專(zhuān)利名稱(chēng)：一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，甲醇在化工和農(nóng)業(yè)等很多方面有著廣泛的應(yīng)用，甲醇可以直接作為原料使用、可以作為汽油的添加劑、可以用來(lái)合成汽油也可以用來(lái)合成醋酸、醋酐、單細(xì)胞蛋白等等，隨著甲醇應(yīng)用的不斷開(kāi)發(fā)和發(fā)展，甲醇的市場(chǎng)越來(lái)越廣闊。天然氣是生產(chǎn)甲醇的重要化工原料，以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇比以煤為原料生產(chǎn)甲醇，成本要低將近一半。以天然氣為原料制備甲醇的基本生產(chǎn)工藝為將天然氣轉(zhuǎn)化得到一氧化碳、二氧化碳和氫氣，經(jīng)加壓催化合成甲醇。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于天然氣中甲烷的轉(zhuǎn)化，通常采用管式爐從外部提供熱量；合成反應(yīng)中需要在一定的壓力下進(jìn)行，需要加壓， 但是壓力的升高會(huì)降低平衡轉(zhuǎn)化率，因此，需要在轉(zhuǎn)化前對(duì)氣體進(jìn)行加壓。一氧化碳和氫氣一定條件會(huì)反應(yīng)生成碳，導(dǎo)致催化劑表面析碳而降低催化劑的活性，因此需要使用過(guò)量水蒸汽來(lái)提高水碳比和適宜的反應(yīng)條件。傳統(tǒng)的制備方法沒(méi)有采取補(bǔ)碳步驟，(H2-C02)/ (C0+C02)的比值約為2. 9，氫過(guò)量而碳不足，未達(dá)到甲醇生產(chǎn)的最佳合成氣組分，導(dǎo)致天然氣的浪費(fèi)，整個(gè)制備系統(tǒng)的成本高；轉(zhuǎn)化脫碳后出現(xiàn)的廢氣也未得到合理的再利用，或燃燒效率低，排出后污染大氣環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有天然氣制取甲醇的工藝方法的不足，提供一種新型的天然氣高效制取甲醇的工藝方法，克服傳統(tǒng)制取方法析碳情況較為嚴(yán)重，附著在催化劑上降低催化劑活性及轉(zhuǎn)化反應(yīng)效率；沒(méi)有采取補(bǔ)碳步驟，(H2-C02)/ (C0+C02)的比值約為 2. 9，氫過(guò)量而碳不足，未達(dá)到甲醇生產(chǎn)的最佳合成氣組分，導(dǎo)致天然氣的浪費(fèi)，整個(gè)制備系統(tǒng)的成本高；轉(zhuǎn)化脫碳后出現(xiàn)的廢氣也未得到合理的再利用，或燃燒效率低，排出后污染大氣環(huán)境。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟
(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至2.9 3. OMpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至340 400°C ；
(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；
(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 2 3. 3，獲得混合原料氣；
(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至510 530°C，通入轉(zhuǎn)化管中， 在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為900 920°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；
(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；
(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；
(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至2. 5 3. OMpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；
(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲本發(fā)明的有益效果是脫碳凈化處理產(chǎn)生的廢氣二氧化碳與混合原料氣混合，使得(H2-C02)/ (C0+C02)的比值達(dá)到2. 3以下，使進(jìn)入甲醇合成的合成氣更接近甲醇生產(chǎn)的最佳合成氣組分，降低了天然氣的消耗，降低了整個(gè)制備工藝的成本；提高了水碳比，選擇了適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖头磻?yīng)條件，有效改善了析碳現(xiàn)象，提高了轉(zhuǎn)化反應(yīng)效率；轉(zhuǎn)化脫碳后出現(xiàn)的廢氣經(jīng)催化燃燒處理，燃燒效率高，廢氣充分利用，綠色環(huán)保。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案
實(shí)施例1一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟
(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至2.9Mpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至340°C ；
(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；
(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 2，獲得混合原料氣；
(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至510°C，通入轉(zhuǎn)化管中，在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為900°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；
(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；
(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；
(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至2. 5Mpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；
(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲
實(shí)施例2一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟
(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至3.OMpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至400°C ；
(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；
(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 3，獲得混合原料氣；
(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至530°C，通入轉(zhuǎn)化管中，在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為920°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；
