焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝和裝置，其工藝為：所述焦爐煤氣制甲醇過程的轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入口補入二氧化碳。本工藝針對甲醇合成氣碳含量低，氫碳比過高，限制甲醇產(chǎn)量的問題進行了改進；本工藝通過向甲醇合成系統(tǒng)補入二氧化碳，調(diào)節(jié)合成氣中的C/H比，促進甲醇合成反應(yīng)的進行，有效提高甲醇產(chǎn)量。本工藝將CO2直接補入合成工段，提高合成系統(tǒng)碳的含量，同時，從化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)角度分析，補入適量的CO2，可促進反應(yīng)向體積縮小的方向進行，即甲醇合成反應(yīng)的進行，提高甲醇產(chǎn)量。本工藝當(dāng)將CO2補入轉(zhuǎn)化工段入口時，不但可提高合成系統(tǒng)的碳含量，而且可有效提高合成氣中CO的含量，而CO的反應(yīng)活性更高。
【專利說明】焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤化工企業(yè)焦爐煤氣制甲醇工藝，尤其是一種焦爐煤氣低壓合成甲醇系統(tǒng)的補碳工藝和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤化工企業(yè)利用焦爐煤氣為原料，通過脫硫，轉(zhuǎn)化，合成，精餾等過程制備甲醇。在合成工段，甲醇合成氣經(jīng)加壓升溫后，進入合成塔在Cu觸媒作用下，CO、CO2與H2反應(yīng)生成甲醇和水。反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷卻分離出粗甲醇后，一部分作為循環(huán)氣與新鮮的合成氣匯合重新進入合成塔參與甲醇的合成反應(yīng)。
[0003]在焦爐煤氣制甲醇工藝的實際生產(chǎn)中，當(dāng)合成氣中C0、C02轉(zhuǎn)化率較高時，導(dǎo)致反應(yīng)后循環(huán)氣中剩余CO和CO2含量較低，CO和CO2的總含量會降至循環(huán)氣的3%?4%，有時甚至降到了 2%以下，循環(huán)氣中碳含量嚴重不足。而進入合成塔的合成氣中，循環(huán)氣是其中的主要成分，含量占到85%以上，循環(huán)氣中碳含量不足會直接導(dǎo)致合成氣中碳含量不足，氫氣過剩，C/Η比嚴重失衡，影響甲醇產(chǎn)量的進一步提高。調(diào)節(jié)合成氣中的C/Η比，將有利于甲醇合成反應(yīng)的進行，有效提高甲醇產(chǎn)量。
[0004]可以通過對轉(zhuǎn)化工藝進行調(diào)控來提高CH4轉(zhuǎn)化率，提高合成氣中CO和CO2的含量。但是調(diào)控轉(zhuǎn)化工藝要受甲烷含量，轉(zhuǎn)化氣氣體成分，氧氣量或氧氣純度，轉(zhuǎn)化爐爐膛溫度，轉(zhuǎn)化爐出口溫度，轉(zhuǎn)化催化劑壽命活性等諸多工藝設(shè)備條件限制影響，不能及時緩解合成氣中碳含量低，合成反應(yīng)不充分的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高焦爐煤氣制甲醇工藝合成工段碳含量的焦爐煤氣制甲醇過程的補 碳工藝；本發(fā)明還提供了一種焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:所述焦爐煤氣制甲醇過程的轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入口補入二氧化碳。
[0007]本發(fā)明工藝所述二氧化碳為汽化狀態(tài)，所述二氧化碳補至轉(zhuǎn)化工段的系統(tǒng)壓力為
2.1?2.4MPa，至合成工段的系統(tǒng)壓力為1.9?2.2MPa。
[0008]本發(fā)明工藝所述二氧化碳的最大流量為1075NM3/h。
[0009]本發(fā)明工藝轉(zhuǎn)化出口氣體CO2控制8%以下，合成出口氣體CO2控制3.6?4.2%。
[0010]本發(fā)明裝置由兩個液態(tài)CO2儲槽或儲罐并聯(lián)設(shè)置后通過管路接入主汽化器的入口，主汽化器的出口通過管路分別接入焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入□。
[0011]本發(fā)明裝置所述兩個液態(tài)CO2儲槽或儲罐均設(shè)置有自增壓汽化器。
