CN104804786A - 一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，涉及甲醇替代燃料的应用方法技术领域；该工艺通过依次对甲醇进行预热、进行热交换使之气化、以及通入过热器内进行加热后，在催化剂的催化下发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，此烃类燃气可通入城镇管道内，供人们使用；本发明的有益效果是：本发明将甲醇转化烃燃气，在经济上有较好的效益，并将原料甲醇的低热值20083KJ/KG，提高到28372KJ/KG，热值提高41.27%，甲醇自身CH发热量得到完全释放，同时，甲醇转化过程能耗小，反应热经换热器加热原料，反应热得到充分利用，节能效益高。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇替代燃料的应用方法，尤其涉及一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺。
背景技术
甲醇（结构式CH3OH），其分子量为32.04，常温常压下，纯甲醇是无色的，易挥发、易流动的可燃液体，具有与乙醇相似的气味，甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等许多有机液体无线互溶，但不能与脂肪烃类化合物相互溶。
甲醇的主要生产方法是，工业上甲醇合成是煤气化或天然气转化得到的CO和H2组成合成气在高温高压下通过催化剂（主要是铜金属）合成的，主要用途，甲醇是一种重要的化工原料，在有机合成工业中，仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机化工原料，是碳化学的重要产品，从甲醇出发可生产一系列产品，用途极为广泛。
目前国内甲醇主要用作基本化工原料及溶剂。
甲醇是合成气合成的液体化工原料。在燃料方面，甲醇直接用于燃料或甲醇制二甲醚替代燃料。
甲醇更是优良的能源与车船用清洁燃料，可直接用于汽车燃料与电厂发电，或用5A分子筛转化为汽油、柴油混合作为车用燃料，我国还发展了燃料甲醇与醇醚燃料，可作军用或民用。
目前甲醇作为替代燃料的应用中，甲醇的低热值为20083KJ/Kg。
甲醇的元素组成（%质量分数）
C 37.5%
H 12.5%
O 50.0%
依据1.0Kg完全燃烧时可以释放出33858Kg的热量，1.0Kg氢完全燃烧时可以释放出125400KJ的热量，计算结果甲醇CH量在完全燃烧时可以释放出28372KJ/Kg，与目前甲醇替代燃料的应用低热值20083KJ/Kg相比，其发热量仅为自身CH热量的71%，尚有29%的CH热量没有被释放出来，造成资源的浪费。
根据《煤化工手册—中煤煤化工技术工程》徐耀武、徐振刚主编，化学工业出版社出版，甲醇国内市场的供需状况，2010年全国产能：产量1752万吨/年，消费状况，用于甲醇燃料占16.3%，即2010年甲醇燃料的宏观消费量为285.6万吨，由于应用技术的滞后，折算甲醇燃料自身发热量的71%，尚有29%的CH热量没有被释放出来，造成近年82.8万吨的甲醇燃料被浪费。
如何调高甲醇燃料的燃烧热，充分利用其自身潜在能量，使能量完全释放出来，是国内外学者的研究课题。有人把甲醇裂解CO和H2作混合燃气，燃气热值达到2450KJ/KG,这个结果在：《甲醇工艺学》，谢克昌院士等主编，化学工业出版社出版，被证实。甲醇原料低热值由20083KJ/KG被提高到24500KJ/KG，热值被提高22%，这个结果是令人满意的，但是燃气的组分CO含量过高，不能作为城镇燃气的气源，只限于工业染料或甲醇燃料汽车的甲醇转化CO+2H2燃气用于发动机燃料，利用发动机的热量实现甲醇重整CO+2H2燃气燃烧，可以达到提高热值和节省燃料费用的效果。
也有人提出甲醇重整天然气：
CH3OH------→CO+2H2
CO+ H2O------→CO2+H2
CO2+3H2------→CH2+2H2O
由于重整过程中CO2+3H2的甲烷化反应，消耗部分H2，产生过量的水使甲烷收率少，在资源利用和经济上不合算。
发明内容
本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，该工艺有效的提高了甲醇原料的发热量，热量得到了充分的利用，具有较好的经济效益。
本发明的技术方案是这样实现的：其改进之处在于：该制作工艺包括以下的步骤：
a）、甲醇从原料罐内经泵传送至加热器内预热，其预热温度为60-100℃；
b）、经预热后的甲醇输送至换热器，甲醇在换热器内继续加热并出现气化，形成气液混合物；
