利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法，包括：a、利用煤炭煉焦，得到焦炭和焦爐煤氣；b、對步驟a得到的焦爐煤氣進行凈化處理，得到第一凈化氣；c、對步驟a得到的焦炭進行氣化，得到焦炭制氣；d、對步驟c得到的焦炭制氣進行凈化處理，得到第二凈化氣；e、將所述第一凈化氣與第二凈化氣混合，并利用混合所得原料氣制備乙二醇。本發(fā)明的方法提出了一種新的焦炭利用思路，根據(jù)焦爐煤氣中氫氣含量較高，而焦炭制氣中一氧化碳含量較高的特點，將兩者混合進一步用于制備乙二醇，經(jīng)濟效益明顯，對于我國焦化行業(yè)意義重大，擺脫了鋼鐵行業(yè)對焦炭行業(yè)的影響和束縛，帶動焦炭行業(yè)的發(fā)展。
【專利說明】
利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明屬于煤化工領域，具體涉及一種以煤為原料通過煉焦和焦炭氣化后利用焦 爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自九十年代以來我國的乙二醇（EG)需求量逐年增加，但自給率一直呈下降趨勢， 目前自給率仍不足30%，因此，乙二醇生產(chǎn)在國內(nèi)有廣泛市場。傳統(tǒng)的乙二醇合成路線主要 有石油路線和煤炭路線，其中，石油路線為石油制乙烯、乙烯制乙二醇，其成本較高；煤炭路 線為煤直接氣化制合成氣、合成氣制乙二醇，其中，煤炭氣化技術(shù)主要有干煤粉氣化和水煤 漿氣化，兩者本身對煤炭均有較高要求，并且由于合成氣中一氧化碳含量較高，還需要進一 步經(jīng)變換工段處理，以調(diào)節(jié)碳氫比，才能用于合成乙二醇，費時費力。
[0003] 另外，由于我國鋼鐵行業(yè)目前存在嚴重的產(chǎn)能過剩，從而使得焦炭行業(yè)相應的存 在產(chǎn)能過剩問題，甚至在高額投資后，部分產(chǎn)能只能閑置、浪費，導致焦炭企業(yè)出現(xiàn)普遍虧 損的局面，如何擺脫鋼鐵行業(yè)對焦炭企業(yè)的影響和束縛，是目前焦炭企業(yè)急需應對的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇 的方法，以解決目前焦炭產(chǎn)能過剩的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法，所述方法包括：
[0007] a、利用煤炭煉焦，得到焦炭和焦爐煤氣；
[0008] b、對步驟a得到的焦爐煤氣進行凈化處理，得到第一凈化氣；
[0009] c、對步驟a得到的焦炭進行氣化，得到焦炭制氣；
[0010] d、對步驟C得到的焦炭制氣進行凈化處理，得到第二凈化氣；
[0011] e、將所述第一凈化氣和第二凈化氣混合，并利用混合所得原料氣制備乙二醇。 [0012] 根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟a中所述的煉焦為本領域熟知的利用煤炭生產(chǎn)焦炭的過 程，例如利用原料煤進行配煤煉焦，得到焦炭和焦爐煤氣，上述過程為本領域所熟知，這里 不再贅述。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟b中對步驟a得到的焦爐煤氣進行凈化處理，得到第一凈 化氣，所述焦爐煤氣的凈化處理過程為本領域熟知，例如包括除塵、焦油分離、洗脫苯、粗脫 硫、精脫硫和甲烷轉(zhuǎn)化等；其中，焦油分離的目的在于回收焦爐煤氣中的焦油，焦油是重要 的化工原料，含有多種大分子化合物（例如芳香族化合物），具有較高的經(jīng)濟價值，在本發(fā) 明中，所述焦油分離可以采用本領域常用的從焦爐煤氣中分離焦油的方法，例如通過氨水 噴灑或電捕器焦油器從焦爐煤氣中分離焦油，煤氣中剩余的少量焦油可以進一步利用活性 炭吸附脫除。洗脫苯是為了除去焦爐氣中的苯，焦爐煤氣中含有少量的苯利用洗油進行脫 除，脫除的苯可作為粗苯產(chǎn)品，粗苯也是重要的化工原料，也具有較高的經(jīng)濟價值。在本發(fā) 明中，焦爐煤氣脫硫為本領域焦爐煤氣凈化的常規(guī)處理過程，用于降低焦爐煤氣中的硫含 量，例如干法脫硫和濕法脫硫，濕法脫硫也叫溶液法脫硫，又叫粗脫硫可以回收焦爐氣中大 部分的硫，從而產(chǎn)生硫磺產(chǎn)品，干法脫硫為進一步脫硫，所以稱為精脫硫，其脫硫方法為本 領域所熟知，這里不再贅述。