CN101704714B - 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置 - Google Patents

甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101704714B
CN101704714B CN200910195146A CN200910195146A CN101704714B CN 101704714 B CN101704714 B CN 101704714B CN 200910195146 A CN200910195146 A CN 200910195146A CN 200910195146 A CN200910195146 A CN 200910195146A CN 101704714 B CN101704714 B CN 101704714B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
methanol
pure oxygen
partial oxidation
methane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200910195146A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101704714A (zh
Inventor
杨震东
陆欢庆
龚天白
顾鹤燕
章华勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI INTERNATIONAL CONSTRUCTION ENGINEERING CONSULTING CO LTD
Original Assignee
SHANGHAI INTERNATIONAL CONSTRUCTION ENGINEERING CONSULTING CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI INTERNATIONAL CONSTRUCTION ENGINEERING CONSULTING CO LTD filed Critical SHANGHAI INTERNATIONAL CONSTRUCTION ENGINEERING CONSULTING CO LTD
Priority to CN200910195146A priority Critical patent/CN101704714B/zh
Publication of CN101704714A publication Critical patent/CN101704714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101704714B publication Critical patent/CN101704714B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

本发明公开的甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法，是含甲烷气体通过合成气压缩机加压，与出甲醇合成回路分离甲醇后的循环气混合并经循环压缩机压缩预热后，进入甲醇合成回路合成甲醇；出甲醇合成回路的含甲醇气冷凝成粗甲醇液体而分离；分离甲醇后的弛放气经洗涤后进入氢回收装置，经过氢回收装置回收后，得到富氢气和尾气，其中富氢气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或作为氢气产品输出，尾气送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应，得到的转化气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或者循环压缩机或者直接被送入甲醇合成回路。本发明还公开了该方法所使用的装置。

Description

甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置
技术领域
本发明涉及煤气化气体的综合利用技术领域，特别涉及甲醇合成回路中尾气(废气)处理方法及装置，尤其涉及甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化(自热转化)后制合成气以增产甲醇的方法及装置。
背景技术
进入甲醇合成回路的原料气(新鲜合成气)，由于来源不同或煤造气方法不同，其中的甲烷含量存在着明显的差异，有时可能很高。如以天然气生产乙炔尾气中甲烷含量可达3～4％(V)；以碎煤为原料、鲁奇炉煤造气生产的煤气净化后的原料气中甲烷可达17～20％(V)。但上述原料气中CO2含量仅2～4％(V)。
目前以天然气为原料生产乙炔的尾气经过预处理后的典型组分如下：
H2                65.1％(V)
CO                26.6％(V)
CO2               3.7％(V)
CH4               3.1％(V)
N2+Ar             0.6％(V)
C2H6              0.5％(V)
H2O               0.4％(V)。
鲁奇炉煤造气生产的煤气净化后的原料气典型组分如下：
H2                38.53％(V)
CO                17.13％(V)
CO2               29.6％(V)
CH4                13.18％(V)
N2+Ar              0.2％(V)
CnHm               0.637％(V)
O2                 0.4％(V)
H2S                0.323％(V)。
