CN107973270A - 一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,该工艺通过在焦炉煤气中添加适量CO2气,同时调整纯氧转化的操作参数,提供了一种适用于焦炉煤气气体特点的,能有效调节乙二醇合成气中H2/CO比值,降低燃料和蒸汽消耗的一种全新工艺。新工艺还有效实现了CO2的回收利用、降低转化工艺气中CH4含量等问题,同时改善了操作工况,保证了转化催化剂安全、稳定、长效运行,最终保证工厂长期、稳定运行。与常规转化工艺相比,该新工艺不仅安全、可靠,而且能耗低,环保效益好,在同等原料气量下,采用本发明的工艺技术,乙二醇产量可以增加25~35%左右,经济效益明显。

Description

一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺
技术领域
本发明涉及乙二醇领域,尤其涉及一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺。
背景技术
乙二醇是一种重要的石油化工基础有机原料,主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂及炸药等,此外还可用于涂料、照相显影液以及油墨等行业,用途十分广泛。我国乙二醇进口量大,是国内为数不多进口依存度较大的化工产品之一,唯有提高国内乙二醇产量,才能从根本上缓解我国乙二醇的供需矛盾。
焦炉煤气是焦化装置的副产品,作为一种优质、高效、低成本的原料和燃料,采用焦炉煤气制合成气后制取乙二醇,因其具有投资小,原料价格低,环保效益明显等优势,成本低于目前广泛采用的乙烯路线和煤制路线。
焦炉煤气制取乙二醇存在一个技术难点,主要是因为焦炉煤气中氢多碳少,而常规转化工艺CO2没有利用,55000Nm3/h的原料焦炉煤气只能生产~15万吨/年乙二醇,且富余大量氢气。采用本补碳转化工艺,可以实现CO2回收利用,乙二醇产量提高25~35%左右,正在做到了资源利用和效益的最大化。
目前焦炉煤气纯氧转化制取乙二醇合成气工艺中存在以下技术不足:
现有常规转化工艺在焦炉煤气中补加了过多的蒸汽,导致蒸汽耗量偏高;
现有常规转化工艺纯氧转化炉入口焦炉煤气温度过高(在550~650℃),加热炉消耗了过多的燃料;
现有常规转化工艺纯氧转化炉操作温度偏低,导致转化工艺气中CH4含量偏高;
现有常规转化工艺没有实现CO2的回收利用,生产乙二醇产品时被作为废气排放;
现有常规转化工艺转化出口工艺气中H2/CO的比值在3.5~3.8,用于生产乙二醇产品存在氢气严重富余的情况。
发明内容
针对现有常规转化工艺存在的上述不足,本发明提供了一种适用于焦炉煤气气体特点的,能有效调节乙二醇合成气中H2/CO比值的,降低燃料和蒸汽消耗的全新工艺,该工艺能改善操作工况、保证催化剂的使用寿命,实现CO2的回收利用,是一种安全可靠、节能环保的全新的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺。本发明是通过以下技术方案实现的:
一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,包括以下步骤:
(1)将原料焦炉煤气在加热炉对流段预热到200~250℃,再按蒸汽与烷烃的摩尔比为1.2~1.8加入中压蒸汽,同时添加脱碳单元再生塔来的CO2循环气,得到混合工艺气;
(2)将混合工艺气送入加热炉辐射段,加热到420~500℃送入纯氧转化炉,焦炉煤气在催化剂作用下与蒸汽、氧气在炉内发生燃烧、CH4蒸汽转化和CO变换反应,得到转化工艺气;
(3)转化炉出口转化工艺气温度在960~1050℃,进入转化废锅副产中压蒸汽,再经过冷却、分离后送至脱碳单元;
(4)在脱碳单元转化工艺气进入吸收塔,气体中的CO2被胺液吸收,净化后的工艺气作为乙二醇合成气由塔顶引出送至乙二醇工序,吸收了CO2的胺溶液进入再生塔,经蒸汽汽提解吸出其中的CO2气,再生后的胺液经增压、冷却后,返回吸收塔循环使用,而解吸的CO2气经压缩机增压后送回上游纯氧转化单元。
所述的原料焦炉煤气中含有的CH4干基摩尔百分含量在12~30%。
所述的原料焦炉煤气中含有的CO干基摩尔百分含量在5~15%。
所述的原料焦炉煤气中含有的H2干基摩尔百分含量在48~70%。
所述的原料焦炉煤气中含有的CO2干基摩尔百分含量在1~6%。
所述的混合工艺气中含有的CO2干基摩尔百分含量在8~24%。
所述的混合工艺气中含有的H2O摩尔百分含量在20~34%。
所述的混合工艺气在加热炉辐射段出口的工艺气温度在420~500℃。
所述的纯氧转化炉出口的工艺气温度在960~1050℃。
本发明的有益效果:本发明采用了新的工艺技术,与传统转化工艺相比,具体技术方案及对应有益效果如下:
(1)本补碳转化工艺将下游脱碳单元的CO2气全部循环返回上游纯氧转化单元,实现了CO2气的回收利用,降低了碳排放,环保效益明显。
(2)通过往焦炉煤气中添加CO2气,焦炉煤气中需要补加的中压蒸汽量可以减少20~30%,从而有效降低了系统的蒸汽消耗。
(3)采用补碳转化工艺后,最终的乙二醇合成气中CO摩尔百分含量从常规转化工艺的14~24%(mol%干基)提高到20~32%(mol%干基),乙二醇合成气中CO气量提高了~25~35%,下游乙二醇装置的产量相应可以提高25~35%。
(4)常规转化工艺得到的乙二醇合成气中H2/CO的比值在3.5~3.8,采用焦炉煤气补碳转化工艺后乙二醇合成气中H2/CO比值调整为2.2~2.6,接近乙二醇合成气对H2/CO≈2.0的理想气体配比。
(5)常规转化工艺混合工艺气需要加热到550℃~650℃再进入纯氧转化炉,采用本发明的新工艺,混合工艺气只需要加热至420~500℃,明显改善了加热炉的操作工况,同时节约了25~35%左右的燃料消耗。
(6)常规转化工艺转化工艺气中CH4含量在0.6~0.8%,采用本发明的新工艺转化工艺气中CH4含量≤0.4%。
综上所述,新工艺有效解决了CO2的回收利用、减少了蒸汽消耗和加热炉的燃料消耗、提高乙二醇合成气中CO的含量、降低转化工艺气中CH4的含量,同时改善了加热炉的操作工况,保证了转化催化剂的使用寿命,保证了工厂的长期、稳定运行。
附图说明
图1为焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺流程示意图。
图2为焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺的流程方块示意图。
图3为常规转化工艺的流程方块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述:
实施例1:
焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,包括以下步骤:
(1)将原料焦炉煤气在加热炉对流段预热到225℃,再按蒸汽与烷烃的摩尔比为1.6加入中压蒸汽,同时添加脱碳单元再生塔来的CO2循环气,得到混合工艺气;
(2)将混合工艺气送入加热炉辐射段,加热到450℃送入送入纯氧转化炉侧向进料,从空分来的氧气从纯氧转化炉顶部烧嘴进入,转化炉操作温度在1400℃,焦炉煤气在催化剂作用下与蒸汽、氧气在炉内发生燃烧、CH4蒸汽转化和CO变换反应,得到转化工艺气;
(3)转化炉出口转化工艺气温度在1014℃,进入转化废锅副产中压饱和蒸汽,再依次经过锅炉给水预热器、脱盐水预热器、水冷器等换热设备及各级分离器后送脱碳单元。
(4)在脱碳单元转化工艺气进入吸收塔底部,与由塔顶部下来的胺溶液逆流接触,气体中的CO2被胺溶吸收,净化后的工艺气作为乙二醇合成气由塔顶引出送乙二醇工序。吸收了CO2的胺溶液进入再生塔,经蒸汽汽提解吸出其中的CO2气,再生后的胺液经增压、冷却后,返回吸收塔循环使用,而解吸的CO2气经压缩机增压后送上游纯氧转化单元。
常规转化工艺如图3所示,常规转化工艺与本发明所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气新工艺的主要区别在于:1、CO2气的回收利用;2、加热炉和纯氧转化炉的操作工况;3、焦炉煤气中蒸汽的添加量;
常规转化工艺具体数据见表1:
表1:常规转化工艺数据
从表1看出,常规转化工艺不仅消耗了更多的燃料和蒸汽,还存在CO2排放,最后得到的乙二醇合成气中H2/CO≈3.68;远远超过了乙二醇合成气对H2/CO≈2.0的理想气体配比;乙二醇合成气中CO气量只有15600Nm3/h。
本发明所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺的流程方块示意图,如图2所示。本实施例焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺具体数据见表2:
表2:本实施例焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺
本实施例节约了25~35%的燃料和20~30%蒸汽,CO2气回收利用,得到的乙二醇合成气中H2/CO≈2.48;接近乙二醇合成气对H2/CO≈2.0的理想气体配比。乙二醇合成气中CO气量较常规转化工艺提高了~30.6%,乙二醇产量可以相应提高30%左右。
总体来说,与常规转化工艺相比,本发明所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气新工艺不仅安全、可靠,而且能耗低,环保效益好,采用本发明的工艺技术,乙二醇产量可以增加25~35%左右。

