CN110862839B - 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法 - Google Patents

一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110862839B
CN110862839B CN201911148144.0A CN201911148144A CN110862839B CN 110862839 B CN110862839 B CN 110862839B CN 201911148144 A CN201911148144 A CN 201911148144A CN 110862839 B CN110862839 B CN 110862839B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
methanol
gas
synthesis
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911148144.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110862839A (zh
Inventor
杨思宇
刘兆利
郑景元
钱宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201911148144.0A priority Critical patent/CN110862839B/zh
Publication of CN110862839A publication Critical patent/CN110862839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110862839B publication Critical patent/CN110862839B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/002—Removal of contaminants
    • C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
    • C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法。该系统包括空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元。该方法将酸性气体脱除单元排放的二氧化碳用于甲醇合成的原料气，既可以保证甲醇合成单元最佳的氢碳比，提高甲醇的产量，也可以降低CO2的排放；将甲醇合成单元的富氢驰放气补充至甲烷化单元，既可以保证甲烷化单元最佳的氢碳比，提高SNG的产量，还可以减少驰放气的排放。该方法通过联产天然气和甲醇，提高了碳元素和氢元素的利用率，其中碳元素的利用率可以达到50％以上，氢元素的利用率可以达到65％以上。其中天然气量和甲醇产量可以根据市场价格变化调整。

Description

一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法，通过该发明可以实现生产不同规模的天然气和甲醇，并且可以回收利用酸性气体脱除单元脱除的部分CO2气以及回收利用甲醇合成单元的驰放气。
背景技术
天然气(SNG)作为一种清洁、安全、便利的优质能源，在世界能源领域中一直扮演着重要的角色，被广泛应用于化工、发电等工业以及商业和民用等领域，同时高于95％的高热值天然气还可以作为一种能量存储载体。随着我国经济持续快速的发展和大气污染治理压力的持续增大，天然气资源与市场供需缺口量不断增大。目前煤化工领域，煤制天然气企业中，由于产品单一、煤炭价格波动以及天然气需求受到季节性影响波动很大等因素，导致煤制气企业的经济能力较差。同时煤制气工艺还存在CO2排放量大，碳氢资源利用度不高、能量消耗高等缺点。
甲醇(MeOH)是一种非常重要、需求量很大的有机化工原料，其在碳一化工领域中的作用尤为重要。甲醇还是一种清洁的燃料，可以直接掺入汽油、柴油作为燃料，还可以和汽油按照多种比例进行混合用于甲醇汽车的燃料。
目前在生产工艺上，一般仅能生产甲醇和天然气中的一种产品，其原料利用率不高，产品结构单一。在我国，80％以上的甲醇都来源于煤炭转化，这取决于我国富煤、少气、缺油的资源现状，而天然气储量不丰富且勘探开发难度较大，为满足天然气市场需要，国内主要采用进口策略。国内已探明的煤炭储量高达 2000多亿吨，发展煤炭联产甲醇和天然气产业，最大限度利用煤气化中的各种成分，不仅可以满足甲醇市场需要，也可以减少天然气的进口。
目前，煤制天然气过程的工艺流程图见图1，主要由五部分组成：空分单元、煤气化单元、变换单元、酸性气体脱除单元和甲烷化单元。煤制甲醇的工艺流程图见图2，主要包括：空分单元、煤气化单元、变换单元、酸性气体脱除单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元。可以看出，煤制天然气流程和煤制甲醇流程的在空分、气化、变换及酸性气体脱除单元等工艺上重叠，合成工艺的相似度较高，因此煤制天然气工艺联产甲醇是工艺调整最少、工艺匹配性最高的联产方式。
