一種焦?fàn)t煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油深加工的綜合利用工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種焦?fàn)t煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、深冷分離聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和經(jīng)變壓吸 附提取馳放氣中的多余氫氣用于焦油加氫生產(chǎn)汽柴油的焦化產(chǎn)品綜合利用工藝。 技術(shù)背景
[0002] 我國具有富煤、貧油和少氣的能源結(jié)構(gòu)，其中石油和天然氣資源嚴(yán)重短缺，遠(yuǎn)低于 世界平均水平。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)快速發(fā)展，國內(nèi)油氣供需缺口逐年增大，使得 國家能源安全、經(jīng)濟(jì)安全和社會安全面臨極大挑戰(zhàn)。煤制油和煤制天然氣技術(shù)的成功開發(fā) 和工業(yè)化應(yīng)用，是實現(xiàn)煤炭資源的清潔高效轉(zhuǎn)化、緩解油氣供需矛盾和確保國家安全的重 要途徑。
[0003] 自20世紀(jì)80年代以來，我國經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，我國的焦化產(chǎn)業(yè)取得了飛速發(fā) 展，煉焦的工藝和技術(shù)水平也不斷提高。但由于我國焦化廠的盲目建設(shè)，焦炭行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重 過剩，同時受鋼鐵行業(yè)的影響，絕大多數(shù)的焦化企業(yè)均面臨虧損的局面。2013年我國焦炭產(chǎn) 量達(dá)4. 8億噸，如果按生產(chǎn)1噸焦炭分別副產(chǎn)400m3的焦?fàn)t煤氣和40公斤焦油計算，僅該 年副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣就高達(dá)1920億m3,副產(chǎn)的焦油高達(dá)1920萬噸，若加上煤干餾和熱解產(chǎn)生 的熱解氣和焦油，其產(chǎn)量將會更大。如果數(shù)量如此巨大的資源得不到有效和清潔利用，將會 造成嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。近年來，隨著國家有關(guān)鼓勵資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的 政策法規(guī)頒布，同時考慮到現(xiàn)有的焦化行業(yè)面臨虧損的現(xiàn)狀，煤焦油和焦?fàn)t煤氣等資源綜 合利用技術(shù)的開發(fā)，成為各企業(yè)和研究單位關(guān)注的焦點。
[0004] 現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣較成熟的利用技術(shù)包括焦?fàn)t煤氣制天然氣和焦?fàn)t煤氣制甲醇，但 需要注意的是焦?fàn)t煤氣中氫碳比一般在6以上，遠(yuǎn)高于甲烷化和甲醇合成的理論氫碳比， 導(dǎo)致反應(yīng)后剩余大量的氫氣以馳放氣的方式放空或返回焦?fàn)t煤氣燃燒，進(jìn)而造成環(huán)境污染 和資源浪費。同時隨著焦?fàn)t煤氣利用技術(shù)的多元化，焦?fàn)t煤氣的實際成本價格達(dá)到〇. 5元 /Nm3,甲醇的產(chǎn)能過剩，使得焦?fàn)t煤氣制甲醇項目的絕對利潤明顯降低。而現(xiàn)有的焦油利用 技術(shù)主要為傳統(tǒng)物理分離的焦油加工技術(shù)和較新型的煤焦油催化加氫技術(shù)，前者主要是為 了提取單組份或者窄組分，具有流程長、投資大、經(jīng)濟(jì)效益低和二次污染嚴(yán)重的問題；而焦 油催化加氫技術(shù)通過加氫精制和加氫裂化兩步，能夠生成優(yōu)質(zhì)的燃料油產(chǎn)品。目前，焦油加 氫所使用的氫氣一般通過變壓吸附制得，但其吸附尾氣中含有大量的CO和CH4等有效氣體 被直接送往焦?fàn)t燃燒，造成的嚴(yán)重的資源浪費?？梢姡瑔为毜慕?fàn)t煤氣利用技術(shù)存在氫氣過 量，而單獨的焦油加氫存在變壓吸附尾氣中CO和014資源的浪費問題，仍不能實現(xiàn)焦化副 產(chǎn)品的全部利用。