在本發(fā)明中，所述甲烷轉(zhuǎn)化的目的在于通過部分氧化將焦爐煤 氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為有效成分（C0和H 2)，其方法為本領域所熟知，這里不再贅述。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟c中對步驟a得到的焦炭進行氣化，得到焦炭制氣；優(yōu)選 地，在步驟c中，用于焦炭制氣的焦炭量為步驟a中焦炭產(chǎn)量的0. 3-0. 4倍；進一步優(yōu)選為 0. 33-0. 37倍；更進一步優(yōu)選為0. 34-0. 36倍，以使所述原料氣中一氧化碳與氫氣的體積比 約為1 :2,例如1:1. 9~2. 1，提高原料氣體中有效氣體的利用率。
[0015] 在本領域中，在對煤炭產(chǎn)品進行氣化處理時，可以采用流化床、氣化床等進行氣 化。在本發(fā)明中，面對步驟a制備的焦炭產(chǎn)品的氣化需要，經(jīng)過多年研究開發(fā)，從而提出以 下優(yōu)選焦炭氣化工藝，即，在步驟c中，對焦炭進行氣化時，以水蒸氣和氧氣為氣化劑，利用 固定床對焦炭進行氣化，氣化壓力為0.09~0? llMPa壓力、氣化溫度為1100~1300°C，氣 化用焦炭為6~50mm焦塊；優(yōu)選地，所述水蒸氣的用量為1. 7~2. 0噸/噸焦炭，所述氧氣 的用量為460~500Nm3/噸焦炭；進一步優(yōu)選地，所述氣化壓力為常壓，氣化溫度為1150~ 1250°C，所述水蒸氣的用量為1. 8~1. 9噸/噸焦炭，所述氧氣的用量為475~485N m3/噸 焦炭，以進一步提升氣化效果，得到合適的碳氫比，利于后續(xù)混合。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟d中對步驟c得到的焦炭制氣進行凈化處理，得到第二凈 化氣；所述焦爐制氣的凈化處理過程為本領域熟知，例如包括除塵、焦油分離、洗脫苯和脫 硫等，與焦爐煤氣或煤炭直接氣化所得煤氣相比，本領域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明中焦炭 氣化所得的焦炭制氣的成分更為簡單，從而所述焦炭制氣的凈化處理也更為容易，不需要 單獨進行焦油分離和甲烷轉(zhuǎn)化處理。另外，在本發(fā)明中，對焦炭制氣進行脫硫處理時，相比 于焦爐煤氣，焦炭制氣中有機硫占總硫含量的比例更低，更容易脫除，其脫硫方法為本領域 所熟知，例如干法脫硫和濕法脫硫，這里不再贅述。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的方法，步驟e中將第一凈化氣與第二凈化氣混合，利用得到的原料 氣制備乙二醇。本發(fā)明第一凈化氣（即凈化處理后的焦爐煤氣）中，基于煤炭焦化自身的特 點，其氫氣含量明顯高于一氧化碳，例如氫氣含量不小于一氧化碳的3. 5倍，用于制備乙二 醇時存在氫氣過剩，因此目前焦爐煤氣至乙二醇的產(chǎn)量通常以一氧化碳含量為基準設計。 另外，在第二凈化氣（即脫硫后的焦炭制氣）中，基于焦炭氣化自身的特點，其一氧化碳含 量高于氫氣，例如一氧化碳含量不小于氫氣的1. 2倍，與煤直接氣化所得合成氣相似，當用 于制乙二醇時，同樣需要進一步通過變換工段調(diào)節(jié)碳氫比。本發(fā)明將第一凈化氣與第二凈 化氣混合，所得原料氣中一氧化碳與氫氣的物質(zhì)量之比接近于合成乙二醇的理論需求比， 與煤直接氣化所得合成氣相比，無需通過變換工段進一步調(diào)節(jié)碳氫比。
[0018] 根本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，步驟b得到的氣體中一氧化碳的體積含量為13%~ 19%，氫氣的體積含量為68%~74% ;第二凈化氣中一氧化碳的體積含量為42%~48%， 氫氣的體積含量為32 %~38%。進一步優(yōu)選地，步驟b得到的氣體中一氧化碳的體積含 量為14 %~18 %，氫氣的體積含量為69 %~73% ;第二凈化氣中一氧化碳的體積含量為 43 %~47 %，氫氣的體積含量為33 %~37 %。更進一步優(yōu)選地，步驟b得到的氣體中一氧 化碳的體積含量為15%~17%，氫氣的體積含量為70%~72%;第二凈化氣中一氧化碳的 體積含量為44 %~46 %，氫氣的體積含量為34 %~36 %。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，所述步驟e具體為：
[0020] f、通過變壓吸附法從所述原料氣中分離出一氧化碳產(chǎn)品氣和氫氣產(chǎn)品氣；
