[发明专利]一种利用合成气合成甲醇并联产甲烷的系统及工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及煤、焦炉煤气、电石炉尾气、煤层气及页岩气制备的合成气合成甲醇以及甲烷化综合利用技术领域，具体为一种利用合成气合成甲醇并联产甲烷的系统及工艺。

 

背景技术

目前，整个国内甲醇产业已陷入结构性产能过剩危机。中国氮肥工业协会最新统计，2012年我国有550万吨以上的新建甲醇装置投产，总产能达到5200多万吨，而目前甲醇年消耗量仅为2200万吨左右。国内甲醇企业开工率长期低于60%，部分企业迫于出货压力，纷纷调低装置负荷。

对于目前国内甲醇生产企业面临的甲醇产能严重不足、装置持续亏损的不利局面的，我们急需探求一条解决甲醇装置产能过剩的新途径。如果能够充分利用现有的甲醇工艺装置实现企业产品转型，将能极大的降低装置建设成本的同时实现非常显著的经济效益，对解决目前国内甲醇装置产能过剩问题不失为一条非常具有建设性的新途径。

随着石油资源的不断消耗，中国的能源短缺问题日益加剧。中国资源禀赋的特点是“富煤、缺油、少气”。 另外，目前在石油、化工、煤炭、冶金、电力、建材、轻工、电子、食品、医药、军工等多个行业，存在大量含碳工业废气，如煤层气、转炉气、高炉气、焦炉气、黄磷尾气、电石炉气、炼厂气、催化裂化干气、乙烯/氯乙烯尾气、垃圾填埋气和生物发酵气等。这些废气的直接排放造成严重的环境污染与巨大的资源浪费。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）把能源、资源与环境列为首要的重点领域进行规划和布局。含碳工业废气的治理和综合利用，对推动我国天然气化工、煤化工、石油化工、生物化工、能源化工等领域的科技创新与技术进步，对废弃资源综合利用、生态环境保护、资源的节约与石油资源的部分替代及促进能源结构多元化，都具有重要的社会意义和经济意义。目前，合成气合成甲醇以及甲烷化技术已经在含碳工业废气的综合利用领域中得到较好的利用，例如：焦炉气合成甲醇、焦炉气合成天然气等。

针对目前国内甲醇行业的市场特点以及工业废气综合利用的政策要求，并根据合成气合成甲醇以及合成气甲烷化的技术特点将两种产业进行有机结合，最大程度的提高碳的利用效率和减少能量消耗，在实现非常可观的经济效益和社会效益的同时，可实现非常显著的循环经济效应和节能环保效应，另外，甲烷化生产可以有效调整合成气合成甲醇产量，实现了目前甲醇企业的产品多样性，从而有效提高企业的经济效益。目前，国内外较成熟的甲烷化技术有DAVY公司甲烷化技术（CRG）、丹麦托普索公司甲烷化循环工艺（TREMPTM）技术、BASF公司甲烷化技术以及鲁奇公司甲烷化技术等。  

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用合成气合成甲醇并联产甲烷的系统及工艺，同时实现了煤制甲醇以及煤制天然气生产，可以较大程度的提高碳的转化效率。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：

一种利用合成气合成甲醇并联产甲烷的系统，包括合成甲醇反应器和合成甲烷的反应器，其中，合成甲醇反应器和合成甲烷的反应器采用串联或并联的方式连接，合成甲醇反应器的数量为≥1个，可以采用一个，也可以采用两个或三个，合成甲烷的反应器的数量为≥1个，可以采用一个，也可以采用两个或三个，合成气不循环，甲醇合成器放在除末端位置以外的任何位置，末端的反应器为合成甲烷化的反应器；这样可以保证合成气中一氧化碳的转化率。

一种利用合成气合成甲醇并联产甲烷的工艺，包括如下步骤：

（a）   合成气在进入合成器之前将氢碳的比例关系进行调整，氢碳的摩尔百分比为2:1～8:1。

（b）   甲醇合成器与甲烷合成器是独立的，合成气依次经过每个合成器，不循环；

（c）   合成气进入甲醇合成器后，需经过换热冷凝，分离液相物质后再进入其它合成器中；所述的甲醇合成器中合成甲醇的反应温度为200℃～280℃，压力为4.0～8.5MPa、空速为4000～12000h^-1；合成气进入甲烷合成器后，需经过换热降温后再进入下一个甲烷合成器或送出界外，合成气不循环。所述的甲烷合成器中合成甲烷的反应温度为250℃～500℃，压力为4.0～8.5MPa，空速为3000～10000h^-1。生产的甲醇与甲烷的比例通过合成气进入反应器数量或选择反应器大小来控制。

经合成甲醇后进入甲烷合成器的合成气中，CO+CO₂的体积百分含量为2%～20%。