CN106316786A - 用焦炉煤气提氢制乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用焦炉煤气提氢制乙醇的生产方法，其生产步骤为：焦化所产焦炉煤气，经预净化、CO变换、湿法脱硫和湿法脱除CO2、精脱硫及甲烷化一系列的净化措施，使焦炉气成为只含有H2、CH4、CnHm及N2的净化气，净化气经变压吸附提氢装置，提取出氢气，氢气与醋酸反应，生产出无水乙醇产品。该方法充分利用了焦炉煤气中不同组分的特点，组建了焦炉气提氢生产乙醇同时副产甲烷气体的新的生产工艺，该工艺科学、合理、简捷。在取得良好经济效益的同时，不仅满足焦炉和化产的热量需要，而且彻底解决了焦化企业排烟硫污染的问题。

Description

用焦炉煤气提氢制乙醇的方法
技术领域
本发明涉及煤化工产品的生产领域和环保领域，具体涉及一种以焦炉气为原料，对焦炉气进行净化，将不同组分进行分离，合理利用，在取得显著的经济效益的同时，彻底解决了焦化企业排烟硫污染的难题。
背景技术
经过化产初步净化后的焦炉气，一般的总含硫量（H2S和有机硫总和）高达300-600 mg/Nm3。传统的焦化工艺，是将该焦炉气总量的近50%直接返回焦炉和化产作为燃料使用。一个年产100万吨焦炭的焦炉，每年要烧掉这样的焦炉煤气2.2亿Nm3,每年向大气中排放硫化物66—132吨。2014年全国4.8亿吨的焦碳产量，向大气中排放了3—6万吨硫化物。如果单独上焦炉气脱硫装置来解决焦化企业排烟硫污染，投资巨大，成本也很高，是焦化企业难以承受的负担。目前，焦炉自用后多余的焦炉气，除用做燃料烧掉（同样的硫污染）以外，以生产甲醇技术最为成熟，装置也最多。但是，在传统的焦炉气制甲醇工艺中，工艺上存在着很大的缺陷，转化和甲醇驰放气做燃料的装置，都烧掉了大量的氢气，能源浪费巨大。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题和硫污染问题，提供一种用焦炉煤气提氢制乙醇的新方法。该方法将全部焦炉气进行精制后，对不同的组分进行分离，价值高的氢气用于与醋酸反应生产乙醇，取得很高的经济效益。高度净化的提氢尾气回送焦炉作燃料，使焦化厂排烟硫含量接近为零（0.1PPm）。彻底解决了焦炉排烟硫污染问题。甲烷除供焦炉做燃料外，还有部分富余，可提纯后作为天然气销售。
实现上述目的采用以下技术方案：一种用焦炉气提氢制乙醇的方法，包括焦炉气预净化装置、CO变换装置、湿法脱硫装置、湿法脱除CO2装置、精脱硫及甲烷化装置、变压吸附提甲烷装置、变压吸附提氢装置、焦炉气压缩装置、氢气压缩装置、甲烷气压缩装置、醋酸加氢制乙醇装置，具体步骤如下：
a.将焦化化产所产的焦炉气送入焦炉气预净化装置，除掉杂质；
b.预净化后的焦炉气，经焦炉气压缩机加压后进入CO变换装置，产生变换气；
c.变换气进入湿法脱硫装置进行湿法脱硫；
d.湿法脱硫后的气体经压缩机升压后进入湿法脱碳装置；
e.脱碳后的气体，进入精脱硫装置，脱硫后的气体为高净化度的净化气；
f.净化气进入变压吸附提甲烷装置，提取出部分甲烷气，经加压后作为天然气销售；
g.提甲烷后的尾气进入变压吸附提氢装置，提取出大部分氢气，供加氢装置使用；
h.醋酸和氢气进入醋酸加氢装置，醋酸和氢气反应生成乙醇，经精馏后作为无水乙醇产品销售；
i.提氢后的尾气，送焦炉和化产作为燃料。
焦炉气的组分（摩尔百分比）为：H258%，CO7.4%， CO23.5%，CH424.2%，CnHm2.3%，N24.6%，H2S100-200mg/ Nm3；有机硫200-400 mg/ Nm3；热值4000大卡/ Nm3。
焦炉和化产所需燃料由后工序的提氢尾气提供；整个过程中各装置生产所需的水蒸气由焦化干熄焦装置提供。
采用上述技术方案，与现有焦炉气制甲醇技术相比，本发明取消了现有焦炉煤气制甲醇工艺技术中高耗能的空分装置、甲烷转化装置，投资降低，生产成本下降；在大幅度降低生产成本的同时，有乙醇和天然气两种产品，其产值和经济效益提高数倍；本发明中焦炉煤气不再直接回焦炉及化产作燃料，用后工序高净化度的尾气做燃料；在取得显著经济效益的同时，彻底解决了焦化企业排烟硫污染的难题。在传统的焦炉气制甲醇装置中，焦炉煤气只能生产甲醇一种产品，在本发明的装置中，不仅生产的乙醇要比原来生产的甲醇产值和经济效益高数倍，还可以同时副产天然气销售，经济效益非常显著。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
本发明公开了一种用焦炉煤气提氢制乙醇的生产方法，该方法的设计思想是：与焦炉气制甲醇相比，生产装置取消空分装置、甲烷转化装置，提供科学合理的焦炉煤气提氢制乙醇工艺路线。
参见图1，本发明的生产过程使用的装置包括焦炉气预净化装置、CO变换装置、湿法脱硫和脱除CO2装置、精脱硫及甲烷化装置、变压吸附提甲烷装置、变压吸附提氢装置、焦炉气压缩装置、氢气压缩装置、甲烷气压缩装置、醋酸加氢制乙醇装置，这些装置都是煤化工行业常用的成熟化工装置。这些装置重组后生产乙醇的具体步骤如下：
