[发明专利]焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油加氢的方法

说明书

技术领域

本发明属于焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油加氢的方法。

技术背景

我国具有富煤、贫油和少气的能源结构，其中石油和天然气资源严重短缺，远低于世界平均水平。近年来，随着我国经济的平稳快速发展，国内油气供需缺口逐年增大，使得国家能源安全、经济安全和社会安全面临极大挑战。煤制油和煤制天然气技术的成功开发和工业化应用，是实现煤炭资源的清洁高效转化、缓解油气供需矛盾和确保国家安全的重要途径。

自20世纪80年代以来，我国经济得到了快速发展，我国的焦化产业取得了飞速发展，炼焦的工艺和技术水平也不断提高。但由于我国焦化厂的盲目建设，焦炭行业产能严重过剩，同时受钢铁行业的影响，绝大多数的焦化企业均面临亏损的局面。2013年我国焦炭产量达4.8亿吨，如果按生产1吨焦炭分别副产400m³的焦炉煤气和40公斤焦油计算，仅该年副产的焦炉煤气就高达1920亿m³，副产的焦油高达1920万吨，若加上煤干馏和热解产生的热解气和焦油，其产量将会更大。如果数量如此巨大的资源得不到有效和清洁利用，将会造成严重的资源浪费和环境污染。近年来，随着国家有关鼓励资源综合利用和环境保护的政策法规颁布，同时考虑到现有的焦化行业面临亏损的现状，焦炉煤气和煤焦油等资源综合利用技术的开发，成为各企业和研究单位关注的焦点。

现有的焦炉煤气较成熟的利用技术包括焦炉煤气制天然气和焦炉煤气制甲醇，但需要注意的是焦炉煤气中氢碳比一般在6以上，远高于甲烷化和甲醇合成的理论氢碳比，导致反应后剩余大量的氢气以气体的方式放空或返回焦炉煤气燃烧，进而造成环境污染和资源浪费。同时随着焦炉煤气利用技术的多元化，焦炉煤气的实际成本价格达到0.5元/Nm³，甲醇的产能过剩，使得焦炉煤气制甲醇项目的绝对利润明显降低。而现有的焦油利用技术主要为传统物理分离的焦油加工技术和较新型的煤焦油催化加氢技术，前者主要是为了提取单组份或者窄组分，具有流程长、投资大、经济效益低和二次污染严重的问题；而焦油催化加氢技术通过加氢精制和加氢裂化两步，能够生成优质的燃料油产品。目前，焦油加氢所使用的氢气一般通过变压吸附制得，但其吸附尾气中含有大量的CO和CH₄等有效气体被直接送往焦炉燃烧，造成的严重的资源浪费。可见，单独的焦炉煤气利用技术存在氢气过量，而单独的焦油加氢存在变压吸附尾气中CO和CH₄资源的浪费问题，仍不能实现焦化副产品的全部利用。

综合所述，考虑到国内现有的能源现状、焦化厂经济效益差、甲醇产能过剩和单独的焦炉煤气和焦油利用技术存在的缺陷，根据焦化产品的产量和特点，开发一种利用率高、工艺简单、产品结构合理和环境污染小的焦化焦炉煤气综合利用工艺具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用率高、工艺简单、产品结构合理和环境污染小的焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油加氢的方法。

为达上述目的，发明人根据焦炉气和煤焦油的特点，并通过大量的小试实验研究、技术分析、工艺模拟和多年的工作经验提出了一种焦炉煤气经甲醇合成汽油产品，然后将气体进行深冷分离制得LNG，而剩余气体经进一步经变压吸附制得体积分数99.9％以上的氢气，并用于焦油加氢制备汽油和柴油等油品。该工艺通过整体技术整合和物料匹配，不但大大增加焦炉煤气和煤焦油的利用效率和经济效益，且而其主要产品全部为国内紧缺LNG和油品，进一步缓解了国内的能源的供需矛盾，具有重要的理论和现实意义。

本发明公开的一种焦炉煤气经甲醇合成汽油、联产液化天然气和焦油加氢的方法，其具体工艺为：

(1)原料煤经焦炉转化为焦炭、焦油和焦炉煤气，焦炉煤气经净化后与来自甲醇分离器的循环气混合进入合成气压缩机组中，经增压后自顶部进入甲醇合成塔中进行甲醇合成，气相产品自甲醇合成塔底部排出后分为两股，其中第一股气相产品经甲醇产品冷凝器冷凝后，进入甲醇分离器中，气相自甲醇分离器顶部排出后送往合成气压缩机组，而由甲醇、杂醇、水和低碳烃等组成的粗甲醇液相自甲醇分离器底部排出后进入甲醇净化器中进行净化，经净化后的粗甲醇液相通过甲醇气化器气化后与甲醇合成塔底部排出的第二股走侧线的气相产品混合后，自顶部进入合成油反应器中。