專利名稱：煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法及裝置。
背景技術(shù)：
合成氣是一種富含氫氣和一氧化碳的混合氣，作為石化產(chǎn)品的原料有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。合成氣的應(yīng)用可大致分為三種一種是利用合成氣中的氫氣，如合成氨、煉廠制氫等； 一種是同時利用合成氣中的氫和一氧化碳，如制備甲醇、羰基合成醇等；還有一種主要利用合成氣中的一氧化碳，如制備醋酸等。理論上講，自然界中凡是含有C、H這兩種元素的物質(zhì)都可以作為合成氣的原料， 如天然氣、煤、烴類或生物質(zhì)等。根據(jù)原料和設(shè)備的不同，合成氣制備工藝可以分為不同的類型，目前大部分合成氣制備工藝以天然氣和煤作為原料。目前成熟的天然氣轉(zhuǎn)化制備合成氣的工藝可分為蒸汽轉(zhuǎn)化法、部分氧化法和這兩者的組合方法等三大類。以天然氣為原料制備合成氣的工藝，其主要特點(diǎn)是流程短、CO2排放量少等，但同時也存在投資高，對天然氣價格敏感、催化劑昂貴和高溫易失活等缺點(diǎn)。以天然氣為原料制備合成氣時，甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成氫和一氧化碳的理論比值為3. 0。以煤為原料制備合成氣的工藝，可分為固定床技術(shù)、流化床技術(shù)和氣流床技術(shù)。在眾多煤氣化工藝中，Lurgi加壓氣化技術(shù)屬于加壓固定床氣化技術(shù)；美國U-gas煤氣化技術(shù)和中科院山西煤炭化學(xué)研究所進(jìn)行灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)屬于流化床氣化技術(shù)，德士古氣化技術(shù)和華東理工大學(xué)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)屬于濕法氣流床氣化技術(shù)； Siell氣化工藝是由殼牌國際石油公司開發(fā)的干法粉煤加壓氣流床氣化技術(shù)，德國未來能源公司開發(fā)的GSP氣化技術(shù)，也屬于氣流床氣化技術(shù)。以煤為原料制備的合成氣中，氫碳比 (H2-CO2)/(C0+C02)均小于1，例如水煤漿氣流床得到的合成氣典型組成為H2 30 40%， CO 45 55%，0)2 15 20%;干煤粉加壓流化床得到的合成氣典型組成為H2 25 35%， CO 55 65%，(X)2 2 5%。從對合成氣的利用來看，各下游產(chǎn)品對合成氣的組分都有各自的要求。在甲醇的合成中，H2和CO的理論摩爾比值為2.0，在實(shí)際生產(chǎn)中控制合成氣中的氫碳比(H2-CO2)/ (C0+C02) = 2 . 05 2. IOjCO2的含量在3. 5%左右。有上述合成氣的組成可知，以天然氣為原料生成甲醇時，需要將多余的氫在轉(zhuǎn)化爐中燒掉以得到滿足甲醇合成所要求的碳?xì)浔鹊暮铣蓺?，這樣浪費(fèi)了大量的氫資源。而以煤為原料得到的合成氣中的氫碳比小于甲醇合成所要求的氫碳比，在生成過程中，需要通過CO變換和脫碳系統(tǒng)將多余的碳以(X)2的形式除去，使合成氣中的氫碳比滿足甲醇合成的要求，由此使得生產(chǎn)成本高，并造成了大量碳資源的浪費(fèi)。在合成氨工業(yè)中，需要對合成氣進(jìn)行進(jìn)一步的加工，即通過CO變換反應(yīng)，以獲得更多的氫氣，而變換后得到的ω2必須脫除，不能在合成氨中得到利用。在甲醇羰基化合成醋酸的工藝中，以合成氣作為原料，會造成大量氫資源的浪費(fèi)。
通過上述分析可知，在以合成氣制備甲醇、醋酸和合成氨的過程中，都存在氫碳不平衡的問題，會造成部分有效氣體的浪費(fèi)，由此，需要提供新的工藝，以實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法及裝置，合理的利用不同組成的合成氣生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸，以實(shí)現(xiàn)原料的優(yōu)化利用、降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明實(shí)施例提供一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，包括以天然氣為原料制備第一股合成氣；以煤為原料制備第二股合成氣；從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳；將提取一氧化碳后的、預(yù)置比例的所述第一股合成氣和所述第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