專利名稱：以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，尤其是一種采用天然氣和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以氣態(tài)烴為原料制甲醇合成氣，包括原料氣壓縮、凈化脫硫、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化等步驟；以煤為原料制甲醇合成氣，包括水煤漿或干粉制備、加壓氣化、CO變換、脫除酸性氣體等步驟。甲醇合成氣和循環(huán)氣再經(jīng)壓縮、合成、精餾等工序，則制得精甲醇。甲醇是高耗能產(chǎn)品，烴類蒸汽轉(zhuǎn)化與煤氣化或稱造氣工序又是合成甲醇耗能的關(guān)鍵工序。造氣占合成甲醇工藝總能耗的比例，中小型裝置為85％左右，大型裝置為95％以上。因此，甲醇生產(chǎn)技術(shù)的改進重點，應(yīng)該放在采用低能耗工藝，充分回收與合理利用能量及裝置的單系列大型化方面。
國外煤氣化技術(shù)開發(fā)較早，在二十世紀20年代，世界上就有了常壓固定層煤氣發(fā)生爐，20世紀30年代至50年代，用于煤氣化的加壓固定床魯奇爐、常壓流化床溫克勒沸騰爐和常壓氣流床K-T爐先后實現(xiàn)了工業(yè)化，這批煤氣化爐型一般稱為第一代煤氣化技術(shù)。
第二代煤氣化技術(shù)開發(fā)始于二十世紀60年代，隨著當時國際上石油和天然氣資源的大量開采，以油、氣為原料制取合成氣的技術(shù)進步很快，大大降低了制造合成氣的投資和生產(chǎn)成本，導(dǎo)致世界上制取合成氣的原料轉(zhuǎn)向以天然氣和石油為主，使煤氣化新技術(shù)開發(fā)的進程受阻。二十世紀70年代全球出現(xiàn)石油危機后，又促進了煤氣化新技術(shù)開發(fā)工作的進程。到二十世紀80年代，開發(fā)的煤氣化新技術(shù)，有的實現(xiàn)了工業(yè)化，有的完成了示范廠的試驗。具有代表性的爐型有德士古加壓水煤漿氣化爐、熔渣魯奇爐、高溫溫克勒爐(HTW)及干粉煤加壓氣化爐等。第二代煤氣化技術(shù)的主要特點是提高氣化爐的操作壓力和溫度，提高單爐生產(chǎn)能力；擴大對原料煤的品種和粒度的使用范圍；提高碳的轉(zhuǎn)化率，降低煤和氧氣的消耗；減少“三廢”排放，提高環(huán)境質(zhì)量滿足環(huán)保要求。
近年來國外煤氣化技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展，有傾向于以干煤粉和水煤漿為原料、以高溫高壓操作的氣流床和流化床爐型為主的趨勢。
合成甲醇(CH3OH)的理論氫碳比為2，而用煤為原料經(jīng)氣化制甲醇的總反應(yīng)式為
即每消耗3mol的C，在制得2mol的CH3OH的同時，富余1mol的CO2，氫碳比為4/3。氫少碳多是以煤為原料制甲醇的先天性缺陷。為避免CO2在合成甲醇的循環(huán)氣中積累，須將原料合成氣中多余的CO2脫除。若富余的是CO，還須先經(jīng)變換反應(yīng)，將CO轉(zhuǎn)化成CO2后再脫除。
國外以氣態(tài)烴為原料的甲醇合成氣制造技術(shù)，二十世紀70年代以前大多采用烴類蒸汽加壓一段轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)工藝。該工藝雖然流程短，投資省，不消耗氧氣，不需配套建設(shè)空分裝置，但其最大缺點是能耗高。
導(dǎo)致能耗高的主要原因包括1、氫碳比值不合理氣態(tài)烴如天然氣經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化法制甲醇的總反應(yīng)式為
即每消耗1mol CH4，在制得1mol CH3OH的同時，富余1mol的H2，氫碳比為3。氫多碳少是這一工藝的先天性缺陷，每生產(chǎn)一噸甲醇富余H2達700Nm3以上。富余的H2累積在循環(huán)氣中，使每噸甲醇合成弛放氣量達1000Nm3以上。部份弛放氣可返回一段轉(zhuǎn)化爐作燃料氣，多余弛放氣或者外供作燃料氣，或者用火炬燒掉，在一定程度上造成能源浪費。
