CN101372626A - 以煤层气为原料生产清洁燃料油及高纯度化工产品的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以煤层气为原料制取的清洁燃料油的方法，是将气体经过整合，使气体中H2∶CO＝1～2.1，同时气体经过净化后，合格的合成气在一定的温度和压力下合成清洁燃料油。本发明将煤层气转化成燃料油，减少气体直接燃烧带来的各种污染；所合成的液体燃料，其特点是低硫，不含任何重金属杂质，使用该燃料的发动机，其总烃排放指标、一氧化碳排放指标、硫化物和氮氧化物排放指标均优于目前市场的传统精炼和重整液体燃料。
Description
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，特别是一种利用通常认为的污染废弃气体比如炼焦焦炉气、电石尾气、煤层气等为原料生产清洁燃料油及高纯度化工产品的方法。
背景技术
煤层气含大量的碳、氢化合物，气体经过整合(甲烷转化、变换等)、净化和补气后得到合格的合成气。煤层气由于其甲烷含量高，热值高等特点正待开发利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以煤层气原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法。
具体地说，一种以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，包括气体整合工序、净化工序、费托合成工序，将煤层气整合到使气体中H2:CO＝1-2.1，同时经过净化后，得到合格的合成气，合格的合成气在合适的温度和压力下进行合成反应生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后得到燃料油和高纯度化工产品。
气体整合工序采用非催化部分氧化工艺将煤层气中甲烷转化为氢气和一氧化碳。
净化工序首先经过有机硫水解，再经湿法脱硫、干法精脱硫和深度净化，使气体中的总硫小于20PPb。
费托合成工序为将合格的合成气)在合适的温度和压力下，进入合成反应器，在催化剂作用下，生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后，得到蜡、轻油和重油，采用三个反应器串联，反应后的气体不循环，作为燃料用；反应水处理后作为锅炉补充水；蜡、轻油和重油再经过精制后得到高纯度蜡和柴油。
费托合成工序采用固定床多反应器串、并联形式，反应后气体不循环的工艺技术，合成压力为2.5～3.5MPa，操作温度在200～300℃，使用Fe和Co系催化剂。
合格的合成气预热至反应起始温度，然后进入合成反应器进行反应；合成塔出口气体首先经石蜡分离器分离气体中的石蜡，然后经重油冷却器冷却后至重油分离器，分离出气体中的重油，气体再经轻油冷却器冷却后至轻油分离器，分离出其中的轻油和水，未反应的气体至下一个反应器继续反应，各反应器的油水混合物经分离器分离后，油至中间槽，反应水至反应水槽，处理后回用；蜡、重油和轻油至精制工序。
煤层气转化工艺采用非催化部分氧化工艺法，气体进入预热器以转化气为热源加热至500～700℃左右进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行。反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统；转化气热回收系统设置有气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器、气液分离器等，转化气经气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却气将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，至净化装置。
本发明是以煤层气为原料制取的清洁燃料油的方法，是将气体经过整合，使气体中H2:CO＝1～2.1，同时经过净化后，合格的合成气在一定的温度和压力下、在催化剂作用下合成燃料油。将煤层气转化成燃料油，减少气体直接燃烧带来的各种污染；所合成的液体燃料，其特点是低硫，不含任何重金属杂质，使用该燃料的发动机，其总烃排放指标、一氧化碳排放指标、硫化物和氮氧化物排放指标均优于目前市场的传统精炼和重整液体燃料。合成的液体燃料属于清洁燃料，所生成的蜡称F-T蜡，其纯度高，杂质含量低，属高纯蜡。汽车的尾气排放也是目前我国大气污染的重要来源。采用清洁液体燃料，降低汽车尾气造成的污染，也是液体燃料发展的必然出路。上述清洁燃料油的利用，可带来巨大的环保效应。本发明是将煤层气进行利用，生产目前市场看好的燃料油及蜡产品，变废为宝，符合国家的产业政策、环保政策的要求。采用本发明可生产出柴油和高纯度蜡；本发明所产生的废水和尾气均得到利用，废催化剂生产厂家回收，不会对环境造成污染。
附图说明
图为本发明工艺流程图。
具体方法方式
如图所示，本发明以煤层气为原料生产清洁燃料油，该工艺包括以下几个工序：煤层气压缩、气体非催化部分氧化转化、脱硫和深度脱硫、费托合成、油品精制。
总体的工艺流程为：
煤层气经过压缩后，通过非催化部分氧化转化使甲烷转化为一氧化碳和氢气，其比例基本达到合成油所要求的比例，再经净化，使气体中的硫含量小于0.01ppm，合格的合成气至费托(F-T)合成，合成的产品经过冷却分离得到轻油、重油和蜡，经过精制后得到柴油和精品蜡。
本发明详细工艺流程如下：
(1)煤层气非催化部分氧化工艺：
煤层气转化工艺采用非催化部分氧化工艺法，气体进入预热器(以转化气为热源)加热至500～700℃左右进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行。反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统。
