CN109206295A - 一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，将合成氨变压吸附工序中产出的富甲烷焦炉煤气进行降压，将焦炉煤气和降压后的富甲烷焦炉煤气按照5：1的体积比进行混合，并加压后，输送至甲烷蒸汽转化炉中；并通过甲烷蒸汽转化炉将混合后的焦炉煤气中的CH4转化成CO、CO2和H2，得出转化后的焦炉煤气；将转化后的焦炉煤气降温，并输送至甲醇合成塔；通过甲醇合成塔将焦炉煤气中的CO、CO2和H2进行合成反应，得出粗甲醇和富氢驰放气；将粗甲醇进行蒸馏提纯得到甲醇；本发明通过将氨合成变压吸附工序产出的富甲烷焦炉煤气与焦炉煤气混合作为原料气，提高了原料气中的甲烷含量，可以有效提高甲醇的产量。
Description
【技术领域】
本发明属于煤化工制甲醇和液氨的技术领域，尤其涉及一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法和系统。
【背景技术】
焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300～350m3(标准状态)。
目前焦炉煤气可采用不同的工艺方法来制备甲醇和液氨，由于制备甲醇主要是利用焦炉煤气中的CO和H2进行反应，但是焦炉煤气中的CO含量只占10％左右，但是制备效率较低，会影响甲醇的产量，而且该工艺中会产生富氢驰放气，会作为燃料送至锅炉燃烧，造成了浪费。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法和系统，利用合成氨解析气和焦炉煤气为原料气制甲醇，提高原料气中的CO和CH4含量，提高甲醇产量。
本发明的第一种技术方案：一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，包括以下步骤：
步骤1、将合成氨变压吸附工序中产出的富甲烷焦炉煤气进行降压，直至其压强≤15Kpa；
步骤2、将焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照3～6：1的体积比进行混合，并通过焦炉煤气压缩机为其加压至2.5MPa后，输送至甲烷蒸汽转化炉中；
步骤3、将空分工序得到的O2输送至甲烷蒸汽转化炉，并通过甲烷蒸汽转化炉将混合后的焦炉煤气中的CH4转化成CO、CO2和H2，得出转化后的焦炉煤气；
步骤4、将转化后的焦炉煤气降温，直至其温度为38～42℃，并加压至5.5MPa后输送至甲醇合成塔；
步骤5、通过甲醇合成塔将焦炉煤气中的CO、CO2和H2进行合成反应，得出粗甲醇和富氢驰放气；
步骤6、将粗甲醇进行蒸馏提纯得到甲醇。
进一步地，将步骤5中得到的富氢驰放气输送至氨合成工序，并最终得出液氨。
进一步地，步骤1中富甲烷焦炉煤气由体积含量为15％的CO、28％的H2、40％的CH4、8％的CO2、6％的N2和3％的烃类组成。
进一步地，步骤2中焦炉煤气由体积含量为10％的CO、60％的H2、20％的CH4、3％的CO2、3％的N2和4％的烃类组成。
进一步地，步骤3中空分得到的N2输送至氨合成工序。
进一步地，将步骤1合成氨变压吸附工序中产出的富氢气焦炉煤气输送至氨合成工序。
进一步地，步骤2中焦炉煤气的压强为≤15KPa。
本发明的第二种技术方案：一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的系统，包括焦炉煤气压缩机，焦炉煤气压缩机的第一进气口连接焦炉煤气进气管道、第二进气口连接合成氨变压吸附工序的富甲烷焦炉煤气出气口，焦炉煤气压缩机出气口连接甲烷蒸汽转化炉的第一进气口，甲烷蒸汽转化炉的第二进气口与空分工序的氧气出气口连接，甲烷蒸汽转化炉的出气口连接甲醇合成器的进气口，甲醇合成器的第一出气口连接精馏塔。
进一步地，甲醇合成器的第二出气口连接至氨合成工序的富氢气进气口，空分工序的氮气出气口连接氨合成工序的氮气进气口，合成氨变压吸附工序的富氢气焦炉煤气出气口连接氨合成工序的富氢气进气口。
