CN106986747A - 一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天然气粉煤热解和天然气制甲醇技术领域。一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，利用天然气与氧气部分氧化后产生高温合成气与粉煤混合热解，产出高温油气和半焦；高温油气冷却分离后产出轻油、重油及高氢合成气；合成气进入低温甲醇洗系统洗去合成气气体中的硫和二氧化碳，洁净的合成气加压进入甲醇合成系统合成出粗甲醇，粗甲醇经过精馏系统产出合格的精醇送入甲醇储罐。本发明避免了发生天然气粉煤热解和天然气制甲醇生产需要双套工艺、工艺复杂、设备多、投资大、反应催化剂消耗多、原料气利用低等技术问题。

Description

一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺
技术领域
本发明涉及天然气粉煤热解和天然气制甲醇技术领域。
背景技术
近几年，随着我国工业的迅速发展，焦油、甲醇消费增速较快。从2001年至今，我国的焦油、甲醇表观消费量一直呈上升势头，甲醇年均增长达到21.7％，2015年表观消费量达到4000万吨，2015年焦油表观消费量到1600万吨。随着工业继续发展需要甲醇和焦油消耗量越来越大，而天然气制甲醇和天然气粉煤热解产焦油产量会越来越大，所以一种新型天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺技术，利用天然气部分氧化产生热源热解粉煤后去制甲醇工艺，简化工艺系统、节省能耗、减少设备数量和投资、企业经济效益显著增加
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何实现天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺工艺，避免发生天然气粉煤热解和天然气制甲醇生产需要双套工艺、工艺复杂、设备多、投资大、反应催化剂消耗多、原料气利用低等技术问题。
本发明所采用的技术方案是：一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，将天然气与氧气按照体积比为10:6-10：7混合，在1400-1600℃温度且3.0-4.0MPa的压强下在氧化炉中反应，将反应产物与煤粉在600-1000℃温度且3.0MPa的压强下的热解炉中进行热解，将热解产物分离出半焦、轻油、重油后用甲醇洗去硫化氢及二氧化碳，剩余产物进入甲醇合成系统中合成出粗甲醇，粗甲醇经过精馏产出精甲醇,送入成品罐区。
作为一种优选方式：用于洗去硫化氢及二氧化碳的甲醇在洗去硫化氢及二氧化碳后，将解析出的二氧化碳送到氧化炉中与天然气反应生产一氧化碳和氢气，将解析出的硫化氢制作成硫磺，将解析完成后的甲醇循环利用去洗热解产物分离出半焦、轻油、重油、氢气后的硫化氢及二氧化碳。
作为一种优选方式：煤粉粒度小于90微米，水分含量小于3％。
作为一种优选方式：将反应产物与煤粉在600-1000℃温度且3.0MPa的压强下进行热解是指，将煤粉和氮气在3.0MPa压强下喷入热解炉中，粉煤发生快速热解，热解温度控制在600-1000℃，压强控制在3.0MPa。
本发明的有益效果是：本发明同时实现了天然气煤粉热解和利用热解后的产物制作甲醇，减少了中间环节的消耗。
具体实施方式
天然气与氧气部分氧化后产生高温合成气与粉煤混合热解，产出高温油气和半焦；高温油气冷却分离后产出轻油、重油及高氢合成气；合成气进入低温甲醇洗系统洗去合成气气体中的硫和二氧化碳，洁净的合成气加压进入甲醇合成系统合成出粗甲醇，粗甲醇经过精馏系统产出合格的精醇送入甲醇储罐。天然气部分氧化热解装置工艺和天然气制甲醇装置工艺相组合。利用天然气与氧气部分氧化产生的大量高温合成气与粉煤热解，产出半焦，轻油、重油、合成气。产出半焦主要用于制作型煤或发电、气化；合成气进入低温甲醇洗脱去气体中的硫化氢及二氧化碳，洁净的净化气经过提压进入甲醇合成。低温甲醇洗脱去的CO2由解吸气压缩机送回部分氧化炉与CH4参与反应生产CO和H2，反应式如(CH4+CO2＝2CO+2H2)。6.洁净的净化气进入甲醇合成工序合成粗醇，粗醇经过精馏产出精醇,送入成品罐区。合成工序产生的H2由压缩机送入热解炉激冷区，激冷热解出来的混合物。
一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，包括以下工艺步骤：
原煤送入研磨和干燥系统，制得粒度小于90微米、水分含量小于3％、温度在100-105℃的粉煤；
天然气与纯氧气在部分氧化炉混合后部分燃烧(氧气与天然气比例0.6-0.7之间)，产生1400-1600℃、3.0-4.0MPa的高温合成气；
合格的粉煤经氮气加压至3.0MPa进入热解炉与高温合成气混合，在1100-1400℃的热解源的作用下，粉煤发生快速热解，热解温度控制在600-1000℃，热解反应后混合物出热解炉由合成系统分离出来的氢气激冷500℃以下进入分离系统；
粉煤热解后半焦由分离系统分离，送入后面工序用于型煤制作或发电、气化。
热解出来的高温混合气由分离系统送入油品冷却分离，分别分离出重油、轻油、合成气，重油、轻油送入油品储罐
从油品冷却分离系统装置来的合成气，进入低温甲醇洗系统洗涤脱除H2S和CO2，合格净化气经过压缩机提压送往合成工段，CO2解吸气经压缩机送部分氧化炉装置，酸性气去硫回收富产硫磺，吸收了H2S和CO2的富甲醇减压解吸再生后循环利用。
从低温甲醇洗系统来的合格的净化气(3.3MPa、40℃)及氢回收工序来的富氢气(3.7MPa、40℃)经过合成气压缩机压缩后与甲醇分离器分离出来的循环气(7.19MPa、40℃)在压缩机缸体内混合并经压缩升压至7.9MPa后送往甲醇合成系统合成粗甲醇。
从合成系统送来粗甲醇经精馏脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等其它重组分，生产GB338—2004高纯度级的精甲醇，经中间贮罐送往甲醇罐区，同时副产杂醇油，废水送往污水处理站。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果(1)设备整体造价低投资低；把天然气制甲醇和粉煤热解两个独立工艺进行合并，简化系统、减少设备数量和经济投资。(2)热能利用率高：天然气部分氧化产生的热能用于热解，最大回收热能，天然气制甲醇产生热能用于产生低压蒸汽。(3)减少催化剂的使用：天然气制甲醇转化工序，天然气与蒸汽混合经过催化剂，转化成合格气体，使用天然气部分氧化可以避免催化剂的使用。(4)减少蒸汽消耗，节约成本:天然气制甲醇工艺气体转换需要大量蒸汽混合催化产生合格气体，天然气部分氧化可以直接产生合格气体，减少蒸汽消耗，节约经济成本。
下表为本实施例粉煤热解后的合成气与天然气直接转换的合成气组成指标比较。
可以看出，采用粉煤热解后的合成气制甲醇，合成气中的氢碳比约为2.09，脱硫后可以直接用于制甲醇。

