一种由炭质材料生产甲烷联产液体燃料的方法技术

本发明专利技术提供了一种由炭质材料生产甲烷联产液体燃料的方法，其中，该方法包括：（1）将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2）将所述净合成气与费托合成催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物，其中，控制所述接触的条件使得得到的所述气体产物中H2与CO的摩尔比为2.8-3.5；（3）在甲烷化反应条件下，将所述气体产物与甲烷化催化剂接触。按照本发明专利技术的方法能够生产甲烷并联产液体燃料，并且有效降低了过程中的能耗，且能够减小设备的投入。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其中，该方法包括：（1）将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2）将所述净合成气与费托合成催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物，其中，控制所述接触的条件使得得到的所述气体产物中H2与CO的摩尔比为2.8-3.5；（3）在甲烷化反应条件下，将所述气体产物与甲烷化催化剂接触。按照本专利技术的方法能够生产甲烷并联产液体燃料，并且有效降低了过程中的能耗，且能够减小设备的投入。【专利说明】
本专利技术涉及一种炭质材料间接转化的方法，更具体的说，涉及一种炭质材料气化 为合成气，合成气转化为甲烷气体并联产液体燃料的方法。
技术介绍
基于能源禀赋和国家能源安全考虑，中国正积极推进"煤代石油"战略，将煤炭转 化为民用燃气、交通运输燃料、基础化工原料等。其中，煤制天然气技术，是运用低阶褐煤经 过气化制合成气，然后转化为甲烷，用作替代传统天然气的气体燃料的过程。 煤制天然气过程能效高、水耗低、技术相对成熟，对于开发中国西部偏远地区的煤 炭、提高人民的生活水平、减少污染气体排放有重要意义。 煤制天然气工艺过程的技术经济性是影响该技术开展的重要因素。美国大平原煤 制甲烷工艺以褐煤为原料，在褐煤热值为4000kcal/kg，煤价为150元/t时，加上产品输送 和城市管理费，甲烷成本价格在2. 50元/Nm3左右，目前，美国大平原工程主要依靠销售氨、 硫磺、石脑油、焦油、酚类等副产品来降低甲烷的成本，但是并不能从根本上消除经济因素 对企业运营的困扰。 此外，我国城市燃气的用气非常不均衡，北方地区冬季用气量大，非采暖季节用气 少，调峰问题非常严重。目前，主要采用地下储气库、燃气调峰发电或LNG等调峰手段，此 夕卜，也可以用煤制天然气工厂进行调峰，也就是说煤制天然气工厂冬季生产天然气，其他季 节可以联产一部分液体燃料、化工品等。 为解决调峰问题，中国科学院大连化学物理研究所提出了一系列用于合成气转 化制取甲烷并联产液体燃料的催化剂如CN102553599A、CN102553609A、CN102553610A、 CN102527398A、CN102527399A等公开的催化剂，指出当将这些催化剂用于合成气生产甲烷 时能够联产液体燃料，因此可以依据需要，通过调节反应条件从而获得以甲烷为主的反应 产物或者以液体燃料为主的反应产物。采用这种双功能的催化剂虽然有效解决了调峰问 题，但是由于合成气进行甲烷化反应之前，均需经过水气变换反应调节H 2/C0摩尔比，以适 宜发生甲烷化反应，由此增加了能耗，同时有大量的C02排放，降低了碳的使用效率。此外， 生成液体燃料的反应所需H 2/C0摩尔比与甲烷化反应所需H2/C0摩尔比不同，多联产催化剂 需要兼顾两种反应过程，因此无法在其最优的H 2/C0摩尔比操作条件下进行，导致催化剂效 率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种能耗低、二氧化碳排放 量少且操作便捷的由炭质材料生产甲烷联产液体燃料的方法。 本专利技术的专利技术人研究分析发现，以炭质材料等富碳材料为原料经过气化、净化得 到的净合成气中的H 2/C0摩尔比较低，在0. 5-2. 0之间。而净合成气制备天然气，要求净合 成气的H2/C0摩尔比在3.0-3. 1之间为宜。因此，为调整净合成气的H2/C0摩尔比以适宜于 甲烷化反应制备天然气，净合成气必须经过水气变换工序进行h2/co摩尔比调整，而由h2/ CO摩尔比在0. 5-2. 0的净合成气水气变换为H2/CO摩尔比在3. 0-3. 1的气体的水气变换工 序的工作负荷非常大，能耗非常高，经济性很低。 而本专利技术的专利技术人研究发现，净合成气发生费托合成反应要求H2/C0摩尔比在 1. 0-2. 