專利名稱：一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t氣制合成氣的方法，具體來(lái)講是一種焦?fàn)t煤氣用有機(jī)膜分離除氫及滲余富含甲烷氣高溫碳載部分氧化制合成氣的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是焦炭生產(chǎn)大國(guó)，2004年中國(guó)的焦炭產(chǎn)量已達(dá)到2.09億噸，占世界焦炭總產(chǎn)量的49％，但焦?fàn)t煤氣無(wú)法有效利用，“點(diǎn)天燈”放空的每年約有290～300億Nm3，相當(dāng)于國(guó)家西氣東送年輸氣量的2倍，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，而目前從天然氣到下游液體產(chǎn)品如甲醇、燃料油等產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)鏈中，60％～70％的生產(chǎn)成本是合成氣的生產(chǎn)過(guò)程，為了有效利用大量的焦?fàn)t煤氣資源及降低合成氣生產(chǎn)成本，本課題研究出一種從焦?fàn)t氣制合成氣的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用焦化廠生產(chǎn)過(guò)程中外排放的焦?fàn)t氣制合成氣，以利用能源并解決能源的浪費(fèi)問(wèn)題和環(huán)境的污染問(wèn)題，其目的是提供一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝。
本發(fā)明基于上述問(wèn)題和目的，提出了一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝，該工藝是將焦?fàn)t氣凈化后，用有機(jī)膜分離富集其中的甲烷和氫氣，然后將所得富甲烷氣高溫碳載部分氧化制取合成氣。
其中，該工藝過(guò)程中將所制得的富氫氣可以用于調(diào)節(jié)合成氣中的H2/CO比例。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體工藝步驟如下首先，將焦?fàn)t氣儲(chǔ)存后，加壓并保持壓力為2～4MPa，然后以0.1～100L/min流量?jī)艋⒗鋬鼋Y(jié)晶焦?fàn)t氣中的萘，冷凍溫度為-15℃～-28℃，后過(guò)濾、吸附，使焦?fàn)t氣中的萘含量＜30mg/Nm3，苯含量＜10g/Nm3。
其次，將凈化后的焦?fàn)t氣以0.1～1.4MPa的壓力送入有機(jī)膜分離器中，并將分離出的富氫氣儲(chǔ)存，再將分離出的富甲烷氣與反應(yīng)后的氣體換熱后，送入甲烷轉(zhuǎn)化器中，空速在2～200min-1，富甲烷氣和氧氣比在0.8～7間，溫度在800℃～1200℃下進(jìn)行再次反應(yīng)，即得H2/CO比介于0.2～2可調(diào)節(jié)的合成氣，甲烷轉(zhuǎn)化率為85％～98％。
本發(fā)明一種焦?fàn)t氣制合成氣的工藝方法，利用焦化廠生產(chǎn)過(guò)程中外排放“點(diǎn)天燈”浪費(fèi)掉的焦?fàn)t煤氣有效地制備了合成氣，既利用了能源，又解決了資源的浪費(fèi)問(wèn)題，更主要的是解決了環(huán)境的污染問(wèn)題。我國(guó)每年“點(diǎn)天燈”放空的焦?fàn)t煤氣約有290～300億Nm3，相當(dāng)于國(guó)家西氣東送年輸氣量的2倍，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，因此，本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，也具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)是采用變壓吸附或深度冷凍分離煤氣中的氫氣，本發(fā)明用有機(jī)膜分離經(jīng)濟(jì)性比變壓吸附和深度冷凍方法要好。甲烷轉(zhuǎn)化制合成氣現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎳基及其它復(fù)合催化劑催化轉(zhuǎn)化(包括水蒸氣重整、二氧化碳重整或部分氧化)，而本發(fā)明為碳載部分氧化轉(zhuǎn)化，有效利用了焦化廠大量的焦粉資源，也解決了焦粉對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，增加了企業(yè)的效益。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意中1煤氣柜2壓縮機(jī)3煤氣儲(chǔ)罐4、5、6和7凈化器8膜分離器9換熱器10甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1本發(fā)明一種焦?fàn)t氣制合成氣的工藝，其所用原料為焦化廠回收凈化后的焦?fàn)t氣、焦粉、氧氣等；所用附屬設(shè)備為冷凍設(shè)備、凈化器、三通閥、煤氣壓縮機(jī)、煤氣儲(chǔ)罐、膜分離器、固定床反應(yīng)器等。該方法對(duì)以一般焦化廠凈化后的焦?fàn)t煤氣用有機(jī)膜分離富集其中的甲烷和氫氣，然后將所得富甲烷氣用固定床高溫碳載部分氧化制取合成氣，將所得富氫氣用于調(diào)節(jié)合成氣中的H2/CO比例。
本發(fā)明具體的工藝實(shí)施步驟如下如圖1，將焦化廠煤氣柜1中的體積為3～5m3的焦?fàn)t氣用壓縮機(jī)2，(型號(hào)ZW-0.2/1-30)打入煤氣儲(chǔ)罐3(煤氣儲(chǔ)罐φ800mm，H＝1500mm，可裝3m3煤氣，最高壓力4MPa)中，保持煤氣儲(chǔ)罐3壓力為2～4MPa，然后將煤氣儲(chǔ)罐3中的煤氣以0.1～100L/min流量分別經(jīng)過(guò)凈化器4、5、6和7四級(jí)凈化，其中，4為冰柜(冰柜，最低溫度-28℃，凈化器，尺寸φ70mm，H＝400mm)，冷凍結(jié)晶煤氣中的萘，冷凍溫度-15℃～-28℃。5為玻璃棉阻擋煤氣中粉塵及部分焦油霧。6為硅膠吸附煤氣中的水。7為分子篩吸附煤氣中苯等雜質(zhì)，使煤氣中萘含量為＜30mg/Nm3左右，苯含量＜10g/Nm3。然后將凈化后的焦?fàn)t氣以0.1～1.4MPa的進(jìn)口壓力進(jìn)入有機(jī)膜分離器8(膜分離器，型號(hào)prism。)中，富氫氣接到氫氣儲(chǔ)柜，富甲烷氣在三通放空一部分后，剩余的氣體進(jìn)入換熱器9(蛇管換熱器，φ100×500mm)換熱后進(jìn)入甲烷轉(zhuǎn)化器10(甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，剛玉管φ25×500mm，硅碳管加熱，鉑銠-鉑熱電偶控溫。)，空速為2～200min-1，富甲烷氣和氧氣比例在0.8～7之間，溫度在800℃～1200℃下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后即為H2/CO介于0.2～2的合成氣，甲烷轉(zhuǎn)化率介于85％～98％，氫氣儲(chǔ)柜中的氫根據(jù)合成氣的用途適量補(bǔ)入合成氣中，調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO比例。
實(shí)施例1中的主要成分及參數(shù)如下在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器空速為166.7min-1，富甲烷氣和氧氣比例為3∶1，管中填充1～15mm粒度焦粉，反應(yīng)溫度為800℃焦?fàn)t氣進(jìn)膜分離器入口壓力為0.2MPa，出口富氫氣及富甲烷氣流量為1∶1的組成如表1，按照GB12205-90測(cè)試氣體組成，以下同。
表1入口壓力0.2MPa下膜分離效果