现有的煤制天然气产业碳排放高的一个原因是变换单元的存在。在变换单元中CO和H2O会变换为CO2和H2。冗余的碳将会在酸性气体脱除单元中以CO2的形式排出系统外，这一方面会对造成温室效应，另一方面也会造成碳元素的损失。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种煤制天然气联产甲醇的系统。本发明系统有助于提高企业适应市场的能力和经济性，同时可以降低二氧化碳及驰放气的排放，提高资源利用效率，降低能耗。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述系统制天然气联产甲醇的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤制天然气联产甲醇的系统，包括空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元；
所述的空分单元设置空气入口、氮气出口和氧气出口，氧气出口连接至煤气化单元的氧气入口；
煤气化单元设置有氧气入口、原料煤入口、中压蒸汽入口、废渣出口、低压蒸汽出口和煤气化粗合成气出口，煤气化粗合成气出口连接酸性气体脱除单元的煤气化粗合成气入口；
酸性气体脱除单元设置有煤气化粗合成气入口、硫化物出口、净化合成气出口和二氧化碳出口，其中，净化合成气出口分为两个通道，一个通道连接至深冷分离单元，另一个通道连接至甲烷化单元，此外，二氧化碳出口分为两个通道，一个通道连接至甲醇合成单元，另一个通道排出系统外；
深冷分离单元设置有净化合成气入口、甲醇合成进料气出口和合成天然气出口，甲醇合成进料气出口连接甲醇合成单元的甲醇合成进料气入口，合成天然气出口输出合成天然气产品；
甲醇合成单元设置有甲醇合成进料气入口，驰放气出口、中压蒸汽出口、闪蒸气出口和粗甲醇出口，驰放气出口连接甲烷化单元的驰放气入口，闪蒸气排出系统外，粗甲醇出口连接甲醇精馏单元的粗甲醇入口；
甲醇精馏单元设置有粗甲醇入口、精甲醇出口和废水出口，精甲醇出口输出甲醇产品，废水系统排出系统外；
甲烷化单元设置有净化合成气入口、驰放气入口、中压蒸汽出口和合成天然气出口，合成天然气出口输出合成天然气产品。
煤制天然气联产甲醇的工艺中，净化合成气中的氢碳比
Figure BDA0002282797250000031
为 2.3～2.8，甲烷化单元最佳的氢碳比为3左右，甲醇合成单元最佳的氢碳比为2 左右。因此净化合成气用于甲烷化时，氢碳比过低；用于甲醇合成时，氢碳比过高。因此选择将甲醇合成单元的富氢驰放气用于甲烷化单元补氢，将酸性气体脱除单元脱除的CO2气用于甲醇合成补碳，这样既可以保证甲烷化单元和甲醇合成单元最佳的氢碳比进料组成，又可以回收利用脱除的CO2气和排放的驰放气，既可以减少对环境的影响，又可以提高碳氢资源的利用率，从而提高了天然气和甲醇的产量。煤制天然气联产甲醇系统的工艺流程图见图3。
本发明进一步提供一种采用上述系统制天然气联产甲醇的方法，包括以下步骤：
空气在进入空分单元后分离成氮气和氧气；氧气直接进入煤气化单元，在中压蒸汽下与原料煤高温气化反应制得煤气化粗合成气以及剩余废渣，煤气化粗合成气在煤气化单元中的气化炉的废热锅炉中副产低压蒸汽排出；煤气化粗合成气经过酸性气体脱除单元脱出硫化物和高浓度的二氧化碳，得到净化合成气，其中脱除的硫化物进入后续的克劳斯硫回收单元，脱除的二氧化碳分为两部分，一部分二氧化碳进入甲烷合成单元，另一部分二氧化碳排出系统外贮存，净化合成气也分为两部分，一部分净化合成气进入深冷分离单元，另一部分净化合成气进入甲烷化单元；净化合成气进入深冷分离单元后分离出的甲烷作为天然气，剩余的合成气和来自酸性气体脱除单元的CO2气适当调节流量配比后，作为甲醇合成原料气依次进入到甲醇合成单元与甲醇精馏单元，经过反应和提纯后获得甲醇产品，甲醇合成单元富氢的驰放气送至甲烷化单元；来自酸性气体脱除单元的净化合成气和来自甲醇合成单元的驰放气适当调节流量配比后，作为甲烷化单元的原料气，进入到甲烷化单元合成甲烷。
优选的，所述的煤气化粗合成气中的CH4含量为8～18％。
优选的，所述的煤气化粗合成气的氢碳比为2.3～2.8。
优选的，所述的煤气化单元的气化炉温度为800～1100℃，压力为30～50bar。
优选的，所述的净化合成气中的总硫含量≤0.1ppm，CO2≤0.1ppm。
优选的，所述的净化合成气分流到深冷分离单元和甲烷化单元的流量比为 0.5:1～5:1；
优选的，所述的深冷分离单元的甲烷产品的CH4含量为>98.0mol％；
优选的，所述的甲烷化单元的甲烷产品的CH4含量为>96.5mol％；
优选的，所述的甲烷化单元的反应器温度为330～680℃，压力为25～50bar。
优选的，所述的甲醇合成单元的粗甲醇产品的MeOH的含量为>80.0m％；
