一種焦?fàn)t煤氣制低碳醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和液化天然氣的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種合成低碳醇工藝，具體涉及一種焦?fàn)t煤氣制低碳醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和液化天然氣的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]低碳醇通常指Cl?C5醇類混合物。應(yīng)用前景十分廣泛:1、用作替代燃料，雖然其熱值較低，但燃燒充分，且在燃燒時(shí)排放的CO、NOx、烴類等較少，是環(huán)境友好燃料；2、用作燃料添加劑。現(xiàn)用的汽油添加劑甲基叔丁基醚因?yàn)榇嬖趦?chǔ)存、運(yùn)輸?shù)葐栴}，隨著科技的進(jìn)步終會(huì)被禁用，這為低碳醇的開發(fā)提供了契機(jī)。而且低碳醇辛烷值較高，防爆、抗震性能良好。同時(shí)低碳醇作為化學(xué)產(chǎn)品和大宗化工生產(chǎn)原料具有巨大價(jià)值。
[0003]我國是世界上第一大焦炭生產(chǎn)國，生產(chǎn)焦炭同時(shí)副產(chǎn)大量焦?fàn)t煤氣。這些焦?fàn)t煤氣一部分用來制甲醇、合成氨以及工廠燃?xì)?，而偏遠(yuǎn)地區(qū)則被白白排放掉。目前焦?fàn)t煤氣除生產(chǎn)合成氨和甲醇外每年富余近300億立方米焦?fàn)t氣，造成巨大能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，焦?fàn)t煤氣現(xiàn)階段的能量利用率約為55%左右，而根據(jù)焦?fàn)t煤氣組成“氫多碳少富甲烷”的特點(diǎn)，利用焦?fàn)t煤氣低碳醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和天然氣具有非常強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競爭力，可達(dá)到提高焦?fàn)t煤氣能量利用率的目的，不僅產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整也具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種提高焦?fàn)t煤氣的利用率，降低低碳醇生產(chǎn)成本的以焦?fàn)t煤氣為原料合成低碳醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和天然氣的工藝。
[0005]本發(fā)明工藝根據(jù)焦?fàn)t煤氣組成氫多碳少并且甲烷含量高的特點(diǎn)，發(fā)明一種生產(chǎn)低碳醇并聯(lián)產(chǎn)尿素和天然氣的工藝，為焦?fàn)t煤氣的合理利用提供了一種有效途徑，有利于產(chǎn)品多元化，調(diào)節(jié)過剩產(chǎn)能，促進(jìn)節(jié)能減排，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，還能明顯提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益。
[0006]本發(fā)明為達(dá)到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案:
[0007](I)將煉焦用煤和空氣經(jīng)空分裝置產(chǎn)生的氧氣送行焦化，獲得焦炭產(chǎn)品和粗焦?fàn)t煤氣；
[0008](2)粗焦?fàn)t煤氣壓縮后與馳放氣經(jīng)PSA (變壓吸附)分離的CO、CO2—起進(jìn)行低溫甲醇洗進(jìn)行脫硫脫碳處理，得到H2S〈lppm、C02〈20ppm的凈化焦?fàn)t煤氣，脫除的H2S濃縮氣去硫回收，脫除的CO2經(jīng)汽提進(jìn)行尿素合成；
[0009](3)凈化焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深冷分離，分離出的CH4作為LNG(液化天然氣)產(chǎn)品；
