一種煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)。該方法包括以下步驟：氣體與合成甲醇催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成低碳醇催化劑接觸反應的步驟；氣體與合成油催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成天然氣催化劑接觸反應的步驟；煤基合成氣按照由上述步驟組合形成的工藝進行反應。另外，本發(fā)明還提供了一種煤基合成氣綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：合成甲醇反應器與合成低碳醇反應器中的一種或組合；合成油反應器與合成天然氣反應器的一種或組合。本發(fā)明提供的煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)，能夠較大程度的改善裝置的經(jīng)濟性并提高煤基合成氣的碳資源利用率。
【專利說明】一種煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于我國具有富煤貧油少氣的能源結(jié)構(gòu)，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤化工技術(shù)的發(fā)展不斷受到重視?，F(xiàn)階段煤氣化制合成氣、煤制天然氣、合成氣制甲醇、合成氣制費-托合成油、甲醇制低碳烯烴等技術(shù)國內(nèi)外已有較為成熟的工藝，在國內(nèi)也有工業(yè)化實例。這些技術(shù)對解決我國對外原油進口依賴問題具有重要意義。但單一產(chǎn)品煤化工生產(chǎn)過程的經(jīng)濟性受產(chǎn)品與原料價差波動影響較大，裝置的抗風險能力較差，一旦出現(xiàn)產(chǎn)能過剩、市場暫時性飽和或原料與產(chǎn)品價差縮小的情況，企業(yè)只能通過降低相應裝置產(chǎn)能來調(diào)節(jié)倉儲量或降低產(chǎn)品價格，企業(yè)利潤率必然受到影響。在煤化工生產(chǎn)過程中采用聯(lián)產(chǎn)方式生產(chǎn)油品、低碳醇、稀徑、天然氣等多種廣品、提尚尚附加值廣品廣量，可有效提尚煤化工生廣裝置的抗風險能力，具有較高的實用性和應用價值。
[0003]200810055528.3號中國專利申請公開了一種合成氣制低碳醇(C1-C5醇的混合物)聯(lián)產(chǎn)汽油餾分的催化劑制法和應用，通過引入VIII族元素及堿金屬、堿土金屬對Fe-Cu基催化劑進行改性，反應結(jié)果表明此方法可有效提高CO利用率，并改善C2+醇及C 4+徑的選擇性，但其原料及評價條件較單一，對原料適應性較差。CN102872870A公開了一種合成氣制餾分油聯(lián)產(chǎn)高碳醇催化劑的制備方法和應用，此催化劑為多孔碳材料負載的限域金屬團簇，但此法僅能通過改變催化劑活性組分中間相的比例對反應產(chǎn)物進行調(diào)節(jié)，裝置操作及產(chǎn)物調(diào)整靈活性較差。CN102553611A公開了一種用于合成氣制取甲烷并聯(lián)產(chǎn)低碳烯烴的催化劑，該催化劑的活性組分為Fe2O3,助劑為Mn、K、Zn、Cr等，采用共沉淀法制備，但此法需通過改變溫度、壓力等操作條件調(diào)節(jié)產(chǎn)物分布，易造成裝置操作不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種煤基合成氣綜合利用方法，本方法是將煤基合成氣制合成油、天然氣、甲醇和低碳醇的工藝進行有效組合，實現(xiàn)煤基合成氣的綜合利用。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種煤基合成氣綜合利用系統(tǒng)。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，包括以下步驟:
[0007]氣體與合成甲醇催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成低碳醇催化劑接觸反應的步驟；
[0008]氣體與合成油催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成天然氣催化劑接觸反應的步驟；
[0009]煤基合成氣按照由上述步驟組合形成的工藝進行反應。
[0010]實際生產(chǎn)中，可以按照需要將上述各步驟進行組合以形成具體的工藝，各步驟是相對獨立的，煤基合成氣依次經(jīng)過工藝中的各步驟，氣體在工藝過程中不循環(huán)。
[0011]在上述方法中，氣體與催化劑接觸反應可以采用多段催化反應的方式，即在反應過程中，使氣體連續(xù)與多段的同一催化劑進行接觸反應。
[0012]上述各步驟包括對氣體產(chǎn)物進行冷凝分液的操作，冷凝得到的氣相組分進行工藝的下個步驟。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，該方法包括:
[0014]使煤基合成氣與合成甲醇催化劑和/或合成低碳醇催化劑接觸反應；
[0015]使反應之后的氣體與合成油催化劑和/或合成天然氣催化劑接觸反應。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，該方法包括以下具體工藝:
[0017]使煤基合成氣依次與合成甲醇催化劑、合成油催化劑接觸反應；或者，