；將預(yù)置比例的所述甲醇和所述一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸；從制備所述甲醇得到的弛放氣中提取氫氣，將預(yù)置比例的氮?dú)夂退鰵錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，包括以天然氣為原料制備第一股合成氣；以煤為原料制備第二股合成氣；從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳，并從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取氫氣；將提取一氧化碳和氫氣后的、預(yù)置比例的所述第一股合成氣和所述第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；將預(yù)置比例的所述甲醇和所述一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸；
將預(yù)置比例的氮?dú)夂退鰵錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。本發(fā)明實(shí)施例提供一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的裝置，包括轉(zhuǎn)化爐、氣化爐、空分裝置、甲醇合成裝置、醋酸合成裝置、氨合成裝置、一氧化碳分離裝置和氫氣分離裝置；所述轉(zhuǎn)化爐的出口和所述氣化爐的出口分別與甲醇合成裝置相連；所述空分裝置的氧氣出口分別與所述轉(zhuǎn)化爐和所述氣化爐相連；所述一氧化碳分離裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述一氧化碳分離裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間；所述一氧化碳分離裝置的一氧化碳出口和所述甲醇合成裝置的出口分別與所述醋酸合成裝置的入口相連；所述氫氣分離裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述氫氣分離裝置連接在所述氣化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述氫氣分離裝置連接在所述甲醇合成裝置的弛放氣出口和所述氨合成裝置的入口之間；所述氫氣分離裝置的氫氣出口和所述空分裝置的氮?dú)獬隹诜謩e與所述合成氨裝置的入口相連；
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其中，所述轉(zhuǎn)化爐用于以天然氣為原料制備第一股合成氣；所述氣化爐用于以煤為原料制備第二股合成氣；所述空分裝置，用于從空氣中提取氧氣和氮?dú)?，并將所述氧氣提供給所述轉(zhuǎn)化爐和所述氣化爐，將氮?dú)馓峁┙o所述合成氨裝置。本發(fā)明實(shí)施例的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法及裝置，通過以天然氣為原料制備第一股合成氣和以煤為原料制備第二股合成氣，并從中提取一氧化碳和氫氣，調(diào)節(jié)兩股合成氣的比例，得到優(yōu)質(zhì)的甲醇合成氣，并利用提取的一氧化碳和制備的甲醇合成醋酸，利用氮?dú)夂吞崛〉臍錃庵苽浒保纱撕侠淼睦昧瞬煌M成的合成氣生產(chǎn)甲醇、 氨和醋酸，克服了煤和天然氣制甲醇等產(chǎn)品存在的氫碳不平衡的問題，實(shí)現(xiàn)了原料的優(yōu)化利用、能耗的降低和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。


圖1為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例一的流程圖；圖2為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例二的工藝流程圖；圖3為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例三的流程圖；圖4為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例四的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例一的流程圖，如圖1所示，該方法包括步驟101、以天然氣為原料制備第一股合成氣，以煤為原料制備第二股合成氣。