本发明的有益效果是：通过将氨合成变压吸附工序产出的富甲烷焦炉煤气与焦炉煤气混合作为原料气，提高了原料气中的甲烷含量，可以有效提高甲醇的产量，并且通过将富氢气驰放气输送至氨合成工序中制备液氨产品，有效利用了富氢气驰放气，使利益最大化，为节能减排创造了条件，提高废气利用率，。
【附图说明】
图1为本发明一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，包括以下步骤：
步骤1、合成氨变压吸附工序中会产出富甲烷焦炉煤气和富氢气焦炉煤气，该富甲烷焦炉煤气由体积含量为15％的CO、25％的H2、40％的CH4、6％的CO2、6％的N2和8％的烃类组成，且压强一般为3.0MPa，所以需要对其进行降压，直至其压强≤15KPa。富氢气焦炉煤气中的氢气含量一般在82～90％左右，将其输送至氨合成工序，以制备液氨。
步骤2、未经处理的焦炉煤气由体积含量为10％的CO、60％的H2、20％的CH4、3％的CO2、3％的N2和4％的烃类组成，管道中焦炉煤气的压强为≤15Kpa。将该焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照3～6：1的体积比进行混合得到原料气，使原料气中的CO、CO2和CH4含量和比例增加(CH4含量增加至23％以上)，以提高甲醇的产量，并通过焦炉煤气压缩机为原料气加压至2.5MPa后，输送至甲烷蒸汽转化炉中。
步骤3、将空分工序得到的O2输送至甲烷蒸汽转化炉，N2输送至氨合成工序。并通过甲烷蒸汽转化炉将混合后的焦炉煤气中的CH4转化成CO、CO2和H2(CH4+H2O→CO+3H2、CH4+2H2O→CO2+3H2)，得出转化后的焦炉煤气，为制备甲醇做准备。
步骤4、由于甲烷蒸汽转化炉得出的焦炉煤气温度较高，在950℃左右，所以，将转化后的焦炉煤气降温，直至其温度为38～42℃，并通过循环气压缩机加压至5.5MPa后输送至甲醇合成塔。
步骤5、通过甲醇合成塔将焦炉煤气中的CO、CO2和H2进行合成反应(CO+2H2→CH3OH、CO2+3H2→CH3OH+H2O)，得出粗甲醇和富氢驰放气；富氢驰放气由体积含量为5％的CO、82％的H2、4％的CH4、5％的CO2、4％的N2组成，将其输送至氨合成工序，以提高氨合成工序中的氢气的含量，并最终得出液氨，提升液氨的产量。
步骤6、将粗甲醇进行蒸馏提纯得到甲醇。
某甲醇生产厂，按照本方法进行了试验，已验证其提升效果。
①2015年3月，采用焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照3：1的体积比进行混合，到甲醇合成塔处粗醇产量增加0.3吨/h，精馏后得到产品增加4.3吨/天。
②2015年5月，采用焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照5：1的体积比进行混合，到甲醇合成塔处粗醇产量增加0.4吨/h，精馏后得到产品增加5.7吨/天。
③2015年9月，采用焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照6：1的体积比进行混合，到甲醇合成塔处粗醇产量增加0.3吨/h，精馏后得到产品增加4.3吨/天。
以上数据说明，采用5：1的体积比进行混合是最适合本发明工艺流程的混合气配比，在年产10万吨的焦炉煤气制甲醇流程中每年可以增加产量1710吨(年有效生产天数按300天计算)。
本发明还公开了一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的系统，包括焦炉煤气压缩机，焦炉煤气压缩机的第一进气口连接焦炉煤气进气管道、第二进气口连接合成氨变压吸附工序的富甲烷焦炉煤气出气口，焦炉煤气压缩机出气口连接甲烷蒸汽转化炉的第一进气口，甲烷蒸汽转化炉的第二进气口与空分工序的氧气出气口连接，甲烷蒸汽转化炉的出气口连接甲醇合成器的进气口，甲醇合成器的第一出气口连接精馏塔，通过精馏塔制得高精度甲醇。
