一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝制造技術(shù)

一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝是焦?fàn)t煤氣經(jīng)轉(zhuǎn)化、合成氣壓縮、一氧化碳合成甲醇反應(yīng)器、二氧化碳合成甲醇反應(yīng)器和甲醇精制的一體化工藝，該工藝通過整體的物料和能量匹配，不但大大簡(jiǎn)化了工藝流程，而且減少了設(shè)備投資和整體能耗，進(jìn)一步提高了焦?fàn)t煤氣綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益。

Process for efficiently synthesizing methanol and co producing liquefied natural gas by coke oven gas

A process for synthesis of methanol, coke oven gas, and liquefied natural gas, coke oven gas is converted into synthesis gas compression, carbon monoxide, carbon dioxide, methanol synthesis reactor for methanol synthesis reactor and methanol refining the integration process, the whole process through the material and energy, and can not only simplify the process and reduce equipment the overall energy consumption and investment, to further improve the economic benefits of the comprehensive utilization of coke oven gas.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝
本專利技術(shù)屬于焦?fàn)t煤氣綜合利用的領(lǐng)域，尤其涉及一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝。技術(shù)背景我國(guó)是世界上最大的焦炭生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國(guó)。2015年，我國(guó)焦炭產(chǎn)量達(dá)4.77億t，如果按生產(chǎn)一噸焦炭產(chǎn)生430m3的焦?fàn)t煤氣計(jì)算，僅該年副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣就高達(dá)2051億m3，其中70％左右的焦?fàn)t煤氣用于焦?fàn)t加熱和民用煤氣，而剩余的近615億m3焦?fàn)t煤氣未被利用，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)的成功開發(fā)實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t煤氣的資源化利用，不僅創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。近年來，隨著焦?fàn)t煤氣利用技術(shù)的多元化，焦?fàn)t煤氣價(jià)格逐年升高，且考慮到甲醇市場(chǎng)的產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，甲醇價(jià)格明顯下降，故焦?fàn)t煤氣制甲醇的利潤(rùn)嚴(yán)重縮水，競(jìng)爭(zhēng)力逐年下降。焦?fàn)t煤氣中的氫氣的體積含量高達(dá)50～60％，而CO的體積含量?jī)H為5％～8％，其H2/CO高達(dá)6-10左右，遠(yuǎn)高于H2和CO合成甲醇的理論值2，使得甲醇合成后會(huì)產(chǎn)生大量富氫馳放氣，而馳放氣往往返回焦?fàn)t燃燒，不但使得甲醇的產(chǎn)率下降，而且造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，開發(fā)一種高效焦?fàn)t煤氣合成甲醇的綜合利用工藝具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。3H2+CO2＝CH3OH+H2OΔH=﹣49.143kJ/mol近年來，CN101757943A、CN101690894A、CN102145287A、CN103721719A、CN103252241A、CN101513615A和CN104383928A等眾多專利均公開了二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，在該催化劑的催化作用下，1摩爾二氧化碳和3摩爾氫氣反應(yīng)能夠合成1摩爾的甲醇。目前二氧化碳與氫氣合成甲醇的主要工藝是通過電解水、煤氣化和焦?fàn)t煤氣等制得的氫氣與電廠煙道氣、合成氨變換氣中提取的CO2反應(yīng)合成甲醇，不但減少了二氧化碳的排放，且合成的甲醇也能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的意義。