CN117208847A - 一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法和系统,所述方法包括焦炉煤气经缓冲、初步增压、预净化、再次增压、脱硫、转化,得到转化气;转化气一路制合成氨,一路生产甲醇;其中制合成氨包括:将转化气进行变换、脱碳,得到脱碳后气体;空分产的氮气和脱碳后气体混合进行甲烷化处理,得到合成新鲜气;将合成新鲜气增压后进行液氨合成;其中生产甲醇包括:转化气经换热以降温,然后压缩后进行甲醇合成,得到粗甲醇;粗甲醇经精馏后产出精甲醇产品。本发明以并联形式生产合成氨和甲醇、氢气,方便调配两种产品比例。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域,尤其是涉及一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法和系统。
背景技术
焦炉煤气又称焦炉气,是指炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后,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。焦炉煤气中主要成分包括氢气57%,一氧化碳10.23%,二氧化碳2.84%,甲烷23%,氮气4%,乙烯2.01%,乙烷0.45%,氧0.47%。目前焦炉煤气主要用于制备甲醇或甲醇副产合成氨、甲烷或甲烷副产合成氨。
其中,焦炉气制甲醇联产合成氨的工艺路线(图1)包括:
焦炉煤气先经气柜进行缓冲,经初步压缩后经TSA煤气净化,将煤气中杂质脱除,经焦炉气增压再次压缩,经精脱硫将煤气中硫脱除,再经转化装置将煤气中甲烷、乙烷、乙烯转化为氢气和一氧化碳(合成气),经合成气压缩机送到甲醇合成装置合成粗甲醇。粗甲醇经精馏后产出精甲醇产品。甲醇合成驰放气经PSA制氢后,氢气与空分(空气分离)氮气一起经合成气压缩机加压送到氨合成系统生产液氨。现有的焦炉气制甲醇联产合成氨工艺以生产甲醇为主,生产合成氨为辅,利用甲醇驰放气(废气)做原料生产合成氨。该工艺能够较高效利用甲醇驰放气,提高企业利润。但无法调配甲醇和合成氨产量。
发明内容
本发明在原有技术上对工艺路线进行调整,以生产合成氨为主,生产甲醇为辅,解决装置扩能改造中,旧产能的利用,同时解决焦炉煤气制甲醇和合成氨产能调整问题。
本发明的目的之一在于提供一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法。
本发明的目的之二在于提供一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的系统。
第一方面,本发明提供了一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法,包括以下步骤:
1)焦炉煤气经缓冲、初步增压后进行预净化以脱除杂质,得到预净化后煤气;
2)将预净化后煤气再次增压后进行脱硫,得到脱硫后气体;
3)将脱硫后气体进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
4)转化气一路制合成氨,一路生产甲醇;
其中制合成氨包括:
将转化气进行变换反应以使转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳,得到变换气;
将变换气进行脱碳以脱除变换气中的二氧化碳,得到脱碳后气体;
空分产的氮气和脱碳后气体混合进行甲烷化处理,得到合成新鲜气;
将合成新鲜气增压后进行液氨合成;
其中生产甲醇包括:
转化气经换热以降温,然后压缩后进行甲醇合成,得到粗甲醇;粗甲醇经精馏后产出精甲醇产品。
下面对各步骤进行详细说明:
步骤1)
