CN108707064B - 一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，解决的技术问题目前生产二甲醚所采用的方法成本高，经济效益受到制约，本发明包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机一段，压缩到0.8Mpa；②将压缩后的高炉煤气与水蒸气混合制得混合气，将混合气送入变换反应器制得变换后气体；③变换后气体再由经过压缩机二段、三段压缩至压力为4.0Mpa后送入甲醇合成塔合成甲醇，将合成的甲醇送入甲醇储槽；④将甲醇储槽内的甲醇送入甲醇气化塔，在将甲醇送入二甲醚反应器；⑤将粗二甲醚换热降温后送入二甲醚精馏塔精馏。本发明原料路线新颖且节能、环保，生产成本低，产品质量好，是二甲醚生产上的一大进步创新，其经济和社会效益巨大。
Description
技术领域
本发明涉及化工和钢铁领域，具体涉及一种采用炼钢高炉煤气作为原料来反应合成二甲醚，充分利用工业废气生产洁净能源的高炉煤气联产二甲醚的生产方法。
背景技术
二甲醚是公认也是日益广泛应用的清洁能源，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，被广泛应用在工业、农业、医疗、日常生活等领域，二甲醚未来还用于代替汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔；由于石油资源短缺，煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚由甲醇脱水而得，作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发和生产的产品，是国内、外优先发展的产业。目前生产二甲醚所采用的方法，大部分为煤制甲醇二步法，成本高，经济效益受到制约，同时二甲醚生产也远远满足不了现代化工业生产上的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前生产二甲醚所采用的方法成本高，经济效益受到制约，同时满足不了现代化工业生产上的需要，提供一种利用炼钢过程中产生的高炉煤气来合成二甲醚的高炉煤气联产二甲醚的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机一段，压缩到0.8Mpa；②将压缩后的高炉煤气与水蒸气按体积比为（ (8-12):1）混合制得混合气，将混合气送入变换反应器制得变换后气体；③变换后气体再由经过压缩机二段、三段压缩至压力为4.0Mpa后送入甲醇合成塔，变换后气体在甲醇合成塔内合成甲醇，将合成的甲醇送入甲醇储槽；④将甲醇储槽内的甲醇送入甲醇气化塔，在将甲醇气化塔内经过换热的甲醇送入二甲醚反应器制得粗二甲醚；⑤将出二甲醚反应器的粗二甲醚经过二甲醚换热器换热降温后送入二甲醚精馏塔精馏得二甲醚产品，二甲醚产品经过冷却后送入产品储罐。所述二甲醚产品经过二甲醚水冷器冷却后送入产品储罐。
步骤①所述的净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N258%。
步骤②所述的高炉煤气与水蒸气的混合体积比为10:1。
步骤②所述的将混合气送入变换反应器时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸气催化变换为H2和CO2制得变换后气体。
步骤③中变换后气体在甲醇合成塔内合成甲醇时，在温度为220℃的铜系催化剂催化下CO加H2、CO2加H2合成为甲醇，合成的甲醇经过甲醇水冷器和甲醇分离器换热、冷却、分离后送入甲醇储槽。变换后气体再压缩至压力为4.0Mpa后经过换热器冷却后送入甲醇合成塔。
步骤③中甲醇分离器中未反应完全的气体经过膜分离器提取出占高炉煤气总体积10%的氢气返回系统循环使用。剩余的体积分数30%的氮气放空。
步骤④所述的将甲醇送入二甲醚反应器制得粗二甲醚时，在压力为0.8Mpa温度为360℃时加入酸性催化剂，甲醇脱水生产粗二甲醚。
步骤⑤所述的粗二甲醚在经过换热降温到130℃时送入二甲醚精馏塔精馏。
本发明提供了一种具有多级反应的二甲醚生产方法，用钢铁工业生产过程中的废气经过净化、调整原料成分、甲醇合成及二甲醚合成，经过不同催化反应达到生产出成本低廉的二甲醚产品。克服了现有原料单一的技术缺陷，有效解决了二甲醚生产原料路线和能耗大、成本高的问题。
本发明原料路线新颖且节能、环保，生产成本低，产品质量好，是二甲醚生产上的一大进步创新，其经济和社会效益巨大。
附图说明