众所周知，合成甲醇的原料气中存在甲烷会对甲醇合成反应不利，会降低合成转化率，增加弛放气的排放，降低甲醇产量。另外甲醇合成回路的弛放气经氢回收后，其中甲烷、氮气和氩气组分得到浓缩，然后采用放火炬或作为燃料烧掉，这样的处理方法将会增加原料、动力消耗，并增加投资等。对于大型装置而言，采用这样的处理方法将会造成可观的甲醇产量损失，能耗增加，原料利用率低下。
为了克服以上问题，有人提出以下方案：
1、参见图1，含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后通过纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这种方法为了转化少量甲烷需要把全部的H2、CO和大量的水蒸汽提高到很高的温度(1000℃左右)，因此将消耗大量的蒸汽、氧气、氢气和燃料，而且不能调节合成甲醇原料气的H/C；采用全气量通过部分氧化系统，存在着部分氧化系统负荷大、阻力高、投资大；工艺过程复杂、流程长；原燃料、动力消耗大，产品成本高等问题；并且纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。
2、参见图2，该方法是含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后冷冻分离甲烷，分离的甲醇压缩后送入纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后与甲醇合成气一起送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这样的方法冷凝的甲烷馏分中CO含量高，需要二次变换才能进转化，形成二次变换；另外未被分离的甲烷带入甲醇合成气中，使合成气中的惰性气体增加，降低CO转化率，增加弛放气量；还有这样的方法同样不能调节合成甲醇原料气的H/C；再者冷箱投资大，甲烷馏分需要再压缩，动力消耗大；纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。
3、参见图3，该方法是含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后送入纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后经过低温甲醇洗脱碳送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这样的方法为了转化少量甲烷要把全部的H2、CO、CO2和大量的水蒸汽提高到很高的温度(1000℃左右)，因此需要消耗大量的蒸汽、氧气、氢气和燃料；同样也是全气量通过纯氧部分氧化系统，造成部分氧化系统负荷大，阻力大，投资高；工艺过程复杂，流程长，原燃料、动力消耗大，产品成本高；该方法工艺流程存在严重的温度“冷热病”和压力“高低病”，造成能耗增加，运行费用增加；还有就是纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。
4、参见图4，该方法是含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，再经过变压吸附CO和H2、CH4压缩后送入纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。该方法涉及多股PSA解吸气的压缩，例如CO组分、甲烷组分的压缩，因此存在着严重的压力“高低病”，动力消耗大；还有就是PSA变压吸附气量波动，对离心式合成气压缩机稳定操作不利；PSA回收效率低，组分分离切割不明显，合成气中仍有甲烷存在；再者纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。该方法CO组分压缩机和甲烷组分压缩机并联运行，然后和离心式合成气压缩机串联运行，可靠性差；两套变压吸附装置串联运行，前面工段出问题造成后面工段无法运行，可靠性差；大规模一步法CO提取PSA装置(大于11000Nm3/h)，国内外还没有业绩。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的对含甲烷气体中的甲烷回收利用不足或甲烷回收利用能耗大、流程复杂、投资高、安全可靠性差的现状，而提出一种甲醇合成回路的弛放气经纯氧催化部分氧化(自热转化)后制合成气以增产甲醇的方法及装置，以达到增产甲醇同时能够副产中压过热蒸汽的目的；本发明能做到蒸汽、燃料平衡。本发明还将甲醇合成、氢回收、纯氧催化部分氧化转化三种装置、热能利用有机结合在一起，做到物尽其用，达到投资省、节能环保、消耗低、产量增加、效益好的目的。
本发明所要解决的技术方案可以通过以下技术方案来实现：
甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法，其特征是含甲烷气体经过净化后得到的新鲜合成气通过合成气压缩机加压到5.0～10.0MPa，然后与出甲醇合成回路分离甲醇后的循环气混合，经循环压缩机压缩，混合后的气体经过预热后，进入甲醇合成回路合成甲醇；出甲醇合成回路的含甲醇气冷凝成粗甲醇液体而分离；出甲醇合成回路的分离甲醇后的弛放气经洗涤后进入氢回收装置；弛放气经过氢回收装置回收后，得到富氢气和尾气，其中富氢气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或作为氢气产品输出，尾气送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应，催化氧化反应得到的转化气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或者循环压缩机或者直接被送入甲醇合成回路。
所述甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽，两者在所述纯氧催化部分氧化装置中被过热成过热蒸汽送出。