优选的，所述的甲醇合成单元的反应器温度为220～280℃，压力为50～80bar。
优选的，所述的甲醇精馏单元的甲醇产品的MeOH的纯度为>99.0m％；
优选的，所述的甲醇精馏单元的精馏塔温度为60～150℃，压力为1～10bar。
相对于现有技术，本发明的系统及方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明通过联产天然气和甲醇，提高了碳元素和氢元素的利用率，其中碳元素的利用率可以达到50％以上，氢元素的利用率可以达到65％以上。
(2)本发明优化了化工产品，使产品结构更多元化，可以生产不同产量的天然气产品和甲醇产品，其中天然气量可以在40～90％之间调整，甲醇产量可以在20～90％之间根据市场价格变化调整，可以帮助企业有效应对市场的波动性，有效提升经济性。
(3)本发明将酸性气体脱除单元排放的二氧化碳用于甲醇合成的原料气，既可以保证甲醇合成单元最佳的氢碳比，提高甲醇的产量，也可以降低CO2的排放。
(4)本发明将甲醇合成单元的富氢驰放气补充至甲烷化单元，既可以保证甲烷化单元最佳的氢碳比，提高SNG的产量，还可以减少驰放气的排放，避免对环境的影响。
(5)本发明取消了变换单元，可以有效地降低CO2的排放量，提高了碳元素的利用率。
附图说明
图1为现有技术中煤制天然气工艺流程图。
图2为现有技术中煤制甲醇工艺流程图。
图3为本发明一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
以下实施例采用的系统设置如下：
一种煤制天然气联产甲醇的系统，包括空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元；
所述的空分单元设置空气入口、氮气出口和氧气出口，氧气出口连接至煤气化单元的氧气入口；
煤气化单元设置有氧气入口、原料煤入口、中压蒸汽入口、废渣出口、低压蒸汽出口和煤气化粗合成气出口，煤气化粗合成气出口连接酸性气体脱除单元的煤气化粗合成气入口；
酸性气体脱除单元设置有煤气化粗合成气入口、硫化物出口、净化合成气出口和二氧化碳出口，其中，净化合成气出口分为两个通道，一个通道连接至深冷分离单元，另一个通道连接至甲烷化单元，此外，二氧化碳出口分为两个通道，一个通道连接至甲醇合成单元，另一个通道排出系统外；
深冷分离单元设置有净化合成气入口、甲醇合成进料气出口和合成天然气出口，甲醇合成进料气出口连接甲醇合成单元的甲醇合成进料气入口，合成天然气出口输出合成天然气产品；
甲醇合成单元设置有甲醇合成进料气入口，驰放气出口、中压蒸汽出口、闪蒸气出口和粗甲醇出口，驰放气出口连接甲烷化单元的驰放气入口，闪蒸气排出系统外，粗甲醇出口连接甲醇精馏单元的粗甲醇入口；
甲醇精馏单元设置有粗甲醇入口、精甲醇出口和废水出口，精甲醇出口输出甲醇产品，废水系统排出系统外；
甲烷化单元设置有净化合成气入口、驰放气入口、中压蒸汽出口和合成天然气出口，合成天然气出口输出合成天然气产品。
以下实施例采用上述系统制天然气联产甲醇的方法如下，如工艺流程图3 所示：
空气在进入空分单元后分离出氧气；氧气直接进入煤气化单元，和中压蒸汽、原料煤发生高温气化反应制得煤气化粗合成气；煤气化粗合成气经过酸性气体脱除单元脱出硫化物和二氧化碳，得到净化合成气，其中脱除的硫化物进入到后续的克劳斯硫回收单元，脱除的二氧化碳分为两部分，一部分二氧化碳进入到甲醇合成单元，用于甲醇合成的补碳原料气，另一部分二氧化碳排出系统外，净化合成气也分为两部分，一部分净化合成气进入到深冷分离单元，另一部分净化合成气进入到甲烷化单元，；深冷分离单元分离出的甲烷气作为天然气产品，剩余的合成气进入到甲醇合成单元作为甲醇合成的原料气；来自酸性气体脱除单元的补碳CO2气和来自深冷分离的合成气一起作为甲醇合成的原料气，并通过调整配比以达到最佳的甲醇合成的氢碳比要求，经过甲醇合成单元产生粗甲醇，粗甲醇进入到甲醇精馏单元，经过分离提纯后制得精甲醇产品；甲醇合成的富氢驰放气进入到甲烷化单元用作甲烷化的补氢原料气，驰放气和来自酸性气体脱除单元的净化合成气一起作为甲烷化单元的原料气，通过调整配比以达到最佳的甲烷化的氢碳比要求，经过甲烷化单元合成天然气产品，甲烷化单元生产的天然气产品和来自深冷分离的天然气产品混合后一起作为最终的天然气产品。
实施例1
空气流量为400000Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和310000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到煤气化单元(气化炉温度为1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气分流比为0.25，其中一部分净化合成气 (净化合成气的20％)进入到甲烷化单元，另一部分(净化合成气的80％)进入到深冷分离单元，深冷分离单元分离出甲烷产品(CH4含量为98.5mol％)量为2750kmol/h，深冷分离剩余的合成气量为11800kmol/h进入到甲醇合成单元，甲醇合成单元的进料合成气的氢碳比为2.05，其中来自酸性气体脱除单元的CO2气(CO2的含量为96.5mol％)量为750kmol/h，甲醇合成单元制得的粗甲醇产品 (MeOH的质量分数为90.5％)量为4470kmol/h(质量流量为135000kg/h)进入到甲醇精馏单元，甲醇合成单元的驰放气(氢气含量为75.5mol％)量为750kmol/h进入到甲烷化单元，甲醇精馏单元制得的精甲醇产品(MeOH的质量分数为 99.9％)量为3760kmol/h(120500kg/h)，甲烷化单元的入口原料气的氢碳比为 3.05，甲烷化单元制得的天然气产品(CH4含量为96.5mol％)量为1550kmol/h，甲烷化单元制得的天然气产品和深冷分离得到的天然气产品经过混合后得到最终的甲烷产品(CH4的含量为98.0mol％)量为4300kmol/h(体积流量为 95800Nm3/h)。
实施例2
空气流量为401500Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和316000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到煤气化单元(气化炉温度为 1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气分流比为0.25，其中一部分净化合成气(净化合成气的20％)进入到甲烷化单元，另一部分(净化合成气的80％)进入到深冷分离单元，深冷分离单元分离出甲烷产品(CH4含量为98.5mol％)量为2750kmol/h，深冷分离剩余的合成气量为11800kmol/h进入到甲醇合成单元，甲醇合成单元的进料合成气的氢碳比为2.05，其中来自酸性气体脱除单元的CO2气(CO2的含量为96.5mol％)量为750kmol/h，甲醇合成单元制得的粗甲醇产品 (MeOH的质量分数为90.5％)量为4470kmol/h(质量流量为135000kg/h)进入到甲醇精馏单元，甲醇合成单元的驰放气(氢气含量为75.5mol％)量为750kmol/h进入到甲烷化单元，甲醇精馏单元制得的精甲醇产品(MeOH的质量分数为 99.9％)量为3760kmol/h(120500kg/h)，甲烷化单元的入口原料气的氢碳比为 3.05，甲烷化单元制得的天然气产品(CH4含量为96.5mol％)量为1550kmol/h，甲烷化单元制得的天然气产品和深冷分离得到的天然气产品经过混合后得到最终的甲烷产品(CH4的含量为98.0mol％)量为4300kmol/h(体积流量为 95800Nm3/h)。
实施例3
空气流量为400000Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和310000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到煤气化单元(气化炉温度为1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气分流比为0.43，其中一部分净化合成气 (净化合成气的30％)进入到甲烷化单元，另一部分(净化合成气的70％)进入到深冷分离单元，深冷分离单元分离出甲烷产品(CH4含量为98.5mol％)量为2400kmol/h，深冷分离剩余的合成气量为10300kmol/h进入到甲醇合成单元，甲醇合成单元的进料合成气的氢碳比为2.05，其中来自酸性气体脱除单元的CO2气(CO2的含量为96.5mol％)量为670kmol/h，甲醇合成单元制得的粗甲醇产品(MeOH的质量分数为90.5％)量为3900kmol/h(质量流量为117785kg/h)进入到甲醇精馏单元，甲醇合成单元的驰放气(氢气含量为75.5mol％)量为 1125kmol/h进入到甲烷化单元，甲醇精馏单元制得的精甲醇产品(MeOH的质量分数为99.9％)量为3280kmol/h(105120kg/h)，甲烷化单元的入口原料气的氢碳比为3.05，甲烷化单元制得的天然气产品(CH4含量为96.5mol％)量为 2325kmol/h，甲烷化单元制得的天然气产品和深冷分离得到的天然气产品经过混合后得到最终的甲烷产品(CH4的含量为98.0mol％)量为4700kmol/h(体积流量为105270Nm3/h)。
实施例4