图1是本发明高炉煤气联产二甲醚的生产系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明在实施例中，以标准状态1000立方米的高炉煤气生产二甲醚为例，具体方法是：将净化后的高炉煤气为原料，煤气组分体积百分百CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%，经管道节点a送入压缩机1的一段，压缩到0.8Mpa后与经管道节点c送入的100立方米的水蒸汽混合，混合后经管道节点b送入变换反应器2，在温度为380℃的铁系催化剂催化下CO加水蒸气部分变换为H2和CO2，变换以后气体组分为H2 28%、CO 10%、CO2 2%、N2 60%，经过管道节点d送压缩机压缩二段、压缩三段压缩到压力为4.0Mpa，压缩后气体经过管道节点e送入换热器3换热到200℃，再经过管道节点f送入甲醇合成塔4，在温度220℃铜系催化剂催化下CO加H2、CO2加H2合成甲醇，合成的甲醇经管道节点g经过换热器3降温到140℃再经过管道节点h送入甲醇冷却器5冷却到40℃以下，再经管道节点i进入甲醇分离器6分离出甲醇，经过管道节点j送入甲醇储槽7，然后把甲醇经过管道节点k送入甲醇预热器11预热到90℃经过管道节点L在送入甲醇气化塔8，甲醇经过气化后温度为133℃，经过管道节点m送入二甲醚换热器9，甲醇换热到180℃后经过管道节点n送入二甲醚反应器10，在压力0.8Mpa、温度360℃的酸性催化剂催化下甲醇脱水生产粗二甲醚，再经过节点o送入二甲醚换热器9降温到180℃左右，经过管道节点p送入甲醇预热器11降温到130℃，再经过管道节点q送入二甲醚精馏塔12，经过管道节点r精馏出合格的二甲醚，经过二甲醚冷却器13冷却到40℃以下，经过管道节点s后得320公斤二甲醚送入产品储罐。其中部分未反应的气体从甲醇分离器6放空，经过管道节点t送入膜分离器14提取10%的氢气100立方米经管道节点u返回系统循环使用，剩余的30%氮气约400立方米惰性气体经过管道节点v可直接放空。对其它量的生产，其工艺过程如上，不再累述。
实施例2：
如图1所示，一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机1一段，压缩到0.8Mpa；净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%；
②将压缩后的高炉煤气2000立方米与水蒸气200立方米混合制得混合气；所述的将混合气送入变换反应器2时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸气催化变换为H2和CO2制得变换后气体；
③变换后气体再由经过压缩机1二段、三段压缩至压力为4.0Mpa后送入甲醇合成塔4，变换后气体在甲醇合成塔4内合成甲醇，将合成的甲醇送入甲醇储槽7；变换后气体在甲醇合成塔4内合成甲醇时，在温度为220℃的铜系催化剂催化下CO加H2、CO2加H2合成为甲醇，合成的甲醇经过甲醇水冷器5和甲醇分离器6换热、冷却、分离后送入甲醇储槽7；变换后气体再压缩至压力为4.0Mpa后经过换热器3冷却后送入甲醇合成塔4；甲醇分离器6中未反应完全的气体经过膜分离器14提取出占高炉煤气总体积10%的氢气200立方米返回系统循环使用。剩余的体积分数30%的约600立方米氮气放空；
④将甲醇储槽7内的甲醇送入甲醇气化塔8，在将甲醇气化塔8内经过换热的甲醇送入二甲醚反应器10制得粗二甲醚；将甲醇送入二甲醚反应器9制得粗二甲醚时，在压力为0.8Mpa温度为360℃时加入酸性催化剂，甲醇脱水生产粗二甲醚；
⑤将出二甲醚反应器10的粗二甲醚经过二甲醚换热器9换热降温后送入二甲醚精馏塔12精馏得二甲醚产品，二甲醚产品经过冷却后送入产品储罐。所述二甲醚产品经过二甲醚水冷器13冷却后送入产品储罐；粗二甲醚在经过换热降温到130℃时送入二甲醚精馏塔12精馏。
各阶段物料具体走向同实施例1。
实施例3：
如图1所示，一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机1一段，压缩到0.8Mpa；净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%；
②将压缩后的高炉煤气3600立方米与水蒸气300立方米混合制得混合气；所述的将混合气送入变换反应器2时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸气催化变换为H2和CO2制得变换后气体；
其它步骤同实施例2。
实施例4：
如图1所示，一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机1一段，压缩到0.8Mpa；净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%；