[0005] 綜合所述，考慮到國內(nèi)現(xiàn)有的能源現(xiàn)狀、焦化廠經(jīng)濟(jì)效益差、甲醇產(chǎn)能過剩和單獨 的焦?fàn)t煤氣和焦油利用技術(shù)存在的缺陷，根據(jù)焦化產(chǎn)品的產(chǎn)量和特點，開發(fā)一種利用率高、 工藝簡單、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理和環(huán)境污染小的焦化產(chǎn)品綜合利用工藝具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種利用率高、工藝簡單、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理和環(huán)境污染小的焦 爐煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油深加工的綜合利用工藝。
[0007] 為達(dá)上述目的，發(fā)明人根據(jù)焦?fàn)t氣和煤焦油的特點，并通過大量的小試實驗研究、 技術(shù)分析、工藝模擬和多年的工作經(jīng)驗提出了一種焦?fàn)t煤氣經(jīng)甲醇合成汽油產(chǎn)品，然后將 馳放氣進(jìn)行深冷分離制得LNG，而剩余氣體經(jīng)進(jìn)一步經(jīng)變壓吸附制得體積分?jǐn)?shù)99. 9 %以上 的氫氣，并用于焦油加氫制備汽油和柴油等油品。該工藝通過整體技術(shù)整合和物料匹配， 不但大大增加焦?fàn)t煤氣和煤焦油的利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，且而其主要產(chǎn)品全部為國內(nèi)緊缺 LNG和油品，進(jìn)一步緩解了國內(nèi)的能源的供需矛盾，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
[0008] 本發(fā)明公開的一種焦?fàn)t煤氣經(jīng)甲醇合成汽油、聯(lián)產(chǎn)液化天然氣和焦油深加工的綜 合利用工藝，其具體工藝如下：
[0009] (1)原料煤經(jīng)焦?fàn)t轉(zhuǎn)化為焦炭、焦油和焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化后與來自甲醇分 離器的循環(huán)氣和油氣水分離器的循環(huán)氣混合進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)組中，經(jīng)增壓后的混合氣自 頂部進(jìn)入甲醇合成塔中進(jìn)行甲醇合成，氣相產(chǎn)品自甲醇合成塔底部排出后分為兩股，其中 第一股氣相產(chǎn)品經(jīng)甲醇產(chǎn)品冷凝器冷凝后，進(jìn)入甲醇分離器中，氣相自甲醇分離器頂部排 出后分別送往合成氣壓縮機(jī)組和甲烷深冷分離器中，而由甲醇、雜醇、水和低碳烴等組成的 粗甲醇液相自甲醇分離器底部排出后進(jìn)入甲醇凈化器中進(jìn)行凈化，經(jīng)凈化后的粗甲醇液相 通過甲醇?xì)饣鳉饣笈c甲醇合成塔底部排出的第二股氣相產(chǎn)品混合后，自頂部進(jìn)入合成 油反應(yīng)器中；
[0010] (2)氣相粗甲醇在合成油反應(yīng)器中進(jìn)行合成反應(yīng)，其產(chǎn)品經(jīng)冷凝后進(jìn)入油氣水分 離器中，分離出的氣相自頂部排出后作為循環(huán)氣送往合成氣壓縮機(jī)組，而分離出的油品與 來自深冷甲烷分離器分離出的(：2_(：4的不飽和烴混合后進(jìn)入油品分離器中，經(jīng)分離后得液 化石油氣（LPG)和汽油產(chǎn)品，分離出的燃料氣返回至焦?fàn)t燃燒，分離出的C1。~C12的重油組 分與來自精制產(chǎn)物分離器的重組分混合進(jìn)入裂化反應(yīng)器中進(jìn)行裂化反應(yīng)；
[0011] (3)自甲醇分離器頂部排出的氣相進(jìn)入甲烷深冷分離器后，通過分段冷凝技術(shù)分 離出液相甲烷（LNG)和(：2-(：4的不飽和烴，其中液相甲烷（LNG)作為終端產(chǎn)品銷售，而C 2-C4的不飽和烴則送往油品分離器中，甲烷深冷分離器中排出的氣體送往變壓吸附器脫氫，變 壓吸附解吸氣與油品分離器的燃料氣和穩(wěn)定塔的干氣混合后返回焦?fàn)t燃燒，而得到的體積 分?jǐn)?shù)為99. 9%的氫氣與來自循環(huán)氫氣壓縮機(jī)的氫氣混合后分為三部分，第一部分氫氣進(jìn)入 保護(hù)反應(yīng)器，第二部分氫氣從中部進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器，第三部分氫氣從中部進(jìn)入裂化反 應(yīng)器中；