2、殘余CH4高一段轉(zhuǎn)化不能保證CH4的轉(zhuǎn)化深度，一般合成氣中殘余CH4為2-6％，直接造成單位產(chǎn)品合成氣消耗高、合成循環(huán)氣和弛放氣量大，從而導(dǎo)致原料與燃料天然氣消耗高，動力消耗大。
二十世紀70年代以來，國外新建的大型裝置均采用二段爐加純氧的兩段轉(zhuǎn)化工藝。由于采用二段轉(zhuǎn)化，純氧在二段爐內(nèi)與H2進行反應(yīng)，不僅釋放出的熱量可以供CH4進行深度轉(zhuǎn)化，使合成氣中殘余CH4含量≤0.5％，而且使合成氣中氫碳比趨于合理，可較好地滿足了合成甲醇條件，使單位產(chǎn)品的合成氣消耗、合成循環(huán)氣量和弛放氣量得以降低，合成塔出口氣中醇含量和醇凈值得以提高，使每噸甲醇較加壓一段轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)工藝減少天然氣消耗80-100Nm3。國外純氧二段轉(zhuǎn)化技術(shù)的典型代表是托普索公司(Topsoe)、帝國化學(xué)公司(I.C.I)和魯奇公司(Lurgi)等，其大型裝置規(guī)模達2000t/d以上。
二十世紀80年代后期，I.C.I公司將換熱式轉(zhuǎn)化制氨合成氣技術(shù)運用于中小型甲醇裝置改造，開發(fā)了LCM工藝，即換熱式純氧二段轉(zhuǎn)化工藝。該工藝用換熱式一段轉(zhuǎn)化爐取代外熱式一段轉(zhuǎn)化爐，把占天然氣總耗量約1/3的燃料天然氣大部分節(jié)約下來，噸甲醇天然氣消耗降到886Nm3，使中小型裝置的能耗達到大型裝置的能耗水平。換熱式轉(zhuǎn)化造氣技術(shù)，是合成氣制造技術(shù)的重大突破；換熱式純氧二段轉(zhuǎn)化工藝，是當今世界上最先進的甲醇合成氣制造工藝之一。LCM工藝已用于澳大利亞新建的5.4萬噸/年甲醇裝置，但尚無大型化的工業(yè)實踐。主要是因為該工藝的二段化爐和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐熱負荷大、溫度高、設(shè)備易燒壞且換熱式轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)要求高，致使大型化困難。
二十世紀50年代至60年代，我國新興的甲醇工業(yè)均以煤為原料，采用固定層常壓氣化工藝制合成氣和高壓法(25-32MPa)合成甲醇。固定層常壓氣化法制甲醇合成氣的主要缺點是對原料煤的適應(yīng)性差，要求用塊狀的白煤或焦炭；原料煤和動力消耗定額高；環(huán)保問題突出，生產(chǎn)條件差；生產(chǎn)成本高，企業(yè)經(jīng)濟效益差。
自二十世紀70年代以來，我國開始對加壓水煤漿氣流床氣化技術(shù)、干煤粉常壓流化床和加壓流化床氣化技術(shù)進行研究。1984年，引進美國德士古公司加壓水煤漿氣流床氣化工藝基礎(chǔ)設(shè)計和專利設(shè)備，國內(nèi)進行詳細設(shè)計，于1993年在山東魯南化肥廠建成投產(chǎn)了我國第一套加壓水煤漿氣化制合成氣裝置，合成氣用于生產(chǎn)合成氨并聯(lián)產(chǎn)甲醇。此后，1995年投產(chǎn)的上海焦化三聯(lián)供(城市煤氣、甲醇、醋酸)工程及1996年投產(chǎn)的渭河化肥廠和2000年投產(chǎn)的淮南化工總廠合成氨裝置，都采用了德士古加壓水煤漿氣化技術(shù)制合成氣。國內(nèi)開發(fā)的常壓或低壓干煤粉流化床氣化技術(shù)，也在幾家中型合成氨廠工業(yè)化應(yīng)用。