(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；
(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；
(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至3. OMpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；
(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲實(shí)施例3一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟
(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至3.OMpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至360°C ；
(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；
(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 25，獲得混合原料氣；
(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至520°C，通入轉(zhuǎn)化管中，在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為912°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；
(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；
(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；
(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至2. 8Mpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；
(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲
實(shí)施例4一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟
(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至2.95Mpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至380°C ；
(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；
(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 2，獲得混合原料氣；
(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至515°C，通入轉(zhuǎn)化管中，在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為910°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；
(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；
(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；
(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至2. 7Mpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；
(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲
權(quán)利要求
1. 一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，其特征在于它包括以下步驟(1)原料天然氣壓縮、預(yù)熱將原料天然氣置于壓縮裝置中增壓至2.9 3. OMpa，然后通入預(yù)熱器中進(jìn)行加熱，加熱至340 400°C ；(2)原料天然氣脫硫、飽和將預(yù)熱處理后的天然氣通過(guò)鈷鉬加氫和氧化鋅脫硫，使天然氣中硫的含量小于0. lmg/m3，得到脫硫天然氣，脫硫天然氣經(jīng)飽和塔飽和，使天然氣中的水蒸汽達(dá)到飽和，得到脫硫飽和天然氣；(3)脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣將脫硫飽和天然氣、脫碳凈化所得二氧化碳和過(guò)量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比為3. 2 3. 3，獲得混合原料氣；(4)混合原料氣轉(zhuǎn)化將混合原料氣通入加熱器中加熱至510 530°C，通入轉(zhuǎn)化管中， 在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化溫度為900 920°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成后獲得轉(zhuǎn)化混合氣；(5)轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化將轉(zhuǎn)化混合氣通入脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳凈化，獲得氫氣、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w和廢氣；(6)廢氣催化燃燒將廢氣與原料天然氣混合，加以燃料和鈀催化劑，進(jìn)行催化燃燒，催化燃燒后的產(chǎn)物與步驟(3)中的脫硫飽和天然氣、水蒸汽及脫碳凈化所得二氧化碳?xì)怏w混合，進(jìn)行混合造氣；(7)氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成將脫碳凈化后所得的氫氣及一氧化碳?xì)怏w通入壓縮裝置中，壓縮至2. 5 3. OMpa，將壓縮后的混合氣體通入合成塔合成獲得初級(jí)甲醇液體混合物；(8)精餾、得到成品甲醇將初級(jí)甲醇液體混合物通過(guò)精餾塔精餾，獲得高純度成品甲
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種天然氣高效制取甲醇的工藝方法，它包括以下步驟原料天然氣壓縮、預(yù)熱；原料天然氣脫硫、飽和；脫硫飽和天然氣、水蒸汽和二氧化碳混合造氣；混合原料氣轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化混合氣脫碳凈化；廢氣催化燃燒；氫氣和一氧化碳?xì)怏w壓縮、合成；精餾、得到成品甲醇。本發(fā)明脫碳凈化處理產(chǎn)生的廢氣二氧化碳與混合原料氣混合，使得(H2-CO2)/(CO+CO2)的比值達(dá)到2.3以下，使進(jìn)入甲醇合成的合成氣更接近甲醇生產(chǎn)的最佳合成氣組分，降低了天然氣的消耗，降低了整個(gè)制備工藝的成本；提高了水碳比，適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖头磻?yīng)條件有效改善了析碳現(xiàn)象，提高了轉(zhuǎn)化反應(yīng)效率；轉(zhuǎn)化脫碳后出現(xiàn)的廢氣經(jīng)催化燃燒處理，燃燒效率高，廢氣充分利用。
文檔編號(hào)C07C31/04GK102503770SQ20111038724
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者熊志強(qiáng), 王業(yè)勤 申請(qǐng)人:四川亞聯(lián)高科技股份有限公司