[0012] (4)來自焦化系統(tǒng)的焦油與外購焦油經(jīng)凈化后進(jìn)入預(yù)分餾塔進(jìn)行切割，瀝青自塔 底排出，而輕組分自頂部排出后與氫氣混合進(jìn)入保護(hù)反應(yīng)器中，反應(yīng)物自保護(hù)反應(yīng)器底部 排出后自頂部進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器中進(jìn)行加氫反應(yīng)，反應(yīng)物自加氫精制反應(yīng)器底部排出后 送往精制產(chǎn)物分離器中，其中分離出的輕組分與裂化產(chǎn)物混合進(jìn)入穩(wěn)定塔中，分離出的氣 相氫氣送往循環(huán)氫氣壓縮機(jī)中，而分離出的重組分一部分返回保護(hù)反應(yīng)器，而另一部分與 來自油品分離器的C1。~C 12的重油組分混合進(jìn)入裂化反應(yīng)器進(jìn)行裂化反應(yīng)，其產(chǎn)物自裂化 反應(yīng)器底部排出后進(jìn)入裂化產(chǎn)物分離器，裂化產(chǎn)物分離器分離出的氫氣與來自精制產(chǎn)物分 離器的氫氣混合進(jìn)入循環(huán)氫氣壓縮機(jī)，而分離出的裂化油品與來自精制產(chǎn)物分離器的輕組 分混合進(jìn)入穩(wěn)定塔中，干氣自穩(wěn)定塔頂部排除后返回焦?fàn)t燃燒，而油品自穩(wěn)定塔底部排出 后進(jìn)入焦油加工產(chǎn)品分離器中，經(jīng)分離得到的輕質(zhì)芳烴與油品分離器分離的汽油混合作為 最終的汽油產(chǎn)品銷售，而得到的LPG也與油品分離器分離的LPG混合銷售，同時分離得到柴 油和重油產(chǎn)品。
[0013] 如上所述的經(jīng)凈化和脫硫后焦?fàn)t煤氣的體積組成為H250~60%、CO 5%~8%、 CO2L 5 ~4%、CH423%~27%，N23 ~7%，C2-C4的不飽和烴 2 ~4%。
[0014] 如上所述的進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)組的氣體中，來自甲醇分離器和來自油氣水分離器 的循環(huán)氣之和與來自焦?fàn)t的新鮮焦?fàn)t煤氣體積比為3. 0~5. 0。
[0015] 如上所述的甲醇合成塔采用管殼式等溫反應(yīng)器，其反應(yīng)壓力為5. 7~6. 5MPa，反 應(yīng)溫度為240~260°C，氣體空速為15500~20000lV(Kg · h)。
[0016] 如上所述的甲醇合成的催化劑為南化集團(tuán)研究院開發(fā)的C306、C307催化劑，大連 瑞克科技有限公司生產(chǎn)的RK-5催化劑或西南化工設(shè)計院開發(fā)的C302催化劑中的任意一 種。
[0017] 如上所述的甲醇合成塔出口的氣相產(chǎn)品分為兩股，其中第一股氣相產(chǎn)品占反應(yīng)器 出口氣體總體積的75~90%，而剩余10~25 %的第二股氣相產(chǎn)品。
[0018] 如上所述的甲醇分離器分離出的氣相分為兩部分，其中占總氣體體積分?jǐn)?shù)80~ 85%的氣體作為循環(huán)氣返回合成氣壓縮機(jī)組中，而剩余的15~20%去甲烷深冷分離器進(jìn) 行深冷分離。
[0019] 如上所述的甲醇過濾器中裝填漂萊特公司生產(chǎn)的CT151型酸性離子交換樹脂，其 目的是將液相粗甲醇中的胺、甲胺和二甲胺等堿性氮化物脫除，并將粗甲醇中的堿性氮化 物含量控制在20ppm以下。
[0020] 如上所述的甲醇轉(zhuǎn)化制汽油為一步法工藝，其反應(yīng)器采用絕熱式固定床反應(yīng)器， 進(jìn)口氣溫度為300~350°C，反應(yīng)壓力為L 5~2. 5MPa，甲醇質(zhì)量空速為(λ 8~L 3h、
[0021] 如上所述的甲醇轉(zhuǎn)化制汽油的催化劑采用中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā) 的JX6201型催化劑或托普索公司開發(fā)的GSK-10型催化劑。
[0022] 如上所述的自甲醇分離器分離的部分氣體進(jìn)行甲烷深冷分離的步驟為：先將氣體 冷卻至-85~_70°C后，于3~4. OMPa分離出〇；-(]4的不飽和經(jīng)送往油品分離器；然后氣相 進(jìn)一步冷卻至-150~-175°C，于3.0~4. OMPa分離出甲烷含量