[发明专利]由适于甲醇合成的合成气生产城市煤气的方法

说明书

本发明涉及甲烷含量为20-50％(体)的城市煤气的生产方法，其中，通过部分氧化把固态、液态或气态燃料气化，生产粗气化气，把粗气化气除尘、冷却和脱硫，生产脱硫的气体混合物，该气体混合物的至少90％(体)是由气体组分H₂、CO和CO₂组成的。

Ullmann′Encyclopedia of Industrial Chemistry，5thedition，Vol.A12，pp.204-233详细介绍了例如如何利用部分氧化通过各种气化方法由固态或液态燃料例如煤或重油生产合成气或城市煤气。城市煤气的通常的热值至少为4KWh/Nm³；按照国际标准，它们当中的CO的含量应该不大于10％(体)，优选CO的含量应该低于3％(体)。净化的合成气的热值通常约为3KWh/Nm³。

为了由合成气生产城市煤气，为了增加热值，必须由部分合成气生产甲烷。已经知道的是在催化剂的存在下将合成气转化成甲烷，例如在DE-C-2436297和US-A-4061475中作了介绍。

本发明的根本目的是提供一种便宜的由至少90％(体)是由气体组分H₂、CO和CO₂组成的气体混合物(可以称为合成气)来生产城市煤气的方法。为了改善整个方法的灵活性，也应该可以由合成气同时生产甲醇或其他产物例如烃。

根据本发明，在上述生产合成气的方法中解决了这一问题，其中对气体组分H₂、CO和CO₂的浓度提供一个如下的化学计量数：

          S＝(H₂－CO₂)∶(CO＋CO₂)＝1.9-2.3其中至少部分合成气通过一个饱和区，使合成气在饱和区与至少100℃的水接触，借此用蒸汽浓缩合成气，在250-550℃温度下把来自饱和区的合成气催化转化，把转化的合成气分成50-95％的转化的合成气的第一部分物流和残余物流，使该第一部分物流通过在250-500℃操作的催化甲烷合成，至少部分来自甲烷合成的含甲烷的气体与残余物流一起通过冷却区，在冷却区气体混合物用从饱和区排出的水清洗，并干燥从冷却区排出的含甲烷的气体混合物。对用上述的式子计算化学计量数，其对本领域的技术人员来说是熟知的，气体组分的浓度应该引入mole％。因为气化气中氢气的含量太低，所以转化必须在脱硫前或后进行。利用该转化，以已知的方法，把CO＋H₂O催化转化成CO₂＋H₂，详见UllmannsEncyklopadie der techni schen Chemie，4thedition，Vol.14，pp.422-425。如在U.S.P.5310506中所介绍的，也可以由外源加氢气代替该转化。

按照本发明，可以由固态燃料例如煤或褐煤进行本方法，固态燃料是以块、颗粒或细粉的形式被气化的。此外，也可以利用液态或气态燃料例如原油、重油、渣油或沥青以及天然气，液态燃料也可以用水乳化。对于所有这些物质，已知的气化的方法以及生产的气化气的除尘、冷却和脱硫的方法都是可以利用的，所以与同样已知的转化一起，可以生产S＝1.9-2.3，优选2.0-2.2的合成气。用已知的方法，可以用含铜的催化剂，在200-300℃的温度和40-120bar的压力下由该合成气生产甲醇。该同样的合成气也可以用在费托合成方法中来生产烃。

为了由合成气生产城市煤气，首先转化所提供的用来生产城市煤气的所有的合成气。然后，转化的合成气的部分物流通过一个甲烷合成步骤，该甲烷合成步骤用已知的催化剂例如镍基催化剂操作。该甲烷合成步骤的一个变化是由甲烷合成排出的含甲烷气的部分物流循环到甲烷合成步骤。该循环气减少了由导致生成甲烷的反应的放热特性所产生的温度增加：

            和

        

当甲烷合成部分是用循环产物气进行时，合成本身可以绝热地进行，这在所需要的设备方面是有利的。