Claims (9)

1.一种焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,包括以下步骤:
(1)将原料焦炉煤气在加热炉对流段预热到200~250℃,再按蒸汽与烷烃的摩尔比为1.2~1.8加入中压蒸汽,同时添加脱碳单元再生塔来的CO2循环气,得到混合工艺气;
(2)将混合工艺气送入加热炉辐射段,加热到420~500℃送入纯氧转化炉,焦炉煤气在催化剂作用下与蒸汽、氧气在炉内发生燃烧、CH4蒸汽转化和CO变换反应,得到转化工艺气;
(3)转化炉出口转化工艺气温度达在960~1050℃,进入转化废锅副产中压蒸汽,再经过冷却、分离后送至脱碳单元;
(4)在脱碳单元转化工艺气进入吸收塔,气体中的CO2被胺液吸收,净化后的工艺气作为乙二醇合成气由塔顶引出送至乙二醇工序,吸收了CO2的胺溶液进入再生塔,经蒸汽汽提解吸出其中的CO2气,再生后的胺液经增压、冷却后,返回吸收塔循环使用,而解吸的CO2气经压缩机增压后送回上游纯氧转化单元。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的原料焦炉煤气中含有的CH4干基摩尔百分含量在12~30%。
3.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的原料焦炉煤气中含有的CO干基摩尔百分含量在5~15%。
4.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的原料焦炉煤气中含有的H2干基摩尔百分含量在48~70%。
5.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的原料焦炉煤气中含有的CO2干基摩尔百分含量在1~6%。
6.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的混合工艺气中含有的CO2干基摩尔百分含量在8~24%。
7.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的混合工艺气中含有的H2O摩尔百分含量在20~34%。
8.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的混合工艺气在加热炉辐射段出口的工艺气温度在420~500℃。
9.根据权利要求1所述的焦炉煤气补碳转化制乙二醇合成气工艺,其特征在于,所述的纯氧转化炉出口的工艺气温度在960~1050℃。
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