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，我國的焦化產(chǎn)業(yè)取得了飛速發(fā) 展，煉焦的工藝和技術(shù)水平也不斷提高。但由于我國焦化廠的盲目建設(shè)，焦炭行業(yè)產(chǎn)能嚴重 過剩，同時受鋼鐵行業(yè)的影響，絕大多數(shù)的焦化企業(yè)均面臨虧損的局面。2013年我國焦炭產(chǎn) 量達4. 8億噸，如果按生產(chǎn)1噸焦炭分別副產(chǎn)400m3的焦爐煤氣和40公斤焦油計算，僅該 年副產(chǎn)的焦爐煤氣就高達1920億m3,副產(chǎn)的焦油高達1920萬噸，若加上煤干饋和熱解產(chǎn)生 的熱解氣和焦油，其產(chǎn)量將會更大。如果數(shù)量如此巨大的資源得不到有效和清潔利用，將會 造成嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。近年來，隨著國家有關(guān)鼓勵資源綜合利用和環(huán)境保護的 政策法規(guī)頒布，同時考慮到現(xiàn)有的焦化行業(yè)面臨虧損的現(xiàn)狀，焦爐煤氣和煤焦油等資源綜 合利用技術(shù)的開發(fā)，成為各企業(yè)和研究單位關(guān)注的焦點。
[0004] 現(xiàn)有的焦爐煤氣較成熟的利用技術(shù)包括焦爐煤氣制天然氣和焦爐煤氣制甲醇，但 需要注意的是焦爐煤氣中氨碳比一般在6W上，遠高于甲燒化和甲醇合成的理論氨碳比， 導(dǎo)致反應(yīng)后剩余大量的氨氣W氣體的方式放空或返回焦爐煤氣燃燒，進而造成環(huán)境污染和 資源浪費。同時隨著焦爐煤氣利用技術(shù)的多元化，焦爐煤氣的實際成本價格達到0. 5元/ Nm3,甲醇的產(chǎn)能過剩，使得焦爐煤氣制甲醇項目的絕對利潤明顯降低。而現(xiàn)有的焦油利用 技術(shù)主要為傳統(tǒng)物理分離的焦油加工技術(shù)和較新型的煤焦油催化加氨技術(shù)，前者主要是為 了提取單組份或者窄組分，具有流程長、投資大、經(jīng)濟效益低和二次污染嚴重的問題；而焦 油催化加氨技術(shù)通過加氨精制和加氨裂化兩步，能夠生成優(yōu)質(zhì)的燃料油產(chǎn)品。目前，焦油加 氨所使用的氨氣一般通過變壓吸附制得，但其吸附尾氣中含有大量的CO和CH4等有效氣體 被直接送往焦爐燃燒，造成的嚴重的資源浪費?？梢?，單獨的焦爐煤氣利用技術(shù)存在氨氣過 量，而單獨的焦油加氨存在變壓吸附尾氣中CO和CHa資源的浪費問題，仍不能實現(xiàn)焦化副 產(chǎn)品的全部利用。
[0005] 綜合所述，考慮到國內(nèi)現(xiàn)有的能源現(xiàn)狀、焦化廠經(jīng)濟效益差、甲醇產(chǎn)能過剩和單獨 的焦爐煤氣和焦油利用技術(shù)存在的缺陷，根據(jù)焦化產(chǎn)品的產(chǎn)量和特點，開發(fā)一種利用率高、 工藝簡單、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理和環(huán)境污染小的焦化焦爐煤氣綜合利用工藝具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種利用率高、工藝簡單、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理和環(huán)境污染小的焦 爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油加氨的方法。
