專(zhuān)利名稱(chēng)：：焦?fàn)t煤氣制氫與焦粒共制合成氣生產(chǎn)醇醚燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于焦?fàn)t煤氣制合成氣的方法，具體的是把焦?fàn)t煤氣中的氫氣提取出來(lái)與焦粒氣化產(chǎn)生的水煤氣配合制取合成氣生產(chǎn)醇醚燃料的方法。
背景技術(shù)：
：我國(guó)是焦炭生產(chǎn)大國(guó)，2004年中國(guó)焦炭產(chǎn)量已達(dá)到2.09億噸，占世界焦炭總產(chǎn)量的49%，但焦?fàn)t煤氣無(wú)法有效利用，"點(diǎn)天燈"放空的每年約有290-300億Nm3，相當(dāng)于國(guó)家西氣東送年輸氣量的2倍，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，而目前從天然氣到下游液體產(chǎn)品如甲醇、燃料油等產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)鏈中，60%-70%的生產(chǎn)成本是合成氣的生產(chǎn)過(guò)程，為了有效利用中國(guó)大量的焦?fàn)t煤氣資源及降低合成氣生產(chǎn)成本，同時(shí)減少焦?fàn)t氣放空造成的環(huán)境污染，本發(fā)明提出一種從焦?fàn)t氣與焦粒共制合成氣的新工藝。傳統(tǒng)制甲醇的工藝路線(xiàn)有單純以焦?fàn)t煤氣制甲醇與單純以煤造氣制甲醇兩種工藝，焦?fàn)t氣制甲醇工藝是首先將焦?fàn)t氣經(jīng)過(guò)壓縮、精脫硫、再壓縮，甲醇合成，甲醇精餾。煤造氣制甲醇工藝是首先將煤造的氣經(jīng)濕法脫硫、變換、脫碳、干法脫硫、壓縮、合成、精餾、得甲醇上述兩種工藝存在的不足之處分別為單純以焦?fàn)t氣為原料，制得的合成氣氫氣過(guò)剩，這些氫氣進(jìn)入馳放氣中燒掉造成資源浪費(fèi)，并且要增加空分、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，增加投資；單純以煤為原料制得的合成氣碳多氫少，需增加變換、脫碳系統(tǒng)，增加投資，浪費(fèi)碳源，污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝的不足，本發(fā)明對(duì)多余焦?fàn)t煤氣進(jìn)行回收并加以綜合利用，解決焦?fàn)t煤氣被放散后，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境的問(wèn)題，以及從焦?fàn)t煤氣中提取H2以補(bǔ)充焦炭造氣產(chǎn)生的水煤氣不足的氫氣，達(dá)到適合的氫碳比，解決焦?fàn)t煤氣中H2氣的利用問(wèn)題。并提供一種焦?fàn)t煤氣制氫與焦粒共制合成氣生產(chǎn)醇醚燃料的方法。本發(fā)明提出了一種以工業(yè)上難以利用的小粒焦與焦?fàn)t氣共制合成氣的新工藝，從焦?fàn)t煤氣中提取H2以補(bǔ)充焦炭造氣產(chǎn)生的水煤氣不足的氫氣，達(dá)到適合的氫碳比，再將氫氣配入水煤氣中制得合成醇醚燃料，而將焦?fàn)t氣提氫后的解吸氣成分經(jīng)過(guò)熱值調(diào)整后回焦?fàn)t作燃料。實(shí)現(xiàn)減少投資、充分利用資源、減少環(huán)境污染的多重功效，該方法的具體工藝步驟如下(一)造氣在氣化爐下吹階段加入焦炭進(jìn)行氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)過(guò)程為吹風(fēng)、蒸汽吹凈、上吹制氣、下吹制氣、二次蒸汽上吹和空氣吹凈六個(gè)循環(huán)階段，其中吹風(fēng)氣除塵后回收熱量，制取的水煤氣除塵后回收余熱，再次除塵后降溫到4(TC以下儲(chǔ)存，其各組分的組成為(V%):H2:48—53;CO:34—40;C02:5—10;CH4:0.5—1.1;N2+Ar:1—5;02:0.2-0.5;總硫2—6g/Nm;(二)粗脫硫?qū)?chǔ)存的水煤氣除去灰塵和焦油，增壓到0.059