空气流量为400000Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和310000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到气化单元(气化炉温度为 1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气分流比为1，其中一部分净化合成气 (净化合成气的50％)进入到甲烷化单元，另一部分(净化合成气的50％)进入到深冷分离单元，深冷分离单元分离出甲烷产品(CH4含量为98.5mol％)量为1720kmol/h，深冷分离剩余的合成气量为7370kmol/h进入到甲醇合成单元，甲醇合成单元的进料合成气的氢碳比为2.05，其中来自酸性气体脱除单元的CO2气(CO2的含量为96.5mol％)量为470kmol/h，甲醇合成单元制得的粗甲醇产品 (MeOH的质量分数为90.5％)量为2790kmol/h(质量流量为84260kg/h)进入到甲醇精馏单元，甲醇合成单元的驰放气(氢气含量为75.5mol％)量为 1870kmol/h进入到甲烷化单元，甲醇精馏单元制得的精甲醇产品(MeOH的质量分数为99.9％)量为2350kmol/h(75300kg/h)，甲烷化单元的入口原料气的氢碳比为3.05，甲烷化单元制得的天然气产品(CH4含量为96.5mol％)量为3880kmol/h，甲烷化单元制得的天然气产品和深冷分离得到的天然气产品经过混合后得到最终的甲烷产品(CH4的含量为98.0mol％)量为5600kmol/h(体积流量为124650Nm3/h)。
实施例5
空气流量为400000Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和310000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到煤气化单元(气化炉温度为 1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气全部进入深冷分离单元，深冷分离剩余的合成气量为14750kmol/h，其中来自酸性气体脱除单元的CO2气(CO2的含量为96.5mol％)量为940kmol/h，甲醇合成单元制得的粗甲醇产品(MeOH的质量分数为90.5％)量为5590kmol/h(质量流量为168800kg/h)进入到甲醇精馏单元，甲醇精馏单元制得的精甲醇产品(MeOH的质量分数为99.9％)量为4700kmol/h (150600kg/h)，深冷分离得到的天然气产品(CH4的含量为98.0mol％)量为 3440kmol/h(体积流量为76640Nm3/h)。
实施例6
空气流量为400000Nm3/h进入到空分单元，分离得到85000Nm3/h的氧气产品(O2的含量为99.5mol％)和310000Nm3/h的氮气产品(N2的含量为99.0mol％)，原料褐煤流量为260t/h和氧气、中压蒸汽一起进入到煤气化单元(气化炉温度为 1050℃，压力为4.0MPaA)，由煤气化单元产生的粗合成气量为27760kmol/h，粗合成气进入到酸性气体脱除单元脱除二氧化碳和硫化物后，得到净化合成气 (CO2含量为0.05ppm，H2S含量为0.05ppm)量为18230kmol/h，净化合成气的氢碳比为2.7，
酸性气体脱除单元出口的净化合成气全部进入到甲烷化单元，补充 3500kmol/h氢气至甲烷化单元，使净化合甲烷化单元的入口原料气的氢碳比为 3.00，甲烷化单元制得的天然气产品(CH4含量为96.5mol％)量为7700kmol/h (体积流量为171000Nm3/h)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤制天然气联产甲醇的方法，其特征在于，采用包括如下单元的系统：空分单元、煤气化单元、酸性气体脱除单元、深冷分离单元、甲烷化单元、甲醇合成单元和甲醇精馏单元；
所述的空分单元设置空气入口、氮气出口和氧气出口，氧气出口连接至煤气化单元的氧气入口；
煤气化单元设置有氧气入口、原料煤入口、中压蒸汽入口、废渣出口、低压蒸汽出口和煤气化粗合成气出口，煤气化粗合成气出口连接酸性气体脱除单元的煤气化粗合成气入口；
酸性气体脱除单元设置有煤气化粗合成气入口、硫化物出口、净化合成气出口和二氧化碳出口，其中，净化合成气出口分为两个通道，一个通道连接至深冷分离单元，另一个通道连接至甲烷化单元，此外，二氧化碳出口分为两个通道，一个通道连接至甲醇合成单元，另一个通道排出系统外；
深冷分离单元设置有净化合成气入口、甲醇合成进料气出口和合成天然气出口，甲醇合成进料气出口连接甲醇合成单元的甲醇合成进料气入口，合成天然气出口输出合成天然气产品；
甲醇合成单元设置有甲醇合成进料气入口，驰放气出口、中压蒸汽出口、闪蒸气出口和粗甲醇出口，驰放气出口连接甲烷化单元的驰放气入口，闪蒸气排出系统外，粗甲醇出口连接甲醇精馏单元的粗甲醇入口；
甲醇精馏单元设置有粗甲醇入口、精甲醇出口和废水出口，精甲醇出口输出甲醇产品，废水系统排出系统外；
甲烷化单元设置有净化合成气入口、驰放气入口、中压蒸汽出口和合成天然气出口，合成天然气出口输出合成天然气产品；