[0007] 為達上述目的，發(fā)明人根據(jù)焦爐氣和煤焦油的特點，并通過大量的小試實驗研究、 技術(shù)分析、工藝模擬和多年的工作經(jīng)驗提出了一種焦爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油產(chǎn)品，然后將 氣體進行深冷分離制得LNG，而剩余氣體經(jīng)進一步經(jīng)變壓吸附制得體積分數(shù)99. 9%W上的 氨氣，并用于焦油加氨制備汽油和柴油等油品。該工藝通過整體技術(shù)整合和物料匹配，不但 大大增加焦爐煤氣和煤焦油的利用效率和經(jīng)濟效益，且而其主要產(chǎn)品全部為國內(nèi)緊缺LNG 和油品，進一步緩解了國內(nèi)的能源的供需矛盾，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
[0008] 本發(fā)明公開的一種焦爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油加氨的方 法，其具體工藝為：
[0009] (1)原料煤經(jīng)焦爐轉(zhuǎn)化為焦炭、焦油和焦爐煤氣，焦爐煤氣經(jīng)凈化后與來自甲醇 分離器的循環(huán)氣混合進入合成氣壓縮機組中，經(jīng)增壓后自頂部進入甲醇合成塔中進行甲醇 合成，氣相產(chǎn)品自甲醇合成塔底部排出后分為兩股，其中第一股氣相產(chǎn)品經(jīng)甲醇產(chǎn)品冷凝 器冷凝后，進入甲醇分離器中，氣相自甲醇分離器頂部排出后送往合成氣壓縮機組，而由甲 醇、雜醇、水和低碳控等組成的粗甲醇液相自甲醇分離器底部排出后進入甲醇凈化器中進 行凈化，經(jīng)凈化后的粗甲醇液相通過甲醇氣化器氣化后與甲醇合成塔底部排出的第二股走 側(cè)線的氣相產(chǎn)品混合后，自頂部進入合成油反應(yīng)器中。
[0010] (2)氣相粗甲醇在合成油反應(yīng)器中進行甲醇轉(zhuǎn)化制汽油的反應(yīng)，其產(chǎn)品經(jīng)汽油產(chǎn) 品冷凝器冷凝后進入氣液分離器中，分離出的氣相自氣液分離器頂部排出后進入甲燒深冷 分離器，而分離出的油品自氣液分離器底部排出后進入油品分離器中，經(jīng)分離得到液化石 油氣（LPG)和汽油產(chǎn)品，分離出的燃料氣返回至焦爐燃燒，而分離出的。。~Ci2的重油組分 與來自精制產(chǎn)物分離器的重組分混合進入裂化反應(yīng)器中進行裂化反應(yīng)；
[0011] 做經(jīng)甲燒深冷分離器分離出液相甲燒（LNG)和C2-C4的低碳控組分，其中液相甲 燒（LNG)作為終端產(chǎn)品銷售，而C2-C4的低碳控送往氣液分離器中，甲燒深冷分離器中分離 出的氣體送往變壓吸附脫氨，變壓吸附的解吸氣與氣液分離器的燃料氣和穩(wěn)定塔的干氣混 合后返回焦爐燃燒，而得到的體積分數(shù)為99. 9%的氨氣與來自精制產(chǎn)物分離器和裂化產(chǎn)物 分離器的循環(huán)氨氣混合后分為四部分，第一部分氨自頂部進入保護反應(yīng)器，第二部分氨自 頂部進入裂化反應(yīng)器中，第=部分氨自中部進入加氨反應(yīng)器中，第四部分氨自中部進入裂 化反應(yīng)器中；