[0012]本發(fā)明裝置所述液態(tài)CO2儲槽或儲罐的壓力保持在2.3?2.5MPa。
[0013]本發(fā)明裝置所述自增壓汽化器水浴溫度保持在60?70°C，主汽化器水浴溫度保持在40?50°C。
[0014]本發(fā)明裝置所述主汽化器上設(shè)有循環(huán)水泵。
[0015]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明方法針對甲醇合成氣碳含量低，氫碳比過高，限制甲醇產(chǎn)量的問題進行了改進，提出對甲醇合成補碳工藝來提高氧氣產(chǎn)量的方法。該方法通過向甲醇合成系統(tǒng)補入二氧化碳，調(diào)節(jié)合成氣中的C/Η比，促進甲醇合成反應(yīng)的進行，有效提高甲醇產(chǎn)量。該方法的主要特點如下:1.將CO2直接補入合成工段，提高合成系統(tǒng)碳的含量，同時，從化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)角度分析，補入適量的CO2，可促進反應(yīng)向體積縮小的方向進行，即甲醇合成反應(yīng)的進行，提高甲醇產(chǎn)量。2.當(dāng)將0)2補入轉(zhuǎn)化工段入口時，不但可提高合成系統(tǒng)的碳含量，而且可有效提高合成氣中CO的含量，而CO的反應(yīng)活性更高。
[0016]本發(fā)明裝置通過對當(dāng)前焦爐氣制甲醇技術(shù)焦爐煤氣合成甲醇的特性及液態(tài)二氧化碳汽化裝置的研究探索，增加液態(tài)二氧化碳汽化裝置，采用液態(tài)CO2儲槽或儲罐以及汽化器為轉(zhuǎn)化工段、合成工段補入汽化狀態(tài)的CO2，兩個CO2儲槽并聯(lián)安裝一開一備，能有效地保證連續(xù)的補入二氧化碳，方便液體CO2采取外購方式由罐車輸入液態(tài)CO2儲槽或儲罐。本發(fā)明裝置通過設(shè)置自增壓汽化器，能有效地保持液態(tài)CO2儲槽或儲罐內(nèi)的壓力，以有效滿足補碳過程中的CO2壓力需要。本發(fā)明裝置通過在主汽化器上設(shè)置循環(huán)水泵，能使整個主汽化器受熱均勻，同時有效緩解蒸汽進入主汽化器殼程加熱循環(huán)水時發(fā)生水擊現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0018]圖1是本發(fā)明裝置的工藝流程圖。
【具體實施方式】
`[0019]本焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置由2個IOOm3的液態(tài)CO2儲槽、兩臺自增壓汽化器和I臺主汽化器構(gòu)成；兩個液態(tài)CO2儲槽或儲罐并聯(lián)設(shè)置后通過管路接入主汽化器的入口 ；外購液態(tài)CO2輸入液態(tài)CO2儲槽，自增壓汽化器給液態(tài)CO2儲槽增壓，以保證液體CO2順利進入主汽化器。主汽化器出口補碳主管線上引出兩條分支連接到補碳位置，分別設(shè)在轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段合成氣壓縮機入口，可根據(jù)實際運行情況，調(diào)整兩處補碳點的補入量，最大程度地優(yōu)化轉(zhuǎn)化氣和合成氣指標。當(dāng)將CO2補入轉(zhuǎn)化工段的系統(tǒng)入口時，不但可提高合成系統(tǒng)的碳含量，由于轉(zhuǎn)化工段存在CH4 + CO2 = 2C0 + 2?的反應(yīng)，所以可有效提高合成氣中CO的含量,而CO的反應(yīng)活性更高。而當(dāng)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)氧氣壓力較低,或液態(tài)二氧化碳汽化裝置液位較低，提壓困難時，可將CO2補入壓力相對較低的合成氣壓縮機入口，直接提高合成系統(tǒng)CO2的含量。甲醇合成反應(yīng):C02 + 3?= CH3OH + H2O是一個氣體體積縮小的反應(yīng)，故從化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)角度分析，補入適量的CO2可有效促進甲醇合成的進行，提高甲醇產(chǎn)量。本補碳裝置在主汽化器上裝有循環(huán)水泵，使整個汽化器受熱均勻，同時有效緩解蒸汽進入汽化器殼程加熱循環(huán)水是發(fā)生水擊現(xiàn)象。
