專利名稱：用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨 的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是缺油、少氣、煤炭資源豐富的國(guó)家，發(fā)展以煤為主的化學(xué)工業(yè)是必然趨勢(shì)， 更是我國(guó)化學(xué)工業(yè)的基本特色。據(jù)測(cè)算全國(guó)按年產(chǎn)焦炭1.4億噸計(jì)，則可副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣 420億Nm3，由于中國(guó)焦化產(chǎn)業(yè)重焦炭生產(chǎn)而輕綜合利用，焦?fàn)t煤氣大量直接燃燒排空 ——俗稱"點(diǎn)天燈"，目前至少有1/3以上的焦?fàn)t煤氣未能加以利用，每年白白燒掉焦?fàn)t 煤氣140—多億Nm3，相當(dāng)于"西氣東輸"設(shè)計(jì)年輸氣量。煤氣點(diǎn)燃放散至大氣中，既浪費(fèi) 了大量的寶貴資源又嚴(yán)重污染了環(huán)境。煤炭資源的簡(jiǎn)單利用，相當(dāng)于煤炭資源的浪費(fèi)， 煤在煉焦過程中，約有80%轉(zhuǎn)化為焦炭，有15%轉(zhuǎn)化為焦?fàn)t煤氣，5%轉(zhuǎn)化為焦油和苯。 煤煉焦過程中如果只注重焦炭、焦油、苯的利用，而忽視焦?fàn)t煤氣的使用，15%的煤資料 將被浪費(fèi)，而焦?fàn)t煤氣的浪費(fèi)就是化工原料的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的方法，充分的利
用了焦?fàn)t煤氣的各組份，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣的綜合利用，同時(shí)減少了S02及C02的排放。
焦?fàn)t煤氣的主要成份是H2、 CH4、 C02、 CO等氣體，其中H2、 C02、 CO是制取甲 醇的有效成份，CH4是制取甲醇的有害成份，首先用栲膠濕法脫除煤氣中的H2S、再用氧 化鋅、氧化鐵結(jié)合活性炭干法脫硫，再用變壓吸附設(shè)備將煤氣中的CH4除去，制得甲醇 合成氣，合成氣中H2S含量小于lppm， CH4含量小于l。/。；合成氣合成甲醇后的反應(yīng)副 產(chǎn)物產(chǎn)率小于0.2%。因焦?fàn)t煤氣中的H2含量高，而CO和C02含量較低，H2過剩， 將部分甲醇馳放氣引入變壓吸附裝置中提取H2，得到純度大于99%的H2，可作為有機(jī)合 成中寶貴的原料。提氫后的馳放氣主要成份是H2、 N2、 C02、 CO等氣體，可作為合成氨 的原料氣，經(jīng)過CO轉(zhuǎn)換，C02吸收，脫炭后進(jìn)入氨合成系統(tǒng)制取液氨。甲烷氣送入半補(bǔ) 強(qiáng)炭黑反應(yīng)爐，以空氣或氧氣作為氧化劑，在反應(yīng)爐內(nèi)，H2、 CO與02燃燒反應(yīng)，提供 熱量，甲垸氣裂解成炭黑，經(jīng)過捕集，造粒，輸送，包裝后入倉(cāng)庫(kù)。生產(chǎn)半補(bǔ)炭黑產(chǎn)生
的尾氣經(jīng)冷卻后，去合成氨氣系統(tǒng)或甲醇系統(tǒng)，做到了資源綜合利用。
本發(fā)明的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的方法中包括了現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣脫 硫、變壓吸附脫甲垸、甲醇的合成和精餾、炭黑尾氣與甲醇馳放氣的CO變換、脫炭和液 氨的合成等工藝。本發(fā)明的特點(diǎn)是焦?fàn)t煤氣通過變壓吸附脫除甲烷，甲烷氣進(jìn)入炭黑 反應(yīng)爐，通入空氣或氧氣作為氧化劑，通入空氣時(shí)，甲烷氣空氣=1: 2 3，通入氧氣 時(shí)甲烷氧氣=1: 0.5，反應(yīng)溫度為110(TC 130(TC，在炭黑反應(yīng)爐中生成炭黑，反應(yīng) 后炭黑及氣體進(jìn)入袋濾器，氣體通過袋濾器后逸出，得到炭黑尾氣，炭黑則被輸送到造 粒機(jī)，造粒后得到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑產(chǎn)品；脫甲烷后的氣體作為甲醇合成氣進(jìn)行甲醇合成，甲 醇合成后的甲醇馳放氣經(jīng)變壓附吸裝置提取H2，提氫后的剩余氣體進(jìn)入合成氨系統(tǒng)制備 液氨。炭黑尾氣可進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)，或進(jìn)入液氨生產(chǎn)系統(tǒng)。