所述的尾气经过预热后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应或者经过尾气压缩机压缩后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应。
经过氢回收装置得到尾气，其中CH4、N2、Ar等惰性成分得到进一步浓缩。为了弛放其中的N2、Ar等惰性组分，所述的尾气至少有一部分与所述的富氢气至少有一部份混合作为燃料气被送入纯氧催化部分氧化装置，用以过热所述的甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽。
所述中压饱和蒸汽还可以用来预热送入纯氧催化部分氧化装置的尾气和锅炉用水。
本发明所述的尾气在纯氧催化部分氧化装置中发生以下反应：
H2+0.5O2＝H2O
CO+0.5O2＝CO2
CH4+0.5O2＝CO+2H2
CH4+2O2＝CO2+2H2O
CO+H2O＝CO2+H2。
本发明的弛放气量(或循环比)根据含甲烷气体中的总惰性气体含量(例如CH4、N2、Ar等)确定，循环比即循环气与新鲜合成气之间的体积比为0-10。
本发明的氢回收装置采用膜回收方式或PSA变压吸附方式得到富氢气。
出纯氧催化部分氧化装置CPO的转化气中主要是H2、CO，本发明所述的催化氧化反应得到的转化气经热回收后返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或者循环压缩机或者直接被送入甲醇合成回路。
本发明所述的甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽都在设置于纯氧催化部分氧化装置中的加热炉中进行，所述的加热炉所用的燃料为所述的燃料气。
由于氢回收装置的尾气H/C小于2，而富氢气H/C大于2，因此调节氢回收装置的尾气和富氢气之间的比例可以调节进甲醇合成回路的新鲜合成气中H/C比例，本发明所述的进甲醇合成回路的新鲜合成气中H2/C比例为2.05～2.1。
本发明所述的含甲烷气体为含甲烷3～50％的含甲烷气体。所述的含甲烷气体(原料气)可以为天然气法乙炔尾气、移动床碎煤加压气化煤气(鲁奇炉或BGL炉)、粉煤流化床加压气化煤气(HT-L炉)、煤气化合成油尾气、焦炉煤气等含甲烷气体。
本发明所述的循环气(循环比)根据含甲烷气体中甲烷氮气氩气等含量进行调节，循环比即循环气与新鲜合成气之间的体积比为0-10。
本发明所述的进入纯氧催化部分氧化转化装置的尾气加入蒸汽，控制水碳比为1.0-2.0，加入蒸汽的尾气和氧气通过一ATR纯氧烧嘴燃烧，燃烧后气体在纯氧催化部分氧化转化装置的转化炉内的镍基催化剂上进行蒸汽转化，以降低甲烷含量。
甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置，包括：
串联运行的合成气压缩机和循环压缩机，在所述合成压缩机上设置有用以输入新鲜合成气的新鲜合成气进口管，在所述循环压缩机上设置有用以输入循环气的循环气进口、用以输入转化气的转化气进口以及用以输出合成气的合成气出口；
一输送含甲烷气体的含甲烷气体进口管，所述的含甲烷气体进口管与所述的新鲜合成气进口管连接；
甲醇合成回路，该甲醇合成回路具有一输出粗甲醇的粗甲醇出口管、一输出中压饱和蒸汽的中压饱和蒸汽出口、一输出分离甲醇后的气体的气体输出管、一输入合成气的合成气输入口、转化气进口，所述的合成气输入口通过合成气输送管线及预热器与所述的循环压缩机上的合成气出口连接，所述的气体输出管分出两路，一路通过循环气输送管以及循环气控制阀连接所述的循环压缩机上的循环气进口，另一路连接弛放气输送管以及弛放气控制阀；
氢回收装置，所述的氢回收装置具有一输入弛放气的弛放气进口、输出尾气的尾气出口和输出富氢气的富氢气出口，所述的弛放气进口与所述的弛放气输送管连接，所述的富氢气出口分出两路，一路连接富氢气返回管及富氢气返回控制阀或富氢气排放管及富氢气排放控制阀，另一路连接通过富氢气分配管及富氢气分配阀连接燃料气输送管，所述的富氢气返回管连接所述的合成压缩机上的新鲜合成气进口管；所述的尾气出口分出两路，一路连接尾气输送管及尾气输送控制阀，另一路通过尾气分配管及尾气分配阀连接燃料气输送管；
纯氧催化部分氧化转化装置，所述的纯氧催化部分氧化转化装置由加热炉和转化炉构成，所述加热炉具有甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口、纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口、过热蒸汽出口以及用以输入燃料气的燃料气入口，所述转化炉具有镍基催化剂和ATR纯氧烧嘴以及转化气出口、副产中压饱和蒸汽出口，甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口通过甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线与所述的甲醇合成回路的中压饱和蒸汽出口连接，所述的纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口与所述的转化炉的副产中压饱和蒸汽出口连接，所述的过热蒸汽出口输出过热蒸汽；所述的ATR纯氧烧嘴接所述的氢回收装置的尾气输送管并通过调节阀接甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线，所述的转化气出口通过转化气输送管以及第一转换气控制阀、第二转换气控制阀、第三转换气控制阀分别接所述的新鲜合成气进口管、循环压缩机上的循环气进口、甲醇合成回路上的转化气进口。
本发明在所述的尾气输送管上设置有预热器或尾气压缩机。
本发明的氢回收装置为膜回收装置或变压吸附装置。