Mpa，脫除硫化氫及有機(jī)硫，再次凈化為H2S《50mg/Nm，壓縮，其粗脫硫后的水煤氣組分為(V%):H2:48—53;CO:34—40;C02:5—10;CH4:0.5—1.1;N2+Ar:1—5;02:0.2-0.5;合計(jì)100.00;H20:飽和；(三)精脫硫?qū)ι鲜霾襟E(二)中的水煤氣加氫，加鈷鉬催化劑，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫(H2S)，再次脫硫，并對(duì)未脫除的H2S進(jìn)行吸附，后直接脫除其中的微量H2S，使硫含量《0.lppnh(四)焦?fàn)t氣預(yù)處理及變壓吸附提氫脫出焦?fàn)t煤氣中的萘、硫、苯、氰化氫及氨后，壓縮到0.2Mpa，再次脫除萘、硫、苯、氰化氫、氨及焦油，再次壓縮到0.9Mpa后除油、加壓、吸附其中的N2、CH4、C0、C02組分，得到氫氣和氧氣，再降低壓力，使被吸附的雜質(zhì)組分脫附解吸，吸附劑再生，該焦?fàn)t氣提取的氫氣組成為(V%):H2:95-99;CO:0.1-0.5;C02:—;CH4:0.8-1.4;N2+Ar:0.3-0.9;總硫《0.lppm;合計(jì)100.00;該焦?fàn)t氣提氫后解析氣組成成分如下(V%):H2:4—10;CO:12—18;C02:7—13;CH4:11—17;N2+Ar:48—54;總硫0.01—0.07;合計(jì)100.00;(五)甲醇合成在壓力為5.4MPa、溫度為190°C290°C，并在銅鋅催化劑的作用，由H2和C0、C02反應(yīng)而生成CH30H。2H2+CO=CH3OH+90.73KJ/mol3H2+C02=CH30H+H20+48.02KJ/mol(六)甲醇精餾對(duì)其上述步驟(五)中的甲醇連續(xù)精餾，即在預(yù)蒸餾中將低沸物除去，在常壓蒸餾中將高沸物除去，在加壓蒸餾中獲得醇醚燃料。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的創(chuàng)新點(diǎn)在于從焦?fàn)t氣中提取H2做為醇醚原料的H2源，剩余焦?fàn)t氣綜合利用做為焦?fàn)t加熱用氣；以冶金工業(yè)難以利用的小粒焦水解產(chǎn)生水煤氣，與&混合制成氫碳比適合的甲醇原料氣，無(wú)需脫碳工藝，無(wú)C02排放，是環(huán)境友好型工藝；利用甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的低熱值氣體與焦?fàn)t氣提H2后高熱值氣體配合作為焦?fàn)t回爐加熱用氣體，充分利用了各種能源。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)與積極效果是:利用焦化行業(yè)難以銷(xiāo)售的粒焦產(chǎn)品氣化制取水煤氣，再采用變壓吸附氣體分離技術(shù)，將焦?fàn)t氣中含量最多、熱值最低的氫氣組分分離提取，配入水煤氣制得氫碳比適用于合成醇醚燃料，而將熱值較高的其它成分經(jīng)過(guò)熱值調(diào)整后返回焦?fàn)t作燃料，這樣第一避免了多余焦?fàn)t煤氣的放空,減少了對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)；第二避開(kāi)了單純用焦?fàn)t煤氣制甲醇中的轉(zhuǎn)化工序，減少了設(shè)備投資和操作風(fēng)險(xiǎn)；第三減少了一氧化碳的變換與脫碳工序，保證了系統(tǒng)中碳資源的綜合利用，對(duì)焦化煤氣實(shí)現(xiàn)了合理有效充分利用，可有效降低甲醇的生產(chǎn)成本和操作難度，保證系統(tǒng)可連續(xù)、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了環(huán)境治理、資源合理利用、降低成本、減少工序的多重優(yōu)勢(shì)。圖1是本發(fā)明的工藝流程示意2是本發(fā)明的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其具體的工藝方法步驟按下列順序進(jìn)行第一步，造氣焦炭由輸送皮帶送至各爐料倉(cāng)，由自動(dòng)加焦機(jī)加入氣化爐，進(jìn)行氣化反應(yīng)，加焦在下吹階段完成。