[0018]使煤基合成氣依次與合成甲醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者，
[0019]使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者，
[0020]使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者，
[0021]使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成甲醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應。
[0022]在上述方法中，優(yōu)選地，合成甲醇催化劑的組成為Cu、ZnO, Pd、Ce02、Al2O3，各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Zn:Pd:Ce:Al = 30-80:10-30:0-5:0-10:10-60,更優(yōu)選為Cu:Zn:Pd:Ce:Al = 40-70:15-25:0-2:2-6:20-40 ο
[0023]在上述方法中，優(yōu)選地，合成低碳醇催化劑的組成為Cu、Cr203、K2O, ZnO,各組分金屬元素的摩爾比為 Cu:Cr:K:Zn = 15-40:0-20:5-15:25-60，更優(yōu)選為 Cu:Cr:K:Zn =25-40:10-20:10-15:25-60。
[0024]在上述方法中，優(yōu)選地，合成油催化劑的組成為Fe、Mn0、Cu、Co、K20，各組分金屬元素的摩爾比為Fe:Mn:Cu:Co:K = 30-80:0-15:5-15:0-15:0-10，更優(yōu)選為Fe:Mn:Cu:Co:K =45-70:5-10:5-15:5-10:5-10。
[0025]在上述方法中，優(yōu)選地，所述合成天然氣催化劑為鎳系催化劑，以金屬Ni的質(zhì)量計，Ni擔載量為10-20wt %，其余為氧化銷載體；進一步優(yōu)選地，所述Ni的擔載量為12-18wt%。催化劑在未使用時Ni以N1的形式存在，但在使用前須經(jīng)過還原過程將N1還原至金屬態(tài)，因此Ni在使用過程中以金屬態(tài)存在。
[0026]本發(fā)明所采用的催化劑可以采用現(xiàn)有的適當方式進行制備，只要保證制備得到的催化劑的組成滿足需要即可。
[0027]在上述方法中，優(yōu)選地，各個催化劑上的反應條件為:
[0028]氣體在合成甲醇催化劑上接觸反應的條件:溫度230_300°C，壓力2.0-8.0MPa,體積空速 1000-8000h_1, H2/C0 摩爾比 1.0-3:1 ；
[0029]氣體在合成低碳醇催化劑上接觸反應的條件:溫度200-400°C，壓力2.0-8.0MPa,體積空速 lOOO-lOOOOtr1，H2/C0 摩爾比 0.5-3:1 ；
[0030]氣體在合成油催化劑上接觸反應的條件:溫度200-350°C，壓力0.5-3.0MPa,體積空速 500-2000h_1, H2/C0 摩爾比 0.5-3:1 ；
[0031]氣體在合成天然氣催化劑上接觸反應的條件:溫度230-400°C，壓力2.0-8.0MPa,體積空速lOOO-SOOOtr1，H2/C0摩爾比0.5-3:1。氣體在與合成天然氣催化劑接觸前可進行換熱調(diào)整溫度為230-300°C，同時補充一定量水蒸汽，使進料中總汽氣體積比保持在0.1-0.25 之間。
[0032]在氣體與各催化劑接觸之前，可對H2/C0摩爾比進行調(diào)整。在實際生產(chǎn)中，可采用常規(guī)的CO變換工藝或注入不同h2/co摩爾比的原料的方式對h2/co摩爾比進行調(diào)整。
[0033]為達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種煤基合成氣綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0034]合成甲醇反應器與合成低碳醇反應器中的一種或組合；
[0035]合成油反應器與合成天然氣反應器中的一種或組合；
[0036]反應器之間采用串聯(lián)方式連接，所述合成甲醇反應器、所述合成低碳醇反應器、所述合成油反應器、所述天然氣反應器的數(shù)量為1-3個，相同的反應器串聯(lián)后與其他反應器連接。
[0037]在上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，上述各反應器設(shè)有換熱裝置，通過熱交換對出口氣體進行冷凝分液或調(diào)整入口氣體溫度。
[0038]各反應器內(nèi)裝填有相應催化劑，同類型反應器間按照連接次序可稱為一段反應器、二段反應器，以此類推，例如，兩個合成低碳醇反應器按連接順序稱為:一段合成低碳醇反應器、二段合成低碳醇反應器。
[0039]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0040](I)本發(fā)明提供的煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)可使煤基合成氣制備的化學品更加高值化，是新一代的煤化工技術(shù)，該類技術(shù)以大規(guī)模生產(chǎn)為核心支撐，以規(guī)模獲得更好的經(jīng)濟效益；
[0041](2)本發(fā)明提供的煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)有效提高了煤基合成氣的碳利用率，同時在一定程度上能夠減少碳的排放，環(huán)保效應較為明顯；
