CN102977958A

CN102977958A - 通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法

Info

Publication number: CN102977958A
Application number: CN2012105049142A
Authority: CN
Inventors: 应卫勇; 张海涛; 马宏方; 李涛; 钱炜鑫; 曹发海; 房鼎业
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN102977958B

Abstract

本发明通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其步骤包括：⑴将煤气化获得净化气；⑵将循环气加压后进行换热；⑶将净化气和循环气混合后送入甲烷化反应系统生成煤制天然气，或者送入甲醇合成塔进行制备甲醇的反应；⑷在甲醇合成塔内合成反应混合物；⑸将反应混合物送入甲醇分离器分离液相、甲醇弛放气和循环气；⑹将液相与水洗塔导出的甲醇洗涤液送入闪蒸罐产出粗甲醇并将粗甲醇送入甲醇精馏塔；⑺由甲醇精馏塔生产甲醇产品；或者将粗甲醇分离成甲醇弛放气经水洗塔水洗后送入甲烷化反应系统生成煤制天然气。本发明是在煤制天然气设备上设置一个甲醇合成工段，通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰，使煤制天然气设备发挥更好的作用。

Description

通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体地说，是一种通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法。

背景技术

在我国大中城市中，使用管道煤气已经非常普遍。所述的管道煤气包括天然气、液化天然气和煤制天然气。随着城市化的发展，煤气的供应会成为一个瓶颈问题。而解决未来煤气的需求，除了加强我国的天然气勘探和开发、增加从国外购买管道天然气和液化天然气以外，发展煤制天然气也是一条现实可行的途径。我国是一个煤炭大国，煤炭资源比较丰富，以煤为原料生产天然气，可以作为天然气和液化天然气的替代或补充，缓解我国天然气供应的缺口，也符合国家的能源政策。

目前，煤制天然气的主要工艺流程为：将煤炭气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，经过甲烷化反应生产煤制天然气。由于城市的用气供应每天的“峰谷”有不同，各季节（尤其是冬夏两季）的“峰谷”也有不同，而且有时的峰谷差值会非常大。而传统的煤制天然气工艺是用煤炭气化直接生产煤制天然气的，其工艺过程中不能生产其他产品。这样，由于煤制天然气的供应存在高峰和低谷，煤炭气化设备就不能完全发挥作用。因此，在煤制天然气过程中如能考虑进行“调峰”，对煤气制成量进行控制或进行其他关联产品的生产，既能节约煤炭资源，又能发挥设备的最大效能。

发明内容

本发明的目的在于，为煤制天然气工艺提供一种通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，在生产天然气的同时能生产甲醇，并通过生产甲醇对煤制天然气进行调峰，使煤炭气化设备发挥最佳的功能。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其特征是，包含以下步骤：

（1）将煤炭气化生产的经净化后的净化气在压缩循环段通过压缩机加压送入换热器换热，换热后的净化气先进入脱硫反应器脱硫，脱硫后气体含硫量为10～100ppb，再进入脱氧反应器脱氧，氧含量为500～1200ppm，获得合成气；

（2）将来自甲醇分离器的循环气在压缩循环段通过压缩机加压后送入换热器换热；

（3）将步骤（1）脱氧后的合成气与步骤（2）换热后的循环气在合成系统内混合后直接送入甲烷化反应系统，生成煤制天然气；或者

将步骤（1）脱氧后的合成气与步骤（2）换热后的循环气在合成系统内混合后送入甲醇合成塔进行制备甲醇的反应；

（4）在甲醇合成塔内，合成气与循环气混合后的混合气流经反应管，在反应管内填装的催化剂的催化作用下合成反应混合物；

（5）将步骤（4）合成的反应混合物送入甲醇分离器，分离获得液相，同时产生的一部分气体作为甲醇弛放气进入水洗塔；另有一部分气体作为循环气送入压缩循环段加压后返回合成系统；