氣化過(guò)程包括吹風(fēng)、蒸汽吹凈、上吹制氣、下吹制氣、二次蒸汽上吹和空氣吹凈這樣循環(huán)的六個(gè)階段。氣化過(guò)程的吹風(fēng)氣在經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器除塵后送三廢鍋爐回收熱量；制取的水煤氣經(jīng)過(guò)煤氣除塵器，再進(jìn)入熱管廢熱鍋爐回收余熱，再進(jìn)入洗滌塔洗滌除塵、降溫到40。C以下后送往氣柜，其各組分的組成如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>第二步，粗脫硫工序氣柜來(lái)的水煤氣先經(jīng)過(guò)進(jìn)口水封進(jìn)入靜電除塵器，除去灰塵和焦油，再經(jīng)過(guò)出口水封由羅茨風(fēng)機(jī)增壓到0.059Mpa，進(jìn)入水煤氣脫硫塔底部，與脫硫塔頂部噴淋下的脫硫貧液逆向接觸而脫除大部分硫化氫及脫除部分有機(jī)硫。出塔凈化氣體(H2S《50mg/Nm)去壓縮工序，該粗脫硫后水煤氣組成成分如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>第三步，精脫硫工序經(jīng)粗脫硫、壓縮后的水煤氣，先通過(guò)預(yù)加氫，加鈷鉬催化劑將其中大部分有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫(H2S)，生成的H2S通過(guò)濕法脫硫脫除。未脫除的H2S進(jìn)入粗脫硫器，通過(guò)其中的活性炭對(duì)氣體中H2S進(jìn)行吸附。從粗脫硫器出來(lái)的氣體直接進(jìn)入精脫硫器，脫除其中的微量H2S，使氣體中硫含量《0.lppm。第四步，焦?fàn)t氣預(yù)處理及變壓吸附提氫工序來(lái)自原焦?fàn)t系統(tǒng)的煤氣進(jìn)入四臺(tái)并聯(lián)的粗脫萘器，脫除大部分的萘及部分硫、苯、氰化氫、及氨后進(jìn)入壓縮機(jī)I段，壓縮到0.2Mpa后進(jìn)入二臺(tái)可串可并聯(lián)操作的精脫萘器進(jìn)一步脫除其中的萘及部分硫、苯、氰化氫、氨及焦油后，再送入壓縮機(jī)II段，壓縮到0.9Mpa后進(jìn)入二臺(tái)可串可并操作的除油器除油后，送入變壓吸附系統(tǒng)，利用吸附劑對(duì)氣體的吸附具有選擇性，即不同的氣體(吸附質(zhì))在吸附劑上的吸附量有差異和一種特定的氣體在吸附劑上的吸附量隨壓力變化而變化的特性，加壓吸附原料氣中的N"CH4、CO、C02等組分，而氫氣、氧氣等不易吸附的組分則通過(guò)吸附床由吸附器頂部排出，從而實(shí)現(xiàn)由焦?fàn)t氣提取氫氣的目的。再通過(guò)降低吸附床的壓力使被吸附的雜質(zhì)組分脫附解吸，使吸附劑再生，該焦?fàn)t氣提取的氫氣組成成分如下表組分H2COC02CH4N2+Ar總硫合計(jì)v%95-990.1-0.5—0.8-1.40.3-0.9《0.lppm100.00該焦?fàn)t氣提氫后解析氣組成成分如下組分H2COC02CH4N2+Ar總硫合計(jì)v%4—1012—187—131H748—54O.Ol—O.07100.00第五步，甲醇合成在壓力為5.4MPa、溫度為19(TC290'C，并在銅鋅催化劑的作用,由H2和CO、C02反應(yīng)而生成CH30H。2H2+CO=CH3OH+90.73KJ/mol3H2+C02=CH30H+H20+48.02KJ/mol第六步，甲醇精餾采用節(jié)能的三塔流程連續(xù)精餾來(lái)獲得產(chǎn)品。在預(yù)蒸餾塔中，從塔頂將低沸物一氧化碳、氫氣以及二甲醚等除去，在常壓塔中，從下部將高沸物乙醇及丙醇等雜醇除去，在加壓塔、常壓塔頂部獲得產(chǎn)品精甲醇。權(quán)利要求1.