c）、经步骤b后形成的气液混合物继续通过管道输送至过热器内，过热器对气液混合物进行进一步的加热，其加热温度为270-370℃，甲醇在过热器内完全气化；
d）、过热器的输出管道连入一催化反应器内，催化反应器内具有催化剂，且该催化剂为经酸化后的毛沸石，气化后的甲醇输送至催化反应器内，通过加热催化剂，且气化后的甲醇与催化剂接触后发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，其中，所述催化反应器内的反应温度为270-370℃，空速为1.0-1h，反应压力为0.1MPa-1.0MPa；
e）、所述步骤d中产生的烃类燃气通入步骤b中的换热器，与预热后的甲醇进行换热降温，此后，烃类燃气的传送管道连入一气液分离器内，通过气液分离器分离出水分和未反应的甲醇；
f）、经气液分离器后的烃类燃气经冷冻干燥器脱去携带的液体，通过一减压阀减压后，连通至城镇燃气站；另外经冷冻干燥器脱去携带液体的烃类燃气，还通过一阀门排空尾气。
所述步骤a）中，预热温度为75-85℃。
所述步骤b）中，所述换热器内的温度范围为100-150℃。
所述步骤c）中，所述过热器内的加热温度为300-350℃。
所述步骤c）中，所述过热器内的加热温度为330℃。
所述步骤d）中，所述催化反应器内的反应温度为300-350℃，反应压力为0.3MPa-0.7MPa。
所述步骤d）中，所述催化反应器内的反应温度为330℃，反应压力为0.5MPa。
所述步骤f）中，尾气的质量百分数为5.5%，含有C1的烃类燃气的质量百分数为5.5，含有C2的烃类燃气的质量百分数为36.9%，含有C3的烃类燃气的质量百分数为40.9%，含有C4的烃类燃气的质量百分数为9.0%，含有C5的烃类燃气的质量百分数为2.2%。
所述步骤b）中，预热后的甲醇输送至换热器的管路上安装有一单向阀门。
本发明的有益效果在于：其一、本发明以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，通过本工艺流程转化为烃类燃气，经实践证明，1.0KG甲醇通过转化烃类燃气，燃气热值为28372KJ/KG，1.0t甲醇可转化天然气834M3，按天然气价格为5.2元/ M3计，产品价值为4337元，目前甲醇市场价格为3000元/吨，甲醇转化烃燃气在经济上有较好的效益；其二、以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，通过本工艺流程转化为烃类燃气，将原料甲醇的低热值20083KJ/KG，提高到28372KJ/KG，热值提高41.27%，甲醇自身CH发热量得到完全释放，同时，甲醇转化过程能耗小，反应热经换热器加热原料，反应热得到充分利用，节能效益高；其三、以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，工艺流程短，产品无硫无毒气，生产过程无三废，设备投资低，适合于城镇远离管道气源的大型供业作为分布式能源使用，也可为燃气企业作燃气调峰装置；其四、本发明的此种工艺实现了以甲醇作为天然气能源储、补充的可行性，适用于城镇民用、工业和军队能源配置，从源头上解决了甲醇替代燃料造成资料浪费，有效减缓了对天然气资源的依存度，从能源的利用上更加科学合理。
【附图说明】
图1为本发明的工业设备示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
参照图1所示，本发明揭示的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，通过本工艺流程转化为烃类燃气，具体的，本发明的制作工艺包括以下的步骤：
a）、甲醇从原料罐内经泵10传送至加热器20内预热，其预热温度为60℃；
b）、经预热后的甲醇输送至换热器30，甲醇在换热器30内继续加热并出现气化，形成气液混合物，本实施例中，结合图1所示，预热后的甲醇输送至换热器30的管路上安装有一单向阀门201，并且换热器30内的温度范围为100-150℃；
c）、经步骤b后形成的气液混合物继续通过管道输送至过热器40内，过热器40对气液混合物进行进一步的加热，其加热温度为270℃，甲醇在过热器40内完全气化；
d）、过热器40的输出管道连入一催化反应器50内，催化反应器50内具有催化剂501，且该催化剂501为经酸化后的毛沸石，气化后的甲醇输送至催化反应器50内，通过加热催化剂501，且气化后的甲醇与催化剂501接触后发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，其中，所述催化反应器50内的反应温度为270℃，空速为1.0-1h，反应压力为0.1MPa；