[0020]本焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝采用上述裝置，在轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入口補入汽化狀態(tài)的二氧化碳。補碳過程中兩個液態(tài)CO2儲槽并聯(lián)安裝一開一備，方便外購的罐車裝卸車操作，將液態(tài)CO2輸入液態(tài)CO2儲槽。補碳過程中，低壓蒸汽管線接入汽化器殼程，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)蒸汽量，調(diào)節(jié)汽化器水浴溫度，使自增壓汽化器水浴溫度保持在60?70°C，主汽化器水浴溫度保持在40?50°C，根據(jù)需要利用自增壓汽化器使二氧化碳貯罐壓力保持在2.3?2.5MPa的范圍；從而使二氧化碳補至轉(zhuǎn)化工段的系統(tǒng)壓力為2.1?
2.4MPa，至合成工段的系統(tǒng)壓力為1.9?2.2MPa，二氧化碳的最大流量為1075NM3/h。這樣，可將合成工段的CO2含量提高至3.0%以上，氫碳比達到6.0?6.5。
[0021 ] 河北某煤化工企業(yè)20萬噸/年的焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)，在未采用本裝置和工藝補氣時，正常生產(chǎn)過程中合成氣的成分(體積比％): CO:7.88，N2:7.33，CH4:3.30，H2:79.49，CO2:2，氫碳比為7.8。采用本裝置和工藝補氣后，每小時向合成氣壓縮機入口補入二氧化碳600NM3，合成氣成分:C0:7.34，N2:5.87，CH4:2.79，H2:79.85，CO2:4.3，氫碳比為 6.5，有效提高了合成氣中的碳含量，改善了氫碳比，每天甲醇產(chǎn)量多出26噸左右。經(jīng)測算，應(yīng)用本裝置和工藝后，該河北某煤化 工企業(yè)年可增產(chǎn)甲醇約7800噸，年創(chuàng)效益約可達237多萬元。
【權(quán)利要求】
1.一種焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝，其特征在于:所述焦爐煤氣制甲醇過程的轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入口補入二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝，其特征在于:所述二氧化碳為汽化狀態(tài)，所述二氧化碳補至轉(zhuǎn)化工段的系統(tǒng)壓力為2.1?2.4MPa，至合成工段的系統(tǒng)壓力為1.9?2.2MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳工藝，其特征在于:所述二氧化碳的最大流量為1075NM3/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的補碳工藝，其特征在于:轉(zhuǎn)化出口氣體CO2控制8%以下，合成出口氣體CO2控制3.6?4.2%。
5.一種焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置，其特征在于:其由兩個液態(tài)CO2儲槽或儲罐并聯(lián)設(shè)置后通過管路接入主汽化器的入口，主汽化器的出口通過管路分別接入焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化工段入口和合成工段入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置，其特征在于:所述兩個液態(tài)CO2儲槽或儲罐均設(shè)置有自增壓汽化器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置，其特征在于:所述液態(tài)CO2儲槽或儲罐的壓力保持在2.3?2.5MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置，其特征在于:所述自增壓汽化器水浴溫度保 持在60?70°C，主汽化器水浴溫度保持在40?50°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4一 7任意一項所述的焦爐煤氣制甲醇過程的補碳裝置，其特征在于:所述主汽化器上設(shè)有循環(huán)水泵。
【文檔編號】C07C31/04GK103435443SQ201310399389
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】寧利民, 徐賀明, 張建敏, 李國忠, 袁守敬, 吳春松, 曹繼溫, 趙愛華, 馬曉春, 李晶晶, 孫春凱 申請人:唐山中潤煤化工有限公司