[发明专利]一种焦炉煤气和煤制气生产合成气的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种焦炉煤气和煤制气生产合成气的方法。

技术背景

合成气是以一氧化碳和氢气为主要组分，用作化工原料的一种原料气。合成气用途广泛，是合成氨、天然气、甲醇、乙二醇，低碳烯烃，合成油等产品最基础的原料。合成气的原料范围很广，由含碳矿物质如煤、炭等固体燃料气化产生，也可由天然气和石脑油等轻质烃类制取，还可由重油经部分氧化法生产。制备合成气的技术基本被国外大公司诸如壳牌公司、萨索尔公司、巴斯夫公司、美孚公司垄断。

各种方法生产的合成气组成(体积％)有很大差别:H2：32～67、CO：10～57、CO2：2～28、CH4：0.1～14、N2：0.6～23。另外，还有微量的H2S、COS、HCN等有害成分。由这些原料所制得的合成气，由于其H/C摩尔比差别巨大，通常不能直接满足合成产品的需要。例如：作为合成氨的原料气，要求H/N2＝3，生产甲醇的合成气要求H2/CO≈2或(H2－CO2)/(CO+CO2)≈2，生产天然气则要求合成气H2/CO≈2或(H2－CO2)/(CO+CO2)≈3。为此，在合成气制得后，尚需调整其组成，调整的主要方法是利用水煤气反应(变换反应)，以降低一氧化碳，提高氢气的含量。

我国煤炭资源丰富，煤炭成为许多基础化工产品的原材料，特别是以内蒙、新疆等地的低质褐煤为原料，经气化炉制得的合成气，然后进行下游化工产品合成是煤的清洁高效利用有效途径，但是，由煤制合成气具有“碳多氢少”的特点(气体组成体积百分比为：CO：45-62％，H2：18-29％，CO2：8-21％，CH4：7-16％，H2S：0.15-0.65％)，进行下游化工产品合成往往需要进行补氢或水汽变换操作单元，达到合适的氢碳比。同时，我国也是世界上第一大焦炭生产国，生产焦炭同时副产大量焦炉煤气。焦炉煤气的主要成分为(体积比)：48-65％的氢气，18-30％的甲烷，8-18％的CO+CO2。此外，还有微量的H2S、COS、HCN等有害成分。这些焦炉煤气一部分用来制甲醇、合成氨以及工厂燃气，而偏远地区则被白白排放掉。目前焦炉煤气除生产合成氨和甲醇外每年富余近300亿立方米焦炉气，由于焦炉煤气组成“氢多碳少”的特点，导致焦炉煤气现阶段的能量利用率约为55％左右，造成巨大能源浪费和环境污染。

由焦炉煤气和煤制气的特点可知，由焦炉煤气或煤制气单独生产合成氨、天然气、甲醇、乙二醇，低碳烯烃，合成油等产品，都存在组分比例不均衡、利用不充分的问题：焦炉煤气氢多碳少，单独用于合成产品必然出现大量氢剩余，或者需要另外补充碳源；而煤制气碳多氢少，单独使用将会出现大量碳剩余，或者需要另外大量补充氢源。

目前实际生产中，对煤制气碳多氢少的特点，普遍通过水汽变换，制得合理的氢碳比；对焦炉煤气氢多碳少，甲烷含量高的特点，通常采用甲烷二氧化碳重整来解决，但不管是水汽变换，还是甲烷重整都存在投资高、耗能大、操作运行复杂等问题。

如果将焦炉煤气和煤制气按比例混合，能达到取长补短，形成满足合成不同化工产品的气体组成，实现焦炉煤气和煤制气的“气尽其用”，变废为宝，减少水汽变换或甲烷重整工段，达到工艺流程简单、投资少、运行、管理费用低。该方法不仅产生明显的经济效益和环境效益，对能源结构调整也具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤制气和焦炉煤气的综合利用的焦炉煤气和煤制气生产合成气的方法。

本发明能够充分利用煤制气组成碳多氢少，而焦炉煤气氢多碳少的特点，将两者按一定比例混合，取长补短，满足合成多种产品的氢碳比要求。同时解决了单独采用焦炉煤气生产化工产品需要补碳或者单独采用煤制气制化工产品需要补氢的缺点，实现煤制气和焦炉煤气的综合利用。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

(1)将焦炉煤气和部分煤制气通入气柜充分混合，另一部分煤制气进入耐硫水汽变换，将变换气与经气柜混合气汇合，形成满足化工合成氢碳比要求的粗原料气；

(2)粗原料气经压缩后进行净化，脱除硫化氢等杂质，脱出的硫化氢去硫回收，脱除的CO₂气放空。脱除硫化氢的粗原料气进行甲烷分离，分离出甲醇的气体制得满足氢碳比要求的纯净合成气，将分离得到的甲烷气体制得LNG产品(液化天然气)或CNG产品(压缩天然气)出售。

如上所述的合成气可用于生产天然气、甲醇、乙二醇、二甲醚、低碳烯烃，合成油等，但不限于所列的几种产品

如上所述的焦炉煤气的来源可以是捣固焦炉、顶装焦炉、二分式焦炉或双联式焦炉。