[0042](3)本發(fā)明提供的煤基合成氣綜合利用方法和系統(tǒng)可根據(jù)市場情況靈活調(diào)整各組分產(chǎn)量，提高裝置抗風險能力、降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為實施例1的煤基合成氣制甲醇、合成油聯(lián)合工藝的流程示意圖；
[0044]圖2為實施例2的煤基合成氣制低碳醇、天然氣聯(lián)合工藝的流程示意圖；
[0045]圖3為實施例3的煤基合成氣制低碳醇、合成油、天然氣聯(lián)合工藝的流程示意圖；
[0046]圖4為實施例4的煤基合成氣制甲醇、合成油、天然氣聯(lián)合工藝的流程示意圖；
[0047]圖5為實施例5的煤基合成氣制低碳醇、甲醇、合成油及天然氣聯(lián)合工藝的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0048]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
[0049]實施例1
[0050]本實施例提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，其采用一段合成甲醇反應器連接一段F-T合成油反應器的系統(tǒng)，其流程如圖1所示，該方法包括以下步驟:
[0051]凈化后的煤基合成氣流量為16Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:CO 33.5%, Η254.3%，CO20.9%，CH4I1.2%，其余為惰性組分 N2^P Ar ；
[0052]將煤基合成氣通入一段合成甲醇反應器與合成甲醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為230°C，壓力為2.0MPa，反應空速為100trSH2AX)比為1.6 ;合成甲醇催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Zn:Ce:Al = 40:25:6:29 ;反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到甲醇和尾氣，尾氣壓力為1.8MPa，流量為11.72Nm3/h，尾氣的摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 33.6%,H249.8%，CO2L 2%，CH415.2%，其余為惰性組分，一段合成甲醇反應器收集到冷凝后的甲醇1664.0g ；
[0053]將尾氣換熱升溫至200°C通入一段F-T合成油反應器與F-T合成油催化劑接觸進行反應，一段F-T合成油反應器反應溫度為200°C，壓力為0.5MPa，反應空速為500h_1, H2/C0比為1.0 ;F-T合成油催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Fe:Mn:Cu:Co:K =55:10:15:10:10，一段F-T合成油反應器出口氣體溫度為310°C，壓力為0.5MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水后，得到C5+液相產(chǎn)物86.9g，剩余氣體的摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:CO 42.5%, H21.0%, C023.0%, CH436.3%, C2-C4烴類 7.8%，其余為惰性組分。
[0054]實施例2
[0055]本實施例提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，其采用一段合成低碳醇反應器連接一段合成天然氣反應器的系統(tǒng)，其流程如圖2所示，該方法包括以下步驟:
[0056]凈化后煤基合成氣流量為16Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C033 %，H253 %，CO20.8 %，CH4 為 12.1%,其余為惰性組分 N 2和 Ar ；
[0057]將煤基合成氣通入一段合成低碳醇反應器與合成低碳醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為200°C，壓力為2.0MPa，反應空速為lOOOtT1，H2/C0比為1.6 ;合成低碳醇催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Cr:K:Zn = 40:15:15:30 ;反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到甲醇和尾氣，尾氣流量為12.81Nm3/h，壓力為1.8MPa，氣體的摩爾組成(各組分含量之和為100% ) %:C0 28.6%, Η255.1%, CO20.9%, CH414.7%，其余為惰性組分；收集到冷凝后的低碳醇845.lg，其中，甲醇416.2g,乙醇110.4g，丙醇96.3g，丁醇222.2g ；
