CN101368010B - 用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的生产方法。包括焦炉煤气脱硫、变压吸附脱甲烷、甲醇的合成和精馏、炭黑尾气与甲醇驰放气的CO变换、脱炭和液氨的合成，其特征在于：焦炉煤气通过变压吸附脱除甲烷，甲烷气进入炭黑反应炉，通入空气或氧气作为氧化剂，在反应炉中生成炭黑，炭黑经袋滤器、造粒后得到半补强炭黑产品；炭黑尾气可进入甲醇合成系统，或进入液氨生产系统。脱甲烷后的气体进行甲醇合成，甲醇合成后的甲醇驰放气经变压附吸装置提取H ₂，提氢后的剩余气体进入合成氨系统制备液氨。本发明具有工艺路线短、投资低、污染小、见效快等特点，做到了资源合理利用。

Description

用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别是一种利用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的方法。

背景技术

我国是缺油、少气、煤炭资源丰富的国家，发展以煤为主的化学工业是必然趋势，更是我国化学工业的基本特色。据测算全国按年产焦炭1.4亿吨计，则可副产焦炉煤气420亿Nm³，由于中国焦化产业重焦炭生产而轻综合利用，焦炉煤气大量直接燃烧排空——俗称“点天灯”，目前至少有1/3以上的焦炉煤气未能加以利用，每年白白烧掉焦炉煤气140^-多亿Nm³，相当于“西气东输”设计年输气量。煤气点燃放散至大气中，既浪费了大量的宝贵资源又严重污染了环境。煤炭资源的简单利用，相当于煤炭资源的浪费，煤在炼焦过程中，约有80％转化为焦炭，有15％转化为焦炉煤气，5％转化为焦油和苯。煤炼焦过程中如果只注重焦炭、焦油、苯的利用，而忽视焦炉煤气的使用，15％的煤资料将被浪费，而焦炉煤气的浪费就是化工原料的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的方法，充分的利用了焦炉煤气的各组份，实现焦炉煤气的综合利用，同时减少了SO₂及CO₂的排放。

焦炉煤气的主要成份是H₂、CH₄、CO₂、CO等气体，其中H₂、CO₂、CO是制取甲醇的有效成份，CH₄是制取甲醇的有害成份，首先用栲胶湿法脱除煤气中的H₂S、再用氧化锌、氧化铁结合活性炭干法脱硫，再用变压吸附设备将煤气中的CH₄除去，制得甲醇合成气，合成气中H₂S含量小于1ppm，CH₄含量小于1％；合成气合成甲醇后的反应副产物产率小于0.2％。因焦炉煤气中的H₂含量高，而CO和CO₂含量较低，H₂过剩，将部分甲醇驰放气引入变压吸附装置中提取H₂，得到纯度大于99％的H₂，可作为有机合成中宝贵的原料。提氢后的驰放气主要成份是H₂、N₂、CO₂、CO等气体，可作为合成氨的原料气，经过CO转换，CO₂吸收，脱炭后进入氨合成系统制取液氨。甲烷气送入半补强炭黑反应炉，以空气或氧气作为氧化剂，在反应炉内，H₂、CO与O₂燃烧反应，提供热量，甲烷气裂解成炭黑，经过捕集，造粒，输送，包装后入仓库。生产半补炭黑产生的尾气经冷却后，去合成氨气系统或甲醇系统，做到了资源综合利用。

本发明的焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的方法中包括了现有的焦炉煤气脱硫、变压吸附脱甲烷、甲醇的合成和精馏、炭黑尾气与甲醇驰放气的CO变换、脱炭和液氨的合成等工艺。本发明的特点是：焦炉煤气通过变压吸附脱除甲烷，甲烷气进入炭黑反应炉，通入空气或氧气作为氧化剂，通入空气时，甲烷气：空气＝1：2～3，通入氧气时甲烷：氧气＝1：0.5，反应温度为1100℃～1300℃，在炭黑反应炉中生成炭黑，反应后炭黑及气体进入袋滤器，气体通过袋滤器后逸出，得到炭黑尾气，炭黑则被输送到造粒机，造粒后得到半补强炭黑产品；脱甲烷后的气体作为甲醇合成气进行甲醇合成，甲醇合成后的甲醇驰放气经变压附吸装置提取H₂，提氢后的剩余气体进入合成氨系统制备液氨。炭黑尾气可进入甲醇合成系统，或进入液氨生产系统。

其中：进入炭黑反应炉的甲烷气中甲烷含量为70～85％。空气或氧气以20m/s流速加入炭黑反应炉中，氧气的纯度为93％。

在传统的焦炉煤气生产甲醇的工艺中，使用纯氧部分氧化法将CH₄转化成H₂、CO₂、CO用来合成甲醇，该过程对氧的纯度要求高，生产高纯度氧的空分设备及CH₄转化炉投资大。本发明是在现有单项成熟技术的基础上开发的一种焦炉煤气联合生产半补强炭黑、甲醇、液氨等产品，与其它原料的生产装置相比具有工艺路线短、投资低(投资较传统工艺的投资节约30％)、污染小、见效快等特点，作到了资源合理利用。以焦炉煤气生产甲醇，约2000Nm³焦炉煤气生产1吨甲醇，全国浪费的焦炉煤气可生产甲醇700万吨，经济效益明显。由于炭黑尾气热值低，不易利用，传统的半补强生产工艺将炭黑放散，不仅浪费了资源，还污染环境，本发明把炭黑尾气同合成氨、甲醇结合起来，使炭黑尾气得到了利用。