Claims (4)

1.一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，其特征在于：将天然气与氧气按照体积比为10:6-10：7混合，在1400-1600℃温度且3.0-4.0MPa的压强下在氧化炉中反应，将反应产物与煤粉在600-1000℃温度且3.0MPa的压强下的热解炉中进行热解，将热解产物分离出半焦、轻油、重油后用甲醇洗去硫化氢及二氧化碳，剩余产物进入甲醇合成系统中合成出粗甲醇，粗甲醇经过精馏产出精甲醇,送入成品罐区。
2.根据权利要求1所述的一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，其特征在于：用于洗去硫化氢及二氧化碳的甲醇在洗去硫化氢及二氧化碳后，将解析出的二氧化碳送到氧化炉中与天然气反应生产一氧化碳和氢气，将解析出的硫化氢制作成硫磺，将解析完成后的甲醇循环利用去洗热解产物分离出半焦、轻油、重油、氢气后的硫化氢及二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，其特征在于：煤粉粒度小于90微米，水分含量小于3％。
4.根据权利要求1所述的一种天然气热解粉煤和制甲醇一体化工艺，其特征在于：将反应产物与煤粉在600-1000℃温度且3.0MPa的压强下进行热解是指，将煤粉和氮气在3.0MPa压强下喷入热解炉中，粉煤发生快速热解，热解温度控制在600-1000℃，压强控制在3.0MPa。
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