煤制天然气联产甲醇的步骤为：空气在进入空分单元后分离成氮气和氧气；氧气直接进入煤气化单元，在中压蒸汽下与原料煤高温气化反应制得煤气化粗合成气以及剩余废渣，煤气化粗合成气在煤气化单元中的气化炉的废热锅炉中副产低压蒸汽排出；煤气化粗合成气经过酸性气体脱除单元脱出硫化物和高浓度的二氧化碳，得到净化合成气，其中脱除的硫化物进入后续的克劳斯硫回收单元，脱除的二氧化碳分为两部分，一部分二氧化碳进入甲烷合成单元，另一部分二氧化碳排出系统外贮存，净化合成气也分为两部分，一部分净化合成气进入深冷分离单元，另一部分净化合成气进入甲烷化单元；净化合成气进入深冷分离单元后分离出的甲烷作为天然气，剩余的合成气和来自酸性气体脱除单元的CO2气适当调节流量配比后，作为甲醇合成原料气依次进入到甲醇合成单元与甲醇精馏单元，经过反应和提纯后获得甲醇产品，甲醇合成单元富氢的驰放气送至甲烷化单元；来自酸性气体脱除单元的净化合成气和来自甲醇合成单元的驰放气适当调节流量配比后，作为甲烷化单元的原料气，进入到甲烷化单元合成甲烷；
所述的煤气化粗合成气中的CH4含量为8～18%；
所述的煤气化粗合成气的氢碳比为2.3～2.8；
所述的净化合成气分流到深冷分离单元和甲烷化单元的流量比为0.5:1～5:1。
2.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：所述的煤气化单元的气化炉温度为800～1100℃，压力为30～50bar。
3.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：所述的净化合成气中的总硫含量≤0.1ppm，CO2≤0.1ppm。
4.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：所述的深冷分离单元的甲烷产品的CH4含量为>98.0mol%。
5.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：
所述的甲烷化单元的甲烷产品的CH4含量为>96.5mol%；
所述的甲烷化单元的反应器温度为330～680℃，压力为25～50bar。
6.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：
所述的甲醇合成单元的粗甲醇产品的MeOH的含量为>80.0m%；
所述的甲醇合成单元的反应器温度为220～280℃，压力为50～80bar。
7.根据权利要求1所述的制天然气联产甲醇的方法，其特征在于：
所述的甲醇精馏单元的甲醇产品的MeOH的纯度为>99.0m%；
所述的甲醇精馏单元的精馏塔温度为60～150℃，压力为1～10bar。
CN201911148144.0A 2019-11-21 2019-11-21 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法 Active CN110862839B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911148144.0A CN110862839B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911148144.0A CN110862839B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110862839A CN110862839A (zh) 2020-03-06
CN110862839B true CN110862839B (zh) 2021-05-14

Family

ID=69655786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911148144.0A Active CN110862839B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110862839B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113563148B (zh) * 2021-07-26 2023-06-16 华南理工大学 一种集成余热制冷的煤制天然气和甲醇多联产系统及方法
CN115959970A (zh) * 2021-10-11 2023-04-14 新奥科技发展有限公司 零碳排放的煤制甲醇系统及煤制甲醇的方法
CN114394883A (zh) * 2021-11-02 2022-04-26 华陆工程科技有限责任公司 粉煤废锅气化耦合绿电绿氢实现近零碳排放制备甲醇的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101434879A (zh) * 2008-12-15 2009-05-20 四川天一科技股份有限公司 以焦炉煤气和煤为原料制甲醇合成气和压缩天然气的方法
US8430938B1 (en) * 2006-07-13 2013-04-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Control algorithm for autothermal reformer
CN103524299A (zh) * 2012-07-06 2014-01-22 杭州林达化工技术工程有限公司 一种合成甲醇和合成甲烷联产的方法和设备