70年代以來，隨著我國天然氣資源的開發(fā)，國內(nèi)先后建成投產(chǎn)一批規(guī)模為0.3-0.5萬噸/年、采用常壓間歇轉(zhuǎn)化法(C.C.R法)造氣和高壓法合成工藝的小甲醇生產(chǎn)裝置。由于工藝落后，規(guī)膜太小，噸甲醇天然氣消耗1300Nm3以上，耗電1300Kwh以上。目前，常壓間歇轉(zhuǎn)化造氣工藝的小甲醇裝置多數(shù)已經(jīng)淘汰。70年代中期，四川維尼綸廠和山東齊魯石化總公司先后引進了I.C.I法和Lurgi法甲醇合成裝置，前者以乙炔尾氣為原料，采用I.C.I的純氧二段轉(zhuǎn)化造氣和低壓(5MPa)合成工藝；后者以渣油為原料，采用Lurgi的渣油部分氧化造氣和低壓合成工藝。在消化吸收引進裝置技術(shù)的基礎(chǔ)上，80年代以來，國內(nèi)新建的以天然氣等氣態(tài)烴為原料的國產(chǎn)化甲醇生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)規(guī)模一般為3-10萬噸/年，大都采用加壓一段轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)造氣工藝和低壓法合成工藝。由于技術(shù)和資金的原因，未采用純氧二段轉(zhuǎn)化制合成氣技術(shù)。能耗較低的企業(yè)噸甲醇消耗天然氣-1100Nm3，耗電-550kWh，工藝總能耗較世界先進水平高出40-60％。
二十世紀90年代初，國內(nèi)在小型合成氨裝置上，開發(fā)出換熱式富氧二段轉(zhuǎn)化制氨合成氣工藝。繼后換熱式轉(zhuǎn)化技術(shù)開始運用于合成甲醇裝置，推出近似于LCM工藝的換熱式純氧二段轉(zhuǎn)化工藝，先后運用于0.6萬噸/年、3萬噸/年和7.5萬噸/年甲醇裝置的氣頭改造中。改造后噸甲醇消耗指標一般為天然氣900Nm3左右，氧氣350Nm3左右，電耗隨轉(zhuǎn)化壓力不同，一般在350-450kwh之間。
1997年，針對換熱式富氧(或純氧)二段轉(zhuǎn)化制合成氣工藝可靠性差、裝置大型化困難和利用現(xiàn)有裝置改造投資大等問題，我們開發(fā)了烴類蒸汽換熱式并聯(lián)轉(zhuǎn)化新工藝，先后在3萬噸/年、4萬噸/年、9萬噸/年合成氨裝置和20萬噸/年甲醇裝置的改造中成功應(yīng)用。該新工藝不但大大提高了換熱式轉(zhuǎn)化工藝的穩(wěn)定性和核心設(shè)備的可靠性，取得了節(jié)氣20％以上的顯著效果，而且解決了影響換熱式轉(zhuǎn)化裝置大型化的瓶頸和諸多技術(shù)難題，促進了換熱式轉(zhuǎn)化技術(shù)的推廣應(yīng)用。
綜上所述，自二十世紀70年代以來，國內(nèi)外的合成氣制造技術(shù)，無論以煤為原料還是以氣態(tài)烴為原料，在擴大原料來源、提高氣化效率以及節(jié)能降耗方面，都取得了長足的進步。但作為合成甲醇的原料氣，仍然未能解決好合成氣中H2與CO2和CO之間的比例不合理問題。根據(jù)合成甲醇的工藝原理和工業(yè)實踐，原料氣中H2、CO、CO2三組份的比值應(yīng)接近化學(xué)計量價，即原料氣的氫碳比值＝(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.0-2.1。實際上，以煤為原料經(jīng)加壓水煤漿氣流床氣化制得合成氣的典型組成為H230-40％，CO 45-55％，CO215-20％，經(jīng)干煤粉加壓流化床氣化制得的合成氣的典型組成為H225-35％，CO 55-65％，CO22-5％，其氫碳比值均＜1.0；而以氣態(tài)烴為原料經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化制得的合成氣的典型組成為H265-70％，CO 10-20％，CO28-12％，其氫碳比值為2.4-3.0。故單獨以煤制合成氣作合成甲醇的原料時，氫少碳多，特別是CO多；而單獨以氣態(tài)烴制合成氣作合成甲醇的原料時，氫多碳少，特別是CO少。這樣，會帶來各項消耗指標升高，從而造成投資高，運行費用高，甲醇生產(chǎn)成本高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以天然氣和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，既解決煤加壓氣化所得合成氣氫少碳多的問題，又解決氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化制得的合成氣氫多碳少和殘余CH4含量高的本質(zhì)性問題，充分利用兩種甲醇合成中的H2、CO、CO2和CH4等有效氣體資源，以增加產(chǎn)量，降低能耗，并達到節(jié)省建設(shè)投資、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目的。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，該方法包括如下步驟