（1）焦化及化产所产的焦炉气全部送去预净化装置进行初步的净化，除掉其中大部分的煤焦油、萘和苯等杂质；然后经焦炉气压缩机1、2段加压后进入CO变换装置，在催化剂的作用下，CO与水蒸气反应生成CO2和H2，同时将大部分的有机硫转化为H2S；变换气进入湿法脱硫装置进行湿法脱硫，除掉80%以上的H2S，这样可以降低后续精脱硫的负荷以降低生产成本；湿法脱硫后的气体经压缩机3、4段升压后进入湿法脱碳装置；脱碳后的气体，进入精脱硫装置，将气体中的总硫含量脱除至0.1PPm以下，同时将气体中的微量的CO和CO2转化成甲烷，气体则变成了高净化度的净化气；
（2）步骤（1）得到的精制后的焦炉气进入变压吸附提甲烷装置提取甲烷，提取出的甲烷经压缩后作为天然气或车用CNG出售；
（3）步骤（2）的尾气，去变压吸附提氢装置提取氢气，提取的氢气压缩至4Mpa(g)后，去醋酸加氢装置，与醋酸反应生成粗乙醇；
（4）步骤（3）得到的尾气，硫化物含量小于0.1PPm,作为焦炉和化产用燃料，燃烧排气中几乎没有硫污染物，彻底解决了焦化厂的排烟气硫污染难题。
以年产100万吨焦炉所产焦炉气为例：
焦炉所产，经化产初步净化后的焦炉煤气，每小时5万Nm3，成分为：H258%，CO7.4%，CO2 3.5%，CH424.2%，CnHm2.3%，N24.6%，H2S 100-200mg/ Nm3；有机硫200-400 mg/ Nm3；热值4000大卡/ Nm3左右，送预净化装置除掉其中大部分的煤焦油、萘和苯等杂质；预净化后的气体，去压缩机升压至0.8MPa(g)进入CO变换装置，CO与水蒸气反应生成CO2和H2O（如不变换，有毒的CO会进入到CH4中），同时将焦炉煤气中的大部分有机硫转化为H2S；变换气进入湿法脱硫装置，除掉80%以上的H2S，这样可以降低后续精脱硫的负荷以降低生产成本；初步脱硫后的气体经压缩机升压至2.6 MPa(g)进入湿法脱碳装置，脱除其中绝大部分的CO2；脱碳后的气体，进入精脱硫装置，将气体中的总硫含量脱除至0.1PPm以下，同时将气体中的少量的CO和CO2转化成甲烷，气体则变成了只含有H2、CH4、CmHn、N2的高净化度净化气；净化气进入变压吸附提甲烷装置，提取出甲烷气4900Nm3/h（焦炉作燃料富余的部分），经加压至4.0 MPa(g)作为管道天然气SNG销售；提甲烷后的尾气进入变压吸附提氢装置，按氢提取率85%，可提取出99.99%纯度的氢气25000 Nm3/h，供加氢装置使用；提氢后的尾气15700Nm3/h，其组分为：H2 28.28%，CH4 52.45%，CnHm4.77%，N2 14.5%，热值5900大卡/ Nm3，送焦炉和化产作为燃料。该尾气作为焦炉用燃料，总硫含量小于0.1PPm,彻底解决了焦炉燃气硫污染的问题。
原料醋酸33.5吨/h，所产氢气25000 Nm3/h，在醋酸加氢制乙醇装置中进行反应，生产出纯度为99.98%的无水乙醇产品25吨/h。
上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用焦炉煤气提氢制乙醇的方法，包括焦炉气预净化装置、CO变换装置、湿法脱硫装置、湿法脱除CO2装置、精脱硫及甲烷化装置、变压吸附提甲烷装置、变压吸附提氢装置、焦炉气压缩装置、氢气压缩装置、甲烷气压缩装置、醋酸加氢制乙醇装置，其特征在于，具体步骤如下：
a.将焦化化产所产的焦炉气送入焦炉气预净化装置，除掉杂质；
b.预净化后的焦炉气，经焦炉气压缩机加压后进入CO变换装置，产生变换气；
c.变换气进入湿法脱硫装置进行湿法脱硫；
d.湿法脱硫后的气体经压缩机升压后进入湿法脱碳装置；
e.脱碳后的气体，进入精脱硫装置，脱硫后的气体为高净化度的净化气；
f.净化气进入变压吸附提甲烷装置，提取出部分甲烷气，经加压后作为天然气销售；
g.提甲烷后的尾气进入变压吸附提氢装置，提取出大部分氢气，供加氢装置使用；
h.醋酸和氢气进入醋酸加氢装置，醋酸和氢气反应生成乙醇，经精馏后作为无水乙醇产品销售；
i.提氢后的尾气，送焦炉和化产作为燃料。
2.根据权利要求1所述的用焦炉煤气提氢制乙醇的生产方法，其特征在于，所述的焦炉气的组分（摩尔百分比）为：H258%，CO7.4%， CO23.5%，CH424.2%，CnHm2.3%，N24.6%，H2S100-200mg/ Nm3；有机硫200-400 mg/ Nm3；热值4000大卡/ Nm3。
3.根据权利要求1所述的用焦炉煤气提氢制乙醇的生产方法，其特征在于，所述的焦炉和化产所需燃料由后工序的提氢尾气提供；整个过程中各装置生产所需的水蒸气由焦化干熄焦装置提供。
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