转化气热回收系统设置有气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器、气液分离器等，转化气经气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却气将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，至净化装置。
(2)气体的净化：
气体中少量硫的存在将影响合成催化剂的正常使用和寿命，在进合成前必须脱除干净。
由于本装置采用非催化部分氧化工艺，在高温下转化，转化后气体中硫的形式主要为H2S和少量的COS，因此采用用有机硫水解剂将有机硫水解为无机硫，经过湿法脱硫、干法精脱硫，使气体中的总硫脱至0.1ppm以下，气体再经深度净化，使其中的总硫小于0.02ppm，满足油合成要求。
(3)F-T合成工艺
本工艺采用固定床多反应器串、并联形式，反应后气体不循环的工艺技术，合成压力为2.5～3.5MPa，操作温度在200～300℃，使用Fe和Co系催化剂。具有产品质量高，设备易制造的特点。
合格的合成气预热至反应起始温度，然后进入合成反应器进行反应。合成塔出口气体首先经石蜡分离器分离气体中的石蜡，然后经重油冷却器冷却后至重油分离器，分离出气体中的重油，气体再经轻油冷却器冷却后至轻油分离器，分离出其中的轻油和水，未反应的气体至下一个反应器继续反应，各反应器的油水混合物经分离器分离后，油至中间槽，反应水至反应水槽，处理后回用。蜡、重油和轻油至精制工序。
油合成工艺区别与甲醇反应主要在于其所生成的反应水，反应水的量较大，一般为油的1.3倍左右，这部分水只含少量的油类等，进行处理后可作为锅炉用水。
反应后的尾气主要成分为未反应的CO、H2、CO2、烃类等，作为燃料使用。
实现本发明目的的深度净化工艺程见附图。
需要指出的是，本发明中下列技术为公知技术，本发明不做限定，同时也不在具体描述。
1、有机硫水解剂是一类催化剂，COS水解催化剂应用于水煤气、半水煤气、合成氨、甲醇及费托合成原料气等。主要成分是：活性氧化铝市场；通用型号有EH—2、RH101、A911、T504等。
化学反应通式：COS+H2O＝H2S+CO2；CS2+2H2O＝2H2S+CO2
2、费托合成工艺是通用工艺，固定床反应器是通用设备。
3、、铁系费托合成催化剂，主要成分是氧化态为Fe2O3，还原态为Fe3O4、Fe3C；钴系费托合成催化剂，主要成分是氧化态为Co3O4，还原态为Co。
Claims (7)
1.一种以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，包括气体整合工序、净化工序、费托合成工序，其特征是：将煤层气整合到使气体中H2:CO＝1-2.1，同时经过净化后，得到合格的合成气，合格的合成气在合适的温度和压力下进行合成反应生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后得到燃料油和高纯度化工产品。
2.如权利要求1所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是：气体整合工序采用非催化部分氧化工艺将煤层气中甲烷转化为氢气和一氧化碳。
3.如权利要求1所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是：净化工序首先经过有机硫水解，再经湿法脱硫、干法精脱硫和深度净化，使气体中的总硫小于20PPb。
4.如权利要求1所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是：费托合成工序为将合格的合成气)在合适的温度和压力下，进入合成反应器，在催化剂作用下，生成烷烃、烯烃，经过冷却分离后，得到蜡、轻油和重油，采用三个反应器串联，反应后的气体不循环，作为燃料用；反应水处理后作为锅炉补充水；蜡、轻油和重油再经过精制后得到高纯度蜡和柴油。
5.如权利要求4所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是费托合成工序采用固定床多反应器串、并联形式，反应后气体不循环的工艺技术，合成压力为2.5～3.5MPa，操作温度在200～300℃，使用Fe和Co系催化剂。
6.如权利要求4所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是合格的合成气预热至反应起始温度，然后进入合成反应器进行反应；合成塔出口气体首先经石蜡分离器分离气体中的石蜡，然后经重油冷却器冷却后至重油分离器，分离出气体中的重油，气体再经轻油冷却器冷却后至轻油分离器，分离出其中的轻油和水，未反应的气体至下一个反应器继续反应，各反应器的油水混合物经分离器分离后，油至中间槽，反应水至反应水槽，处理后回用；蜡、重油和轻油至精制工序。
7.如权利要求2所述的以煤层气为原料制取清洁燃料油及高纯度化工产品的方法，其特征是煤层气转化工艺采用非催化部分氧化工艺法，气体进入预热器以转化气为热源加热至500～700℃左右进入转化炉顶部，与经氧气加热炉预热后的氧气在转化炉烧嘴处混合，转化反应得以在转化炉内进行。反应后的转化气由下部进入转化气热回收系统；转化气热回收系统设置有气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器、水冷却器、气液分离器等，转化气经气体预热器、转化气废热锅炉、给水加热器、脱盐水预热器回收热量后，再经水冷却气将转化气冷却至≤40℃，进入气液分离器分离掉冷凝水后，至净化装置。
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