0之间，且净合成气发生费托合成反应的尾气中的H2/C0摩尔比一般高于原料气，在 2. 0-5. 0之间。因此，本专利技术的专利技术人设想，对于炭质材料经过气化、净化生产的净合成气， 在发生甲烷化反应之前若首先与费托合成催化剂接触，不仅能够生产一部分液体产物，丰 富产品种类，实现多种煤基产品优势互补，有效提高煤制天然气项目的经济效益和整体抵 抗风险的能力，且能够实现对粗合成气H 2/C0摩尔比的调整，从而减小水气变换工序的负荷 甚至可以通过控制费托合成反应的条件使得得到的气体产物的H 2/C0摩尔比能够达到甲烷 化反应的最优要求，从而无需增加额外的水气变换工序，节约了大量能耗和简化了操作步 骤和减少了设备的投入。基于上述研究发现，完成了本专利技术。 基于上述发现，为实现本专利技术的前述目的，本专利技术提供了一种由炭质材料生产甲 烷联产液体燃料的方法，其中，该方法包括：（1)将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净 化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2)将所述净合成气与费托合成催化剂 接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物，其中，控制所述接 触的条件使得得到的所述气体产物中H 2与C0的摩尔比为2. 8-3. 5 ; (3)在甲烷化反应条件 下，将所述气体产物与甲烷化催化剂接触。 按照本专利技术的方法能够生产甲烷并联产液体燃料，并且通过控制步骤（2)的接触 的条件可以使得得到的气体产物的H 2/C0摩尔比能够达到甲烷化反应的最优要求，从而无 需增加额外的水气变换工序，节约了大量能耗和简化了操作步骤和减少了设备的投入。由 于其能够在联产液体燃料的同时有效节能，使得其将特别适合于我国的冬季由于采暖用气 量大，而非采暖季节用气少的国情，例如将其用于作为调峰手段，相比于传统的为避免非采 暖季节天然气用气低谷时采取直接停工降负荷的传统硬调峰手段，本专利技术的方法不会产生 设备损害大、设备利用率低、操作波动大等缺陷。 更具体地，与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在以下几个方面： 首先，本专利技术提供的方法，能够实现在同一个工艺流程中由炭质材料经过合成气 制甲烷气体和液体燃料，丰富了煤制天然气产品种类，可以有效规避煤制天然气产品单一 存在的市场风险，同时能够根据产品市场需求情况，通过调节工艺条件，实现两种产品的联 产，而且能够使二者选择性在较大范围内可调，而不影响生产装置的平稳运转，且由于液体 燃料具有广阔的市场，因此可以在一定程度上提高过程的经济效益。 其次，本专利技术提供的方法，通过在合成气制甲烷之前，设置费托合成反应器同时完 成合成液体燃料和调节煤气的H 2/C0比两种功能，无需水气变换工序，因此有利于降低工艺 流程的能耗和C02的排放，提高了碳的利用率。 第三，本专利技术提供的方法，是将液体燃料与气态产物（甲烷）进行联产，由于液体燃 料密度大，容易存储，与气体进行分离容易实现，无需增加过多的分离设备即可实现良好， 从而额外投资小。 【具体实施方式】 本专利技术提供了，其中，该方法包括： (1)将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合 成气；（2)将所述净合成气与费托合成催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离， 得到气体产物和液体产物，其中，控制所述接触的条件使得得到的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由炭质材料生产甲烷联产液体燃料的方法，其特征在于，该方法包括：（1）将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2）将所述净合成气与费托合成催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物，其中，控制所述接触的条件使得得到的所述气体产物中H2与CO的摩尔比为2.8‑3.5；（3）在甲烷化反应条件下，将所述气体产物与甲烷化催化剂接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：门秀杰，崔德春，徐庆虎，于广欣，熊亮，刘倩，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油新能源投资有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11