[0010](4)分離CH4后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行低碳醇合成反應(yīng)，得到0)、0)2、!12等氣體產(chǎn)物和低碳混合醇液體產(chǎn)物；
[0011](5)液體產(chǎn)物進(jìn)行醇水分離，得到低碳醇產(chǎn)品；
[0012](6)氣體產(chǎn)物作為馳放氣進(jìn)行PSA (變壓吸附)分離，分離的C0、C02等其他氣體返回焦?fàn)t煤氣凈化，分離出的H2和補(bǔ)充的氫一起與空分裝置產(chǎn)生的氮?dú)鈪R合后進(jìn)行氨合成，合成的氨與來自汽提的CO2—起進(jìn)行尿素合成，制得尿素產(chǎn)品。
[0013]如上所述的焦化采用可以是搗固焦?fàn)t、頂裝焦?fàn)t或二分式焦?fàn)t。
[0014]如上所述的低溫甲醇洗的操作條件為:操作溫度為-35?_55°C，操作壓力為2.0-6MPa，經(jīng)過低溫甲醇洗后的凈化焦?fàn)t煤氣中H2S〈0.lppm, C02〈20ppm。
[0015]如上所述的深冷分離采用美國康泰斯和博克萊威齊公司的混合冷劑技術(shù)，分離溫度為-150°C到 _170°C，優(yōu)選-155。。到 _165°C，分離壓力為 3.0-8.0Mpa，優(yōu)選 4.0-5.5Mpa，分離出的甲烷作為LNG產(chǎn)品(液化天然氣)外送。
[0016]如上所述的低碳醇合成可以是一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)，反應(yīng)壓力3-10MPa，反應(yīng)溫度為240-410 °C，氫碳摩爾比為H2/C0 = 2.0-4.5，優(yōu)選的2.5-4.0，體積空速為5000-50000h 1條件下進(jìn)行低碳醇的合成。合成反應(yīng)器可以采用固定床、漿態(tài)床或流化床中一種或兩種的組合。
[0017]如上所述的低碳醇合成采用的催化劑為美國DOW化學(xué)公司的MoS2-M-K催化劑或意大利Snam公司的Zn-Cr-K催化劑或德國Lurgi公司的改性Cu-Zn-Al系催化劑，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的Zn-Cr催化劑中的一種或兩種。
[0018]如上所述的合成氨的工藝條件為:反應(yīng)壓力5_30MPa，反應(yīng)溫度350-550°C，體積空速為8000-40000h 1條件下進(jìn)行合成氨反應(yīng)。
[0019]如上所述的馳放氣PSA(變壓吸附)分離的條件是:吸附壓力1.5-6.0MPa，解吸壓力0.1-0.8MPa，操作溫度0-40 °C，吸附劑為X/Y分子篩、活性炭、細(xì)孔硅膠、活性氧化鋁中的一種。
[0020]如上所述的合成氨催化劑為南化集團(tuán)研究院的A110-1、AllO-1-h型氨合成催化劑；湖北雙雄A201Q型、AllOQ型催化劑；浙江上虞的A110-2型、A301型催化劑中的一種。
[0021]如上所述的醇水分離采用苯共沸精餾技術(shù)、離子交換樹脂，膜分離技術(shù)，分子篩脫水技術(shù)的一種，操作條件為:溫度80-150°C，壓力為常壓或減壓操作。
[0022]如上所述的尿素合成反應(yīng)溫度160?200°C，反應(yīng)壓力12.0?28.0MPa, N/C摩爾比為2.6?3.5。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明充分利用焦?fàn)t煤氣組成氫多碳少并且富含鞏和CO2的特點(diǎn)，將焦?fàn)t煤氣中的甲烷分離制成液化天然氣，將原料氣中富余氫氣與空分的氮?dú)庵瞥珊铣砂?，在與分離的二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)制得合成尿素，該發(fā)明提高焦?fàn)t煤氣的利用率，有利于產(chǎn)品多元化，降低低碳醇生產(chǎn)成本，調(diào)節(jié)過剩產(chǎn)能，促進(jìn)節(jié)能減排，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，明顯提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，這些實(shí)施例僅用于更詳細(xì)具體地說明本發(fā)明，而不應(yīng)理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例的限制。