[0021] g、通過草酸酯法合成乙二醇；利用草酸酯法合成乙二醇為本領域所熟知，這里不 再贅述。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的方法，進一步優(yōu)選地，在步驟f中，針對本發(fā)明的原料氣，通過C0/變 壓吸附塔脫除原料氣中的二氧化碳，得到脫除二氧化碳的原料氣；其中，優(yōu)選地，所述C0/變 壓吸附塔中設有四川達科特公司生產(chǎn)的DKT-200型0) 2吸附劑；
[0023] 通過C0變壓吸附塔將脫除二氧化碳后的原料氣中的一氧化碳提取出來，得到一 氧化碳產(chǎn)品氣，其中，優(yōu)選地，所述C0變壓吸附塔中設有四川達科特公司生產(chǎn)的DKT-812型 C0吸附劑；
[0024] 通過氫氣凈化變壓吸附塔對剩余的原料氣中除氫氣外的其余的氣體進行吸附脫 除，以得到氫氣產(chǎn)品氣，其中，優(yōu)選地，所述氫氣凈化變壓吸附塔中沿氣流方向依次設有由 四川達科特公司生產(chǎn)的質(zhì)量比為〇? 9~1. 1 :0? 9~1. 1 :0? 9~1. 1的DKT-15B、DKT-300a 和DKT-300b型吸附劑，進一步優(yōu)選地，所述質(zhì)量比為1:1:1。通過該方法從所述原料氣中分 離出一氧化碳產(chǎn)品氣和氫氣產(chǎn)品氣時，一氧化碳的收率不小于85%，純度不小于99mol % ; 氫氣收率不小于89%，純度不小于99mol %，分離效果好。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0026] 1、本發(fā)明的方法提出了一種新的煤制乙二醇以及焦炭利用思路，對于我國焦化行 業(yè)意義重大，由于我國鋼鐵行業(yè)目前存在嚴重的產(chǎn)能過剩，從而使得焦炭行業(yè)相應的存在 產(chǎn)能過剩問題，本發(fā)明給出的焦炭利用思路，使得焦炭生產(chǎn)企業(yè)在鋼鐵行業(yè)不景氣的情況 下，其產(chǎn)能可以不至于閑置、浪費，擺脫了鋼鐵行業(yè)對焦炭行業(yè)的影響和束縛，扭轉(zhuǎn)焦化行 業(yè)目前普遍虧損的局面，帶動焦炭行業(yè)的發(fā)展。
[0027] 2、在本發(fā)明中，根據(jù)焦爐煤氣中氫氣含量較高，而焦炭制氣中一氧化碳含量較高 的特點，將兩者混合，使得原料氣在用于制備乙二醇時無需經(jīng)變換工段調(diào)節(jié)碳氫比，有利于 氣體中有效成分的充分利用，提高經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不僅限于此。
[0029] 實施例1
[0030] 將來自焦化爐的流量約為30000Nm3/h的焦爐煤氣依次經(jīng)過焦油分離、脫硫和甲烷 轉(zhuǎn)化處理后，得到凈化后的焦爐煤氣，其流量約為47000Nm 3/h，所述凈化后的焦爐煤氣的主 要成分見表1 :
[0031] 表 1

[0033] 實施例2
[0034] 將來自焦化爐的焦炭送入固定床氣化爐進行氣化處理，氣化處理條件為：以 6-50mm焦塊為原料，以水蒸氣和氧氣為氣化劑，在平均壓力約0.1 MPa、平均溫度約1280°C 的條件下，進行氣化反應生成焦炭制氣，其中，所述水蒸氣的用量為1.8噸/噸焦炭，所述氧 氣的用量為470Nm3/噸焦炭，所述焦炭的消耗量約為17噸/小時，占焦化爐的焦炭總產(chǎn)量的 1/3。所述焦炭制氣經(jīng)過除塵、脫硫處理后，得到的焦炭制氣的流量約為38000Nm 3/h，主要成 分見表1。
[0035] 實施例3
[0036] 將實施例1得到的凈化后的焦爐煤氣與實施例2得到的脫硫后的焦炭制氣混合， 原料氣中一氧化碳與氫氣的體積比約為1:2。將所得原料氣通過C0/變壓吸附塔脫除原料 氣中的二氧化碳，得到脫除二氧化碳的原料氣；其中，所述C0/變壓吸附塔中設有四川達科 特公司生產(chǎn)的DKT-200型0) 2吸附劑；通過C0變壓吸附塔將脫除二氧化碳后的原料氣中的 一氧化碳提取出來，得到一氧化碳產(chǎn)品氣，其中，所述C0變壓吸附塔中設有四川達科特公 司生產(chǎn)的DKT-812型C0吸附劑選；通過氫氣凈化變壓吸附塔對剩余的原料氣中除氫氣外的 其余的氣體進行吸附脫除，以得到氫氣產(chǎn)品氣，其中，所述氫氣凈化變壓吸附塔中沿氣流方 向依次設有由四川達科特公司生產(chǎn)的質(zhì)量比為1 :1 :1的DKT-15B、DKT-300a和DKT-300b型 吸附劑。分離出的一氧化碳產(chǎn)品氣流量為21298Nm3/h，純度不小于99mol% ;分離出的氫氣 產(chǎn)品氣流量為42233. 16Nm3/h，純度不小于99. 9mol % 〇