CN105838461A (zh) * 2015-01-13 2016-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于煤制天然气的合成气甲烷化工艺
CN107032954A (zh) * 2017-05-03 2017-08-11 中为(上海)能源技术有限公司 利用煤炭地下气化产品气生产甲醇及其衍生物的方法
CN108046987A (zh) * 2018-01-12 2018-05-18 合肥工业大学 一种低碳高效的煤和焦炉气联供制乙二醇系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102977958B (zh) * 2012-12-03 2014-04-09 华东理工大学 通过合成甲醇对煤制天然气进行调峰的制备方法
CN110002953A (zh) * 2019-04-30 2019-07-12 华南理工大学 一种固定床煤气化合成甲醇联产lng的工艺方法与装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8430938B1 (en) * 2006-07-13 2013-04-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Control algorithm for autothermal reformer
CN101434879A (zh) * 2008-12-15 2009-05-20 四川天一科技股份有限公司 以焦炉煤气和煤为原料制甲醇合成气和压缩天然气的方法
CN103524299A (zh) * 2012-07-06 2014-01-22 杭州林达化工技术工程有限公司 一种合成甲醇和合成甲烷联产的方法和设备
CN105838461A (zh) * 2015-01-13 2016-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于煤制天然气的合成气甲烷化工艺
CN107032954A (zh) * 2017-05-03 2017-08-11 中为(上海)能源技术有限公司 利用煤炭地下气化产品气生产甲醇及其衍生物的方法
CN108046987A (zh) * 2018-01-12 2018-05-18 合肥工业大学 一种低碳高效的煤和焦炉气联供制乙二醇系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110862839A (zh) 2020-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110862839B (zh) 一种煤制天然气联产甲醇的系统及方法
CN101293812B (zh) 含甲烷合成气联产甲醇和天然气技术
CN104004547B (zh) 一种煤气化与煤焦化联供联产系统及方法
CN109020780B (zh) 一种煤气化耦合煤焦化制甲醇系统及方法
CN102660330B (zh) 一种以煤炭、石油、天然气、盐为原料联产多种化工产品的方法
CN103351894B (zh) 焦炉煤气联合煤气化炉煤气合成天然气工艺
CN110776941B (zh) 一种带有甲烷三重整的生物质制氢装置及方法
CN110590501B (zh) 一种煤制天然气联产甲醇和乙二醇的加工工艺
CN103820183B (zh) 一种焦炉气直接补二氧化碳制合成天然气的方法
WO2016197702A1 (zh) 氯碱法与费托合成综合利用调节工艺及其设备
CN105111045B (zh) 由焦炉煤气合成低碳醇并副产天然气和液氨的方法
CN107446635B (zh) 一种焦炉煤气利用新方法
CN208182929U (zh) 一种将气化和电解耦合生产合成气的系统
JP4030846B2 (ja) メタノールの製造方法および装置
CN209854029U (zh) 一种无变换系统的合成气制甲醇装置
CN104447195B (zh) 一种利用电石炉尾气生产化工产品甲醇、天然气或合成油的方法
CN110002956B (zh) 一种煤基合成气与焦炉气制甲醇联产乙醇和lng的工艺方法与装置
CN113956684A (zh) 一种低碳高效生产炭黑的方法
CN109776261B (zh) 一种焦炉煤气直接制醇的方法及系统
CN113860991A (zh) 一种光催化联合煤制气实现低碳排放的氨醇联产方法
CN108299158B (zh) 一种集成化学链和二氧化碳利用技术的煤制甲醇系统及方法
CN101993748A (zh) 一种利用秸秆气制备合成天然气的方法
CN104974022A (zh) 一种煤基合成气与焦炉煤气生产二甲醚并联产天然气和尿素的工艺
CN104945229A (zh) 一种生产二甲醚的方法
CN105000533A (zh) 一种焦炉煤气和煤制气生产合成气的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant