[发明专利]一种焦炉煤气制低碳醇并联产尿素和液化天然气的工艺

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制低碳醇并联产尿素和液化天然气的工艺。

背景技术

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。而且低碳醇辛烷值较高，防爆、抗震性能良好。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。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，造成巨大能源浪费和环境污染，焦炉煤气现阶段的能量利用率约为55％左右，而根据焦炉煤气组成“氢多碳少富甲烷”的特点，利用焦炉煤气低碳醇并联产尿素和天然气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，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提高焦炉煤气的利用率，降低低碳醇生产成本的以焦炉煤气为原料合成低碳醇并联产尿素和天然气的工艺。

本发明工艺根据焦炉煤气组成氢多碳少并且甲烷含量高的特点，发明一种生产低碳醇并联产尿素和天然气的工艺，为焦炉煤气的合理利用提供了一种有效途径，有利于产品多元化，调节过剩产能，促进节能减排，调整能源结构，还能明显提高企业经济效益和社会环境效益。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

(1)将炼焦用煤和空气经空分装置产生的氧气送行焦化，获得焦炭产品和粗焦炉煤气；

(2)粗焦炉煤气压缩后与驰放气经PSA(变压吸附)分离的CO、CO₂一起进行低温甲醇洗进行脱硫脱碳处理，得到H₂S<1ppm、CO₂<20ppm的净化焦炉煤气，脱除的H₂S浓缩气去硫回收，脱除的CO₂经汽提进行尿素合成；

(3)净化焦炉煤气进行深冷分离，分离出的CH₄作为LNG(液化天然气)产品；

(4)分离CH₄后的焦炉煤气进行低碳醇合成反应，得到CO、CO₂、H₂等气体产物和低碳混合醇液体产物；

(5)液体产物进行醇水分离，得到低碳醇产品；

(6)气体产物作为驰放气进行PSA(变压吸附)分离，分离的CO、CO₂等其他气体返回焦炉煤气净化，分离出的H₂和补充的氢一起与空分装置产生的氮气汇合后进行氨合成，合成的氨与来自汽提的CO₂一起进行尿素合成，制得尿素产品。

如上所述的焦化采用可以是捣固焦炉、顶装焦炉或二分式焦炉。

如上所述的低温甲醇洗的操作条件为：操作温度为-35～-55℃，操作压力为2.0-6MPa，经过低温甲醇洗后的净化焦炉煤气中H₂S<0.1ppm,CO₂<20ppm。

如上所述的深冷分离采用美国康泰斯和博克莱威齐公司的混合冷剂技术，分离温度为-150℃到-170℃，优选-155℃到-165℃，分离压力为3.0-8.0Mpa，优选4.0-5.5Mpa，分离出的甲烷作为LNG产品(液化天然气)外送。

如上所述的低碳醇合成可以是一个或多个反应器串联，反应压力3-10MPa，反应温度为240-410℃，氢碳摩尔比为H₂/CO＝2.0-4.5，优选的2.5-4.0，体积空速为5000-50000h^-1条件下进行低碳醇的合成。合成反应器可以采用固定床、浆态床或流化床中一种或两种的组合。

如上所述的低碳醇合成采用的催化剂为美国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，中国科学院山西煤炭化学研究所的Zn-Cr催化剂中的一种或两种。