利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法技術(shù)

發(fā)明專利技術(shù)提供一種利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇的技術(shù)方法，其具體步驟為：首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸附方法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；然后將該合成氣體在高壓力條件下與Cu基硫化物催化劑接觸進(jìn)行催化反應(yīng)，對反應(yīng)后的氣體進(jìn)行換熱冷凝分液，得到液相組分和尾氣，液相組分為低碳混合醇，經(jīng)催化合成產(chǎn)生以醇類為主的低碳混合醇、及少量的C1?C4氣態(tài)烴；本發(fā)明專利技術(shù)利用煤炭作為原料合成低碳混合醇，最后產(chǎn)物為低碳混合醇和C1?C4氣態(tài)烴，低碳混合醇用作化工原料，C1?C4氣態(tài)烴用作燃料，最終產(chǎn)物并無任何浪費，也不會產(chǎn)生污染。本申請利將Cu基硫化物催化劑作為催化劑使用，改變了現(xiàn)有催化劑活性低的缺點，提高了本申請低碳混合醇的生產(chǎn)速度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法
本專利技術(shù)屬于煤經(jīng)合成氣制備醇類
，尤其涉及一種利用煤經(jīng)合成氣一步制備成低碳混合醇和天然氣的技術(shù)方法。
技術(shù)介紹
隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，中國的能源供給問題日益突出。由于我國具有“富煤貧油少氣”的獨特能源結(jié)構(gòu)，煤化工的發(fā)展對解決我國對外原油進(jìn)口的依賴問題意義重大。現(xiàn)階段，煤制合成氣、煤經(jīng)合成氣制天然氣、合成氣制甲醇等工藝較為成熟，在我國已有工業(yè)應(yīng)用。但這些工藝的產(chǎn)物都存在附加值較低、裝置運行抗風(fēng)險能力較差等不足，從長遠(yuǎn)來看，這些技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用對我國的能源供給與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整都有不利影響。低碳混合醇是指C2-C4的醇類混合物，其應(yīng)用十分廣泛，它可以作為優(yōu)質(zhì)動力燃料，雖然其熱值略低于汽油、柴油，但是由于低碳混合醇中氧的存在較多，其燃燒比汽油、柴油更充分，尾氣排放中有害物較少，屬于環(huán)境友好燃料。現(xiàn)今利用合成氣制取低碳混合醇是提高合成氣產(chǎn)品附加值的有效手段，若能將合成氣制成低碳混合醇工藝與制天然氣工藝組合使用，則可在充分利用合成氣中碳資源、減少循環(huán)量的同時大大提高合成氣產(chǎn)物的附加值、改善裝置運行的經(jīng)濟(jì)性。近一個世紀(jì)以來，由煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣的過程一直是學(xué)術(shù)界段為重視的研究課超同時也是倍受爭議，與煤經(jīng)合成油一樣，其研究興衰與世界石油資源利用緊宙相連。現(xiàn)今合成低碳混合醇時，合成效率低且合成過程中選用的催化劑活性較低且不穩(wěn)定，并未發(fā)現(xiàn)其他活性高的催化劑，其最后產(chǎn)生的廢氣過多，現(xiàn)今一般都是將其排放到空氣中，容易造成環(huán)形污染。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣的技術(shù)方法，其具體步驟為：首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸收法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；然后將該合成氣體在中低溫、高壓條件下與Cu基硫化物催化劑接觸進(jìn)行催化反應(yīng)，對反應(yīng)后的氣體進(jìn)行換熱冷凝分液，得到液相組分和尾氣，液相組分主要為C2-C4低碳混合醇，經(jīng)催化合成產(chǎn)生以醇類為主的液態(tài)的低碳混合醇和主要成分是未反應(yīng)的合成氣、二氧化碳和天然氣的尾氣；最后將低碳混合醇收取備用，將尾氣經(jīng)過分離得到天然氣，最終尾氣回收作為燃料。。