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(lèi)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(lèi)等較少，是環(huán)境友好燃料；2、用作燃料添加劑?，F(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?wèn)題，隨著科技的進(jìn)步終會(huì)被禁用，這為低碳醇的開(kāi)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(guó)是世界上第一大焦炭生產(chǎn)國(guó)，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(lái)制甲醇、合成氨以及工廠燃?xì)猓h(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(jìng)爭(zhēng)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(guò)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L(zhǎng)NG(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(lái)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(guò)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(guó)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L(zhǎng)NG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(guó)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(guó)Lurgi公司的改性Cu-Zn-Al系催化劑，中國(guó)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(shù)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(guò)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(shuō)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(shuō)明，這些實(shí)施例僅用于更詳細(xì)具體地說(shuō)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_(kāi)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(guó)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(guó)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_(kāi)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(guó)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(guó)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(guó)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