e）、所述步骤d中产生的烃类燃气通入步骤b中的换热器30，与预热后的甲醇进行换热降温，此后，烃类燃气的传送管道连入一气液分离器60内，通过气液分离器60分离出水分和未反应的甲醇，水分和未反应的甲醇从出水阀601排出
f）、经气液分离器60后的烃类燃气经冷冻干燥器70脱去携带的液体，通过一减压阀80减压后，连通至城镇燃气站；另外经冷冻干燥器70脱去携带液体的烃类燃气，还通过一阀门90排空尾气；其中，尾气的质量百分数为5.5%，另外，含有C1的烃类燃气的质量百分数为5.5，含有C2的烃类燃气的质量百分数为36.9%，含有C3的烃类燃气的质量百分数为40.9%，含有C4的烃类燃气的质量百分数为9.0%，含有C5的烃类燃气的质量百分数为2.2%。
通过上述的制作工艺，我们对产生的烃类燃气的燃烧值进行测试，研究表明，将原料甲醇的低热值20083KJ/KG，提高到28372KJ/KG，热值提高41.27%，甲醇自身CH发热量得到完全释放，同时，甲醇转化过程能耗小，反应热经换热器加热原料，反应热得到充分利用，节能效益高。
实施例2
参照图1所示，本发明揭示的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，本发明的制作工艺包括以下的步骤：
a）、甲醇从原料罐内经泵10传送至加热器20内预热，其预热温度为100℃；
b）、经预热后的甲醇输送至换热器30，甲醇在换热器30内继续加热并出现气化，形成气液混合物，预热后的甲醇输送至换热器30的管路上安装有一单向阀门201；
c）、经步骤b后形成的气液混合物继续通过管道输送至过热器40内，过热器40对气液混合物进行进一步的加热，其加热温度为370℃，甲醇在过热器40内完全气化；
d）、过热器40的输出管道连入一催化反应器50内，催化反应器50内具有催化剂501，且该催化剂501为经酸化后的毛沸石，气化后的甲醇输送至催化反应器50内，通过加热催化剂501，且气化后的甲醇与催化剂501接触后发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，其中，所述催化反应器50内的反应温度为370℃，空速为1.0-1h，反应压力为1.0MPa；
e）、所述步骤d中产生的烃类燃气通入步骤b中的换热器30，与预热后的甲醇进行换热降温，此后，烃类燃气的传送管道连入一气液分离器60内，通过气液分离器60分离出水分和未反应的甲醇；
f）、经气液分离器60后的烃类燃气经冷冻干燥器70脱去携带的液体，通过一减压阀80减压后，连通至城镇燃气站；另外经冷冻干燥器70脱去携带液体的烃类燃气，还通过一阀门90排空尾气；并且，尾气的质量百分数为5.5%，另外含有C1的烃类燃气的质量百分数为5.5，含有C2的烃类燃气的质量百分数为36.9%，含有C3的烃类燃气的质量百分数为40.9%，含有C4的烃类燃气的质量百分数为9.0%，含有C5的烃类燃气的质量百分数为2.2%。
通过上述的工艺，以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，工艺流程短，产品无硫无毒气，生产过程无三废，设备投资低，适合于城镇远离管道气源的大型供业作为分布式能源使用，也可为燃气企业作燃气调峰装置；其四、本发明的此种工艺实现了以甲醇作为天然气能源储、补充的可行性，适用于城镇民用、工业和军队能源配置，从源头上解决了甲醇替代燃料造成资料浪费，有效减缓了对天然气资源的依存度，从能源的利用上更加科学合理。
实施例3
参照图1所示，本发明揭示的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，通过本工艺流程转化为烃类燃气，具体的，本发明的制作工艺包括以下的步骤：
a）、甲醇从原料罐内经泵10传送至加热器20内预热，其预热温度为75℃；
b）、经预热后的甲醇输送至换热器30，甲醇在换热器30内继续加热并出现气化，形成气液混合物；预热后的甲醇输送至换热器30的管路上安装有一单向阀门201；所述换热器30内的温度为150℃；
c）、经步骤b后形成的气液混合物继续通过管道输送至过热器40内，过热器40对气液混合物进行进一步的加热，其加热温度为330℃，甲醇在过热器40内完全气化；
d）、过热器40的输出管道连入一催化反应器50内，催化反应器50内具有催化剂501，且该催化剂501为经酸化后的毛沸石，气化后的甲醇输送至催化反应器50内，通过加热催化剂501，且气化后的甲醇与催化剂501接触后发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，其中，所述催化反应器50内的反应温度为330℃，空速为1.0-1h，反应压力为0.5MPa；