所述低碳混合醇催化反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度200-300℃，壓力2.0-8.0MPa，體積空速1000-8000h。所述低碳混合醇催化劑核心為Cu基硫化物催化劑。所述高壓條件為6.0MPa～19.0MPa。所述低碳混合醇分為乙醇、丙醇、丁醇和少量甲醇、戊醇的混合醇。所述氣液分離利用換熱冷凝裝置進(jìn)行分離。所述氣液分離利用變壓吸附裝置進(jìn)行分離。所述催化劑制備方法為：制備作為載體材料的CNTs，CNTs負(fù)載Co-Cu-K硫化物基催化劑，制備按常規(guī)容浸漬法進(jìn)行，即:將計量K2CO3溶解在計量去離子水中制成水溶液，將其緩慢滴加于計量CNTs上，浸漬物料經(jīng)373K溫度下烘干、N2氣流保護(hù)下573K焙燒2小時，再冷卻至室溫，隨后將含計量(NH4)6Cu7O24·4H2O的水溶緩慢滴加于上述試樣上，浸漬物料經(jīng)373K溫度下烘干、N2氣流保護(hù)下573K焙燒2小時，再冷卻至室溫，篩分出40-80目試樣供使用。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)利用煤炭作為原料合成低碳混合醇和天然氣，低碳混合醇可以直接作為車用燃料使用，也可以分離純化后作化工原料，天然氣用作燃料，最終產(chǎn)物并無任何浪費，也不會產(chǎn)生污染。本申請使用了Cu基硫化物催化劑，改變了現(xiàn)有催化劑活性低的缺點，提高了本申請低碳混合醇和天然氣的生產(chǎn)速度。本專利技術(shù)提供的方法可有效提高合成氣原料的碳利用率，同時在一定程度上能夠減少碳的排放，環(huán)保效應(yīng)較為明顯。由于合成低碳混合醇過程的放熱量比合成天然氣過程的放熱量低20％以上，而使用本專利技術(shù)提供的方法，在生產(chǎn)天然氣時還可聯(lián)產(chǎn)低碳混合醇，因此能使更多的化學(xué)能進(jìn)入產(chǎn)品，更少的化學(xué)能以250-600℃的熱能釋放，從而減少了低位熱能的生成，提高了能量利用效率。具體實施方式根據(jù)實施例所示，對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步說明：實施例1本專利技術(shù)為一種利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣的技術(shù)方法，其具體步驟為：首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸收法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；在進(jìn)行催化劑的制備，制備作為載體材料的CNTs，CNTs負(fù)載Co-Cu-K硫化物基催化劑，制備按常規(guī)容浸漬法進(jìn)行，即:將計量K2CO3溶解在計量去離子水中制成水溶液，將其緩慢滴加于計量CNTs上，浸漬物料經(jīng)373K溫度下烘干、N2氣流保護(hù)下573K焙燒2小時，再冷卻至室溫，隨后將含計量(NH4)6Cu7O24·4H2O的水溶緩慢滴加于上述試樣上，浸漬物料經(jīng)373K溫度下烘干，N2氣流保護(hù)下573K焙燒2小時，再冷卻至室溫，記得催化劑的氧化態(tài)前驅(qū)物，驚奇破碎，篩分出40-80目，試樣供使用。然后將該合成氣體在高壓力條件下與Cu基硫化物催化劑接觸進(jìn)行催化反應(yīng)，反應(yīng)溫度300℃，壓力8.0MPa，體積空速1000-8000h。所述高壓條件為6.0MPa～19.0MPa。對反應(yīng)后的氣體進(jìn)行換熱冷凝分液，得到液相組分和尾氣，液相組分為低碳混合醇，經(jīng)催化合成產(chǎn)生以醇類為主的液態(tài)低碳混合醇及主要成分是未反應(yīng)的合成氣、二氧化碳和天然氣的尾氣；最后將低碳混合醇收取備用，再將尾氣中天然氣回收，最終的尾氣作為燃料備用。低碳混合醇為乙醇、丙醇、丁醇和少量甲醇、戊醇的混合醇。