步驟一以氣態(tài)烴為原料制取甲醇合成氣，原料氣進入一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進行氣態(tài)烴和水蒸汽的一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，從一段轉(zhuǎn)化爐出口輸出；步驟二從步驟一中的一段轉(zhuǎn)化爐出口輸出的一段轉(zhuǎn)化氣，進入二段轉(zhuǎn)化爐后加入氧氣，進行CH4和水蒸汽的深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)，甲醇合成氣一從二段轉(zhuǎn)化爐出口輸出；步驟三以煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣，將水煤漿或粉煤與氣化劑氧氣或氧氣和水蒸汽在干氣化爐內(nèi)加壓氣化制取水煤氣，對水煤氣進行CO變換、脫CO2、脫硫化物后，得到甲醇合成氣二；步驟四將步驟二和步驟三中制得的甲醇合成氣一和甲醇合成氣二混合，再加壓后進入甲醇合成工序制取粗甲醇，粗甲醇送精餾工序，精餾后得到精甲醇成品。
上述的步驟一中所提到的一段轉(zhuǎn)化爐，為外熱式一段轉(zhuǎn)化爐和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，采用并聯(lián)流程，原料氣態(tài)烴分流為二股，分別進入外熱式一段轉(zhuǎn)化爐和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)，進行氣態(tài)烴與水蒸汽的一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)；外熱式一段轉(zhuǎn)化爐由轉(zhuǎn)化管外燃燒烴類物質(zhì)和整個工藝過程中回收的可燃燒氣體的混合氣直接供熱，換熱式一段轉(zhuǎn)化爐由在管間流過的、從二段轉(zhuǎn)化爐出口來的高溫二段轉(zhuǎn)化氣間接換熱。
綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、一段轉(zhuǎn)化采用換熱式并聯(lián)轉(zhuǎn)化技術(shù)，氣態(tài)烴在并聯(lián)的外熱式一段轉(zhuǎn)化爐與換熱式一段轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化到一定程度后，再合并進入二段轉(zhuǎn)化爐進行深度轉(zhuǎn)化。換熱式一段轉(zhuǎn)化爐以二段轉(zhuǎn)化爐出口高溫工藝氣體作熱源，可降低外熱式一段轉(zhuǎn)化爐的負荷，大幅度減少燃料烴耗量和煙氣排放量；兩個一段轉(zhuǎn)化爐的負荷和轉(zhuǎn)化深度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而控制二段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化負荷。
2、二段轉(zhuǎn)化爐加純氧轉(zhuǎn)化，純氧與一段轉(zhuǎn)化氣在二段爐頂部燃燒放出熱量，可提高CH4轉(zhuǎn)化深度，大幅度降低合成氣中惰性氣CH4的含量，并使氫碳比值趨于合理；對后工序減少合成氣耗量、循環(huán)氣量和弛放氣量，提高合成塔出口甲醇含量和醇凈值有利。
3、由于有外熱式一段轉(zhuǎn)化爐，既減輕了二段爐轉(zhuǎn)化負荷，又降低了氧氣消耗-50％，可節(jié)省空分裝置的投資、動力消耗和運行費用。
4、用水煤漿或粉煤加壓氣化制甲醇合成氣，可降低繼后工序的氣體壓縮功，更由于對煤的適應(yīng)性廣和碳的利用率高，可大大降低原料煤的消耗定額和甲醇合成氣的制造成本。
