[实用新型]甲醇合成回路弛放气经纯氧非催化部分氧化后制合成气以增产甲醇的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤气化气体的综合利用技术领域，特别涉及甲醇合成回路中尾气(废气)处理装置，尤其涉及甲醇合成回路弛放气经纯氧非催化部分氧化(自热转化)后制合成气以增产甲醇的装置。

背景技术

进入甲醇合成回路的原料气(新鲜合成气)，由于来源不同或煤造气方法不同，其中的甲烷含量存在着明显的差异，有时可能很高。如以天然气生产乙炔尾气中甲烷含量可达3～4％(V)；以碎煤为原料、鲁奇炉煤造气生产的煤气净化后的原料气中甲烷可达17～20％(V)。但上述原料气中CO₂含量仅2～4％(V)。

目前以天然气为原料生产乙炔的尾气经过预处理后的典型组分如下：

H₂     65.1％(V)

CO     26.6％(V)

CO₂    3.7％(V)

CH₄    3.1％(V)

N₂+Ar  0.6％(V)

C₂H₆   0.5％(V)

H₂O    0.4％(V)。

鲁奇炉煤造气生产的煤气净化后的原料气典型组分如下：

H₂     38.53％(V)

CO     17.13％(V)

CO₂    29.6％(V)

CH₄      13.18％(V)

N₂+Ar    0.2％(V)

C_nH_m     0.637％(V)

O₂       0.4％(V)

H₂S      0.323％(V)。

众所周知，合成甲醇的原料气中存在甲烷会对甲醇合成反应不利，会降低合成转化率，增加弛放气的排放，降低甲醇产量。另外甲醇合成回路的弛放气经氢回收后，其中甲烷、氮气和氩气组分得到浓缩，然后采用放火炬或作为燃料烧掉，这样的处理方法将会增加原料、动力消耗，并增加投资等。对于大型装置而言，采用这样的处理方法将会造成可观的甲醇产量损失，能耗增加，原料利用率低下。

为了克服以上问题，有人提出以下方案：

1、参见图1，含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后通过纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这种方法为了转化少量甲烷需要把全部的H2、CO和大量的水蒸汽提高到很高的温度(1000℃左右)，因此将消耗大量的蒸汽、氧气、氢气和燃料，而且不能调节合成甲醇原料气的H/C；采用全气量通过部分氧化系统，存在着部分氧化系统负荷大、阻力高、投资大；工艺过程复杂、流程长；原燃料、动力消耗大，产品成本高等问题；并且纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。

2、参见图2，该方法是含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后冷冻分离甲烷，分离的甲醇压缩后送入纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后与甲醇合成气一起送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这样的方法冷凝的甲烷馏分中CO含量高，需要二次变换才能进转化，形成二次变换；另外未被分离的甲烷带入甲醇合成气中，使合成气中的惰性气体增加，降低CO转化率，增加弛放气量；还有这样的方法同样不能调节合成甲醇原料气的H/C；再者冷箱投资大，甲烷馏分需要再压缩，动力消耗大；纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。

3、参见图3，该方法是含甲烷的原料气体首先经过低温甲醇洗，然后送入纯氧部分氧化转化装置进行转化，转化后经过低温甲醇洗脱碳送入甲醇合成工段进行甲醇合成，甲醇合成工段排放弛放气。这样的方法为了转化少量甲烷要把全部的H2、CO、CO2和大量的水蒸汽提高到很高的温度(1000℃左右)，因此需要消耗大量的蒸汽、氧气、氢气和燃料；同样也是全气量通过纯氧部分氧化系统，造成部分氧化系统负荷大，阻力大，投资高；工艺过程复杂，流程长，原燃料、动力消耗大，产品成本高；该方法工艺流程存在严重的温度“冷热病”和压力“高低病”，造成能耗增加，运行费用增加；还有就是纯氧部分氧化转化装置在甲醇合成前，可靠性降低。