但進(jìn)一步經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，通過二氧化碳與氫氣合成1t甲醇需要1.375t的二氧化碳和2100Nm3的氫氣，其中通過水電解制1Nm3氫的電耗為5度，以0.3元每度電計(jì)算，1噸甲醇僅氫氣的成本就高達(dá)3000元以上，經(jīng)濟(jì)效益較差，且如果每度電需排放0.7公斤的CO2計(jì)算，進(jìn)一步測(cè)算每噸甲醇所需氫氣的電耗導(dǎo)致二氧化碳排放量就高達(dá)7t以上，根本沒有達(dá)到減排的目的；煤氣化合成氣和焦?fàn)t煤氣通過變壓吸附的方式可制得氫氣，但氫氣成本均在0.90元/Nm3以上，使得每噸甲醇所需的氫氣成本在1800元以上，如果再加上制備過程中的CO2成本、電耗、水耗、人工費(fèi)和設(shè)備折舊等，則每噸甲醇成本遠(yuǎn)高于市場(chǎng)的定價(jià)，故通過煤制氣和焦?fàn)t煤氣經(jīng)變壓吸附提取的氫氣與二氧化碳合成甲醇的工藝也達(dá)不到二氧化碳減排的目的。專利CN1962413A公開了一種利用太陽(yáng)能生產(chǎn)氫氣和甲醇的方法，通過該方法首先利用太陽(yáng)能制備了氫氣，然后進(jìn)一步將氫氣與二氧化碳反應(yīng)合成甲醇，該專利通過太陽(yáng)能電解水制備的氫氣雖然沒有引起新的二氧化碳的排放，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，光電解制氫的技術(shù)仍不成熟，且其制氫的成本也較高，同時(shí)其通過氧化碳吸收空氣中的二氧化碳，然后通過加熱的方式獲二氧化碳，其也不具有工業(yè)推廣價(jià)值。專利CN1014193584A公開了一種甲醇制造工藝，其通過太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電分解水制得氫氣，然后氫氣與二氧化碳在催化劑作用下制得甲醇，由于太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電沒有引起新的二氧化碳排放，故該工藝能夠達(dá)到二氧化碳減排的目的，但是通過太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的投資也較大，同時(shí)通過上述發(fā)電技術(shù)發(fā)電的占地和地域限制較大，故也難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，該工藝能夠解決現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣合成甲醇工藝的富氫馳放氣難以利用的難題，進(jìn)一步提高了甲醇的產(chǎn)率，而且能夠真正實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排。為達(dá)上述目的，專利技術(shù)人首先對(duì)焦?fàn)t煤氣合成甲醇的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后分析了焦?fàn)t煤氣合成甲醇馳放氣氣體組成和雜質(zhì)種類對(duì)二氧化碳合成甲醇催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性的影響；考慮到現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣制甲醇的馳放氣中富含大量的氫氣難以利用和二氧化碳與氫氣合成甲醇技術(shù)由于受到氫氣源限制而難以實(shí)施的現(xiàn)狀，并結(jié)合焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)，將二氧化碳與氫氣合成甲醇技術(shù)與焦?fàn)t煤氣綜合利用相結(jié)合，然后根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告，進(jìn)一步通過大量的模擬計(jì)算和多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了一種焦?fàn)t煤氣經(jīng)轉(zhuǎn)化、合成氣壓縮、一氧化碳合成甲醇反應(yīng)器、二氧化碳合成甲醇反應(yīng)器和甲醇精制的一體化工藝，該工藝通過整體的物料和能量匹配，不但大大簡(jiǎn)化了工藝流程，而且減少了設(shè)備投資和整體能耗，進(jìn)一步提高了焦?fàn)t煤氣綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益。