焦炉煤气来自焦化装置,优选地,所述焦炉煤气中甲烷含量(体积分数)为15-23%,氢气含量为50-60%,一氧化碳含量为8-12%,余量为氮气、二氧化碳,微量的有机硫、SO2、焦油、粉尘和水蒸气。
在一些实施方式中,将所述焦炉煤气送入气柜缓冲,使其压力稳定;缓冲后压力为4-5KPa,优选为4.5KPa。
在一些实施方式中,通过压缩机将焦炉煤气初步增压至0.5-1MPa,优选为0.7MPa。
在一些实施方式中,通过TSA变温吸附单元进行预净化以脱除焦油、萘、苯、重烃等杂质。
步骤2)
在一些实施方式中,通过压缩机将焦炉煤气再次增压至2-3MPa,优选为2.4MPa。
在一些实施方式中,通过精脱硫装置进行脱硫,脱除焦炉煤气中的有机硫和无机硫,脱硫后的焦炉煤气中总硫含量低于0.1ppm。可以通过催化加氢将有机硫转化为硫化氢,再用脱硫剂(如氧化锌脱硫剂)将硫化氢精脱。催化加氢可以采用现有的催化加氢催化剂,如铁钼加氢催化剂。
步骤3)
在一些实施方式中,经转化装置(纯氧转化单元)将煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,转化装置内通入氧气和水蒸气。
在一些实施方式中,转化条件为:转化使用的催化剂为镍基催化剂,转化温度为900-1200℃,优选为1000℃。
步骤4)
转化气分为两路,一路去做合成氨,一路去生产甲醇。
去合成氨的转化气:
在一些实施方式中,通过变换装置进行变换反应,将转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳,得到变换气。
在一些实施方式中,变换分中温和低温两段变换,中温变换使用铁系催化剂,反应温度310-450℃,优选350℃;低温变换使用铜系催化剂,反应温度180-230℃,优选200℃。
在一些实施方式中,通过脱碳装置进行脱碳以脱除变换气中的二氧化碳;
优选地,采用PSA变压吸附法或MDEA(N-甲基二乙醇胺)法对变换气中的CO2进行脱除;脱碳装置出去的脱碳后气体中CO2含量低于400ppm,脱碳后气体中氢气含量在95%以上。
在一些实施方式中,通过空分装置进行空分(空气分离),获得氮气;
将空分产的氮气和脱碳后气体一起进入甲烷化装置进行甲烷化处理,利用自身富含的氢气将其中微量一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷。控制甲烷化装置出口气体中一氧化碳和二氧化碳的总含量小于10ppm。
优选地,空分产的氮气和脱碳后气体的气量之比为3:1。
优选地,甲烷化处理条件:甲烷化处理使用的催化剂为镍基催化剂,甲烷化温度为290-360℃,优选为310℃。
在一些实施方式中,通过压缩机将合成新鲜气增压到12-15MPa,优选14MPa后进入氨合成装置进行液氨合成(氢气和氮气合成氨);
优选地,液氨合成过程进行冷却,可以通过氨冰机为氨合成装置提供所需冷量;
液氨合成条件:液氨合成使用的催化剂为铁系催化剂,液氨合成温度为360-500℃,优选为490℃。
在一些实施方式中,制合成氨还包括氢回收步骤:液氨合成后的弛放气经膜回收装置回收驰放气中氢气,再用于液氨合成,以提高氢气利用率。
在一些实施方式中,转化气经甲醇精馏换热以降温。可以理解的是,也可以不经过甲醇精馏换热,而是经过其它介质换热降温。
在一些实施方式中,通过压缩机将转化气增压至5-8MPa,优选6.0MPa进入甲醇合成装置(如甲醇合成塔)进行甲醇合成,得到粗甲醇;
优选地,甲醇合成装置在甲醇合成铜系催化剂的作用下合成粗甲醇,甲醇合成温度为220-260℃,优选为220℃。
在一些实施方式中,粗甲醇进入甲醇精馏塔进行精馏,得到精甲醇;
优选地,精馏采用三塔精馏工艺,预精馏的塔顶温度为75-80℃,压力为0.05-0.06MPa;加压精馏的塔顶温度为115-125℃,压力为0.45-0.5MPa,塔釜温度为125-135℃;常压精馏的塔顶温度为64-67℃,塔釜温度为105-110℃。