与现有技术相比，本发明避免了甲醇合成前的纯氧催化部分氧化，避免了全部弛放气或氢回收装置尾气作为燃料烧掉，增加了甲醇产量。本发明首创了高甲烷含氮氩惰性气体的甲醇合成以及甲醇合成回路的弛放气对甲烷、氮、氩等进行浓缩，利用氢回收装置对甲烷、氮、氩等进行进一步浓缩，小部分氢回收尾气作为燃料气以平衡系统中氮、氩的积累，其余氢回收尾气经过纯氧催化部分氧化转化装置转化得到合成气的联产工艺技术，将甲醇合成回路、氢回收装置和纯氧催化部分氧化转化装置、热能利用有机结合在一起，做到物尽其用，达到了投资省，节能环保、消耗低、产量增加、效益好的目的。
本发明还具有如下有益效果：
(1)甲醇合成装置在前面，氢回收装置和纯氧催化部分氧化转化装置在后面，可以最大限度保证甲醇合成的稳定安全运行。
(2)合成气压缩机和循环压缩机前阻力降小；
(3)本发明只采用一台由合成气压缩机和循环压缩机构成的合成气压缩机组，安全可靠性大大提高。而现有技术增加了CO组分压缩机和甲烷组分压缩机，增加了动设备，增加了系统的复杂程度，降低了可靠性。
(4)采用纯氧催化部分氧化转化装置，充分利用尾气作为燃料，简化流程，安全可靠，降低投资。
(5)本发明采用的氢回收装置、纯氧催化部分氧化转化装置都是成熟可靠的技术。
附图说明
图1为现有甲醇合成装置方案一的结构示意图。
图2为现有甲醇合成装置方案二的结构示意图。
图3为现有甲醇合成装置方案三的结构示意图。
图4为现有甲醇合成装置方案四的结构示意图。
图5为本发明实施例1的结构示意图。
图6为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
参见图5，该实施例的甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置，包括串联运行的合成气压缩机100和循环压缩机200，在合成压缩机100上设置有用以输入新鲜合成气的新鲜合成气进口管110，在循环压缩机200上设置有用以输入循环气的循环气进口210、用以输入转化气的转化气进口220以及用以输出合成气的合成气出口230；输送含甲烷气体的含甲烷气体进口管300与新鲜合成气进口管110连接。
甲醇合成回路SYN400具有一输出粗甲醇的粗甲醇出口管410、一输出中压饱和蒸汽的中压饱和蒸汽出口420、一输出分离甲醇后的气体的气体输出管430、一输入合成气的合成气输入口440、转化气进口450，合成气输入口440通过合成气输送管线240及预热器250与循环压缩机200上的合成气出口230连接，气体输出管430分出两路，一路通过循环气输送管260以及循环气控制阀261连接循环压缩机200上的循环气进口210，另一路连接弛放气输送管460以及弛放气控制阀461。
氢回收装置500具有一输入弛放气的弛放气进口510、输出尾气的尾气出口520和输出富氢气的富氢气出口530，弛放气进口510与弛放气输送管460连接，富氢气出口530分出两路，一路连接富氢气返回管540及富氢气返回控制阀541，另一路连接通过富氢气分配管550及富氢气分配阀551连接燃料气输送管560，富氢气返回管540连接合成压缩机100上的新鲜合成气进口管110；尾气出口520分出两路，一路连接尾气输送管570及尾气输送控制阀571、预热器573，另一路通过尾气分配管580及尾气分配阀581连接燃料气输送管560。氢回收装置500为膜回收装置。
纯氧催化部分氧化转化装置CPO600由加热炉610和转化炉620构成，加热炉610具有甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口611、纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口612、过热蒸汽出口613以及用以输入燃料气的燃料气入口614，转化炉620具有镍基催化剂621和ATR纯氧烧嘴622以及转化气出口623、副产中压饱和蒸汽出口624，甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口614通过甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线615与甲醇合成回路的中压饱和蒸汽出口420连接，纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口612与转化炉620的副产中压饱和蒸汽出口624连接，过热蒸汽出口613输出过热蒸汽；ATR纯氧烧嘴622接氢回收装置的尾气输送管570并通过调节阀572接甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线615，转化气出口623通过转化气输送管630以及第一转换气控制阀631、第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633分别接新鲜合成气进口管110、循环压缩机200上的循环气进口220、甲醇合成回路400上的转化气进口450。
该实施例的工作原理是：含甲烷3～50％的含甲烷气体(H2、CO、CO2、CH4)经过净化后得到的新鲜合成气通过合成气压缩机100加压到5.0～10.0MPa，然后与出甲醇合成回路400分离甲醇后的循环气混合，经循环压缩机200压缩，混合后的气体经过预热器250加热到200℃后，进入甲醇合成回路400中的甲醇合成塔合成甲醇。出甲醇合成塔的含甲醇气与入塔气换热后，经过空冷(水冷)最终将温度冷却至40℃左右，甲醇被冷凝成粗甲醇液体由粗甲醇出口管410分离出去；出甲醇合成回路400的分离甲醇后的弛放气经洗涤塔(图中未示出)洗涤后，由弛放气输送管460进入氢回收装置500；弛放气经过氢回收装置回收后，得到富氢气和尾气，其中富氢气由富氢气返回管540返回与含甲烷气体混合，由新鲜合成气进口管110进入合成气压缩机100。弛放气量(或循环比)根据含甲烷气体中的总惰性气体含量(例如CH4、N2、Ar等)确定，弛放气中CH4、N2、Ar等惰性成分得到浓缩，本实施例可以通过弛放气控制阀461和循环气控制阀261来控制循环气与新鲜气之间的体积比为0-10。
