[发明专利]氯碱法与费托合成综合利用调节工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及费托合成技术，具体地指一种氯碱法与费托合成综合利用调节工艺及其设备。

背景技术

费托合成是将煤、天然气等化石能源，生物质等可再生能源或城市垃圾等废弃物转化成合成气，然后在催化剂作用下利用合成气生产液态烃及石蜡产品的过程。费托合成可降低对石油路线能源和化学产品的依存度，对推动清洁能源的利起了重要作用。其中，以煤或生物质等为原料生产的合成气中氢碳比普遍偏低，无法直接满足费托合成的需求；同时，费托合成工厂还存在没有足够的氢气供产物加工及催化剂的还原等问题。

通常，原料气需经水煤气变换和脱碳工序调节氢碳比后，才能进入合成工段合成烃类燃料或化工产品，如：经由费托合成的方法生产烃类燃料或在催化剂作用下合成甲醇等；目前，费托合成工艺中对原料合成气的低氢碳比大都未能进行有效处理，如：中国专利CN200610140020.4公布了一种两段式费托合成的工艺方法，其中主要是将碱洗法脱除CO₂后的费托合成尾气转化为合成气与原料气混合，再经水煤气变换和脱碳工序处理，作为费托合成反应入口合成气的过程，这种方法工序冗长，水煤气变换工艺处理量大，处理成本较高；再如：中国专利CN200310108146.X公布了一种合成气生产液态烃产品的工艺，该工艺采取两级装置费托合成，第一级费托合成装置生产的惰性气体将会在第二级装置中累积，这种工艺导致在实际操作中必须通过加大第二级装置的尾气排放量以降低第二级装置中循环气体中惰性气体的浓度以维持操作，降低了整个系统的经济性，未对原料合成气的低氢碳比进行有效处理；另外，中国专利CN101979468A提出了将排放尾气送至二氧化碳重整装置，使富甲烷的不凝尾气与来自脱碳工序的二氧化碳发生重整反应生成合成气，所得合成气返回与原料合成气混合后，再经水煤气变换调节氢碳比，并脱碳分离出二氧化碳后作为费托合成反应入口合成气，这种工艺不但水煤气变换工艺处理量大，而且后续CO₂排放量多。

另外，工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH，Cl₂和H₂，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，其原理为：

阳极反应：2Cl^-－2e^-＝Cl₂↑(氧化反应)

阴极反应：2H⁺+2e^-＝H₂↑(还原反应)

工业上利用这一反应原理制取NaOH、Cl₂和H₂，这一反应通常在电解槽中进行。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种氯碱法与费托合成综合利用调节工艺及其设备，该工艺及其设备不但大幅降低了水煤气变换工艺处理量，也降低了后续温室气体CO₂的排放。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氯碱法与费托合成综合利用调节工艺，包括以下步骤：

1)对费托合成的气化原料进行气化处理，获得主要组份为H₂、CO及CO₂的粗合成气；

2)采用常规工业氯碱法电解饱和NaCl溶液，制取并分离得到NaOH溶液、Cl₂及H₂；

3)利用氯碱法制得的NaOH溶液去除粗合成气中的CO₂，得到净合成气；

4)将氯碱法制得的H₂充入净合成气中，对净合成气中的碳氢摩尔比CO/H₂进行调节，使其达到费托合成的反应要求，再通过費托合成生产液态烃、石蜡类相应产品。

进一步地，所述步骤3)中，将NaOH溶液直接与粗合成气进行充分的气液接触，洗涤去粗合成气中分散分布的CO₂，得到净合成气。

进一步地，所述步骤3)中，先将粗合成气中的CO₂集中脱离出来，得到净合成气，再利用NaOH溶液吸收集中脱离出来的CO₂。

进一步地，所述步骤3)中，当所制得的NaOH溶液吸收粗合成气中的CO₂后仍有剩余时，将其浓缩、结晶作为副产品。

进一步地，所述步骤3)中，当所制得的NaOH溶液吸收粗合成气中的CO₂后仍有剩余时，将其用于工业废烟气或其他工艺所生成气体中CO₂的脱除。