[0026]實(shí)施例1
[0027]將煉焦用煤和空氣經(jīng)空分裝置產(chǎn)生的氧氣送入搗固焦?fàn)t，獲得焦炭產(chǎn)品和粗焦?fàn)t煤氣，粗焦?fàn)t煤氣壓縮后與馳放氣經(jīng)PSA(變壓吸附)分離的C0、C02—起進(jìn)入低溫甲醇洗，在溫度為_50°C，壓力4.5MPa條件下進(jìn)行脫硫脫碳處理，得到H2S〈lppm，C02<20ppm的凈化焦?fàn)t煤氣，脫除的H2S濃縮氣去硫回收，脫除的CO2經(jīng)汽提進(jìn)入尿素合成塔；凈化后的焦?fàn)t煤氣采用美國康泰斯和博克萊威齊公司的混合冷劑技術(shù)進(jìn)行深冷分離，在溫度為-155°C，壓力4.0MPa分離出LNG產(chǎn)品(液化天然氣)得到凈焦?fàn)t煤氣，凈焦?fàn)t煤氣進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)的固定床低碳醇反應(yīng)器，催化劑采用美國DOW化學(xué)公司的MoS2-M-K催化劑，反應(yīng)條件為:壓力4.0MPa，溫度為280°C，體積空速為20000h 1條件下進(jìn)行低碳醇的合成，合成的低碳混合醇液體產(chǎn)物進(jìn)入醇水分離，采用苯共沸精餾技術(shù)在90°C分離出低碳醇產(chǎn)品；低碳醇合成后的馳放氣以C0、C02、H2S主的氣體進(jìn)入PSA (變壓吸附)分離，在以活性炭為吸附劑，吸附溫度15°C，吸附壓力4.0MPa,解吸壓力0.5MPa下進(jìn)行PSA (變壓吸附)分離，分離的0)、0)2氣體返回焦?fàn)t煤氣凈化，分離出的H2和補(bǔ)充的氫一起與空分裝置產(chǎn)生的氮?dú)獍茨柫髁勘?:1匯合后進(jìn)入氨合成塔，采用南化研究院的AllO-1-h型氨合成催化劑，在反應(yīng)壓力15.0MPa,反應(yīng)溫度380°C，體積空速為12000h 1條件下制得合成氨，合成氨與經(jīng)低溫甲醇洗和汽提的0)2進(jìn)入尿素合成塔，在反應(yīng)溫度165°C，反應(yīng)壓力18.5MPa，N/C摩爾比為3.0條件下制得尿素廣品。
[0028]實(shí)施例2
[0029]將煉焦用煤和空氣經(jīng)空分裝置產(chǎn)生的氧氣送入頂裝焦?fàn)t，獲得焦炭產(chǎn)品和粗焦?fàn)t煤氣，粗焦?fàn)t煤氣壓縮后與馳放氣經(jīng)PSA(變壓吸附)分離的C0、C02—起進(jìn)入低溫甲醇洗，在溫度為_53°C，壓力5.0MPa條件下進(jìn)行脫硫脫碳處理，得到H2S〈lppm，C02<20ppm的凈化焦?fàn)t煤氣，脫除的H2S濃縮氣去硫回收，脫除的CO2經(jīng)汽提進(jìn)入尿素合成塔；凈化后的焦?fàn)t煤氣采用美國康泰斯和博克萊威齊公司的混合冷劑技術(shù)進(jìn)行深冷分離，在溫度為-158°C，壓力4.8MPa分離出LNG產(chǎn)品(液化天然氣)得到凈焦?fàn)t煤氣，凈焦?fàn)t煤氣進(jìn)入三級(jí)串聯(lián)的低碳醇反應(yīng)器，其中第一級(jí)采用漿態(tài)床低碳醇反應(yīng)器，催化劑德國Lurgi公司的改性Cu-Zn-Al催化劑，反應(yīng)條件為:壓力4.5MPa，溫度為260°C，體積空速為8000h \后兩級(jí)采用固定床低碳醇反應(yīng)器，催化劑采用采用美國DOW化學(xué)公司的MoS2-M-K催化劑，反應(yīng)條件為:壓力4.0MPa，溫度為330°C，體積空速為25000h 1條件下進(jìn)行低碳醇的合成，合成的低碳混合醇液體產(chǎn)物進(jìn)入醇水分離，采用膜分離技術(shù)在80°C分離出低碳醇產(chǎn)品；低碳醇合成后的馳放氣以CO、CO2, &為主的氣體進(jìn)入PSA (變壓吸附)分離，在以細(xì)孔硅膠為吸附劑，吸附溫度10C，吸附壓力4.5MPa，解吸壓力0.3MPa下進(jìn)行PS