分別以天然氣和煤為原料，采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)制備合成氣，例如以天然氣為原料時，可采用蒸汽轉(zhuǎn)化法或部分氧化法；以煤為原料時，可采用煤氣化技術(shù)，并將由煤氣化得到的粗煤氣，可以通過部分CO變換和凈化，調(diào)整煤氣的組成并脫除其中的硫和(X)2等雜質(zhì)，得到合成氣。以天然氣為原料制備的合成氣稱為第一股合成氣，以煤為原料制備的合成氣稱為第二股合成氣。在以天然氣和煤為原料制備合成氣時，都需要氧氣，所需的氧氣可以由空分裝置提供。步驟102、從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳。本實(shí)施例中，制備醋酸所需的一氧化碳，可以從第一股合成氣中提取，也可以從第二股合成氣中提取。提取一氧化碳的具體步驟可以為將部分第一股合成氣或部分第二股合成氣通入一氧化碳分離裝置，提取一氧化碳。進(jìn)一步的，若工藝有需要時，例如為了獲得更優(yōu)質(zhì)的甲醇合成氣，即為了獲得碳、 氫、二氧化碳的含量更優(yōu)的甲醇合成氣，可在提取一氧化碳之前，通過已有的脫碳技術(shù)脫除第一股合成氣或第二股合成氣中的二氧化碳。
步驟103、將提取一氧化碳后的、預(yù)置比例的第一股合成氣和第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇。將提取過一氧化碳的第一股合成氣和第二股合成氣，以預(yù)置的比例混合，通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；其中，該預(yù)置的比例為使得通入甲醇合成裝置的合成氣中的氫碳比達(dá)到2. 05 2. 10，該甲醇合成裝置可為現(xiàn)有技術(shù)中成熟的制備甲醇的裝置，在此不再贅述。步驟104、將預(yù)置比例的甲醇和一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸。將上述步驟中制備得到的甲醇和從合成氣中提取的一氧化碳，以預(yù)置的比例通入醋酸合成裝置；其中，該預(yù)置的比例為使得通入醋酸合成裝置的混合物達(dá)到合成醋酸的要求，該醋酸合成裝置可為現(xiàn)有成熟的制備醋酸的裝置，在此不再贅述。步驟105、從制備甲醇得到的弛放氣中提取氫氣，將預(yù)置比例的氮?dú)夂蜌錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。將制備甲醇得到的弛放氣通入氫氣分離裝置，提取氫氣；并將弛放氣提取氫氣后得到的尾氣用作制備第一股合成氣的燃料。將空分裝置從空氣中提取的氮?dú)夂蛷某诜艢庵刑崛〉臍錃?，以預(yù)置的比例通入合成氨裝置；其中，該預(yù)置的比例為使得通入合成氨裝置的混合物達(dá)到合成氨的要求，該合成氨裝置為現(xiàn)有技術(shù)中成熟的制備氨的裝置，在此不再贅述。其中，本實(shí)施例并不限制上述各步驟的時序關(guān)系，上述各步驟僅表示本發(fā)明生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的工藝流程。本實(shí)施例，通過以天然氣為原料制備第一股合成氣和以煤為原料制備第二股合成氣，并從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳，從甲醇弛放氣中提取氫氣，調(diào)節(jié)兩股合成氣的比例，得到優(yōu)質(zhì)的甲醇合成氣，利用提取的一氧化碳和制備的甲醇合成醋酸，利用氮?dú)夂吞崛〉臍錃庵苽浒?，由此合理的利用了不同組成的合成氣生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸，克服了煤和天然氣制甲醇等產(chǎn)品存在的氫碳不平衡的問題，實(shí)現(xiàn)了原料的優(yōu)化利用、能耗的降低和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。下面通過圖2詳細(xì)描述本發(fā)明方法實(shí)施例一提供的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，圖2為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例二的工藝流程圖，如圖2所示，該方法包括天然氣在轉(zhuǎn)化爐中轉(zhuǎn)化，得到合成氣1，合成氣1分為兩股，即合成氣2和合成氣 3。合成氣2可以通入脫碳裝置脫除其中CO2后與合成氣3混合，成為第一股合成氣4。其中，合成氣2的氣量可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整。另外，脫碳裝置脫除的CO2還可以返回到轉(zhuǎn)化爐作原料，以回收碳資源。煤在氣化爐中轉(zhuǎn)化并可以經(jīng)過CO部分變換裝置、凈化裝置處理后得到第二股合成氣5，其中，該凈化處理可以采用現(xiàn)有成熟的粗煤氣凈化技術(shù)，以脫除其中的硫、二氧化碳等雜質(zhì)?？辗盅b置從空氣中提取02，并將提取的A提供給轉(zhuǎn)化爐和氣化爐。第二股合成氣5可以分為兩股合成氣，具體為合成氣6和合成氣7 ；將合成氣7通入一氧化碳分離裝置，以提取其中的CO ；其中，可以根據(jù)后續(xù)步驟的用量，通過調(diào)節(jié)合成氣6和合成氣7的比例，來控制提取的CO的量；一氧化碳分離裝置的出口氣體為高純度CO氣體8和提取過CO的合成氣9 ；