经氢回收装置500得到的尾气，其中CH4、N2、Ar等惰性成分得到进一步浓缩。为了弛放其中的N2、Ar等惰性组分，小部分尾气通过尾气分配管550输送至燃料管560，作为燃料气送入加热炉610内，用于过热甲醇合成回路400和纯氧催化部分氧化转化装置600中的转化炉620副产的中压饱和蒸汽，大部分尾气通过尾气输送管570以及预热器573预热后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应。反应时尾气连同中压饱和蒸汽一起通过ATR纯氧烧嘴622吹入转化炉623进行燃烧，加入中压饱和蒸汽的目的是控制尾气中的水碳比，本实施例的水碳比为1.0-2.0。燃烧后气体在纯氧催化部分氧化转化装置600的转化炉620内的镍基催化剂621上进行蒸汽转化，以降低甲烷含量。
尾气在纯氧催化部分氧化装置中发生以下反应：
H2+0.5O2＝H2O
CO+0.5O2＝CO2
CH4+0.5O2＝CO+2H2
CH4+2O2＝CO2+2H2O
CO+H2O＝CO2+H2。
由于氢回收装置500的尾气H/C小于2，而富氢气H/C大于2，因此本实施例可以通过富氢气输送控制阀541、尾气输送阀571、尾气分配阀581来调节氢回收装置的尾气和富氢气之间的比例，从而调节进甲醇合成回路的合成气中H/C比例，本实施例的进甲醇合成回路的新鲜合成气中H2/C比为2.05～2.1。
出纯氧催化部分氧化转化装置600中的转化炉620的转化气出口623的转化气主要是H2、CO，转化气通过转化气输送管630以及第一转换气控制阀631、第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633分别返回新鲜合成气进口管110、循环压缩机200上的循环气进口220、甲醇合成回路400上的转化气进口450。本实施例是将第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633关闭，第一转换气控制阀631打开，这样转化气就可以返回含甲烷气体进入合成气压缩机100。
本实施例的含甲烷气体(原料气)可以为天然气法乙炔尾气、移动床碎煤加压气化煤气(鲁奇炉或BGL炉)、粉煤流化床加压气化煤气(HT-L炉)、煤气化合成油尾气、焦炉煤气等含甲烷气体。
采用实施例1的含甲烷气体(乙炔尾气)条件如下：
Figure G2009101951465D00121
米用实施例1的含甲烷气条件如下(鲁奇炉煤造气)：
Figure G2009101951465D00122
实施例2
参见图6，该实施例的甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置，包括串联运行的合成气压缩机100和循环压缩机200，在合成压缩机100上设置有用以输入新鲜合成气的新鲜合成气进口管110，在循环压缩机200上设置有用以输入循环气的循环气进口210、用以输入转化气的转化气进口220以及用以输出合成气的合成气出口230；输送含甲烷气体的含甲烷气体进口管300与新鲜合成气进口管110连接。
甲醇合成回路SYN400具有一输出粗甲醇的粗甲醇出口管410、一输出中压饱和蒸汽的中压饱和蒸汽出口420、一输出分离甲醇后的气体的气体输出管430、一输入合成气的合成气输入口440、转化气进口450，合成气输入口440通过合成气输送管线240及预热器250与循环压缩机200上的合成气出口230连接，气体输出管430分出两路，一路通过循环气输送管260以及循环气控制阀261连接循环压缩机200上的循环气进口210，另一路连接弛放气输送管460以及弛放气控制阀461。
氢回收装置500具有一输入弛放气的弛放气进口510、输出尾气的尾气出口520和输出富氢气的富氢气出口530，弛放气进口510与弛放气输送管460连接，富氢气出口530分出两路，一路连接富氢气排放管590及富氢气返回控制阀591，另一路连接通过富氢气分配管550及富氢气分配阀551连接燃料气输送管560，富氢气返回管540连接合成压缩机100上的新鲜合成气进口管110；尾气出口520分出两路，一路连接尾气输送管570及尾气输送控制阀571、尾气压缩机574，另一路通过尾气分配管580及尾气分配阀581连接燃料气输送管560。氢回收装置500为变压吸附装置PSA。
纯氧催化部分氧化转化装置CPO600由加热炉610和转化炉620构成，加热炉610具有甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口611、纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口612、过热蒸汽出口613以及用以输入燃料气的燃料气入口614，转化炉620具有镍基催化剂621和ATR纯氧烧嘴622以及转化气出口623、副产中压饱和蒸汽出口624，甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口614通过甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线615与甲醇合成回路的中压饱和蒸汽出口420连接，纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口612与转化炉620的副产中压饱和蒸汽出口624连接，过热蒸汽出口613输出过热蒸汽；ATR纯氧烧嘴622接氢回收装置的尾气输送管570并通过调节阀572接甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线615，转化气出口623通过转化气输送管630以及第一转换气控制阀631、第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633分别接新鲜合成气进口管110、循环压缩机200上的循环气进口220、甲醇合成回路400上的转化气进口450。