（6）步骤（5）产生的液相与水洗塔导出的甲醇洗涤液一起进入闪蒸罐，闪蒸后产生粗甲醇；将粗甲醇送入甲醇精馏塔；

（7）甲醇精馏塔将步骤（6）产生的粗甲醇制备成精甲醇，所述精甲醇即为甲醇产品；

或者是：甲醇精馏塔将步骤（6）产生的粗甲醇分离成甲醇弛放气，所述甲醇弛放气经水洗塔水洗，将甲醇浓度降低至100～300ppm后送入甲烷化反应系统生成煤制天然气。

进一步，步骤（7）所述的送入甲烷化反应系统生成煤制天然气的甲醇弛放气，其中M值为2.9～3.1，所述的M=H₂-CO₂+O₂+C₂H₄+2C₂C₆）/（CO+CO₂+O₂+C₂C₄+C₂H₆）。

进一步，步骤（7）甲醇精馏塔在分离甲醇弛放气的同时会产生一部分气体，该部分气体可作为循环气再进入压缩机循环段加压后返回合成系统。

进一步，步骤（7）所述的甲醇精馏塔塔釜的水可用于水洗塔洗涤甲醇弛放气的洗涤水。

本发明的制备方法的积极效果是：

传统的煤制天然气设备不存在甲醇合成工段，煤炭气化生产的粗煤气经换热、脱硫脱氧后直接送入甲烷化反应系统生成煤制天然气。这样，由于煤制天然气的供应存在高峰和低谷，煤炭气化设备就不能完全发挥作用。本发明是在煤制天然气设备上设置一个甲醇合成工段，通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰，即，在煤制天然气供应高峰时段全力生产煤制天然气，在煤制天然气供应的低谷时段则进行粗甲醇或者精甲醇的生产，可实现煤制天然气和/或甲醇的选择性生产，使煤制天然气设备能发挥更好的作用。

附图说明

附图1为本发明通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法的设备流程框图。

具体实施方式

以下结合附图进一步介绍本发明通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法的具体实施方式，但是，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

一种通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，包含以下步骤：

（1）将煤炭气化生产的经净化后的净化气在压缩循环段通过压缩机加压送入换热器换热，换热后的净化气先进入脱硫反应器脱硫，再进入脱氧反应器脱氧，获得合成气。

（2）将来自甲醇分离器的循环气在压缩循环段通过压缩机加压后送入换热器换热。

将步骤（1）脱氧后的合成气与步骤（2）换热后的循环气在合成系统内混合后送入甲醇合成塔进行制备甲醇的反应。

（4）在甲醇合成塔内，合成气与循环气混合后的混合气流经反应管，在反应管内填装的催化剂的催化作用下合成反应混合物。

（5）将步骤（4）合成的反应混合物送入甲醇分离器，分离获得液相，同时产生的一部分气体作为甲醇弛放气进入水洗塔；另有一部分气体作为循环气送入压缩循环段加压后返回合成系统。

（6）步骤（5）产生的液相与水洗塔导出的甲醇洗涤液一起进入闪蒸罐，闪蒸后产生粗甲醇；将粗甲醇送入甲醇精馏塔。

或者是：甲醇精馏塔将步骤（6）产生的粗甲醇分离成甲醇弛放气，所述甲醇弛放气再经水洗塔水洗，将甲醇浓度降低至100～300ppm后送入甲烷化反应系统生成煤制天然气。

实施中，可在净化气与甲醇弛放气装置之间设置旁路副线。当合成气的组成和流量发生变化时，通过调整流量调节阀可对甲醇合成系统进行调节，保证最后进入甲烷化反应系统的气体（甲醇弛放气）的M值能满足2.9～3.1的要求，所述的M =（H₂-CO₂+O₂+C₂H₄+2C₂C₆）/（CO+CO₂+O₂+C₂C₄+C₂H₆）。当进入甲烷化反应系统的气体的M值大于3.1时，可增大旁路副线的流量，减小进入甲醇合成系统的净化气量，使M值保持在2.9～3.1之间，此时甲醇产量降低。

当进入甲烷化反应器的气体的M值小于2.9时，调节甲醇合成系统的汽包压力、反应温度或反应压力，使甲醇产量增加，使M值保持在2.9～3.1之间。

实施例1闪蒸后产生的粗甲醇的具体组成为：

。

实施例1制备的甲醇产品的各项指标为：

杂质总量 < 3000ppm；乙醇 < 500ppm；丙酮 < 150ppm。

应用实施例1

利用煤制天然气设备年产50万吨甲醇的合成工艺。以下数据是按催化剂后期100%的工况介绍的。

（1）将经过脱硫脱碳的净化气483305.89 Nm³/h通过压缩机净化气压缩段压缩加压后达到4.2 MPa（G），然后进入净化气换热器进行换热，换热后的净化气先进入脱硫反应器，在220℃、4.1 MPa（G）的条件下进行脱硫，使硫含量为20ppb，然后进入脱氧反应器，在220℃、4.05 MPa（G）的条件下进行脱氧，将氧含量从0.228%脱至1000ppm，获得净化气。

（2）将循环气360000Nm³/h在压缩机循环段加压达到4.1 MPa（G）后进循环气换热器换热，换热后的循环气应达到220℃。

（3）将脱氧后的合成气与换热后的循环气在合成系统内混合，混合后的混合气可直接送入甲烷化反应系统，生成煤制天然气（此为传统煤制天然气设备生成煤制天然气的主要过程）。

或者（以下为本发明的特征内容），将脱氧后的合成气与换热后的循环气在合成系统内混合，混合气在220℃、压力4.0 MPa（G）的状态下进入并联的两台甲醇合成反应器进行制备甲醇的反应。

（4）在甲醇合成反应器内，（合成气与循环气混合后的）反应气体流经反应管，在反应管内装填的117.51m³催化剂的催化作用下将CO、CO₂加氢合成甲醇，生成的1.4900

10⁸kJ/h反应热传给壳程的沸腾水，产生3.70 MPa（G）、247.2℃蒸汽66.18 t/h进入汽包，离开甲醇合成反应器的751974.90Nm³/h反应混合物温度为252.5℃，压力为3.60 MPa（G），含甲醇6.32%。

（5）离开甲醇合成反应器的反应混合物分为两路，一路与循环气换热，一路与净化气换热，换热后的反应混合物温度为76℃、压力为3.50 MPa（G）；随后进入水冷器通过2360 t/h循环冷却水冷却，反应混合物温度降到40℃以下、压力为3.40 MPa（G）。反应混合物经甲醇分离器分离后获得液相。

（6）步骤（5）产生的液相与水洗塔导出的甲醇洗涤液一起进入闪蒸罐，闪蒸后产生粗甲醇，粗甲醇中的甲醇含量为62.83t/h；将粗甲醇送入甲醇精馏塔。

（7）甲醇精馏塔将步骤（6）产生的粗甲醇制备成精甲醇，所述精甲醇即为甲醇产品。

或者是：甲醇精馏塔将步骤（6）产生的粗甲醇分离成甲醇弛放气，所述甲醇弛放气经过两个并联的水洗装置后将甲醇浓度降低到197ppm，然后送入甲烷化反应系统生成煤制天然气。

实施中，甲醇精馏塔在分离甲醇弛放气的同时会产生一部分气体，该部分气体可作为循环气再进入压缩机循环段加压后返回合成系统。

此外，甲醇精馏塔（常压塔）塔釜的水可用于水洗塔（或两个并联的水洗装置）洗涤甲醇弛放气中甲醇的洗涤水，经水洗塔洗涤后富含甲醇的洗涤液可再进入闪蒸罐与步骤（5）产生的液相一起产生粗甲醇。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述的送入甲烷化反应系统生成煤制天然气的甲醇弛放气，其中M值为2.9～3.1，所述的M=H₂-CO₂+O₂+C₂H₄+2C₂C₆）/（CO+CO₂+O₂+C₂C₄+C₂H₆）。

3.根据权利要求1所述的通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其特征在于，步骤（7）甲醇精馏塔在分离甲醇弛放气的同时会产生一部分气体，该部分气体可作为循环气再进入压缩机循环段加压后返回合成系统。

4.根据权利要求1所述的通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述的甲醇精馏塔塔釜的水可用于水洗塔洗涤甲醇弛放气的洗涤水。