在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器空速為3.1min-1，富甲烷氣和氧氣比例為6.5∶1，管中填充3～10mm粒度焦粉，反應(yīng)溫度為1200℃，其反應(yīng)結(jié)果見表2。
表2富甲烷氣轉(zhuǎn)化結(jié)果

實(shí)施例2按照實(shí)施例1的工藝方法，實(shí)施例2的主要成分及參數(shù)如下焦?fàn)t氣進(jìn)膜分離器進(jìn)口壓力為0.8Mpa，出口富氫氣及富甲烷氣流量為1∶1的組成如表3。
表3入口壓力0.8MPa下膜分離效果

在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器空速為2.46min-1，富甲烷氣和氧氣比例為4.9∶1，管中填充3～10mm粒度焦粉，反應(yīng)溫度為1200℃，其反應(yīng)結(jié)果見表4。
表4富甲烷氣轉(zhuǎn)化結(jié)果

實(shí)施例3按照實(shí)施例1的工藝方法，實(shí)施例3的主要成分及參數(shù)如下
焦?fàn)t氣進(jìn)膜分離器進(jìn)口壓力為1.3Mpa，出口富氫氣及富甲烷氣流量為1∶1的組成如表5。
表5入口壓力1.3MPa下膜分離效果

在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器空速為166.7min-1，富甲烷氣和氧氣比例為3∶1，管中填充1~15mm粒度焦粉，反應(yīng)溫度為800℃，其反應(yīng)結(jié)果見表6。
表6富甲烷氣轉(zhuǎn)化結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝，其特征是將焦?fàn)t氣凈化后，用有機(jī)膜分離富集甲烷和氫氣，然后將所得富甲烷氣高溫碳載部分氧化制取合成氣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝，其特征是該工藝過(guò)程中的富氫氣可以用于調(diào)節(jié)合成氣中的H2/CO比例。
3.如權(quán)利要求1所述的一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝，其特征是該工藝步驟按下列順序進(jìn)行首先，將焦?fàn)t氣儲(chǔ)存后，加壓并保持壓力為2～4MPa，然后以0.1～100L/min流量?jī)艋⒗鋬鼋Y(jié)晶焦?fàn)t氣中的萘，冷凍溫度為-15℃～-28℃，后過(guò)濾、吸附，使焦?fàn)t氣中的萘含量＜30mg/Nm3，苯含量＜10g/Nm3。其次，將凈化后的焦?fàn)t氣以0.1～1.4MPa的壓力送入有機(jī)膜分離器(8)中，并將分離出的富氫氣儲(chǔ)存，再將分離出的富甲烷氣與反應(yīng)后的氣體換熱后，送入甲烷轉(zhuǎn)化器(10)中，空速在2～200min-1，富甲烷氣和氧氣比在0.8～7間，溫度在800℃～1200℃下進(jìn)行再次反應(yīng)，即得H2/CO比介于0.2～2間可調(diào)節(jié)的合成氣，其甲烷轉(zhuǎn)化率為85％～98％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦?fàn)t氣制合成氣工藝，具體來(lái)講是將焦化廠的焦?fàn)t氣用有機(jī)膜分離富集其中的甲烷和氫氣，然后將所得富甲烷氣用高溫碳載部分氧化制取不同H
文檔編號(hào)C01B3/02GK1872663SQ20061001286
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月24日
發(fā)明者申峻, 楊懷旺, 王志忠 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)