附图说明

图1为现有的焦炉煤气生产甲醇工艺流程图。

图2为现有的焦炉煤气综合工艺流程图。

图3为本发明的利用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的生产工艺流程图。

图4为本发明的利用焦炉煤气、半补强炭黑尾气生产甲醇、液氨的生产工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

如图3所示，焦炉煤气经脱硫后加压2.45MPa(表压)左右，温度为40℃的变换气自装置外来，自塔底进入吸附塔内。在多种吸附剂的选择吸附下(多种吸附剂包含在现有的吸附设备中)，其中的甲烷被吸附下来，未被吸附的净化气作为甲醇合成气从塔顶流出，送往联合压缩机。其甲烷含量小于1％，压力2.40MPa。浓度不小于70％的甲烷气进入炭黑反应炉，以20m/s流速的空气作为氧化剂，甲烷气与空气的比例为1:2～3，在炭黑反应炉中生成炭黑，反应温度为1100℃～1300℃，反应后炭黑气体经袋滤器后得到炭黑和炭黑尾气，炭黑入造粒机后得到半补强炭黑产品，炭黑尾气进入尾气冷却塔。甲醇合成气(甲烷含量不高于1％)经联合压缩机提高气体压力后，进入甲醇合成塔，合成反应采用XNC-98型催化剂，反应压力为5.3MPa，反应温度为255℃左右，合成后的甲醇经甲醇精馏塔精馏后得到甲醇。甲醇驰放气与冷却后的炭黑尾气在触煤的条件下(CO变换装置中具有的条件)完成CO变换，CO同H₂O发生反应，生成CO₂和H₂，变换的温度为480℃左右，压力0.8MPa，变换后的气体进行变压吸附脱CO₂，吸附压力0.8MPa，吸附温度室温，脱CO₂后的气体主要成分是N₂与H₂，经加压后进入液氨合成塔合成液氨，合成压力为30MPa，合成温度为480℃左右。

实施例2：

如图4所示，焦炉煤气经脱硫后加压2.45MPa(表压)左右，温度为40℃的变换气自装置外来，自塔底进入吸附塔内。在多种吸附剂的选择吸附下，其中的甲烷被吸附下来，未被吸附的净化气作为甲醇合成气从塔顶流出，送往联合压缩机。其甲烷含量小于1％，压力2.40MPa。浓度不小于70％的甲烷气进入炭黑反应炉，以20m/s流量加入纯度为93％的氧气作为氧化剂，甲烷气与氧气的比例为1:0.5，在炭黑反应炉中生成炭黑，反应温度为1100℃～1300℃，反应后炭黑气体经袋滤器后得到炭黑和炭黑尾气，炭黑入造粒机后得到半补强炭黑产品，炭黑尾气进入尾气冷却塔，冷却后的气体同脱甲烷气体一起作为合成气(甲烷含量不高于1％)进入联合压缩机，提高气体压力后进入甲醇合成塔，合成反应采用XNC-98型催化剂，反应压力为5.3MPa，反应温度为255℃左右，合成后的甲醇经甲醇精馏塔精馏后得到甲醇；而甲醇驰放气进入变压附吸装置提取H₂(得到的H₂纯度不小于99％)；提氢后的剩余气体主要成分是N₂、H₂、CO、CO₂，进入合成氨系统，在触煤的条件下完成CO变换，CO同H₂O发生反应，生成CO₂和H₂，变换的温度为480℃左右，压力0.8MPa，变换后的气体进行变压吸附脱CO₂，吸附压力0.8MPa，吸附温度室温，脱CO₂后的气体主要成分是N₂与H₂，经加压后进入液氨合成塔合成液氨，合成压力为30MPa，合成温度为480℃左右。

Claims (3)

1.一种用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的生产方法，包括焦炉煤气脱硫、变压吸附脱甲烷、甲醇的合成和精馏、炭黑尾气与甲醇驰放气的CO变换、脱炭和液氨的合成，其特征在于：焦炉煤气通过变压吸附脱除甲烷，甲烷气进入炭黑反应炉，通入空气或氧气作为氧化剂，通入空气时，甲烷气∶空气＝1∶2～3，通入氧气时甲烷∶氧气＝1∶0.5～1，反应温度为1100℃～1300℃，在反应炉中生成炭黑，反应后炭黑及气体进入袋滤器，气体通过袋滤器后逸出，得到炭黑尾气，炭黑则被输送到造粒机，造粒后得到半补强炭黑产品；脱甲烷后的气体作为甲醇合成气进行甲醇合成，甲醇合成后的甲醇驰放气经变压附吸装置提取H₂，提氢后的剩余气体进入合成氨系统制备液氨，炭黑尾气进入甲醇合成系统，或进入液氨生产系统。

2.根据权利要求1所述的利用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的生产方法，其特征在于进入炭黑反应炉的甲烷气中甲烷含量为70～85％。

3.根据权利要求1所述的利用焦炉煤气生产半补强炭黑、甲醇、液氨的生产方法，其特征在于空气或氧气以20m/s流速加入炭黑反应炉中，氧气的纯度为93％。

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