將合成氣9與合成氣7、合成氣4混合為合成氣10，作為合成甲醇的原料氣；其中， 合成氣10的主要成分為H2、CO、CO2，是合成甲醇的一種優(yōu)質(zhì)原料氣；可以通過調(diào)節(jié)合成氣 4、合成氣7和合成氣9的氣量，使合成氣10的氫碳比達(dá)到2. 05 2. 10 ；將合成氣10升壓(圖中未示出)后通入甲醇合成裝置，得到的粗甲醇再經(jīng)過精餾(圖中未示出)后，可得到精甲醇；得到的甲醇可以作為產(chǎn)品，也可以作為合成醋酸的原料；將高純度CO氣體8與甲醇合成裝置制備得到的甲醇，通入醋酸合成裝置，以制備醋酸；在甲醇制備過程中，甲醇合成裝置中排出弛放氣11，將該弛放氣11通入氫氣分離裝置，以提取其中的H2。氫氣分離裝置的出口氣體為高純度氫氣12和尾氣13 ；將高純度氫氣12與來自空分裝置的N2混合后，經(jīng)壓縮(圖中未示出)后通入氨合成裝置，以制備氨；將氫氣分離裝置排出的尾氣13返回到轉(zhuǎn)化爐作為燃料，為天然氣轉(zhuǎn)化提供熱量， 以回收資源和降低能耗。本實(shí)施例是在第二股合成氣中提取C0，但本實(shí)施例并不限制CO提取的位置。例如也可以在第一股合成氣中提取CO。本實(shí)施例中各路氣體的流量和壓力是由制備甲醇、醋酸和氨所需的原料配比來決定的，通過調(diào)節(jié)各路氣體的流量，可以使得合成氣得到充分的利用。本實(shí)施例中甲醇、氨和醋酸的產(chǎn)量可以在一個較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過調(diào)節(jié)各股合成氣的氣量，可以調(diào)節(jié)甲醇的產(chǎn)量；通過增減CO的提取量，可以調(diào)節(jié)醋酸的產(chǎn)量；氨的產(chǎn)量可以通過增減吐的提取量來調(diào)節(jié)。本實(shí)施例提供的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，除了具有本發(fā)明方法實(shí)施例一的有益效果以外，還具有本實(shí)施例改變現(xiàn)有工藝中將甲醇弛放氣直接放空或是作燃料的做法，而是從甲醇弛放氣中分離出高純度的氫氣，并將分離氫氣后的尾氣用作天然氣轉(zhuǎn)化的燃料，由此不僅避免了氫7資源的浪費(fèi)，還可以減少燃料氣的消耗。圖3為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例三的流程圖，如圖3所示，該方法包括步驟301、以天然氣為原料制備第一股合成氣，以煤為原料制備第二股合成氣。具體參見本發(fā)明方法實(shí)施例一中的描述，在此不再贅述。步驟302、從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳，并從第一股合成氣或第二股合成氣中提取氫氣。本實(shí)施例中，制備醋酸所需的一氧化碳和制備氨所需的氫氣，都可以從合成氣中提?。黄渲?，所需的一氧化碳和氫氣，分別都可以從第一股合成氣中提取，也可以從第二股合成氣中提取；當(dāng)一氧化碳和氫氣都從第一股合成氣或者第二股合成氣中提取時，可以先提取一氧化碳，也可以先提取氫氣。提取一氧化碳和氫氣的具體步驟可以為將部分第一股合成氣或部分第二股合成氣通入一氧化碳分離裝置，提取一氧化碳；將部分第一股合成氣或部分第二股合成氣通入氫氣分離裝置，提取氫氣。若工藝有需要時，可將第一股合成氣通入脫碳裝置，以脫除其中的(X)2 ；脫除的CO2可以返回到轉(zhuǎn)化爐作為天然氣轉(zhuǎn)化的原料，以回收碳資源。步驟303、將提取一氧化碳和氫氣后的、預(yù)置比例的第一股合成氣和第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇。將提取過一氧化碳和氫氣的第一股合成氣和第二股合成氣，以預(yù)置的比例混合， 通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；其中，該預(yù)置的比例為使得通入甲醇合成裝置的混合物的氫碳比達(dá)到2. 05 2. 10，該甲醇合成裝置為現(xiàn)有技術(shù)中成熟的制備甲醇的裝置，在此不再贅述。步驟304、將預(yù)置比例的甲醇和一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸。將上述步驟中制備得到的甲醇和從合成氣中提取的一氧化碳，以預(yù)置的比例通入醋酸合成裝置；其中，該預(yù)置的比例為使得通入醋酸合成裝置的混合物達(dá)到合成醋酸的要求，該醋酸合成裝置為現(xiàn)有技術(shù)中成熟的制備醋酸的裝置，在此不再贅述。步驟305、將預(yù)置比例的氮?dú)夂蜌錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。將空分裝置從空氣中提取的氮?dú)夂蛷暮铣蓺庵刑崛〉臍錃猓灶A(yù)置的比例通入合成氨裝置；其中，該預(yù)置的比例為使得通入合成氨裝置的混合物達(dá)到合成氨的要求，該合成氨裝置為現(xiàn)有技術(shù)中成熟的制備氨的裝置，在此不再贅述。其中，本實(shí)施例并不限制上述各步驟的時序關(guān)系，上述各步驟僅表示本發(fā)明制備甲醇、氨和醋酸的工藝流程。本實(shí)施例，通過以天然氣為原料制備第一股合成氣和以煤為原料制備第二股合成氣，并從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳和氫氣，調(diào)節(jié)兩股合成氣的比例，得到優(yōu)質(zhì)的甲醇合成氣，利用提取的一氧化碳和制備的甲醇合成醋酸，利用氮?dú)夂吞崛〉臍錃庵苽浒?，由此合理的利用了不同組成的合成氣生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸，克服了煤和天然氣制甲醇等產(chǎn)品存在的氫碳不平衡的問題，實(shí)現(xiàn)了原料的優(yōu)化利用、能耗的降低，并提高了經(jīng)濟(jì)效益。下面通過圖4詳細(xì)描述本發(fā)明方法實(shí)施例三提供的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，圖4為本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法實(shí)施例四的工藝流程圖，如圖4所述，該方法包括天然氣在轉(zhuǎn)化爐中轉(zhuǎn)化為第一股合成氣21，氣流量例如可以為8548kmol/h，溫度 40°C，壓力1.5MPa。煤在氣化爐中氣化并經(jīng)過部分CO變換和凈化處理得到第二股合成氣 31，氣流量例如可以為3207kmol/h，溫度40°C，壓力2. 8MPa?？辗盅b置從空氣中提取O2，并將提取的A提供給轉(zhuǎn)化爐和氣化爐。第一股合成氣21可以分為兩股合成氣，具體為合成氣22和合成氣23，其中，合成氣22例如占第一股合成氣21的34. 2%，合成氣23例如占第一股合成氣21的65. 8% ；將合成氣23通入脫碳裝置，以脫除其中的CO2,然后將脫除過(X)2的合成氣M通入一氧化碳分離裝置，以提取其中的CO ；其中，可以通過調(diào)節(jié)合成氣22和合成氣23的比例， 來控制提取的CO的量；脫除的(X)2可以返回到轉(zhuǎn)化爐作為天然氣轉(zhuǎn)化的原料，即作為制備第一股合成氣21的原料，以回收碳資源；一氧化碳分離裝置進(jìn)口溫度例如可以為35 45°C，壓力例如可以為1. 0 3. OMPa ；一氧化碳分離裝置的出口氣體為高純度CO氣體25和提取過CO的合成氣沈，其中，高純度CO氣體25的CO含量例如在99. 9%以上，流量例如可以為602kmol/h ；CO的提取量可以根據(jù)后續(xù)步驟用量的變化而調(diào)整；合成氣沈的流量例如可以為4479kmol/h，將其通入氫氣分離裝置，以提取其中的 H2。氫氣分離裝置進(jìn)口物溫度例如可以為35 45°C，壓力例如可以為1. 0 4. OMPa ；氫氣分離裝置的出口氣體為高純度氫氣27和提取過H2后的合成氣觀，其中，高純度氫氣27的 H2含量例如在99. 9%以上，流量可以為1044kmol/h，合成氣觀為富碳?xì)猓粚⒓訅?圖中未示出)后的合成氣觀、合成氣23與第二股合成氣31混合為合成氣32，作為原料氣以制備甲醇；其中，合成氣32的流量例如可以為9569kmol/h、溫度可以為40°C、壓力可以為1. 5MPa，主要成分可以為H2 67. 4%,CO 27. 5%,CO2 3.7%，氫碳比為 (H2-CO2)/(C0+C02) = 2. 04，是合成甲醇的一種優(yōu)質(zhì)原料氣；將合成氣32升壓(圖中未示出)(例如升壓到5. 4MPa)，然后通入甲醇合成裝置， 得到的粗甲醇再經(jīng)過精餾(圖中未示出)后，可以得到2782kmol/h的精甲醇；得到的甲醇可以作為產(chǎn)品，也可以作為合成醋酸的原料；將高純度氫氣27與來自空分裝置的N2混合后，經(jīng)壓縮(圖中未示出)后通入氨合成裝置，以制備氨；將高純度CO氣體25與甲醇合成裝置制備得到的甲醇，通入醋酸合成裝置，以制備醋酸。本實(shí)施例在第一股合成氣中提取CO和H2,而本實(shí)施例并不限制CO和H2提取的位置和順序。例如可以在第二股合成氣中提取CO和吐；也可以在任一股合成氣中提取C0， 而在另一股合成氣中提取H2 ；當(dāng)CO和吐在同一股合成氣中提取時，可以先提取C0，也可以先提取H2。本實(shí)施例中給出了各路氣體具體的流量和壓力數(shù)據(jù)，這僅作為一個具體實(shí)施例， 而并不是對本發(fā)明實(shí)施例的限制，本實(shí)施例中各路氣體的流量和壓力是由制備甲醇、醋酸和氨所需的原料配比來決定的，通過調(diào)節(jié)各路氣體的流量和壓力，可以使得合成氣得到充分的利用。本實(shí)施例中甲醇、氨和醋酸的產(chǎn)量可以在一個較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過調(diào)節(jié)各股合成氣的氣量，可以調(diào)節(jié)甲醇的產(chǎn)量；通過增減CO的提取量，可以調(diào)節(jié)醋酸的產(chǎn)量；氨的產(chǎn)量可以通過增減吐的提取量來調(diào)節(jié)。本發(fā)明各實(shí)施例提供的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，通過煤和天然氣聯(lián)合方案，解決了煤制合成氣中碳多氫少和天然氣制合成氣中碳少氫多這種先天性不足的問題，同時，通過對各種資源的合理調(diào)配和利用，實(shí)現(xiàn)了各種資源的充分利用；本發(fā)明各實(shí)施例具有產(chǎn)品靈活多樣、資源利用率高、生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)好等特點(diǎn)，具體如下(1)在單純以煤為原料制甲醇合成氣時，碳多氫少，需要通過變換反應(yīng)降低其中的 CO含量和提高氫含量，以獲得合適的氫碳比。從經(jīng)濟(jì)角度來看，是非常不經(jīng)濟(jì)的；在單純以天然氣為原料制甲醇合成氣時，碳少氫多，往往需要將多余的氫在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)燒掉，這樣浪費(fèi)了大量的氫資源。而本發(fā)明實(shí)施例通過煤制合成氣與天然氣制合成氣聯(lián)合，彌補(bǔ)了兩者的先天性不足；通過調(diào)節(jié)兩者的氣量，能調(diào)配出滿足要求的甲醇合成氣；同時，也可以從中提取出一部分CO和H2,分別作為合成醋酸和合成氨的原料；通過這兩種合成氣的互補(bǔ)，解決了氫碳平衡問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)在現(xiàn)有的甲醇合成裝置中，從空分裝置分離出的N2無法得到利用。而本發(fā)明
10實(shí)施例中，將從空分裝置分離出的N2作為合成氨的原料，充分利用了 N2資源，降低了生產(chǎn)成本。(3)本發(fā)明實(shí)施例中，將脫除的CO2送入到天然氣轉(zhuǎn)化裝置作為原料，盡可能的回收其中的碳資源，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明實(shí)施例還提供了用于使用本發(fā)明實(shí)施例提供的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、 氨和醋酸的裝置。參見圖2和圖4，本發(fā)明煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的裝置實(shí)施例可以包括轉(zhuǎn)化爐、氣化爐、空分裝置、甲醇合成裝置、醋酸合成裝置、氨合成裝置、一氧化碳分離裝置和氫氣分離裝置。轉(zhuǎn)化爐的出口和氣化爐的出口分別與甲醇合成裝置相連?？辗盅b置的氧氣出口分別與轉(zhuǎn)化爐和氣化爐相連。一氧化碳分離裝置連接在轉(zhuǎn)化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間，或者一氧化碳分離裝置連接在氣化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間。一氧化碳分離裝置的一氧化碳出口和甲醇合成裝置的出口分別與醋酸合成裝置的入口相連。氫氣分離裝置連接在轉(zhuǎn)化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間，或者氫氣分離裝置連接在氣化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間，或者氫氣分離裝置連接在甲醇合成裝置的弛放氣出口和氨合成裝置的入口之間。氫氣分離裝置的氫氣出口和空分裝置的氮?dú)獬隹诜謩e與合成氨裝置的入口相連。進(jìn)一步的，本裝置實(shí)施例還可以包括一氧化碳變換裝置和凈化裝置。具體的，一氧化碳變換裝置和凈化裝置順次連接在氣化爐與一氧化碳分離裝置之間，用于對氣化爐中排出的氣體進(jìn)行一氧化碳變換和凈化。其中，轉(zhuǎn)化爐用于以天然氣為原料制備第一股合成氣；氣化爐用于以煤為原料制備第二股合成氣；空分裝置用于從空氣中提取氧氣和氮?dú)猓⒀鯕馓峁┙o轉(zhuǎn)化爐和氣化爐，將氮?dú)馓峁┙o合成氨裝置。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該裝置還可以包括脫碳裝置。該脫碳裝置連接在轉(zhuǎn)化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間；或者，脫碳裝置連接在氣化爐的出口與甲醇合成裝置的入口之間。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，甲醇合成裝置的弛放氣出口可以與轉(zhuǎn)化爐的入口相連；或者，甲醇合成裝置的弛放氣出口通過氫氣分離裝置與轉(zhuǎn)化爐的入口相連，即甲醇合成裝置的弛放氣出口與氫氣分離裝置的入口相連，氫氣分離裝置的尾氣出口與轉(zhuǎn)化爐的入口相連，以使從氫氣分離裝置排除的尾氣作為制備第一股合成氣的燃料。使用本實(shí)施例中的裝置生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法和流程參見本發(fā)明各方法實(shí)施例中的描述，在此不再贅述。使用本實(shí)施例提供的裝置，可以使用以下方法生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸通過使用以天然氣為原料制備的第一股合成氣和以煤為原料制備的第二股合成氣，以預(yù)置的比例制備甲醇；并從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳，從第一股合成氣、第二股合成氣或甲醇弛放氣中提取氫氣，利用提取的一氧化碳和制備的甲醇合成醋酸，利用氮?dú)夂吞崛〉臍錃庵苽浒?，由此合理的利用了不同組成的合成氣生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸，實(shí)現(xiàn)了原料的優(yōu)化利用、能耗的降低，并提高了經(jīng)濟(jì)效益。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于，包括 以天然氣為原料制備第一股合成氣；以煤為原料制備第二股合成氣； 從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳；將提取一氧化碳后的、預(yù)置比例的所述第一股合成氣和所述第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；將預(yù)置比例的所述甲醇和所述一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸； 從制備所述甲醇得到的弛放氣中提取氫氣，將預(yù)置比例的氮?dú)夂退鰵錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于，在從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳之前還包括脫除所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中的二氧化碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于，還包括將脫除的所述二氧化碳作為制備所述第一股合成氣的原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于所述從制備所述甲醇得到的弛放氣中提取氫氣之后還包括將所述弛放氣提取氫氣后得到的尾氣作為制備所述第一股合成氣的燃料。
5.一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于，包括 以天然氣為原料制備第一股合成氣；以煤為原料制備第二股合成氣；從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳，并從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取氫氣；將提取一氧化碳和氫氣后的、預(yù)置比例的所述第一股合成氣和所述第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；將預(yù)置比例的所述甲醇和所述一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸； 