该实施例的工作原理是：含甲烷3～50％的含甲烷气体(H2、CO、CO2、CH4)经过净化后得到的新鲜合成气通过合成气压缩机100加压到5.0～10.0MPa，然后与出甲醇合成回路400分离甲醇后的循环气混合，经循环压缩机200压缩，混合后的气体经过预热器250加热到200℃后，进入甲醇合成回路400中的甲醇合成塔合成甲醇。出甲醇合成塔的含甲醇气与入塔气换热后，经过空冷(水冷)最终将温度冷却至40℃左右，甲醇被冷凝成粗甲醇液体由粗甲醇出口管410分离出去；出甲醇合成回路400的分离甲醇后的弛放气经洗涤塔(图中未示出)洗涤后，由弛放气输送管460进入氢回收装置500；弛放气经过氢回收装置回收后，得到富氢气和尾气，其中富氢气由富氢气排放管540直接以氢气产品。弛放气量(或循环比)根据含甲烷气体中的总惰性气体含量(例如CH4、N2、Ar等)确定，弛放气中CH4、N2、Ar等惰性成分得到浓缩，本实施例可以通过弛放气控制阀461和循环气控制阀261来控制循环气与新鲜合成气之间的体积比为0-10。
经氢回收装置500得到的尾气，其中CH4、N2、Ar等惰性成分得到进一步浓缩。为了弛放其中的N2、Ar等惰性组分，小部分尾气通过尾气分配管550输送至燃料管560，作为燃料气送入加热炉610内，用于过热甲醇合成回路400和纯氧催化部分氧化转化装置600中的转化炉620副产的中压饱和蒸汽，大部分尾气通过尾气输送管570以及尾气压缩机574压缩后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应。反应时尾气连同中压饱和蒸汽一起通过ATR纯氧烧嘴622吹入转化炉623进行燃烧，加入中压饱和蒸汽的目的是控制尾气中的水碳比，本实施例的水碳比为1.0-2.0。燃烧后气体在纯氧催化部分氧化转化装置600的转化炉620内的镍基催化剂621上进行蒸汽转化，以降低甲烷含量。
尾气在纯氧催化部分氧化装置中发生以下反应：
H2+0.5O2＝H2O
CO+0.5O2＝CO2
CH4+0.5O2＝CO+2H2
CH4+2O2＝CO2+2H2O
CO+H2O＝CO2+H2。
由于氢回收装置500的尾气H/C小于2，而富氢气H/C大于2，因此本实施例可以通过富氢气输送控制阀541、尾气输送阀571、尾气分配阀581来调节氢回收装置的尾气和富氢气之间的比例，从而调节进甲醇合成回路的合成气中H/C比例，本实施例的进甲醇合成回路的新鲜合成气中H2/C比为2.05～2.1。
出纯氧催化部分氧化转化装置600中的转化炉620的转化气出口623的转化气主要是H2、CO，转化气通过转化气输送管630以及第一转换气控制阀631、第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633分别返回新鲜合成气进口管110、循环压缩机200上的循环气进口220、甲醇合成回路400上的转化气进口450。本实施例是将第二转换气控制阀632、第三转换气控制阀633关闭，第一转换气控制阀631打开，这样转化气就可以返回含甲烷气体进入合成气压缩机100。
本实施例的含甲烷气体(原料气)可以为天然气法乙炔尾气、移动床碎煤加压气化煤气(鲁奇炉或BGL炉)、粉煤流化床加压气化煤气(HT-L炉)、煤气化合成油尾气、焦炉煤气等含甲烷气体。
采用实施例2的煤气条件如下(鲁奇炉煤造气)：
Figure G2009101951465D00161
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (16)

1.甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法，其特征是含甲烷气体经过净化后得到的新鲜合成气通过合成气压缩机加压到5.0～10.0MPa，然后与出甲醇合成回路分离甲醇后的循环气混合，经循环压缩机压缩，混合后的气体经过预热后，进入甲醇合成回路合成甲醇；出甲醇合成回路的含甲醇气冷凝成粗甲醇液体而分离；出甲醇合成回路的分离甲醇后的弛放气经洗涤后进入氢回收装置；弛放气经过氢回收装置回收后，得到富氢气和尾气，其中富氢气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或作为氢气产品输出，尾气送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应，催化氧化反应得到的转化气返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或者循环压缩机或者直接被送入甲醇合成回路；
所述甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽，两者在所述纯氧催化部分氧化装置中被过热成过热蒸汽送出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的尾气经过预热后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应或者经过尾气压缩机压缩后送入纯氧催化部分氧化装置进行催化氧化反应。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的尾气至少有一部分与所述的富氢气至少有一部份混合作为燃料气被送入纯氧催化部分氧化装置，用以过热所述的甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述中压饱和蒸汽还可以用来预热送入纯氧催化部分氧化装置的尾气和锅炉用水。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中循环气与新鲜合成气之间的体积比为0-10。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氢回收装置采用膜回收方式或PSA变压吸附方式得到富氢气。