實施例2利用普通煤炭進(jìn)行低碳混合醇和天然氣制備，首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸收法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；煤經(jīng)合成氣流量為20Nm3/h，摩爾組成為：CO29.1％，H257.8％，CO20.5％，CH412.4％，其余為惰性組分N2和Ar；將煤經(jīng)合成氣通入一段合成低碳混合醇反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為230℃，壓力為8.0MPa，體積空速為2000h-1，H2/CO的摩爾比為2.1，合成低碳混合醇催化劑由Cu、Cr2O3、K2O和ZnO組成，各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Cr:K:Zn＝30:15:15:40；反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到低碳混合醇和尾氣，尾氣壓力為7.7MPa，流量為15.01Nm3/h，尾氣摩爾組成為：CO13.1％，H262.4％，CO20.9％，CH423.6％，收集到低碳混合醇1847.1g，其中，乙醇910.0g，丙醇450.5g，丁醇481.6g，甲醇2.1g，戊醇2.9g；將尾氣換熱升溫至250℃后通入合成天然氣反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，其中，反應(yīng)溫度為250℃，壓力為7.5MPa，體積空速為8000h-1，合成天然氣催化劑為鎳基催化劑，反應(yīng)后的氣體溫度為370℃，壓力為7.2MPa；反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷凝脫水，得到尾氣，即合成的粗天然氣，其摩爾組成為：CO2.9％；H237.1％；CO20.7％；CH458.8％，其余為少量惰性組分N2和Ar，天然氣產(chǎn)量為2.60Nm3/h。實施例3利用普通煤本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法，其具體步驟為：/n首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸收法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；/n然后將該合成氣體在中低溫、高壓條件下與合成低碳混合醇催化劑接觸進(jìn)行催化反應(yīng)，對反應(yīng)后的氣體進(jìn)行氣液分離，得到液相組分和尾氣，液相組分為低碳混合醇，主要成分為乙醇、丙醇和丁醇以及少量甲醇和戊醇，尾氣主要成分為未反應(yīng)的合成氣、二氧化碳和天然氣；/n將低碳混合醇收取備用；/n將尾氣經(jīng)過分離得到天然氣；最終尾氣回收作為燃料。/n所述低碳混合醇催化反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度200-300℃，壓力2.0-8.0MPa，體積空速1000-8000h。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法，其具體步驟為：
首先將煤炭氣化，再將該氣體進(jìn)行凈化，凈化后通過化學(xué)吸收法進(jìn)行脫硫處理，獲得氫碳組成的合成氣；
然后將該合成氣體在中低溫、高壓條件下與合成低碳混合醇催化劑接觸進(jìn)行催化反應(yīng)，對反應(yīng)后的氣體進(jìn)行氣液分離，得到液相組分和尾氣，液相組分為低碳混合醇，主要成分為乙醇、丙醇和丁醇以及少量甲醇和戊醇，尾氣主要成分為未反應(yīng)的合成氣、二氧化碳和天然氣；
將低碳混合醇收取備用；
將尾氣經(jīng)過分離得到天然氣；最終尾氣回收作為燃料。
所述低碳混合醇催化反應(yīng)條件為，反應(yīng)溫度200-300℃，壓力2.0-8.0MPa，體積空速1000-8000h。


2.按照權(quán)利要求1所述的利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法，其特征在于所述低碳混合醇催化劑為Cu基硫化物催化劑。


3.按照權(quán)利要求1所述的利用煤經(jīng)合成氣一步法制備低碳混合醇和天然氣技術(shù)方法，其特征在于所述高壓條件為6.0MPa～19.0MPa。


4.按照權(quán)利要求1所述的利用...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常永龍，吳躍曲，張曉峰，劉東彪，孫茂華，
申請(專利權(quán))人：山西華頓實業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山西;14