甲醇合成器的第二出气口连接至氨合成工序的富氢气进气口，空分工序的氮气出气口连接氨合成工序的氮气进气口，合成氨变压吸附工序的富氢气焦炉煤气出气口连接氨合成工序的富氢气进气口，这样可以增加氨合成工序中原料气的氢气含量，进而提高产量。
由于在实际生产中，用焦炉煤气生产甲醇工艺中，煤气中的氢气是富余的，相对的甲烷和一氧化碳含量不足，而生产合成氨却需要富氢气焦炉煤气，且富氢气驰放气和富甲烷焦炉煤气(解析气)均作为燃料气体使用，造成了有效气体的不合理利用。在甲醇和合成氨的生产过程中分别产生的解析气和驰放气恰好满足对方产品生产对原料气特性的需求，因此，本发明平衡了合成氨与甲醇生产中的煤气利用矛盾，增加了既定焦炉煤气量下的甲醇和液氨产量，还为合成氨提供了高纯度的富氢气驰放气作为原料气，增加了焦炉煤气利用率。
Claims (9)
1.一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将合成氨变压吸附工序中产出的富甲烷焦炉煤气进行降压，直至其压强≤15Kpa；
步骤2、将焦炉煤气和步骤1中降压后的富甲烷焦炉煤气按照3～6：1的体积比进行混合，并通过焦炉煤气压缩机为其加压至2.5MPa后，输送至甲烷蒸汽转化炉中；
步骤3、将空分工序得到的O2输送至所述甲烷蒸汽转化炉，并通过甲烷蒸汽转化炉将混合后的焦炉煤气中的CH4转化成CO、CO2和H2，得出转化后的焦炉煤气；
步骤4、将转化后的焦炉煤气降温，直至其温度为38～42℃，并加压至5.5MPa后输送至甲醇合成塔；
步骤5、通过甲醇合成塔将焦炉煤气中的CO、CO2和H2进行合成反应，得出粗甲醇和富氢驰放气；
步骤6、将粗甲醇进行蒸馏提纯得到甲醇。
2.如权利要求1所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，将步骤5中得到的富氢驰放气输送至氨合成工序，并最终得出液氨。
3.如权利要求1或2所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，步骤1中富甲烷焦炉煤气由体积含量为15％的CO、28％的H2、40％的CH4、8％的CO2、6％的N2和3％的烃类组成。
4.如权利要求3所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，步骤2中焦炉煤气由体积含量为10％的CO、60％的H2、20％的CH4、3％的CO2、3％的N2和4％的烃类组成。
5.如权利要求2所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，步骤3中空分得到的N2输送至所述氨合成工序。
6.如权利要求5所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，将步骤1合成氨变压吸附工序中产出的富氢气焦炉煤气输送至氨合成工序。
7.如权利要求1所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的方法，其特征在于，步骤2中所述焦炉煤气的压强为≤15KPa。
8.一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的系统，其特征在于，包括焦炉煤气压缩机，所述焦炉煤气压缩机的第一进气口连接焦炉煤气进气管道、第二进气口连接合成氨变压吸附工序的富甲烷焦炉煤气出气口，所述焦炉煤气压缩机出气口连接甲烷蒸汽转化炉的第一进气口，所述甲烷蒸汽转化炉的第二进气口与空分工序的氧气出气口连接，所述甲烷蒸汽转化炉的出气口连接甲醇合成塔的进气口，所述甲醇合成塔的第一出气口连接精馏塔。
9.如权利要求8所述的一种合成氨解析气配焦炉煤气制甲醇的系统，其特征在于，所述甲醇合成塔的第二出气口连接至氨合成工序的富氢气进气口，所述空分工序的氮气出气口连接氨合成工序的氮气进气口，所述合成氨变压吸附工序的富氢气焦炉煤气出气口连接氨合成工序的富氢气进气口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190115 |