[0037] 實施例4
[0038] 將實施例3制得的一氧化碳產(chǎn)品氣和氫氣產(chǎn)品氣進一步通過草酸酯法合成乙二 醇，乙二醇產(chǎn)量約為25噸/小時，乙二醇收率約為85%。
[0039] 目前二級冶金焦價格約為759元/噸，與生產(chǎn)成本相當，企業(yè)難以盈利。
[0040] 在采用本發(fā)明后，可以消耗焦化廠大約1/3的煉焦產(chǎn)能，保證焦化廠的滿負荷運 行，將焦炭氣化，進一步合成乙二醇，每小時焦炭消耗17噸、生成乙二醇25噸，乙二醇的銷 售價格約為6000元/噸，年生產(chǎn)時間按300天計算，與賣焦炭相比，每年銷售額增加約9. 8 億元，直接、間接利潤都非?？捎^，并且還可以保持相關配套設施（例如，配套洗煤廠和焦 油提純精制工段）的正常運營。
【主權(quán)項】
1. 一種利用焦爐煤氣補充焦炭制氣所得原料氣制備乙二醇的方法，所述方法包括： a、 利用煤炭煉焦，得到焦炭和焦爐煤氣； b、 對步驟a得到的焦爐煤氣進行凈化處理，得到第一凈化氣； c、 對步驟a得到的焦炭進行氣化，得到焦炭制氣； d、 對步驟c得到的焦炭制氣進行凈化處理，得到第二凈化氣； e、 將所述第一凈化氣和第二凈化氣混合，并利用混合所得原料氣制備乙二醇。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟c中，對焦炭進行氣化時，以水蒸氣 和氧氣為氣化劑，利用固定床對焦炭進行氣化，氣化壓力為〇. 09~0. 1 IMPa壓力、氣化溫度 為1100~1300°C，氣化用焦炭為6~50mm焦塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述水蒸氣的用量為1. 7~2. 0噸/噸焦 炭，所述氧氣的用量為460~500Nm3/噸焦炭。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氣化壓力為常壓，氣化溫度為1150~ 1250。。。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述水蒸氣的用量為1. 8~1. 9噸/噸焦 炭，所述氧氣的用量為475~485N m3/噸焦炭。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，步驟b得到的氣體中一氧化碳 的體積含量為13 %~19 %，氫氣的體積含量為68 %~74 %;第二凈化氣中一氧化碳的體積 含量為42 %~48 %，氫氣的體積含量為32 %~38 %。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟c中，用于焦炭制氣的焦炭量為步 驟a中焦炭產(chǎn)量的0. 3~0. 4倍。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟e具體為： f、 通過變壓吸附法從所述原料氣中分離出一氧化碳產(chǎn)品氣和氫氣產(chǎn)品氣； g、 通過草酸酯法合成乙二醇。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟f中，通過CO /變壓吸附塔脫除原 料氣中的二氧化碳，得到脫除二氧化碳的原料氣； 通過CO變壓吸附塔將脫除二氧化碳后的原料氣中的一氧化碳提取出來，得到一氧化 碳產(chǎn)品氣； 通過氫氣凈化變壓吸附塔對剩余的原料氣中除氫氣外的其余的氣體進行吸附脫除，以 得到氫氣產(chǎn)品氣。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述CO /變壓吸附塔中設有四川達科特 公司生產(chǎn)的DKT-200型0)2吸附劑； 所述CO變壓吸附塔中設有四川達科特公司生產(chǎn)的DKT-812型CO吸附劑； 所述氫氣凈化變壓吸附塔中沿氣流方向依次設有四川達科特公司生產(chǎn)的質(zhì)量比為 0· 9 ~1. 1 :0· 9 ~1. 1 :0· 9 ~1. 1 的 DKT-15B、DKT-300a 和 DKT-300b 型吸附劑。
【文檔編號】C07C31/20GK105985221SQ201510052532
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月2日
【發(fā)明人】郭敬華, 周曉埜, 楊子江, 牛安國
【申請人】中國慶華能源集團有限公司, 寧夏慶華煤化集團有限公司