e）、所述步骤d中产生的烃类燃气通入步骤b中的换热器30，与预热后的甲醇进行换热降温，此后，烃类燃气的传送管道连入一气液分离器60内，通过气液分离器60分离出水分和未反应的甲醇；
f）、经气液分离器后的烃类燃气经冷冻干燥器70脱去携带的液体，通过一减压阀80减压后，连通至城镇燃气站；另外经冷冻干燥器70脱去携带液体的烃类燃气，还通过一阀门90排空尾气，并且尾气的质量百分数为5.5%，另外含有C1的烃类燃气的质量百分数为5.5，含有C2的烃类燃气的质量百分数为36.9%，含有C3的烃类燃气的质量百分数为40.9%，含有C4的烃类燃气的质量百分数为9.0%，含有C5的烃类燃气的质量百分数为2.2%。
经实践证明，1.0KG甲醇通过转化烃类燃气，燃气热值为28372KJ/KG，1.0t甲醇可转化天然气834M3，按天然气价格为5.2元/ M3计，产品价值为4337元，目前甲醇市场价格为3000元/吨，甲醇转化烃燃气在经济上有较好的效益；另外，以甲醇为原料作为天然气或石油气能源载体，通过本工艺流程转化为烃类燃气，将原料甲醇的低热值20083KJ/KG，提高到28372KJ/KG，热值提高41.27%，甲醇自身CH发热量得到完全释放，同时，甲醇转化过程能耗小，反应热经换热器加热原料，反应热得到充分利用，节能效益高。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：该制作工艺包括以下的步骤：
a）、甲醇从原料罐内经泵10传送至加热器20内预热，其预热温度为60-100℃；
b）、经预热后的甲醇输送至换热器30，甲醇在换热器30内继续加热并出现气化，形成气液混合物；
c）、经步骤b后形成的气液混合物继续通过管道输送至过热器40内，过热器40对气液混合物进行进一步的加热，其加热温度为270-370℃，甲醇在过热器40内完全气化；
d）、过热器40的输出管道连入一催化反应器50内，催化反应器50内具有催化剂501，且该催化剂501为经酸化后的毛沸石，气化后的甲醇输送至催化反应器50内，通过加热催化剂501，且气化后的甲醇与催化剂501接触后发生催化反应，生成含有C1-C5成分的烃类燃气，其中，所述催化反应器50内的反应温度为270-370℃，空速为1.0-1h，反应压力为0.1MPa-1.0MPa；
e）、所述步骤d中产生的烃类燃气通入步骤b中的换热器30，与预热后的甲醇进行换热降温，此后，烃类燃气的传送管道连入一气液分离器60内，通过气液分离器60分离出水分和未反应的甲醇；
f）、经气液分离器60后的烃类燃气经冷冻干燥器70脱去携带的液体，通过一减压阀80减压后，连通至城镇燃气站；另外经冷冻干燥器70脱去携带液体的烃类燃气，还通过一阀门排空尾气。
2.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤a）中，预热温度为75-85℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤b）中，所述换热器内的温度范围为100-150℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤c）中，所述过热器内的加热温度为300-350℃。
5.根据权利要求4所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤c）中，所述过热器内的加热温度为330℃。
6.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤d）中，所述催化反应器内的反应温度为300-350℃，反应压力为0.3MPa-0.7MPa。
7.根据权利要求6所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤d）中，所述催化反应器内的反应温度为330℃，反应压力为0.5MPa。
8.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤f）中，尾气的质量百分数为5.5%，含有C1的烃类燃气的质量百分数为5.5，含有C2的烃类燃气的质量百分数为36.9%，含有C3的烃类燃气的质量百分数为40.9%，含有C4的烃类燃气的质量百分数为9.0%，含有C5的烃类燃气的质量百分数为2.2%。
9.根据权利要求1所述的一种用于城镇管道的甲醇制作烃燃气的制作工艺，其特征在于：所述步骤b）中，预热后的甲醇输送至换热器的管路上安装有一单向阀门。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150729 |