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的催化氧化反应得到的转化气经热回收后返回与含甲烷气体混合进入合成气压缩机或者循环压缩机或者直接被送入甲醇合成回路。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的甲醇合成回路和纯氧催化部分氧化装置副产中压饱和蒸汽都在设置于纯氧催化部分氧化装置中的加热炉中进行，所述的加热炉所用的燃料为燃料气。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的进甲醇合成回路的新鲜合成气中H2/C比为2.05～2.1。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含甲烷气体为含甲烷3～50％的含甲烷气体。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的含甲烷气体为天然气法乙炔尾气、移动床碎煤加压气化煤气、粉煤流化床加压气化煤气、煤气化合成油尾气或焦炉煤气的含甲烷气体。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的循环气与新鲜合成气之间的体积比为0-10。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的进入纯氧催化部分氧化转化装置的尾气加入蒸汽，控制水碳比为1.0-2.0，加入蒸汽的尾气和氧气通过一ATR纯氧烧嘴燃烧，燃烧后气体在纯氧催化部分氧化转化装置的转化炉内的镍基催化剂上进行蒸汽转化，以降低甲烷含量。
14.甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置，其特征在于，包括：
串联运行的合成气压缩机和循环压缩机，在所述合成压缩机上设置有用以输入新鲜合成气的新鲜合成气进口管，在所述循环压缩机上设置有用以输入循环气的循环气进口、用以输入转化气的转化气进口以及用以输出合成气的合成气出口；
一输送含甲烷气体的含甲烷气体进口管，所述的含甲烷气体进口管与所述的新鲜合成气进口管连接；
甲醇合成回路，该甲醇合成回路具有一输出粗甲醇的粗甲醇出口管、一输出中压饱和蒸汽的中压饱和蒸汽出口、一输出分离甲醇后的气体的气体输出管、一输入合成气的合成气输入口、转化气进口，所述的合成气输入口通过合成气输送管线及预热器与所述的循环压缩机上的合成气出口连接，所述的气体输出管分出两路，一路通过循环气输送管以及循环气控制阀连接所述的循环压缩机上的循环气进口，另一路连接弛放气输送管以及弛放气控制阀；
氢回收装置，所述的氢回收装置具有一输入弛放气的弛放气进口、输出尾气的尾气出口和输出富氢气的富氢气出口，所述的弛放气进口与所述的弛放气输送管连接，所述的富氢气出口分出两路，一路连接富氢气返回管及富氢气返回控制阀或富氢气排放管及富氢气排放控制阀，另一路连接通过富氢气分配管及富氢气分配阀连接燃料气输送管，所述的富氢气返回管连接所述的合成压缩机上的新鲜合成气进口管；所述的尾气出口分出两路，一路连接尾气输送管及尾气输送控制阀，另一路通过尾气分配管及尾气分配阀连接燃料气输送管；
纯氧催化部分氧化转化装置，所述的纯氧催化部分氧化转化装置由加热炉和转化炉构成，所述加热炉具有甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口、纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口、过热蒸汽出口以及用以输入燃料气的燃料气入口，所述转化炉具有镍基催化剂和ATR纯氧烧嘴以及转化气出口、副产中压饱和蒸汽出口，甲醇合成回路中压饱和蒸汽入口通过甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线与所述的甲醇合成回路的中压饱和蒸汽出口连接，所述的纯氧催化部分氧化转化装置中压饱和蒸汽入口与所述的转化炉的副产中压饱和蒸汽出口连接，所述的过热蒸汽出口输出过热蒸汽；所述的ATR纯氧烧嘴接所述的氢回收装置的尾气输送管并通过调节阀接甲醇合成回路中压饱和蒸汽输送管线，所述的转化气出口通过转化气输送管以及第一转换气控制阀、第二转换气控制阀、第三转换气控制阀分别接所述的新鲜合成气进口管、循环压缩机上的循环气进口、甲醇合成回路上的转化气进口。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的尾气输送管上设置有预热器或尾气压缩机。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的氢回收装置为膜回收装置或变压吸附装置。
CN200910195146A 2009-09-04 2009-09-04 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置 Active CN101704714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910195146A CN101704714B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910195146A CN101704714B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101704714A CN101704714A (zh) 2010-05-12
CN101704714B true CN101704714B (zh) 2012-09-05

Family