[0012] (4)來自焦化系統(tǒng)的焦油與外購焦油經(jīng)凈化后進入預(yù)分饋塔進行切割，其漸青自 預(yù)分饋塔塔底排出后進入延遲焦化中，延遲焦化得到的漸青焦做為產(chǎn)品銷售，而得到的液 相則與預(yù)分饋塔切割的輕組分、來自精制產(chǎn)物分離器的尾油和氨氣混合進入保護反應(yīng)器 中，產(chǎn)物自精制產(chǎn)物分離器底部排出后進入加氨精制反應(yīng)器中，加氨產(chǎn)物自加氨精制反應(yīng) 器底部排出后送往精制產(chǎn)物分離器中，分離出的輕組分進入穩(wěn)定塔中，分離出的氨氣則做 為循環(huán)氨氣使用，而分離出的重組分一部分做為尾油返回保護反應(yīng)器中，而另一部分與來 自油品分離器的。。~Ci2的重油組分混合進入裂化反應(yīng)器進行裂化反應(yīng)，其產(chǎn)物自裂化反 應(yīng)器底部排出后進入裂化產(chǎn)物分離器，分離得到氨氣和裂化油品，裂化油品與來自精制產(chǎn) 物分離器的輕組分混合進入穩(wěn)定塔中，干氣自穩(wěn)定塔頂部排除后返回至焦爐燃燒，而油品 自穩(wěn)定塔底部排出后進入焦油加工產(chǎn)品分離器中，經(jīng)分離得到的輕質(zhì)芳控與油品分離器分 離的汽油混合作為最終的汽油產(chǎn)品銷售，而得到的LPG也與油品分離器分離的LPG混合銷 售，同時可分離得到柴油和重油產(chǎn)品。
[0013]如上所述的經(jīng)凈化和脫硫后焦爐煤氣的體積組成為& 50~60 %、CO5%~8%、 C〇21.5~4%、邸423%~27%，成3~7%，CzW上不飽和控2~4%。
[0014] 如上所述的進入合成氣壓縮機組的氣體中，來自甲醇分離器的循環(huán)氣與來自焦化 系統(tǒng)的新鮮焦爐煤氣體積比為3.0~5.0。
[0015] 如上所述的甲醇合成塔采用管殼式等溫反應(yīng)器，其反應(yīng)壓力為5. 7~6. 5MPa，反 應(yīng)溫度為240~260°C，氣體空速為15500~20000lV(Kg?h)。
[0016] 如上所述的甲醇合成的催化劑為南化集團研究院開發(fā)的C306、C307催化劑，大連 瑞克科技有限公司生產(chǎn)的RK-5催化劑或西南化工設(shè)計院開發(fā)的C302催化劑中的任意一 種。
[0017] 如上所述的甲醇合成塔出口的氣相產(chǎn)品分為兩股，第一股氣相產(chǎn)品占反應(yīng)器出口 氣總體積的75~90%，而剩余10~25 %的第二股氣相產(chǎn)品。
[0018] 如上所述的甲醇凈化器中裝填漂萊特公司生產(chǎn)的CT151型酸性離子交換樹脂，其 目的是將液相粗甲醇中的胺、甲胺和二甲胺等堿性氮化物脫除，并將粗甲醇中的堿性氮化 物含量控制在20ppmW下。
[0019] 如上所述的甲醇轉(zhuǎn)化制汽油為一步法工藝，其合成油反應(yīng)器采用絕熱式固定床反 應(yīng)器，進口氣溫度為300~350°C，反應(yīng)壓力為1. 5~2. 5MPa，甲醇質(zhì)量空速為0.8~1.化1。
[0020] 如上所述的甲醇轉(zhuǎn)化制汽油的催化劑采用中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā) 的JX6201型催化劑或托普索公司開發(fā)的GSK-IO型催化劑。
[0021] 如上所述的自氣液分離器的分離出的氣體進行甲燒深冷分離的步驟為：先將 氣體冷卻至-85~-70°c后，于3~4.OMPa分離出C2-C4控類；然后氣相進一步冷卻 至-150~-175°C，于3. 0~4.OMPa分離出甲燒含量> 97%的LNG產(chǎn)品，分離出的氣體送 往變壓吸附10脫氨。
[0022] 如上所述的變壓吸附的吸附壓力為3. 0~4.OMpa,操作溫度為30~40°C，經(jīng)變壓 吸附提取的氨