在一些实施方式中,所述方法还包括:脱碳后的弛放气经PSA变压吸附生产99.999%纯度的高纯氢气。
本发明以并联形式生产合成氨和甲醇、氢气,方便调配两种产品比例。
第二方面,本发明提供了一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的系统,所述系统包括:
转化气合成单元,其用于将焦炉煤气进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
氨合成单元,其接受来自转化气合成单元的转化气,用于将转化气制合成氨;以及,
甲醇合成单元,其接受来自转化气合成单元的转化气,用于将转化气生产甲醇;
其中转化气合成单元包括:
气柜,其用于缓冲焦炉煤气;
焦炉气初压单元,其接受来自气柜的焦炉煤气进行初步增压;
预净化单元,其接受来自焦炉气初压单元的焦炉煤气进行预净化以脱除杂质,得到预净化后煤气;
焦炉气增压单元,其接受来自预净化单元的预净化后煤气进行再次增压;
精脱硫装置,其接受来自焦炉气增压单元的煤气进行脱硫,得到脱硫后气体;
纯氧转化单元,其接受来自精脱硫装置的脱硫后气体进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
其中氨合成单元包括:
变换装置,其接受来自纯氧转化单元的转化气进行变换反应以使转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳,得到变换气;
脱碳装置,其接受来自变换装置的变换气进行脱碳以脱除变换气中的二氧化碳,得到脱碳后气体;
空分装置,其用于空分产生氮气;
甲烷化装置,其接受来自空分装置的氮气和脱碳装置的脱碳后气体混合进行甲烷化处理,得到合成新鲜气;
合成新鲜气压缩单元,其接受来自甲烷化装置的合成新鲜气进行增压;
氨合成装置,其接受来自合成新鲜气压缩单元的气体进行液氨合成;
其中甲醇合成单元包括:
换热单元,其接受来自纯氧转化单元的转化气进行换热,得到降温气体;
转化气压缩单元,其接受来自换热单元的降温气体进行压缩;
甲醇合成装置,其接受来自转化气压缩单元的气体进行甲醇合成,得到粗甲醇;
甲醇精馏塔,其接受来自甲醇合成装置的粗甲醇进行精馏,得到精甲醇产品。
示例性的如图2所示,所述系统包括依次连通的气柜、焦炉气初压单元、预净化单元、焦炉气增压单元、精脱硫装置、纯氧转化单元、变换装置、脱碳装置、甲烷化装置、合成新鲜气压缩单元、氨合成装置;所述系统还包括与纯氧转化单元依次连通的换热单元、转化气压缩单元、甲醇合成装置、甲醇精馏塔;所述系统还包括与甲烷化装置连通的空分装置。
气柜用于缓冲焦炉煤气,使其压力稳定。
焦炉气初压单元用于初步增压焦炉煤气。在一些实施方式中,焦炉气初压单元为螺杆压缩机。
预净化单元用于预净化焦炉煤气以脱除焦油、萘、苯、重烃等杂质。在一些实施方式中,预净化单元为TSA变温吸附单元。
焦炉气增压单元用于再次增压焦炉煤气。在一些实施方式中,焦炉气增压单元为离心压缩机。
精脱硫装置用于脱除焦炉煤气中的有机硫和无机硫。在一些实施方式中,精脱硫装置包括催化加氢单元和硫化氢精脱单元,催化加氢单元采用铁钼加氢催化剂,硫化氢精脱单元采用氧化锌脱硫剂。
纯氧转化单元通入氧气,用于将煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳。在一些实施方式中,纯氧转化单元为转化炉,转化炉内上部装填Z205热保护催化剂,下部装填Z204催化剂(均为镍基催化剂)。在转化炉上部主要反应为氧气和氢气燃烧放热反应,为下部转化反应提供热源。在转化炉下部反应为甲烷、乙烷和水反应生产氢气和一氧化碳,该反应为吸热反应,同时还有部分副反应产生。