[0058]將尾氣換熱升溫至230°C通入一段合成天然氣反應器與合成天然氣催化劑接觸進行反應，反應溫度為230°C，壓力為2.0MPa,反應空速為400(^1, H2/C0比為1.9 ;合成天然氣催化劑為Ni基催化劑(催化劑的載體氧化鋁上負載有12被％的附)；一段合成天然氣反應器出口氣體溫度為350°C，壓力為5.5MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水，得到尾氣，即合成的粗天然氣，其摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 23.5%, Η28.0%, CO2L 9%, CH466.4%，其余為惰性組分，天然氣產(chǎn)氣量為3.59Nm3/h。
[0059]實施例3
[0060]本實施例提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，其采用一段合成低碳醇反應器連接一段F-T合成油反應器，一段F-T合成油反應器連接一段合成天然氣反應器的系統(tǒng)，其流程如圖3所示，該方法包括以下步驟:
[0061]凈化后煤基合成氣流量為16Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C031.2%, H254.6%, CO20.9%, CH413.1 %，其余為惰性組分隊和 Ar ；
[0062]將煤基合成氣通入一段合成低碳醇反應器與合成低碳醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為300°C，壓力為4.0MPa，反應空速為ΘΟΟΟΙΓ1，H2/C0比為1.8 ;合成低碳醇催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Cr:K:Zn = 30:10:10:50 ;反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到低碳醇和尾氣，尾氣流量為14.62Nm3/h,壓力為3.8MPa，尾氣摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:CO 31.5%,H253.1 %, CO2L 0%, CH414.3%，其余為惰性組分；一段合成低碳醇反應器共收集冷凝后低碳醇540.2g，其中，甲醇192.0g,乙醇121.4g，丙醇93.6g，丁醇133.2g ；
[0063]將尾氣換熱降溫至250°C、降壓至2.0MPa后送入一段F-T合成油反應器與F-T合成油催化劑接觸反應，反應條件為:反應溫度為250 °C，壓力為2.0MPa,反應空速為100r1, H2/C0比為1.7 ；F-T合成油催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Fe:Mn:Cu:Co:K =60:5:15:10:10 ;一段F-T合成油反應器出口氣體溫度為350°C，壓力為1.8MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水后得到C5+液相產(chǎn)物102.5g和尾氣，尾氣流量為7.57Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為 100% )為:C0 32.1%，H229.8%，C021.9%，CH427.2%，C2-C4烴類 8.7%，其余為惰性組分；
[0064]將尾氣進行預重整反應轉(zhuǎn)化C2-C4烴類后，換熱并升壓至3.0MPa后進入一段合成天然氣反應器與合成天然氣催化劑接觸進行反應，反應溫度為230°C，壓力為3.0MPa，反應空速為20001^，H2/C0比為0.9 ;合成天然氣催化劑為Ni基催化劑(催化劑的載體氧化鋁上負載有16被％的Ni)，一段合成天然氣反應器出口氣體溫度為350°C，壓力為2.8MPa，經(jīng)冷凝脫水，得到尾氣，即合成的粗天然氣，其組成(各組分含量之和為100%)為:CO 39.0%,H28.9%, C022.5%, CH449.1%，其余為惰性組分，天然氣產(chǎn)氣量為2.01Nm3/h。
[0065]實施例4
[0066]本實施例提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，其采用一段合成甲醇反應器連接一段F-T合成油反應器，一段F-T合成油反應器連接一段合成天然氣反應器的系統(tǒng)，其流程如圖4所示，該方法包括以下步驟:
[0067]凈化后煤基合成氣流量為16Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C036 %，Η250.6 %，CO20.9 %，CH412.2 %，其余為惰性組分隊及 Ar ；
[0068]將煤基合成氣通入一段合成甲醇反應器與合成甲醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為250°C，壓力為4.0MPa，反應空速為40001^4/0)比為1.6 ;合成甲醇催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Zn:Pd:Ce:Al = 55:20:1:4:20 ;反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到甲醇和尾氣，尾氣流量為12.02Nm3/h，壓力為3.8MPa，尾氣摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 36.9%,H245.4%, CO2L 2%,CH416.3%，其余為惰性組分，一段合成甲醇反應器共收集冷凝后甲醇1536.1g ；
