[发明专利]煤制合成气联产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的集成装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工领域，特别是涉及煤制合成气生产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的装置和方法。

背景技术

我国是多煤、少油、天然气不够丰富的国家。煤炭资源较丰富，在一次能源中，煤炭占70％以上。煤炭不仅是主要的能源，也是生产化工产品的重要原料。以煤为原料，几乎可以制备所有的石油化工产品。所以发展煤化工，有重要的意义。但煤炭作为能源和化学加工的过程中，对环境污染严重；工业装置的建设，投资较高。因此，煤炭的利用，特别是煤化工的发展受到制约。以煤为原料制备合成气，再由合成气制备其它化工产品，这是一条最实际、最成熟、倍受关注的路线。

煤制合成气富含一氧化碳和氢。一氧化碳和氢，可以同时利用，如用其生产甲醇、合成氨等；也可根据用户需求，精制后作为精制合成气产品外销。合成气中的一氧化碳和氢分离后可单独利用，都可作为单独的产品。

一氧化碳是碳一化工的基础原料，还在炼油、冶金等工业有广泛的用途。一氧化碳变换是合成气利用的重要技术之一。由合成气生产最基本的农用化学品合成氨，由合成气生产基本有机化工原料甲醇等都要经过一氧化碳变换。不用变换工艺，能除去酸性气体，尽可能保留一氧化碳，减少一氧化碳因变换产生二氧化碳而损失，不失为一种新的思路。

氢不仅是化学工业的基础原料，还在冶金、炼油、油脂加工、航天等等工业有广泛的用途，也是最有前景的清洁能源。按不同需要提供较廉价的氢源，是人们不断努力的追求。

甲醇是最重要的基本有机化工原料之一，是碳一化工的基础产品。从甲醇出发，进行深加工，是一个重要领域，有广阔的发展前景。上世纪八十年代以来，煤制甲醇用于汽车燃料方面的工作有了较好的发展势头。在汽车上的实际应用，已做了大量的工作。如能最后走上了商业化，不但甲醇的产量要大幅度增长，且对节能减排，保护环境，有重要意义。

由煤制合成气能得到一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气等都是重要的化工原料，有广泛的用途。尽管分别由煤制合成气制备一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气等在现有技术中有许多记载，但由煤制合成气同时联产这四种产品，并要对这四种产品的产量和氢气的纯度进行调控，目前尚无好的方法。

发明内容

为了解决现有技术中既要由煤制合成气同时联产这四种产品，又要对这四种产品的产量和氢气的纯度进行调控的难题，本发明提供了煤制合成气联产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的集成装置和方法。

发明之一的煤制合成气联产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的集成装置是这样实现的：

本发明所述集成装置包括如下6个单元：气化单元1，热回收单元2-1和变换及热回收单元2-2，低温甲醇洗单元，包括未变换气洗涤塔3-1和低温甲醇洗变换气洗涤塔3-2，CO深冷分离单元4(即图1中的冷箱，下同)，变压吸附制氢单元5和甲醇合成及精馏单元6；

所述的气化单元1出口的粗合成气包括两个系统共4路出4种产品：

第一个系统依次通过热回收单元2-1和低温甲醇洗未变换气洗涤塔3-1后包括3路，其中：

第1路依次经分子筛吸附站7、深冷分离单元4、CO压缩装置8后进入CO产品出口；

第2路直接进入精制合成气产品出口；

第3路依次经分子筛吸附站7、深冷分离单元4、变压吸附制氢单元5到高纯氢气产品出口；

第二个系统为第4路，依次通过变换热回收单元2-2、低温甲醇洗变换气洗涤塔3-2、甲醇合成及精馏单元6到甲醇产品出口。

在具体实施的技术方案中，

所述的集成装置还可以包括膜分离提氢装置11；

所述的膜分离提氢装置11的入口连接所述的第二个系统第4路甲醇合成及精馏单元6的合成驰放气管线；

所述的膜分离提氢装置的出口分别连接第一个系统第3路的变压吸附制氢单元5入口、第二个系统的甲醇合成及精馏单元6入口、可调氢气产品出口。

另外，所述的集成装置还可以包括循环气压缩机9；

所述的循环气压缩机9入口分别连接第一个系统的低温甲醇洗未变换气洗涤塔单元3-1出口、CO深冷分离单元4出口、第二个系统的低温甲醇洗变换气洗涤塔单元3-2出口；

所述的循环气压缩机出口连接第二个系统的低温甲醇洗变换气洗涤塔单元3-2入口。

在所述的4路基本产品流程的基础上，本发明还可以设置第5路产品流程，即所述的低温甲醇洗未变换气洗涤塔3-1出口和低温甲醇洗变换气洗涤塔3-2出口，还可以通过H₂S浓缩塔12、甲醇再生塔13、硫回收装置14到硫磺副产品出口。