本專利技術(shù)公開了一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其具體的工藝路線為：(1)經(jīng)凈化后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗單元中，脫除焦?fàn)t煤氣中的硫和二氧化碳，其中脫除的硫送往硫回收系統(tǒng),脫除的二氧化碳與來自碳捕集系統(tǒng)的二氧化碳混合進(jìn)入脫硫槽中，脫除硫和二氧化碳后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入深冷甲烷分離單元中，分離出的液態(tài)甲烷產(chǎn)品送往液化天然氣儲(chǔ)罐，而剩余的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入硫保護(hù)槽中，經(jīng)硫保護(hù)槽進(jìn)一步脫硫后與來自1#甲醇分離器的循環(huán)氣混合進(jìn)入1#合成氣壓縮機(jī)組中，增壓后的合成氣在1#合成氣預(yù)熱器中與1#甲醇合成塔出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入1#甲醇合成塔中進(jìn)行甲醇合成；(2)來自1#甲醇合成塔底部的產(chǎn)品氣先經(jīng)1#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口合成氣換熱，再經(jīng)1#空冷器冷卻后進(jìn)入1#甲醇分離器中，液相產(chǎn)品自1#甲醇分離器底部排出后與2#甲醇分離器的底部液相產(chǎn)品混合進(jìn)入甲醇精制單元中，氣相自1#甲醇分離器頂部排出后一部分作為循環(huán)氣返回至1#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分氣體先與來自脫硫槽的二氧化碳混合，然后混合后的氣體再與來自2#甲醇分離器來的循環(huán)氣混合后進(jìn)入2#合成氣壓縮機(jī)組中；(3)經(jīng)2#合成氣壓縮機(jī)組的增壓氣體在2#合成氣預(yù)熱器中與2#甲醇合成塔的出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入2#甲醇合成塔中，進(jìn)行二氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)，產(chǎn)品氣自2#甲醇合成塔底部排出后先經(jīng)2#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口氣換熱，在經(jīng)2#空冷器冷卻后進(jìn)入2#甲醇分離器中，氣相自2#甲醇分離器頂部排除后分為兩部分，一部分作為循環(huán)氣返回2#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分與來自甲醇精制單元的閃蒸氣混合作為馳放氣送往焦?fàn)t燃燒，而來自2#甲醇分離器底部的液相產(chǎn)品與來自1#甲醇分離器的液相產(chǎn)品混合后進(jìn)入甲醇精制單元中，經(jīng)甲醇精制后得到閃蒸氣、水、精甲醇產(chǎn)品。如上所述的經(jīng)凈化后的焦?fàn)t煤氣的體積組成為H250～60％、CO5％～8％、CO21.5～4％、CH423％～27％，N23～7％，C2以上不飽和烴2～4％。如上所述的低溫甲醇洗單元由脫硫塔和脫碳塔組成，操作溫度為-20～-60℃，操作壓力3～4.0MPa，經(jīng)低溫甲醇洗后氣體中的硫脫除至0.01～0.1ppm，CO2脫除至0.3～0.8Vol％。如上所述的經(jīng)低溫甲醇洗后的焦?fàn)t氣進(jìn)行深冷甲烷分離的步驟為：先將焦?fàn)t煤氣冷卻至-85～-70℃后，于3～4.0MPa分離出少量二氧化碳、丙烷、乙烷和硫化物；然后氣相進(jìn)一步冷卻至-130～-140℃，于3.0～4.0MPa分離出甲烷體積含量≥97％的液化天然氣產(chǎn)品，剩余的焦?fàn)t煤氣送往后續(xù)單元。如上所述的1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于包括如下步驟：(1)經(jīng)凈化后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗單元中，脫除焦?fàn)t煤氣中的硫和二氧化碳，其中脫除的硫送往硫回收系統(tǒng),脫除的二氧化碳與來自碳捕集系統(tǒng)的二氧化碳混合進(jìn)入脫硫槽中，脫除硫和二氧化碳后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入深冷甲烷分離單元中，分離出的液態(tài)甲烷產(chǎn)品送往液化天然氣儲(chǔ)罐，而剩余的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入硫保護(hù)槽中，經(jīng)硫保護(hù)槽進(jìn)一步脫硫后與來自1#甲醇分離器的循環(huán)氣混合進(jìn)入1#合成氣壓縮機(jī)組中，增壓后的合成氣在1#合成氣預(yù)熱器中與1#甲醇合成塔出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入1#甲醇合成塔中進(jìn)行甲醇合成；(2)來自1#甲醇合成塔底部的產(chǎn)品氣先經(jīng)1#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口合成氣換熱，再經(jīng)1#空冷器冷卻后進(jìn)入1#甲醇分離器中，液相產(chǎn)品自1#甲醇分離器底部排出后與2#甲醇分離器的底部液相產(chǎn)品混合進(jìn)入甲醇精制單元中，氣相自1#甲醇分離器頂部排出后一部分作為循環(huán)氣返回至1#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分氣體先與來自脫硫槽的二氧化碳混合，然后混合后的氣體再與來自2#甲醇分離器來的循環(huán)氣混合后進(jìn)入2#合成氣壓縮機(jī)組中；(3)經(jīng)2#合成氣壓縮機(jī)組的增壓氣體在2#合成