焦?fàn)t煤氣制氫與焦粒共制合成氣生產(chǎn)醇醚燃料的方法，其特征在于該方法是按下列工藝步驟進(jìn)行的(一)造氣在氣化爐下吹階段加入焦炭進(jìn)行氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)過(guò)程為吹風(fēng)、蒸汽吹凈、上吹制氣、下吹制氣、二次蒸汽上吹和空氣吹凈六個(gè)循環(huán)階段，其中吹風(fēng)氣除塵后回收熱量，制取的水煤氣除塵后回收余熱，再次除塵后降溫到40℃以下儲(chǔ)存，其各組分的組成為(V％)H248-53；CO34-40；CO25-10；CH40.5-1.1；N2+Ar1-5；O20.2-0.5；總硫2-6g/Nm；(二)粗脫硫?qū)?chǔ)存的水煤氣除去灰塵和焦油，增壓到0.059Mpa，脫除硫化氫及有機(jī)硫，再次凈化為H2S≤50mg//Nm，壓縮，其粗脫硫后的水煤氣組分為(V％)H248-53；CO34-40；CO25-10；CH40.5-1.1；N2+Ar1-5；O20.2-0.5；合計(jì)100.00；H2O飽和；(三)精脫硫?qū)ι鲜霾襟E(二)中的水煤氣加氫，加鈷鉬催化劑，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫(H2S)，再次脫硫，并對(duì)未脫除的H2S進(jìn)行吸附，后直接脫除其中的微量H2S，使硫含量≤0.1ppm；(四)焦?fàn)t氣預(yù)處理及變壓吸附提氫脫出焦?fàn)t煤氣中的萘、硫、苯、氰化氫及氨后，壓縮到0.2Mpa，再次脫除萘、硫、苯、氰化氫、氨及焦油，再次壓縮到0.9Mpa后除油、加壓、吸附其中的N2、CH4、CO、CO2組分，得到氫氣和氧氣，再降低壓力，使被吸附的雜質(zhì)組分脫附解吸，吸附劑再生，該焦?fàn)t氣提取的氫氣組成為(V％)H295-99；CO0.1-0.5；CO2-；CH40.8-1.4；N2+Ar0.3-0.9；總硫≤0.1ppm；合計(jì)100.00；該焦?fàn)t氣提氫后解析氣組成成分如下(V％)H24-10；CO12-18；CO27-13；CH411-17；N2+Ar48-54；總硫0.01-0.07；合計(jì)100.00；(五)甲醇合成在壓力為5.4MPa、溫度為190℃～290℃，并在銅鋅催化劑的作用，由H2和CO、CO2反應(yīng)而生成CH3OH。2H2+CO＝CH3OH+90.73KJ/mol3H2+CO2＝CH3OH+H2O+48.02KJ/mol(六)甲醇精餾對(duì)其上述步驟(五)中的甲醇連續(xù)精餾，即在預(yù)蒸餾中將低沸物除去，在常壓蒸餾中將高沸物除去，在加壓蒸餾中獲得醇醚燃料。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種焦?fàn)t煤氣制氫與焦粒共制合成氣生產(chǎn)醇醚燃料的方法，該方法包括造氣、粗脫硫、精脫硫、焦?fàn)t氣預(yù)處理、變壓吸附提氫、甲醇合成以及甲醇精餾，得到醇醚燃料。本發(fā)明利用廢棄焦粒制取水煤氣，用PSA技術(shù)，提取焦?fàn)t氣中的氫氣，再配入水煤氣合成醇醚燃料，而將熱值較高的其余成分返回焦?fàn)t作燃料，這樣第一避免了焦?fàn)t煤氣放空，減少了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)；第二避免了單一焦?fàn)t煤氣制甲醇轉(zhuǎn)化工序、設(shè)備投資和操作風(fēng)險(xiǎn)；第三減少了一氧化碳變換與脫碳工序，保證了系統(tǒng)中碳資源綜合利用，對(duì)焦化煤氣實(shí)現(xiàn)了合理有效利用，降低了甲醇生產(chǎn)成本和操作難度，保證了系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境治理、資源合理利用、降低成本以及減少工序的多重優(yōu)勢(shì)。文檔編號(hào)C07C29/151GK101125796SQ200710139358公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年9月6日優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日發(fā)明者姚潤(rùn)生,杜金成,楊懷旺,馬建安申請(qǐng)人:臨汾同世達(dá)實(shí)業(yè)有限公司