②将压缩后的高炉煤气4000立方米与水蒸气500立方米混合制得混合气；所述的将混合气送入变换反应器2时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸气催化变换为H2和CO2制得变换后气体；
其它步骤同实施例2。
实施例5：
如图1所示，一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机1一段，压缩到0.8Mpa；净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%；
②将压缩后的高炉煤气5000立方米与水蒸气500立方米混合制得混合气；所述的将混合气送入变换反应器2时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸气催化变换为H2和CO2制得变换后气体；
其它步骤同实施例2。
本发明具有多级反应器，在不同催化剂、不同温度组成的变换反应、甲醇合成、甲醇脱水反应等工段组成的生产二甲醚工艺过程，且粗二甲醚混合物不经过冷凝，直接进入二甲醚精馏塔，利用反应热进行二甲醚精馏，而且反应后混合物用来加热蒸发塔内甲醇，用反应热代替外供热量，甲醇转化率高，产品质量高，能量利用率高能耗低，成本低，与现有生产二甲醚的方法上有着本质的不同。
本发明有效地提高了二甲醚转化率，同时充分利用反应后热量，实现节能，降低生产成本的目的，充分利用资源，利用能量，达到能量综合利用，具有先进、安全、高效、节能、投资少、成本低、质量好、无环境污染、环保的显著特点，经多次多批不同量从1000-5000立方米的测试和与其它方法生产的二甲醚相比，本发明可节约成本30%以上，节能50%以上，转化率提高10%以上，没有环境污染，是二甲醚生产上的一大创造，其经济和社会效益巨大。
Claims (7)
1.一种高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于包括以下步骤：①将净化后的高炉煤气送入压缩机（1）一段，压缩到0.8Mpa；
②将压缩后的高炉煤气与水蒸汽按体积比为（8-12）:1混合制得混合气，将混合气送入变换反应器（2）制得变换后气体；所述的将混合气送入变换反应器（2）时，在温度为380℃下加入铁系催化剂，将混合气中的CO和水蒸汽催化变换为H2和CO2制得变换后气体；
③变换后气体再由经过压缩机（1）二段、三段压缩至压力为4.0Mpa后送入甲醇合成塔（4），变换后气体在甲醇合成塔（4）内合成甲醇，将合成的甲醇送入甲醇储槽（7）；
④将甲醇储槽（7）内的甲醇送入甲醇气化塔（8），在将甲醇气化塔（8）内经过换热的甲醇送入二甲醚反应器（10）制得粗二甲醚；
⑤将出二甲醚反应器（10）的粗二甲醚经过二甲醚换热器（9）换热降温后送入二甲醚精馏塔（12）精馏得二甲醚产品，二甲醚产品经过冷却后送入产品储罐。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤①所述的净化后高炉煤气的组分体积百分百为CO 32%、CO2 8%、H2 3%、N2 58%。
3.根据权利要求1所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤②所述的高炉煤气与水蒸汽的混合体积比为10:1。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤③中变换后气体在甲醇合成塔（4）内合成甲醇时，在温度为220℃的铜系催化剂催化下CO加H2、CO2加H2合成为甲醇，合成的甲醇经过甲醇水冷器（5）和甲醇分离器（6）换热、冷却、分离后送入甲醇储槽（7）。
5.根据权利要求4所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤③中甲醇分离器（6）中未反应完全的气体经过膜分离器（14）提取出占高炉煤气总体积10%的氢气返回系统循环使用。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤④所述的将甲醇送入二甲醚反应器（9）制得粗二甲醚时，在压力为0.8Mpa温度为360℃时加入酸性催化剂，甲醇脱水生产粗二甲醚。
7.根据权利要求1所述的高炉煤气联产二甲醚的生产方法，其特征在于：步骤⑤所述的粗二甲醚在经过换热降温到130℃时送入二甲醚精馏塔（12）精馏。
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