[0069]尾氣經(jīng)換熱降溫至250°C后送入一段F-T合成油反應器與F-T合成油催化劑進行反應，反應溫度為300°C，壓力為3.0MPa，反應空速為ISOOtT15F-T合成油催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Fe:Mn:Cu:Co:K = 65:10:5:10:10，一段F-T合成油氣反應器出口氣體溫度為420 °C，壓力為2.8MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水后可得C5+液相產(chǎn)物184.5g和尾氣，尾氣流量為7.19NmVh，尾氣摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C040.1%, H229.9%, CO2L 1%,CH421.2%, C2-C4徑類6.3%，其余為惰性組分；
[0070]尾氣經(jīng)預重整反應轉(zhuǎn)化C2-C4-類后經(jīng)換熱至300°C并升壓至6.0MPa進入一段合成天然氣反應器與合成天然氣催化劑接觸進行反應，反應溫度為300°C，壓力為6.0MPa,反應空速為40001^,4/0)比為0.7 ;合成天然氣催化劑為Ni基催化劑(催化劑的載體氧化鋁上負載有16wt %的Ni)，一段合成天然氣反應器出口氣體溫度為460°C，壓力為5.8MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水，得到尾氣，即合成的粗天然氣，其摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:CO 45.8% ；H28.3% ；C022.3% ;CH443.4%，其余為惰性組分，天然氣產(chǎn)氣量為 2.06Nm3/h。
[0071]實施例5
[0072]本實施例提供了一種煤基合成氣綜合利用方法，其采用一段合成低碳醇反應器連接一段合成甲醇反應器，一段合成甲醇反應器連接一段F-T合成油反應器，一段F-T合成油反應器連接一段合成天然氣反應器的系統(tǒng)，其流程如圖5所示，該方法包括以下步驟:
[0073]凈化后煤基合成氣流量為16Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:CO40.5%, H245.6%, CO20.8%, CH412.9%，其余為惰性組分隊及 Ar ；
[0074]將煤基合成氣通入一段合成低碳醇反應器與合成低碳醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為400°C，壓力為8.0MPa，反應空速為lOOOOh—1，H2/C0比為1.1 ;合成低碳醇催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Cr:K:Zn = 25:20:15:40 ;反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到低碳醇和尾氣，尾氣流量為14.3Nm3/h，壓力為7.8MPa，尾氣摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 42.4%, Η242.2%, CO20.9%, CH414.3%，其余為惰性組分，一段合成低碳醇反應器共收集冷凝后低碳醇704.8g，其中，甲醇256.1g,乙醇169.3g，丙醇172.8g，丁醇106.6g ;
[0075]將尾氣換熱至300°C進入一段合成甲醇反應器與合成甲醇催化劑接觸進行反應，反應溫度為300°C，壓力為8.0MPa，反應空速為SOOOtrSH2AX)比為1.6 ;合成甲醇所用催化劑為山東東營科爾特商業(yè)Cu/Zn0/Al203催化劑CUPB-0H03，其各組分摩爾比為53.2% Cu、27.1% ZnO及5.5% Al2O3，反應后的氣體經(jīng)冷凝分液，得到甲醇和尾氣，尾流量為13.1Nm3/h，壓力為7.8MPa，尾氣摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 41.3%, H243.5%,CO20.9%, CH414.2%，其余為惰性組分，一段合成甲醇反應器共收集冷凝后甲醇512.0g ;
[0076]將尾氣換熱至350°C并降壓至3.0MPa后進入F-T合成油反應器與F-T合成油催化劑接觸進行反應，反應溫度為350°C，壓力為3.0MPa，反應空速為200(^1,?/^比為1.0 ；F-T合成油催化劑各組分金屬元素的摩爾比為Fe:Mn: Cu: Co:K = 70:10:5:10: 5，一段F-T合成油氣反應器出口氣體溫度為490°C，壓力為2.8MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水后可得C5+液相產(chǎn)物157.4g和尾氣，尾氣流量為8.57Nm3/h，摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C043.6%, H227.5%, CO2L 3%, CH421.2%, C2-C4烴類 6.3%，其余為惰性組分；
[0077]將尾氣進行預重整反應轉(zhuǎn)化C2-C4烴類后換熱至400°C并升壓至8.0MPa進入一段合成天然氣反應器與合成天然氣催化劑接觸進行反應，反應溫度為400°C，壓力為8.0MPa,反應空速為SOOOtrSH2AX)比為0.6 ;合成天然氣催化劑為Ni基催化劑(催化劑的載體氧化鋁上負載有18被％的Ni)，一段合成天然氣反應器出口氣體溫度為570°C，壓力為7.8MPa，經(jīng)換熱冷凝脫水，得到尾氣，即合成的粗天然氣，其摩爾組成(各組分含量之和為100% )為:C0 53.6%, Η28.6%, CO2L 7%, CH435.7%，其余為惰性組分，天然氣產(chǎn)氣量為1.9INm3/h0