变换装置用于进行变换反应,以使转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳。在一些实施方式中,变换装置为变换炉,包括中温变换炉和低温变换炉,中温变换炉内装填铁系催化剂,低温变换炉内装填铜系催化剂。变换装置分两段变换,中温变换和低温变换,反应相同,主要反应为一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气。中温变换炉装填铁系催化剂,将大部一氧化碳转化为二氧化碳,低温变换炉装填铜系催化剂,进一步降低转化气中一氧化碳含量。为保护铜系催化剂防止硫中毒,在低温变换炉前设置了中温氧化锌脱硫槽。
脱碳装置用于脱碳以脱除变换气中的二氧化碳。在一些实施方式中,脱碳装置为PSA变压吸附单元或MDEA(N-甲基二乙醇胺)脱碳单元。
与甲烷化装置连通的空分装置用于空分以获得氮气。
甲烷化装置用于甲烷化反应,以使空分产的氮气和脱碳后气体的混合气进行甲烷化处理。甲烷化装置内装填镍基催化剂。
合成新鲜气压缩单元用于增压合成新鲜气。在一些实施方式中,合成新鲜气压缩单元为离心压缩机。
氨合成装置用于合成液氨。在一些实施方式中,所述系统还包括与氨合成装置连通的氨冰机,用于为氨合成装置提供所需冷量。液氨可储存于液氨库中。
换热单元用于换热以降温转化气。在一些实施方式中,所述换热单元为所述甲醇精馏塔。
转化气压缩单元用于增压转化气。在一些实施方式中,转化气压缩单元为离心压缩机。
甲醇合成装置用于合成粗甲醇。在一些实施方式中,甲醇合成装置为甲醇合成塔,甲醇合成塔内装填铜系催化剂。
甲醇精馏塔用于精馏粗甲醇,以获得精甲醇产品。甲醇精馏塔包括预塔、加压塔和常压塔,精甲醇产品可储存于甲醇库中。
在一些实施方式中,所述系统还包括与脱碳装置连通的PSA变压吸附单元,生产99.999%纯度的高纯氢气。
有益效果:
本发明能够根据液氨市场和甲醇市场情况调配两种产品,同时能够满足以生产合成氨为主,生产甲醇为辅的要求。
本发明方法利用了原有制甲醇装置,降低了投资。
在上文中已经详细地描述了本发明,但是上述实施方式本质上仅是例示性,且并不欲限制本发明。此外,本文并不受前述现有技术或发明内容或以下实施例中所描述的任何理论的限制。
除非另有明确说明,否则在本发明中涉及的各种装置可以采用在焦炉煤气制甲醇或者焦炉煤气制备甲醇领域的常规装置,但本发明不限于此。
除非另有明确说明,在整个申请文件中的数值范围包括其中的任何子范围和以其中给定值的最小子单位递增的任何数值。除非另有明确说明,在整个申请文件中的数值表示对包括与给定值的微小偏差以及具有大约所提及的值以及具有所提及的精确值的实施方案的范围的近似度量或限制。除了在详细描述最后提供的工作实施例之外,本申请文件(包括所附权利要求)中的参数(例如,数量或条件)的所有数值在所有情况下都应被理解为被术语“大约”修饰,不管“大约”是否实际出现在该数值之前。“大约”表示所述的数值允许稍微不精确(在该值上有一些接近精确;大约或合理地接近该值;近似)。如果“大约”提供的不精确性在本领域中没有以这个普通含义来理解,则本文所用的“大约”至少表示可以通过测量和使用这些参数的普通方法产生的变化。例如,“大约”可以包括小于或等于10%,小于或等于5%,小于或等于4%,小于或等于3%,小于或等于2%,小于或等于1%或者小于或等于0.5%的变化。
附图说明
图1示出了现有技术焦炉煤气制甲醇联产合成氨的工艺流程图。
图2示出了本发明实施例焦炉煤气制合成氨联产甲醇的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,需要说明的是,提供以下实施例仅出于说明目的并不构成对本发明要求保护范围的限制。
除特殊说明外,在实施例中所采用的原料、试剂、方法等均为本领域常规的原料、试剂、方法。
实施例
焦炉煤气来自300万吨焦化项目富裕煤气,焦炉煤气中焦油总含量15mg/Nm3,苯含量800mg/Nm3,萘含量100mg/Nm3,硫化氢含量:50mg/Nm3,有机硫含量:95mg/Nm3,气体组成如表1所示:
表1
组成 | H2 | CO | CO2 | CH4 | N2 | CmHn | O2 | 总和 |
含量(Vol%) | 59.98 | 11.18 | 3.55 | 17.64 | 5.14 | 2.07 | 0.44 | 100% |
一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的工艺,如图2所示,包括以下步骤:
S1、缓冲、初步增压、预净化:
将焦炉煤气通入气柜中,使其压力稳定在4.5KPa;再送至螺杆压缩机,将焦炉煤气加压至0.7MPa后送至TSA变温吸附单元(成都华西科技),TSA变温吸附单元设置了三段变温吸附床层,分别对焦炉煤气中的焦油、萘、苯、重烃等杂质进行脱除,出TSA变温吸附单元的焦油含量为1mg/Nm3,苯含量为10mg/Nm3,萘含量为5mg/Nm3。
S2、再次增压、脱硫:
净化后的焦炉煤气送至离心压缩机,将焦炉煤气加压至2.4MPa后送至精脱硫装置(设备制造商山西阳煤化工机械有限公司),精脱硫装置采用铁钼加氢催化剂(武汉科林化工集团有限公司铁钼加氢催化剂W210)两级加氢转化法脱除焦炉煤气中的有机硫,再采用氧化锌(武汉科林化工集团有限公司中温氧化锌催化剂W305)脱除焦炉煤气中的无机硫;
S3、转化:
脱硫后气体送至转化炉(设备制造商山西阳煤化工机械有限公司),内装填镍基催化剂(西南化工研究院设计院有限公司转化催化剂Z204和Z205,体积比4:1),在转化炉顶部通入蒸汽和氧气混合气,在转化炉上端侧壁通入蒸汽和焦炉煤气混合气(脱硫后气体),1000℃转化后得的转化气H2含量67.71%。CO含量18%。
S4、转化气合成氨:
转化气送至变换装置(设备制造商锦西化工机械集团有限公司),变换装置分两段变换,中温变换和低温变换,中温变换装填铁系催化剂(湖南催化剂制造有限责任公司B113-2),在温度350℃条件下反应将大部分一氧化碳转化为二氧化碳。低温变换装填铜系催化剂(甘肃刘化亿诚化工有限责任公司LB208),在温度200℃条件下反应下将剩余部分一氧化碳转化为二氧化碳。变换后得的变换气H2含量75%,CO2含量21%。
变换气送至脱碳装置(成都赛普瑞兴科技有限公司成套供应),脱碳装置采用MDEA脱碳法对变换气中的CO2进行脱除;变换气和MDEA溶液在吸收塔内逆流接触,变换气中的CO2被MDEA溶液吸收进入液相,脱除CO2后的气体从吸收塔顶送至甲烷化装置,CO2含量由21%降至50ppm,氢气含量95%。
空分装置产的氮气也送至甲烷化装置(设备制造商青岛软控云蚁重工有限公司),甲烷化装置内装填镍基催化剂(湖北荟煌科技股份有限公司甲烷化催化剂HJ109),在310℃条件下将一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲烷。甲烷化得的合成新鲜气中CO和CO2总含量小于10ppm。
合成新鲜气送至离心压缩机(氨合成合成气压缩机),加压至14MPa后送至氨合成装置(设备制造商卡萨利),氨合成装置采用铁系催化剂(临朐泰丰环保科技有限公司合成氨催化剂TA201-2/H)在490℃条件下,氢气和氮气反应合成氨,过程中用氨冰机冷却,获得液氨。
氨合成弛放气通入氢回收装置中,氢回收装置采用膜回收系统(大连迈泰克科技开发有限公司),膜回收系统分氨回收、高压膜、低压膜三个部分。氨回收采用水洗将驰放气中氨降低到50ppm以下,高压膜将驰放气中部分氢气回收,回收氢气纯度95%,弛放气经高压膜后进入低压膜分离,低压膜分离后氢气纯度92.74%,氢回收装置氢气总收率在90%以上。回收氢气高压部分回到离心压缩机(氨合成合成气压缩机)中部,低压部分回到甲烷化,重新进行氨合成装置用于合成氨。
S5、转化气生产甲醇:
转化气经过甲醇精馏塔(压力容器制造商制造)的加压塔和预塔换热后送至离心压缩机(甲醇合成气压缩机),加压至6.0MPa后送至甲醇合成塔(压力容器制造商制造),塔内装填铜系催化剂(西南化工研究院设计院有限公司甲醇合成催化剂XNC-95),在温度220℃条件下反应生产粗甲醇,粗甲醇经粗甲醇泵再送至甲醇精馏塔(压力容器制造商制造),甲醇精馏塔包括预塔、加压塔、常压塔,具体过程为:粗甲醇加脱盐水,控制粗甲醇中甲醇含量85%后进入预塔,塔顶温度77℃,压力0.05MPa,塔顶采出甲醇蒸汽先降温到68℃,大部分甲醇被冷凝下来作为回流,未被冷凝的气体继续冷凝至40℃。未被冷凝下来的低沸点物质排放掉。除掉轻组分的粗甲醇,通过预后泵打入加压塔,用转化气为热源对其加热,塔顶温度115-125℃,压力0.45MPa。为了节约能量,将甲醇蒸汽作为热源进入常压塔再沸器加热常压塔釜液,冷凝后的甲醇进入到加压塔回流槽,一部分通过加压塔回流泵打回加压塔作为回流,另一部分冷却至40℃作为产品送往精甲醇中间槽。加压塔塔釜温度控制在125-135℃,塔底约为72%甲醇溶液在压差作用下进入常压塔继续分离。甲醇溶液在常压塔内经过分离,塔顶得到温度64-67℃甲醇蒸汽。甲醇蒸汽进入常压塔冷凝器冷凝,冷凝后的甲醇进入常压塔回流槽,再经常压塔回流泵,一部分打回塔顶作为回流,另一部分经冷却后作为产品采出。常压塔釜液为含少量甲醇的水,经残液泵送往生化处理。常压塔由加压塔塔顶蒸汽加热,维持塔釜温度在105-110℃。经三塔精馏产出合成甲醇产品后送至产品库区。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)焦炉煤气经缓冲、初步增压后进行预净化以脱除杂质,得到预净化后煤气;
2)将预净化后煤气再次增压后进行脱硫,得到脱硫后气体;
3)将脱硫后气体进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
4)转化气一路制合成氨,一路生产甲醇;
其中制合成氨包括:
将转化气进行变换反应以使转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳,得到变换气;
将变换气进行脱碳以脱除变换气中的二氧化碳,得到脱碳后气体;
空分产的氮气和脱碳后气体混合进行甲烷化处理,得到合成新鲜气;
将合成新鲜气增压后进行液氨合成;
其中生产甲醇包括:
转化气经换热以降温,然后压缩后进行甲醇合成,得到粗甲醇;粗甲醇经精馏后产出精甲醇产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)的缓冲后压力为4-5KPa;
优选地,初步增压至0.5-1MPa;
优选地,通过TSA变温吸附单元进行预净化以脱除杂质。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)再次增压至2-3MPa;
优选地,脱硫先通过催化加氢将有机硫转化为硫化氢,再用脱硫剂将硫化氢精脱。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)转化过程通入氧气和水蒸气,使用的催化剂为镍基催化剂,转化温度为900-1200℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4)变换包括中温和低温两段变换,中温变换使用铁系催化剂,反应温度310-450℃;低温变换使用铜系催化剂,反应温度180-230℃;
优选地,脱碳采用PSA变压吸附法或MDEA法;
优选地,甲烷化处理使用的催化剂为镍基催化剂,甲烷化温度为290-360℃;
优选地,将合成新鲜气增压到12-15MPa后进行液氨合成,液氨合成使用的催化剂为铁系催化剂,液氨合成温度为360-500℃;
优选地,转化气经甲醇精馏换热以降温;
优选地,将转化气增压至5-8MPa后进行甲醇合成,得到粗甲醇;