將預(yù)置比例的氮?dú)夂退鰵錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于 所述從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳包括將部分所述第一股合成氣或部分所述第二股合成氣通入一氧化碳分離裝置，提取一氧化碳；所述從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取氫氣包括將部分所述第一股合成氣或部分所述第二股合成氣通入氫氣分離裝置，提取氫氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法，其特征在于，在從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取一氧化碳，并從所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中提取氫氣之前還包括脫除所述第一股合成氣或所述第二股合成氣中的二氧化碳，將脫除的所述二氧化碳作為制備所述第一股合成氣的原料。
8.一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)化爐、氣化爐、空分裝置、甲醇合成裝置、醋酸合成裝置、氨合成裝置、一氧化碳分離裝置和氫氣分離裝置；所述轉(zhuǎn)化爐的出口和所述氣化爐的出口分別與所述甲醇合成裝置相連； 所述空分裝置的氧氣出口分別與所述轉(zhuǎn)化爐和所述氣化爐相連； 所述一氧化碳分離裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述一氧化碳分離裝置連接在所述氣化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間；所述一氧化碳分離裝置的一氧化碳出口和所述甲醇合成裝置的出口分別與所述醋酸合成裝置的入口相連；所述氫氣分離裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述氫氣分離裝置連接在所述氣化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間，或者所述氫氣分離裝置連接在所述甲醇合成裝置的弛放氣出口和所述氨合成裝置的入口之間；所述氫氣分離裝置的氫氣出口和所述空分裝置的氮?dú)獬隹诜謩e與所述合成氨裝置的入口相連；其中，所述轉(zhuǎn)化爐用于以天然氣為原料制備第一股合成氣；所述氣化爐用于以煤為原料制備第二股合成氣；所述空分裝置，用于從空氣中提取氧氣和氮?dú)?，并將所述氧氣提供給所述轉(zhuǎn)化爐和所述氣化爐，將氮?dú)馓峁┙o所述合成氨裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的裝置，其特征在于，還包括脫碳裝置；所述脫碳裝置連接在所述轉(zhuǎn)化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間；或者所述脫碳裝置連接在所述氣化爐的出口與所述甲醇合成裝置的入口之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的裝置，其特征在于， 所述甲醇合成裝置的弛放氣出口與所述轉(zhuǎn)化爐的入口相連；或者所述氫氣分離裝置的尾氣出口與所述轉(zhuǎn)化爐的入口相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤和天然氣聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、氨和醋酸的方法及裝置，該方法包括以天然氣為原料制備第一股合成氣，以煤為原料制備第二股合成氣；從第一股合成氣或第二股合成氣中提取一氧化碳；將提取一氧化碳后的、預(yù)置比例的第一股合成氣和第二股合成氣通入甲醇合成裝置，制備得到甲醇；將預(yù)置比例的甲醇和一氧化碳通入醋酸合成裝置，制備得到醋酸；從制備甲醇得到的弛放氣中提取氫氣，將預(yù)置比例的氮?dú)夂蜌錃馔ㄈ牒铣砂毖b置，制備得到氨。本發(fā)明通過煤和天然氣聯(lián)合方案，解決了煤制合成氣中碳多氫少和天然氣制合成氣中碳少氫多的問題，并通過對各種資源的合理調(diào)配，實(shí)現(xiàn)了各種資源的充分利用，使得產(chǎn)品靈活多樣、資源利用率高、生產(chǎn)成本低。
文檔編號C07C51/12GK102180767SQ20111005759
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者萬蓉, 劉武烈, 龐婷, 龐彪, 龐玉學(xué), 楊泳濤, 王志堅 申請人:龐玉學(xué)