[0078]使用本發(fā)明提供的煤基合成氣合綜合利用方法和系統(tǒng)，可根據(jù)市場及季節(jié)靈活調(diào)整合成氣生產(chǎn)甲醇、低碳醇、油品和天然氣，以獲得更好的經(jīng)濟效益，更加節(jié)能，如油價低時多產(chǎn)醇，甲醇價低時，多產(chǎn)低碳醇，冬天多產(chǎn)甲烷，余熱用于供暖等。
【權(quán)利要求】
1.一種煤基合成氣綜合利用方法，包括以下步驟: 氣體與合成甲醇催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成低碳醇催化劑接觸反應的步驟； 氣體與合成油催化劑接觸反應的步驟和/或氣體與合成天然氣催化劑接觸反應的步驟； 煤基合成氣按照由上述步驟組合形成的工藝進行反應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法包括以下步驟: 使煤基合成氣與合成甲醇催化劑和/或合成低碳醇催化劑接觸反應； 使反應之后的氣體與合成油催化劑和/或合成天然氣催化劑接觸反應。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，該方法包括: 使煤基合成氣依次與合成甲醇催化劑、合成油催化劑接觸反應；或者， 使煤基合成氣依次與合成甲醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者， 使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者， 使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應；或者， 使煤基合成氣依次與合成低碳醇催化劑、合成甲醇催化劑、合成油催化劑、合成天然氣催化劑接觸反應。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述合成甲醇催化劑的組成為Cu、ZnO、Pd、CeO2> Al2O3,各組分金屬元素的摩爾比為Cu:Zn:Pd:Ce:Al =30-80:10-30:0-5:0-10:10-60，優(yōu)選為 Cu: Zn: Pd: Ce: Al = 40-70:15-25:0-2:2-6:20-40。
5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述合成低碳醇催化劑的組成為Cu、Cr2O3^ K2O, ZnO，各組分金屬元素的摩爾比為 Cu:Cr:K:Zn = 15-40:0-20:5-15:25-60，優(yōu)選為 Cu:Cr:K:Zn = 25-40:10-20:10-15:25-60。
6.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述合成油催化劑的組成為Fe、MnO、Cu、Co、K2O,各組分金屬元素的摩爾比為 Fe:Mn:Cu:Co:K = 30-80:0-15:5-15:0-15:0-10，優(yōu)選為 Fe:Mn:Cu:Co:K = 45-70:5-10:5-15:5-10:5-10ο
7.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述合成天然氣催化劑為鎳系催化劑，以金屬Ni的質(zhì)量計，Ni擔載量為10-20wt%，其余為氧化鋁載體；優(yōu)選地，所述Ni的擔載量為12-18wt%。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，其中，各個催化劑上的反應條件為: 合成甲醇催化劑--溫度230-300°C，壓力2.0-8.0MPa，體積空速ΙΟΟΟ-δΟΟΟΙΓ1，H2/C0摩爾比 1.0-3:1 ； 合成低碳醇催化劑--溫度200-400°C，壓力2.0-8.0MPa，體積空速lOOO-lOOOOtT1，H2/C0摩爾比0.5-3:1 ； 合成油催化劑:溫度200-350°C，壓力0.5-3.0MPa，體積空速500-20001^，H2/C0摩爾比0.5-3:1 ； 合成天然氣催化劑:溫度230-400°C，壓力2.0-8.0MPa，體積空速ΙΟΟΟ-δΟΟΟΙΓ1，H2/C0摩爾比0.5-3:1。
9.一種煤基合成氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 合成甲醇反應器與合成低碳醇反應器中的一種或組合； 合成油反應器與合成天然氣反應器中的一種或組合；反應器之間采用串聯(lián)方式連接，所述合成甲醇反應器、所述合成低碳醇反應器、所述合成油反應器、所述合成天然氣反應器的數(shù)量為1-3個，相同的反應器串聯(lián)后與其他反應器連接。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述各反應器設(shè)有換熱裝置。
【文檔編號】C10L3/10GK104479723SQ201410725808
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】周紅軍, 余長春, 李然家, 王曉勝, 吳全貴 申請人:中國石油大學(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司