一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统。所述系统包括依次连接的水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元和甲醇合成单元，以及焦炉气净化与分离单元、三重整反应单元和气体混合器。本实用新型专利技术通过煤和焦炉气的元素互补利用，实现了对煤炭资源的有效利用，避免了组分调整操作造成的有效元素浪费和能耗代价。并且本实用新型专利技术还通过集成三重整反应单元将二氧化碳和焦炉气进行利用，使操作单元更简单，反应过程柔性更强，设备投资也相对较小。

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统
本技术属于能源与化工
，具体涉及一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的 系统。
技术介绍
甲醇是重要的化工基础产品，是制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多 种有机产品以及乙烯和丙烯等C1化工的重要原料。2010年我国甲醇产能达到3757万吨， 产量1575万吨，已成为世界第一大甲醇生产国。目前，我国主要以煤为原料生产甲醇。 现有煤制甲醇过程存在能耗高和C02排放量大两个主要问题。C02排放量大和能 效低的主要原因是，煤气化过程所产生的粗合成气的氢碳比仅为0.7左右，而合成甲醇所 需的氢碳比为2. 1左右，因此粗合成气需进入水煤变换单元，将合成气中的C0转化为H2和 C02，这样就造成了大量的C02排放和碳元素的浪费，转化过程同时消耗大量的能量。 为解决煤制甲醇过程中存在的上述问题，一种煤和焦炉气联供制甲醇（烯烃）的 过程被提出（申请公布号CN 103694074 A)，该过程工艺流程图如附图1所示。这种煤和焦 炉气联供制甲醇过程，通过将焦炉气中的甲烷进行干湿重整，以提高煤气化合成气的氢碳 t匕，避免了原有没制甲醇过程中的水煤变换单元所带来的合成气浪费，提高了碳元素利用 率并降低了 C02排放。但是，由这种工艺所制得的甲醇合成气需由四股其所组成（煤气化 合成气、干重整合成气、湿重整合成气、氢气），操作弹性小，系统柔性较低，一旦原料组成发 生改变，该工艺极有可能无法得到符合甲醇合成所需氢碳比的合成气；而且过多的操作单 元的引入，也使得该过程的设备投资大幅增加。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本技术的目的在于提供一种焦炉气辅助 煤气化制甲醇的系统。 为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案： 一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气 净化单元、焦炉气净化与分离单元、气体混合器和甲醇合成单元，所述水煤浆制备单元设有 原煤入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口通过管道与煤气化单元的水煤浆入口相连接，煤 气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与合成气净化单元的煤气化粗合成气入口连接， 合成气净化单元的净化后的煤气化粗合成气出口通过管道与气体混合器连接；焦炉气净化 与分离单元设有粗焦炉气入口，焦炉气净化与分离单元的氢气出口通过管道与气体混合器 连接；气体混合器的甲醇反应合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口连 接；所述系统还包括三重整反应单元； 所述合成气净化单元的二氧化碳出口通过管道与三重整反应单元的二氧化碳入 口连接； 所述焦炉气净化与分离单元的甲烷气出口通过管道与三重整反应单元的甲烷气 入口连接；所述三重整反应单元的三重整反应合成气出口通过管道与气体混合器连接，三 重整反应单元还设有氧气入口和水蒸气入口。 采用上述系统制备甲醇的工艺，工艺步骤如下： 原料煤在水煤浆制备单元制成水煤浆后，与氧气一起进入煤气化单元进行煤气化 反应，制得煤气化粗合成气；煤气化粗合成气进入合成气净化单元脱除硫化物与二氧化碳， 得到净化后的煤气化粗合成气和二氧化碳； 原料粗焦炉气进入焦炉气净化与分离单元，经净化与分离后得到甲烷气、氢气和 杂质；所述甲烷气、合成气净化单元得到的二氧化碳、氧气以及水蒸气共同进入三重整反应 单元，制得三重整反应合成气；所述三重整反应合成气、合成气净化单元得到的净化后的煤 气化粗合成气以及焦炉气净化与分离单元得到的氢气共同进入气体混合器，经混合后得到 甲醇反应合成气；所述甲醇反应合成气进入甲醇合成单元，经反应和提纯后得到甲醇产品。 优选的，所述原料粗焦炉气与原料煤的进料质量比为（3?8) :1，其中粗焦炉气的 质量按热值折合成标准煤的质量计算。 优选的，所述煤气化粗合成气的氢碳比为0. 5?1. 0。 优选的，所述原料粗焦炉气的组成包括体积分数为55?60%的H2和体积分数为 20?27%的CH 4，原料粗焦炉气在经过净化与分离单元净化后的氢碳比为5?7。 优选的，所述三重整反应单元的操作温度为800?900°C，操作压力为latm。 