[发明专利]以煤制合成气为原料合成低碳混合醇、串联甲烷化的工艺

说明书

一种以煤制合成气为原料合成低碳混合醇、串联甲烷化的工艺，由合成气经净化后，先进入合成低碳混合醇反应器在合成低碳混合醇催化剂上合成低碳混合醇，合成产物经冷凝、气液分离后，液相为低碳混合醇产品，气相分为两路，一路返回到合成低碳混合醇反应器入口，另一路进入甲烷合成反应器可以在甲烷化催化剂上合成甲烷，实现了真正意义上的碳资源利用。该工艺从合成低碳混合醇单元到合成甲烷单元不需要增压或减压过程，不但降低了装置投资，而且降低了运行费用。

技术领域

本发明属于煤气化综合利用技术领域，具体涉及一种以煤制合成气为原料合成低碳混合醇、串联甲烷化的工艺。

背景技术

能源作为国民经济和社会发展的重要战略物资，是保障国家可持续发展和国防安全的重要条件。近年来，随着人类对能源需求的不断扩大及自然资源的不断消耗，积极寻求和开发新的能源体系对人类来说已十分迫切。在世界能源结构中，石油仅占7%左右，而煤炭则接近于80%，因此从能源发展的战略考虑，研究发展煤炭资源的高效洁净技术可弥补石油资源的短缺。

以煤为基础较易制备一氧化碳和氢气，由一氧化碳催化加氢合成低碳混合醇(C₁-C₅醇)是煤炭资源洁净利用的重要途径，也是碳一化学的重要研究内容之一，其工艺流程与合成甲醇大体上类似。

低碳混合醇可以作为燃料添加剂，其中C₂-C₅混合醇是环境友好的液体燃料添加剂，不含硫和芳香族化合物，附加价值较高，可直接替代甲基叔丁基醚作为汽油添加剂，也可以将混合醇进行分离，将得到的单一醇类直接作为化工原料使用。

但是根据目前合成低碳混合醇的技术现状，对于合成单一产品的煤化工生产过程，其经济性存在很大的缺陷，特别是因合成气制取的粗低碳混合醇产品中，水含量近48%，C1-C6 醇皆存在，组分沸点差较大，分离工序较多，蒸汽、循环水耗量较大，能耗较高，从而制约了合成气制低碳混合醇技术的发展。

为此研究者通过优化工艺过程，采用联产的方式来进行生产，一方面提高高附加值产品的产量，另一方面有效提高 煤化工生产装置的抗风险能力以达到较高的实用性和应用价值。

CN102872870A公开了一种合成气制馏分油联产高碳醇的催化剂制备方法和应用，CN102553611A公开了一种用于合成气抽取甲烷并联产低碳烯烃的催化剂，其均提出了联产的技术，但只限于对催化剂的研究。

CN105061142公开了一种由焦炉煤气合成低碳醇并副产氢气的工艺，CN105061264B公开了一种合成气与焦炉煤气生产低碳醇并联产天然气和尿素的方法，CN105152859B公开了一种焦炉煤气与合成气生产低碳醇并副产天然气的工艺，其过程只实现了物理意义上的碳资源利用，未实现真正意义上的碳资源转化利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以煤制合成气为原料合成低碳混合醇、串联甲烷化的工艺。

本发明的主要技术方案：以煤制合成气为原料合成低碳混合醇、串联甲烷化的工艺，煤制合成气经净化后，先进入合成低碳混合醇反应器在合成低碳混合醇催化剂上合成低碳混合醇，合成产物经冷凝、气液分离后，液相为低碳混合醇产品，气相分为两路，一路返回到合成低碳混合醇反应器入口，另一路进入甲烷合成反应器可以在甲烷化催化剂上合成甲烷，实现了真正意义上的碳资源利用。

本发明以煤制合成气为原料经净化合格后，先经过合成低碳混合醇单元，然后经过甲烷合成单元，采用的反应器均为绝热固定床反应器。

本发明煤制合成气的主要成分：CO₂、CO、H₂、CH₄、H₂O、H₂S、N₂、焦油、油、石脑油、酚、腐植酸等，各组分的含量根据煤质不同含量有不同。

本发明的气体净化过程包括：硫化物脱除、变换、二氧化碳脱除及其它杂质脱除。