优选地,甲醇合成使用铜系催化剂,甲醇合成温度为220-260℃;
优选地,精馏采用三塔精馏工艺,预精馏的塔顶温度为75-80℃,压力为0.05-0.06MPa;加压精馏的塔顶温度为115-125℃,压力为0.45-0.5MPa,塔釜温度为125-135℃;常压精馏的塔顶温度为64-67℃,塔釜温度为105-110℃。
6.一种焦炉煤气制合成氨联产甲醇的系统,其特征在于,所述系统包括:
转化气合成单元,其用于将焦炉煤气进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
氨合成单元,其接受来自转化气合成单元的转化气,用于将转化气制合成氨;以及,
甲醇合成单元,其接受来自转化气合成单元的转化气,用于将转化气生产甲醇;
其中转化气合成单元包括:
气柜,其用于缓冲焦炉煤气;
焦炉气初压单元,其接受来自气柜的焦炉煤气进行初步增压;
预净化单元,其接受来自焦炉气初压单元的焦炉煤气进行预净化以脱除杂质,得到预净化后煤气;
焦炉气增压单元,其接受来自预净化单元的预净化后煤气进行再次增压;
精脱硫装置,其接受来自焦炉气增压单元的煤气进行脱硫,得到脱硫后气体;
纯氧转化单元,其接受来自精脱硫装置的脱硫后气体进行转化以使煤气中甲烷、乙烷转化为氢气和一氧化碳,得到转化气;
其中氨合成单元包括:
变换装置,其接受来自纯氧转化单元的转化气进行变换反应以使转化气中一氧化碳和水反应生产氢气和二氧化碳,得到变换气;
脱碳装置,其接受来自变换装置的变换气进行脱碳以脱除变换气中的二氧化碳,得到脱碳后气体;
空分装置,其用于空分产生氮气;
甲烷化装置,其接受来自空分装置的氮气和脱碳装置的脱碳后气体混合进行甲烷化处理,得到合成新鲜气;
合成新鲜气压缩单元,其接受来自甲烷化装置的合成新鲜气进行增压;
氨合成装置,其接受来自合成新鲜气压缩单元的气体进行液氨合成;
其中甲醇合成单元包括:
换热单元,其接受来自纯氧转化单元的转化气进行换热,得到降温气体;
转化气压缩单元,其接受来自换热单元的降温气体进行压缩;
甲醇合成装置,其接受来自转化气压缩单元的气体进行甲醇合成,得到粗甲醇;
甲醇精馏塔,其接受来自甲醇合成装置的粗甲醇进行精馏,得到精甲醇产品。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,焦炉气初压单元为螺杆压缩机;
优选地,预净化单元为TSA变温吸附单元;
优选地,焦炉气增压单元为离心压缩机;
优选地,精脱硫装置包括催化加氢单元和硫化氢精脱单元,催化加氢单元装填铁钼加氢催化剂,硫化氢精脱单元装填氧化锌脱硫剂;
优选地,纯氧转化单元为转化炉,转化炉内上部装填Z205热保护催化剂,下部装填Z204催化剂。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,变换装置为变换炉,包括中温变换炉和低温变换炉,中温变换炉内装填铁系催化剂,低温变换炉内装填铜系催化剂;
优选地,脱碳装置为PSA变压吸附单元或MDEA脱碳单元;
优选地,甲烷化装置内装填镍基催化剂;
优选地,合成新鲜气压缩单元为离心压缩机;
优选地,所述系统还包括与氨合成装置连通的氨冰机,用于为氨合成装置提供所需冷量。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,换热单元为所述甲醇精馏塔;
优选地,转化气压缩单元为离心压缩机;
优选地,甲醇合成装置为甲醇合成塔,甲醇合成塔内装填铜系催化剂;
优选地,甲醇精馏塔包括预塔、加压塔和常压塔。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统还包括与脱碳装置连通的PSA变压吸附单元,生产99.999%纯度的高纯氢气。
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