其中進(jìn)入炭黑反應(yīng)爐的甲垸氣中甲烷含量為70 85%。空氣或氧氣以20m/s流速加 入炭黑反應(yīng)爐中，氧氣的純度為93%。
在傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的工藝中，使用純氧部分氧化法將CH4轉(zhuǎn)化成H2、 C02、 CO用來(lái)合成甲醇，該過程對(duì)氧的純度要求高，生產(chǎn)高純度氧的空分設(shè)備及CH4轉(zhuǎn)化爐投 資大。本發(fā)明是在現(xiàn)有單項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種焦?fàn)t煤氣聯(lián)合生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、 甲醇、液氨等產(chǎn)品，與其它原料的生產(chǎn)裝置相比具有工藝路線短、投資低(投資較傳統(tǒng) 工藝的投資節(jié)約30%)、污染小、見效快等特點(diǎn)，作到了資源合理利用。以焦?fàn)t煤氣生產(chǎn) 甲醇，約2000NmS焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)1噸甲醇，全國(guó)浪費(fèi)的焦?fàn)t煤氣可生產(chǎn)甲醇700萬(wàn)噸， 經(jīng)濟(jì)效益明顯。由于炭黑尾氣熱值低，不易利用，傳統(tǒng)的半補(bǔ)強(qiáng)生產(chǎn)工藝將炭黑放散， 不僅浪費(fèi)了資源，還污染環(huán)境，本發(fā)明把炭黑尾氣同合成氨、甲醇結(jié)合起來(lái)，使炭黑尾 氣得到了利用。


圖1為現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇工藝流程圖。 圖2為現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣綜合工藝流程圖。
圖3為本發(fā)明的利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氮的生產(chǎn)工藝流程圖。 圖4為本發(fā)明的利用焦?fàn)t煤氣、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑尾氣生產(chǎn)甲醇、液氨的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
如圖3所示，焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫后加壓2.45MPa(表壓)左右，溫度為4(TC的變換氣自裝
置外來(lái)，自塔底進(jìn)入吸附塔內(nèi)。在多種吸附劑的選擇吸附下(多種吸附劑包含在現(xiàn) 有的吸附設(shè)備中)，其中的甲烷被吸附下來(lái)，未被吸附的凈化氣作為甲醇合成氣從塔頂流 出，送往聯(lián)合壓縮機(jī)。其甲垸含量小于1%，壓力2.40MPa。濃度不小于70%的甲烷氣進(jìn) 入炭黑反應(yīng)爐，以20m/s流速的空氣作為氧化劑，甲烷氣與空氣的比例為1:2 3，在炭 黑反應(yīng)爐中生成炭黑，反應(yīng)溫度為110(TC 130(TC，反應(yīng)后炭黑氣體經(jīng)袋濾器后得到炭 黑和炭黑尾氣，炭黑入造粒機(jī)后得到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑產(chǎn)品，炭黑尾氣進(jìn)入尾氣冷卻塔。甲醇 合成氣(甲烷含量不高于1%)經(jīng)聯(lián)合壓縮機(jī)提高氣體壓力后，進(jìn)入甲醇合成塔，合成反 應(yīng)采用XNC-98型催化劑，反應(yīng)壓力為5.3MPa，反應(yīng)溫度為255。C左右，合成后 的甲醇經(jīng)甲醇精餾塔精餾后得到甲醇。甲醇馳放氣與冷卻后的炭黑尾氣在觸煤的條件下 (CO變換裝置中具有的條件)完成CO變換，CO同H20發(fā)生反應(yīng)，生成C02和H2，變 換的溫度為480'C左右，壓力0.8MPa，變換后的氣體進(jìn)行變壓吸附脫C02，吸 附壓力0.8MPa，吸附溫度室溫，脫C02后的氣體主要成分是l與H2，經(jīng)加壓 后進(jìn)入液氨合成塔合成液氨，合成壓力為30 MPa，'合成溫度為48(TC左右。 實(shí)施例2:
如圖4所示，焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫后加壓2.45MPa(表壓)左右，溫度為40。C的變換氣自裝 置外來(lái)，自塔底進(jìn)入吸附塔內(nèi)。在多種吸附劑的選擇吸附下，其中的甲垸被吸附下來(lái)， 未被吸附的凈化氣作為甲醇合成氣從塔頂流出，送往聯(lián)合壓縮機(jī)。其甲烷含量小于1%， 壓力2.40MPa。濃度不小于70%的甲烷氣進(jìn)入炭黑反應(yīng)爐，以20m/s流量加入純度為93% 的氧氣作為氧化劑，甲烷氣與氧氣的比例為1:0.5，在炭黑反應(yīng)爐中生成炭黑，反應(yīng)溫度 為110(TC 130(TC，反應(yīng)后炭黑氣體經(jīng)袋濾器后得到炭黑和炭黑尾氣，炭黑入造粒機(jī)后 得到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑產(chǎn)品，炭黑尾氣進(jìn)入尾氣冷卻塔，冷卻后的氣體同脫甲烷氣體一起作為 合成氣(甲烷含量不高于1%)進(jìn)入聯(lián)合壓縮機(jī)，提高氣體壓力后進(jìn)入甲醇合成塔，合成 反應(yīng)采用XNC-98型催化劑，反應(yīng)壓力為5.3MPa，反應(yīng)溫度為255T左右，合成后 的甲醇經(jīng)甲醇精餾塔精餾后得到甲醇；而甲醇馳放氣進(jìn)厶變壓附吸裝置提取H2 (得到的 &純度不小于99%);提氫后的剩余氣體主要成分是N2、 H2、 CO、 C02，進(jìn)入合成氨 系統(tǒng)，在觸煤的條件下完成CO變換，CO同H20發(fā)生反應(yīng)，生成C02和H2，變換的溫 度為480'C左右，壓力0.8MPa，變換后的氣體進(jìn)行變壓吸附脫C02，吸附壓力 0.8MPa，吸附溫度室溫，脫C02后的氣體主要成分是N2與H2，經(jīng)加壓后進(jìn)入 液氨合成塔合成液氨，合成壓力為30MPa，合成溫度為48(TC左右。
權(quán)利要求
1.一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的生產(chǎn)方法，包括焦?fàn)t煤氣脫硫、變壓吸附脫甲烷、甲醇的合成和精餾、炭黑尾氣與甲醇馳放氣的CO變換、脫炭和液氨的合成，其特征在于焦?fàn)t煤氣通過變壓吸附脫除甲烷，甲烷氣進(jìn)入炭黑反應(yīng)爐，通入空氣或氧氣作為氧化劑，通入空氣時(shí)，甲烷氣空氣＝12～3，通入氧氣時(shí)甲烷氧氣＝10.5～1，反應(yīng)溫度為1100℃～1300℃，在反應(yīng)爐中生成炭黑，反應(yīng)后炭黑及氣體進(jìn)入袋濾器，氣體通過袋濾器后逸出，得到炭黑尾氣，炭黑則被輸送到造粒機(jī)，造粒后得到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑產(chǎn)品；脫甲烷后的氣體作為甲醇合成氣進(jìn)行甲醇合成，甲醇合成后的甲醇馳放氣經(jīng)變壓附吸裝置提取H2，提氫后的剩余氣體進(jìn)入合成氨系統(tǒng)制備液氨，炭黑尾氣可進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)，或進(jìn)入液氨生產(chǎn)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的生產(chǎn)方法， 其特征在于進(jìn)入炭黑反應(yīng)爐的甲烷氣中甲垸含量為70 85%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的生產(chǎn)方法， 其特征在于空氣或氧氣以20m/s流速加入炭黑反應(yīng)爐中，氧氣的純度為93%。
全文摘要
本發(fā)明是一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、甲醇、液氨的生產(chǎn)方法。包括焦?fàn)t煤氣脫硫、變壓吸附脫甲烷、甲醇的合成和精餾、炭黑尾氣與甲醇馳放氣的CO變換、脫炭和液氨的合成，其特征在于焦?fàn)t煤氣通過變壓吸附脫除甲烷，甲烷氣進(jìn)入炭黑反應(yīng)爐，通入空氣或氧氣作為氧化劑，在反應(yīng)爐中生成炭黑，炭黑經(jīng)袋濾器、造粒后得到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑產(chǎn)品；炭黑尾氣可進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)，或進(jìn)入液氨生產(chǎn)系統(tǒng)。脫甲烷后的氣體進(jìn)行甲醇合成，甲醇合成后的甲醇馳放氣經(jīng)變壓附吸裝置提取H₂，提氫后的剩余氣體進(jìn)入合成氨系統(tǒng)制備液氨。本發(fā)明具有工藝路線短、投資低、污染小、見效快等特點(diǎn)，作到了資源合理利用。
文檔編號(hào)C01C1/04GK101368010SQ20081005895
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者史志學(xué), 李桂成, 熊柱松, 龍 羅, 羅國(guó)林, 陳文正 申請(qǐng)人:曲靖市眾一煤化有限公司