[发明专利]一种由焦炉煤气合成低碳醇并副产氢气的工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种合成低碳醇工艺，具体涉及一种焦炉煤气合成低碳醇并副产氢气的工艺。

技术背景

低碳醇通常指C1～C5醇类混合物。应用前景十分广泛：1、用作替代燃料，虽然其热值较低，但燃烧充分，且在燃烧时排放的CO、NOx、烃类等较少，是环境友好燃料；2、用作燃料添加剂，现用的汽油添加剂甲基叔丁基醚因为存在储存、运输等问题，随着科技的进步终会被禁用，这为低碳醇的开发提供了契机。同时低碳醇作为化学产品和大宗化工生产原料具有巨大价值。

我国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。目前，每年焦炉煤气产能近2000亿Nm³，除生产合成氨和甲醇外每年富余大约400亿立方米焦炉气，传统方法是将其作为废气燃料，造成巨大的环境污染和能源浪费。随着能源的紧缺，人们已经越来越重视对焦炉煤气的开发利用。焦炉煤气含有大约50-60％的氢、8-20％的CO+CO2、18-27％的甲烷和2-7％N₂，是生产低碳醇的理想资源。而根据焦炉煤气组成“氢多碳少”的特点，利用焦炉煤气合成低碳醇及副产氢气将具有非常强的经济竞争力，可达到提高焦炉煤气能量利用率的目的。利用焦炉煤气生产低碳醇并副产氢气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

本发明的目是提供一种提高焦炉煤气能量利用率，提高经济效益和环境效益的由焦炉煤气合成低碳醇并副产氢气的工艺。

本方法根据焦炉煤气组成氢多碳少的特点，生产低碳醇并副产氢气，为焦炉煤气的合理利用，既能促进节能减排、调整能源结构，还能明显提高经济效益和环境效益。

解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

焦炉煤气经过压缩后进入焦炉煤气净化单元进行脱硫脱碳处理，得到H₂S<1ppm的净化焦炉煤气，脱除的H₂S浓缩气去硫回收，脱除的CO₂去焦炉气重整单元，净化后的焦炉煤气进入变压吸附单元脱除CH₄，脱除的CH₄与净化来的CO₂一起进入焦炉气重整单元进行重整，重整后气体与经变压吸附后的焦炉煤气混合成满足合成低碳醇的合成气，合成气进入低碳醇合成单元制得低碳醇混合物，低碳醇合成弛放气经PSA分离，分离出来的CO、CO₂返回焦炉煤气净化单元，分离得到的氢气作为产品出售；低碳醇混合物进入低碳醇分离单元进行分离到甲醇、乙醇、丙醇和丁醇产物。

如上所述的焦炉煤气净化是热碱法、ADA法、栲胶法、NHD法、低温甲醇洗法中的一种，优选是低温甲醇洗法和NHD(聚乙二醇二甲醚)法。

如上所述的低温甲醇洗法净化，操作温度为-35到-55℃，操作压力为2.0-6.0MPa，净化后的焦炉煤气H₂S<0.1ppm，CO₂<0.2Vol％。

如上所述的NHD法(聚乙二醇二甲醚)净化，操作条件为压力2.5-3.0MPa，温度-2到6℃条件下脱除H₂S和CO₂等杂质，得到H₂S含量小于0.1ppm，CO₂<0.2Vol％。

如上所述的变压吸附的吸附压力为3.5-5.0MPa，解吸压力为0.1-0.8MPa，操作温度5-20℃，吸附剂为活性炭或细孔硅胶。

如上所述的焦炉气重整采用镍基催化剂或钴基催化剂，温度550-800℃，压力1.0-6.0MPa条件进行的。

如上所述的低碳醇合成单元是一个或多个串联的固定床反应器。

如上所述合成低碳醇的催化剂采用美国DOW化学公司的MoS₂-M-K催化剂，或意大利Snam公司的Zn-Cr-K催化剂，或德国Lurgi公司的改性Cu-Zn-Al系催化剂中的一种

如上所述的低碳醇合成工艺条件为：反应压力3-8MPa，反应温度为260-350℃，氢碳摩尔比为H₂/CO＝2.0-5.5，优选的2.3-4.5，空速为5000-40000h^-1条件下进行低碳醇的合成。

如上述的低碳醇分离采用采用CO₂超临界萃取技术、工业PV技术、苯共沸精馏技术的一种或者多种分离技术联用。