氣預(yù)熱器中與2#甲醇合成塔的出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入2#甲醇合成塔中，進(jìn)行二氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)，產(chǎn)品氣自2#甲醇合成塔底部排出后先經(jīng)2#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口氣換熱，在經(jīng)2#空冷器冷卻后進(jìn)入2#甲醇分離器中，氣相自2#甲醇分離器頂部排除后分為兩部分，一部分作為循環(huán)氣返回2#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分與來自甲醇精制單元的閃蒸氣混合作為馳放氣送往焦?fàn)t燃燒，而來自2#甲醇分離器底部的液相產(chǎn)品與來自1#甲醇分離器的液相產(chǎn)品混合后進(jìn)入甲醇精制單元中，經(jīng)甲醇精制后得到閃蒸氣、水、精甲醇產(chǎn)品。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于包括如下步驟：(1)經(jīng)凈化后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗單元中，脫除焦?fàn)t煤氣中的硫和二氧化碳，其中脫除的硫送往硫回收系統(tǒng),脫除的二氧化碳與來自碳捕集系統(tǒng)的二氧化碳混合進(jìn)入脫硫槽中，脫除硫和二氧化碳后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入深冷甲烷分離單元中，分離出的液態(tài)甲烷產(chǎn)品送往液化天然氣儲(chǔ)罐，而剩余的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入硫保護(hù)槽中，經(jīng)硫保護(hù)槽進(jìn)一步脫硫后與來自1#甲醇分離器的循環(huán)氣混合進(jìn)入1#合成氣壓縮機(jī)組中，增壓后的合成氣在1#合成氣預(yù)熱器中與1#甲醇合成塔出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入1#甲醇合成塔中進(jìn)行甲醇合成；(2)來自1#甲醇合成塔底部的產(chǎn)品氣先經(jīng)1#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口合成氣換熱，再經(jīng)1#空冷器冷卻后進(jìn)入1#甲醇分離器中，液相產(chǎn)品自1#甲醇分離器底部排出后與2#甲醇分離器的底部液相產(chǎn)品混合進(jìn)入甲醇精制單元中，氣相自1#甲醇分離器頂部排出后一部分作為循環(huán)氣返回至1#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分氣體先與來自脫硫槽的二氧化碳混合，然后混合后的氣體再與來自2#甲醇分離器來的循環(huán)氣混合后進(jìn)入2#合成氣壓縮機(jī)組中；(3)經(jīng)2#合成氣壓縮機(jī)組的增壓氣體在2#合成氣預(yù)熱器中與2#甲醇合成塔的出口氣換熱后，自頂部進(jìn)入2#甲醇合成塔中，進(jìn)行二氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)，產(chǎn)品氣自2#甲醇合成塔底部排出后先經(jīng)2#合成氣預(yù)熱器與進(jìn)口氣換熱，在經(jīng)2#空冷器冷卻后進(jìn)入2#甲醇分離器中，氣相自2#甲醇分離器頂部排除后分為兩部分，一部分作為循環(huán)氣返回2#合成氣壓縮機(jī)組中，另一部分與來自甲醇精制單元的閃蒸氣混合作為馳放氣送往焦?fàn)t燃燒，而來自2#甲醇分離器底部的液相產(chǎn)品與來自1#甲醇分離器的液相產(chǎn)品混合后進(jìn)入甲醇精制單元中，經(jīng)甲醇精制后得到閃蒸氣、水、精甲醇產(chǎn)品。2.如權(quán)利要求1所述的一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于所述的經(jīng)凈化后的焦?fàn)t煤氣的體積組成為H250～60％、CO5％～8％、CO21.5～4％、CH423％～27％，N23～7％，C2以上不飽和烴2～4％。3.如權(quán)利要求1所述的一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征在于所述的低溫甲醇洗單元由脫硫塔和脫碳塔組成，操作溫度為-20～-60℃，操作壓力3～4.0MPa，經(jīng)低溫甲醇洗后氣體中的硫脫除至0.01～0.1ppm，CO2脫除至0.3～0.8Vol％。4.如權(quán)利要求1所述的一種焦?fàn)t煤氣高效合成甲醇、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣的工藝，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范輝，劉航，馬國(guó)強(qiáng)，段星，崔曉曦，劉建衛(wèi)，武麥桂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：賽鼎工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山西,14