优选的，所述粗焦炉气的分离过程为变压吸附过程。 本技术的原理是：要充分利用焦炉气，不仅要考虑到其高的氢碳比，而且还要 考虑具有极高利用价值的CH 4，可通过重整产生C0和H2。甲烷重整有3条途经，即甲烷水 蒸气重整，甲烷二氧化碳重整，以及甲烷部分氧化。其中，甲烷水蒸气重整甲烷二氧化碳重 整反应均是吸热反应，过程能耗高，而甲烷二氧化碳重整是放热反应，如果将甲烷水蒸气重 整、甲烷二氧化碳重整、甲烷部分氧化耦合在一起（甲烷三重整），则放热反应的能量可以 供给吸热反应，实现反应自供热。因此，本技术利用这种三重整反应耦合焦炉气与气化 煤气进行甲醇生产。 与现有煤和焦炉气联供制甲醇的技术相比，本技术具有以下优点及有益效 果： (1)相比目前煤和焦炉气联供制甲醇过程，本技术通过一个甲烷三重整反应 器耦合了甲烷干重整反应、甲烷水蒸气重整反应以及甲烷部分氧化反应，这使得生产过程 通过一个三重整反应单元，代替了原有的甲烷干重整反应单元和甲烷水蒸气重整反应单 元，简化了煤和焦炉气制甲醇过程的操作单元，降低了设备投资。 ⑵目前煤和焦炉气联供制甲醇过程的甲醇合成气，是由三股物流组合而成的，因 此目前系统的操作弹性较低，当原料组成稍有变化时，就无法得到符合甲醇合成需求的合 成气，系统柔性低。本技术提出的新过程减少了甲醇合成气的组成物流数量，提高了系 统柔性与操作弹性。同时，由于简化了工艺，操作稳定性高。 (3)相比目前煤和焦炉气联供制甲醇过程，本技术由于减少了能耗较高的甲 烷干重整和水蒸气重整单元，因此过程的能效可提高8%以上，碳元素利用率可提高5%以 上。 【附图说明】 图1为目前煤和焦炉气联供制甲醇工艺示意图。其中101为水煤浆制备单元，102 为煤气化单元，103为合成气净化单元，104为甲醇合成单元，105为焦炉气净化与分离单 元，106为甲烷干重整单元，107为甲烷水蒸气重整单元，108为气体混合器；200?215为物 流编号，其中200为原料煤，201为水煤浆，202为氧气，203为煤气化粗合成气，204为净化 后的煤气化粗合成气，205、215为二氧化碳，206为甲醇合成气，207为甲醇，208为焦炉气， 209、210、211为甲烷，212为氢气，213为干重整合成气，214湿重整合成气。 图2为本技术的焦炉气辅助煤制甲醇系统工艺示意图。其中109为三重整反 应单元；200?218为物流编号，其中216为氧气，217为水蒸气，218为三重整反应合成气， 219为焦油等焦炉气净化得到的杂质，其余编号与图1中相同编号表示相同的操作单元或 物流。 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施 方式不限于此。 本技术一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统，如图2所示，包括水煤浆制备 单元101、煤气化单元102、合成气净化单元103、焦炉气净化与分离单元105、气体混合器 108本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、焦炉气净化与分离单元、气体混合器和甲醇合成单元，所述水煤浆制备单元设有原煤入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口通过管道与煤气化单元的水煤浆入口相连接，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与合成气净化单元的煤气化粗合成气入口连接，合成气净化单元的净化后的煤气化粗合成气出口通过管道与气体混合器连接；焦炉气净化与分离单元设有粗焦炉气入口，焦炉气净化与分离单元的氢气出口通过管道与气体混合器连接；气体混合器的甲醇反应合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口连接；其特征在于，所述系统还包括三重整反应单元；所述合成气净化单元的二氧化碳出口通过管道与三重整反应单元的二氧化碳入口连接；所述焦炉气净化与分离单元的甲烷气出口通过管道与三重整反应单元的甲烷气入口连接；所述三重整反应单元的三重整反应合成气出口通过管道与气体混合器连接，三重整反应单元还设有氧气入口和水蒸气入口。

【技术特征摘要】
1. 一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净 化单元、焦炉气净化与分离单元、气体混合器和甲醇合成单元，所述水煤浆制备单元设有原 煤入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口通过管道与煤气化单元的水煤浆入口相连接，煤气 化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与合成气净化单元的煤气化粗合成气入口连接，合 成气净化单元的净化后的煤气化粗合成气出口通过管道与气体混合器连接；焦炉气净化与 分离单元设有粗焦炉气入口，焦炉气净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宇，杨思宇，满奕，彭丽娟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44