ID=42374979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910195146A Active CN101704714B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101704714B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102746112A (zh) * 2012-07-19 2012-10-24 新乡市金鑫化工设备有限责任公司 从甲醇驰放气中回收甲醇的装置
CN102805964B (zh) * 2012-08-20 2014-08-20 北京万邦达环保技术股份有限公司 过滤单元
CN105585425A (zh) * 2015-12-30 2016-05-18 七台河宝泰隆煤化工股份有限公司 氢回收利用装置
CN105439086B (zh) * 2016-01-26 2017-06-16 中煤能源黑龙江煤化工有限公司 一种用于部分氧化系统的氮气无循环升温装置
WO2020142595A1 (en) * 2019-01-02 2020-07-09 Sabic Global Technologies, B.V. Catalyst activity management in catalytic partial oxidation
CN113563159A (zh) * 2021-08-27 2021-10-29 陕西润中清洁能源有限公司 一种水煤气制甲醇工艺和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101191084A (zh) * 2007-11-16 2008-06-04 清华大学 以甲烷重整方式利用煤气化显热的多联产能源方法及系统
CN101429098A (zh) * 2008-12-03 2009-05-13 西南化工研究设计院 一种由co、co2和h#[-2]合成甲醇的方法
CN101454263A (zh) * 2006-05-30 2009-06-10 星化学技术公司 甲醇的生产方法和体系

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101454263A (zh) * 2006-05-30 2009-06-10 星化学技术公司 甲醇的生产方法和体系
CN101191084A (zh) * 2007-11-16 2008-06-04 清华大学 以甲烷重整方式利用煤气化显热的多联产能源方法及系统
CN101429098A (zh) * 2008-12-03 2009-05-13 西南化工研究设计院 一种由co、co2和h#[-2]合成甲醇的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹艳霞等.哈尔滨气化厂14万t/a甲醇装置弛放气处理方案比较.《天然气化工》.2003,第28卷(第4期),19-21. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101704714A (zh) 2010-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101704714B (zh) 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置
CN100526273C (zh) 以焦炉气为原料一体化生产液氨和甲醇和/或二甲醚的方法
CN102585951B (zh) 一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的新工艺
CN101801840A (zh) 制备氨合成气的方法
CN101993730B (zh) 基于化石燃料化学能适度转化的多功能能源系统
CN101148250B (zh) 一种醇氨联产工艺
CN101302139B (zh) 一种利用煤层气制备甲醇的方法
CN113896197B (zh) 一种烃类二氧化碳重整制取一氧化碳的方法
CN101704715B (zh) 甲醇合成回路弛放气经纯氧非催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的方法及装置
CN102746870B (zh) 一种费托合成工艺
CN201485400U (zh) 甲醇合成回路弛放气经纯氧催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置
US9334454B2 (en) Method for producing synthesis natural gas using straw gas
CN105368514B (zh) 生产合成天然气的方法及装置
CN102453564B (zh) 无碳排放一步法合成人工天然气的方法和设备
CN201485401U (zh) 甲醇合成回路弛放气经纯氧非催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置
KR101628661B1 (ko) 합성천연가스 제조장치 및 제조방법
CN104804787A (zh) 一种制合成天然气的甲烷化方法和装置
CN107118818B (zh) 一种利用甲醇驰放气合成lng的工艺
CN114621053A (zh) 可减少co2排放和提高能量效率的垃圾填埋气制甲醇的方法
CN103992198B (zh) 一种以焦炉煤气为原料生产苯的工艺
CN111978150A (zh) 用于生产甲醇的方法和设备
CN105647607A (zh) 一种低氢碳比兰炭尾气生产天然气的方法及装置
CN106221720B (zh) 选择性催化氧化转化费托合成尾气的综合利用工艺
CN105347302B (zh) 一种天然气转化生产合成气的方法
CN112678771B (zh) 一种生产氢气的方法及smr和甲醇蒸汽重整的整合系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant