CN104087348A - 一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法 - Google Patents

一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，包括将工艺气一路经低温甲醇洗后得到含H2和CO的净化气，并对其进行渗透分离后，将大部分的CO提供给甲酸生产工艺，将余下的CO、渗透出来的富氢气和低温甲醇洗回收的CO2一同提供给甲醇生产工艺：另一路工艺气经变换反应后提供给合成氨工艺。所以本发明采用水煤浆气化炉产生的工艺气可同时为甲酸、甲醇和合成氨这三个合成工艺生产提供其所需的原料气H2、CO、CO2，减少了生产投资与能耗；并且在某个产品暂时停产时，可以调整其它产品产量，从而降低整体损失。

Description

一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法
 
技术领域
本发明涉及一种供气工艺，具体涉及一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法。
 
背景技术
甲酸、甲醇和氨均是化工领域比较常用的有机化工原料，其中：
甲酸（化学式HCOOH，分子式CH2O2，分子量46.03），甲酸的工业制法主要有甲酸钠法、甲酰胺法、甲醇羰基合成法，这些合成方法的原料都是用到高纯度的CO气体。
甲醇的用途广泛，是基本的原料之一，是制造甲醛、农药、塑料等有机物的原料之一，还可做为燃料。目前工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。 
氨合成系统的反应装置是合成塔，主要将工艺气氢气与氮气在解媒的存在下于合成塔内进行催化合成反应而生成氨。
德士古水煤浆气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺，其具有碳转化率高、煤气质量好、三废处理简单等优点；其工艺气中主要含有一氧化碳、氢气，还有少量的二氧化碳、水蒸气和硫化物。所以该水煤浆气化炉产生的工艺气中的CO 、H2和CO2可作为制备上述的甲酸、甲醇和合成氨的原料气。但同时得到CO 、H2和CO2这三种气体并且同时联供甲酸、甲醇和合成氨的供气工艺目前鲜见于报道。 
 
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，通过水煤浆气化炉生成的水煤气同时提供甲酸、甲醇和合成氨这三个合成工艺生产所需的原料气H2、CO、CO2，从而达到减少投资与能耗。
本发明的技术方案是：一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，包括以下步骤：
（1）水煤浆气化炉生产的工艺气经热回收、脱水、冷却降温至25-40℃，然后将此低温工艺气分成两条线路：一条线路是将其通过低温甲醇洗后得到含H2和CO的净化气，并回收放空的CO2；另一条线路是对其进行变换反应生成含H2 和CO2的混合气；
（2）将（1）中经低温甲醇洗后得到的含有H2和CO净化气经气液分离除去其中的液体后，再对其进行渗透膜分离，其中将大部分的CO从净化气中分离出来，而少量的CO和全部的H2渗透到膜内为富氢气；
（3）将（2）中分离出来的CO 中占体积的85-90%提供给甲酸生产工艺；再将余下的CO和渗透膜分离渗透出来的含H2和CO的富氢气提供给甲醇生产工艺，同时将（1）中回收的CO2进行增压、脱硫后提供给甲醇生产工艺；
（4）将（1）中经变换反应产生的含H2 和CO2的混合气经低温甲醇洗、脱硫、脱碳处理后，将H2提供给合成氨工艺。
进一步，所述步骤（1）中变换反应是将低温工艺气经脱灰、脱水处理后，在高温、耐硫催化剂的作用下使CO与水蒸汽发生变换反应而生成含H2 和CO2的混合气。
进一步，所述步骤（4）中对混合气进行低温甲醇洗而产生的CO2进行回收，然后对回收的CO2进行增压、脱硫后提供给甲醇生产工艺。
进一步，所述步骤（4）中脱硫、脱碳处理是用聚乙二醇二甲醚溶液将含混合气中的硫化物、CO2进行脱除净化。
进一步，所述对回收的CO2进行增压使其压力为5.5-6.5MPa。
所以本发明可同时为甲酸、甲醇和合成氨这三个合成工艺提供其所需的原料气H2、CO、CO2，并且在某个产品暂时停产时，可以调整其它产品产量，从而降低整体损失。另外，由于采用一套水煤浆气化炉产生的工艺气为三个产品同时提供原料气，从而减少了生产投资与能耗。
本发明将两个低温甲醇洗工艺中解吸再生的CO2进行回收处理后都做为甲醇生产工艺的原料气，从而减少废气排放与处理，并减少原料气的制备，提高生产效率。
具体实施方式
实施例一：
一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，包括以下步骤：
（1）水煤浆气化炉生产的工艺气经热回收、脱水、冷却降温至40℃，然后将此低温工艺气分成两条线路：一条线路是将其通过低温甲醇洗后得到含H2和CO的净化气，并回收放空的CO2；另一条线路是先经脱灰、脱水处理后，在高温、耐硫催化剂的作用下使CO与水蒸汽发生变换反应而生成含H2 和CO2的混合气；
（2）将（1）中经低温甲醇洗后得到的含有H2和CO净化气经气液分离除去其中的液体后，再对其进行渗透膜分离，其中将大部分的CO从净化气中分离出来，而少量的CO和全部的H2渗透到膜内为富氢气；
（3）将（2）中分离出来的CO 中占体积的85%提供给甲酸生产工艺；再将余下的CO和渗透膜分离渗透出来的含H2和CO的富氢气提供给甲醇生产工艺，同时将（1）中回收的CO2进行增压至5.5MPa、脱硫后提供给甲醇生产工艺；
（4）将（1）中经变换反应产生的含H2 和CO2的混合气经低温甲醇洗，再用聚乙二醇二甲醚溶液对其进行脱硫、脱碳处理后，最后将H2提供给合成氨工艺，并对低温甲醇洗产生的CO2进行回收、增压至6.5MPa、脱硫后提供给甲醇生产工艺。
 
实施例二：
一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，包括以下步骤：
（1）水煤浆气化炉生产的工艺气经热回收、脱水、冷却降温至25℃，然后将此低温工艺气分成两条线路：一条线路是将其通过低温甲醇洗后得到含H2和CO的净化气，并回收放空的CO2；另一条线路是先经脱灰、脱水处理后，在高温、耐硫催化剂的作用下使CO与水蒸汽发生变换反应而生成含H2 和CO2的混合气；
（2）将（1）中经低温甲醇洗后得到的含有H2和CO净化气经气液分离除去其中的液体后，再对其进行渗透膜分离，其中将大部分的CO从净化气中分离出来，而少量的CO和全部的H2渗透到膜内为富氢气；
（3）将（2）中分离出来的CO 中占体积的90%提供给甲酸生产工艺；再将余下的CO和渗透膜分离渗透出来的含H2和CO的富氢气提供给甲醇生产工艺，同时将（1）中回收的CO2进行增压至5.5MPa、脱硫后提供给甲醇生产工艺；
（4）将（1）中经变换反应产生的含H2 和CO2的混合气经低温甲醇洗，再用聚乙二醇二甲醚溶液对其进行脱硫、脱碳处理后，最后将H2提供给合成氨工艺，并对低温甲醇洗产生的CO2进行回收、增压至6.5MPa、脱硫后提供给甲醇生产工艺。
 
实施例三：
本实施例中使用大型空分装置供应纯氧和纯氮，水煤浆气化炉操作设计为两开一备，设计单台水煤浆气化炉日投煤量1000吨。
正常运行时，水煤浆气化炉将煤和纯氧、水蒸气转化为有效工艺气CO和H2约为12.5万Nm3/h。将该工艺气一分为二：其中部分工艺气经低温甲醇洗后得4.8万方净化气，其中CO、H2体积比约为55:45；将此4.8万方净化气经气液分离而分离出夹带的甲醇等液体后进入渗透膜分离装置中，在5.7MPa的压力下，H2和少量CO从其壳侧渗透到膜内为富氢气（含H2：78.2%，CO：21.6%）2.6万方；而大量CO通过壳程流出得到2.2万方的CO，其中CO的含量占98%。将其中1.9万方的CO直接供给甲酸生产工艺，可生产甲酸37.5t/h；另外0.3万方CO供给甲醇生产工艺。
   从渗透膜分离装置渗透出来的富氢气经过气柜缓冲；将前面体积为0.1万方的经低温甲醇洗解吸放空的CO2用压缩机加压到6.0MPa后再经精脱硫；将经前述的2.6万方富氢气、0.1万方CO2和0.3万方CO一起送给低压甲醇合成系统中，以满足甲醇合成需要的新鲜原料气比例为：（H2-CO2）/(CO+CO2)=2.05~2.2 ，可年产约10万吨的甲醇。
另外，如果甲醇停产，则富氢气在可以用压缩机进行加压后送入另一条线路的变换反应系统中，对其中的CO进行变换反应生成H2，而做为合成氨的原料气。实现对富氢气的回收利用，减少损失。
将另一部分的工艺气通过脱灰、脱水后，在高温、耐硫催化剂的作用下，CO和水蒸气发生变换反应，生成H2和CO2，将它们通往另一台低温甲醇洗气塔中用聚乙二醇二甲醚溶液对其进行脱硫、脱碳处理，得到7.7万方有效气（90%以上为H2）再经液氮洗，然后与空分装置产生的氮气进行配合成氢氮气总体积为10.27万方，然后一起送到合成氨装置中可年产30万吨合成氨。
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。       

Claims (5)

1.一种利用水煤浆气化炉联供甲酸、甲醇和合成氨生产工艺气的供气方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）水煤浆气化炉生产的工艺气经热回收、脱水、冷却降温至25-40℃，然后将此低温工艺气分成两条线路：一条线路是将其通过低温甲醇洗后得到含H2和CO的净化气，并回收放空的CO2；另一条线路是对其进行变换反应生成含H2 和CO2的混合气；
（2）将（1）中经低温甲醇洗后得到的含有H2和CO净化气经气液分离除去其中的液体后，再对其进行渗透膜分离，其中将大部分的CO从净化气中分离出来，而少量的CO和全部的H2渗透到膜内为富氢气；
（3）将（2）中分离出来的CO 中占体积的85-90%提供给甲酸生产工艺；再将余下的CO和渗透膜分离渗透出来的含H2和CO的富氢气提供给甲醇生产工艺，同时将（1）中回收的CO2进行增压、脱硫后提供给甲醇生产工艺；
（4）将（1）中经变换反应产生的含H2 和CO2的混合气经低温甲醇洗、脱硫、脱碳处理后，将H2提供给合成氨工艺。
2.根据权利要求1所述的供气方法，其特征在于：所述步骤（1）中变换反应是将低温工艺气经脱灰、脱水处理后，在高温、耐硫催化剂的作用下使CO与水蒸汽发生变换反应而生成含H2 和CO2的混合气。
3.根据权利要求1所述的供气方法，其特征在于：所述步骤（4）中对混合气进行低温甲醇洗而产生的CO2进行回收，然后对回收的CO2进行增压、脱硫后提供给甲醇生产工艺。
4.根据权利要求1所述的供气方法，其特征在于：所述步骤（4）中脱硫、脱碳处理是用聚乙二醇二甲醚溶液将含混合气中的硫化物、CO2进行脱除净化。
5.根据权利要求1或3所述的供气方法，其特征在于：所述对回收的CO2进行增压使其压力为5.5-6.5MPa。
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