5、以煤和氣態(tài)烴為原料聯(lián)合制造甲醇合成氣，可以充分利用煤制合成氣中的富余CO和氣態(tài)烴制合成氣中富余的H2，并可使甲醇原料氣的氫碳比值＝(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.0-2.1的理想比例，CO與CO2之間的比例也可按工藝要求進行調(diào)節(jié)，故可提高甲醇合成率，大幅度降低原、燃料和動力消耗；與此同時，還可降低煤制合成氣的CO變換負荷和脫CO2的負荷。因此，本發(fā)明是最先進的低能耗甲醇合成氣生產(chǎn)工藝，具有投資節(jié)省、增產(chǎn)節(jié)能、生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟效益好的特點。


圖1為本發(fā)明工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系和各種反應(yīng)物流向示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地說明。
如圖1所示，為本發(fā)明工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系和各種反應(yīng)物流向示意圖。從圖1中可知，本發(fā)明所提供的這種以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法是這樣的流量13.8Kmol/h、壓力3.8MPa、溫度350℃的已精脫硫至硫含量＜0.1ppm的原料天然氣1，其中總C含量100％，與流量45.3Kmol/h、壓力4.0MPa、溫度377℃的水蒸汽2混合后，進入外熱式一段轉(zhuǎn)化爐對流段的天然氣、蒸氣混合預(yù)熱器(圖中未標出)中預(yù)熱至510℃，然后分成兩股。其中一股混合氣3，約占總量的55％，去外熱式一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)，吸收管外混合燃料氣與空氣燃燒放出的熱量5，在管內(nèi)催化劑的催化作用下，進行原料天然氣1中的CH4與水蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，出外熱式一段轉(zhuǎn)化爐的一段轉(zhuǎn)化氣壓力3.5MPa、溫度800℃，殘余CH4含量6％。另一股混合氣4，約占總量的45％，去換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)，借助管外高溫二段轉(zhuǎn)化氣提供的熱量，在管內(nèi)催化劑的催化作用下，進行CH4與水蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，出換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的一段轉(zhuǎn)化氣壓力3.5MPa、溫度700℃，殘余CH4含量18％。兩個一段轉(zhuǎn)化爐來的一段轉(zhuǎn)化氣混合后，壓力3.5MPa、溫度755℃，殘余CH4含量11％。
來自空分裝置(圖中未標出)的流量3.2Kmol/h、壓力3.6MPa、溫度115℃的氧氣6，其中含O2量為99.6％，與流量3.2Kmol/h、壓力4.0MPa、溫度377℃的少量蒸汽7混合后，進入外熱式一段轉(zhuǎn)化爐對流段的氧氣和蒸汽混合氣預(yù)熱器(圖中未標出)預(yù)熱至420℃后，與上述一段轉(zhuǎn)化氣一起進入二段轉(zhuǎn)化爐，在頂部混合器內(nèi)充分混合后噴出，首先在頂部燃燒區(qū)發(fā)生氫與氧的燃燒反應(yīng)，然后氣流自上而下通過催化劑床層，依靠氫氧燃燒提供的熱量和催化劑的催化作用，在絕熱條件下進行CH4與水蒸汽的深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)。出二段轉(zhuǎn)化爐的二段轉(zhuǎn)化氣8壓力3.4MPa、溫度920℃，殘余CH4含量≤0.5％，進入換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的管外空間，將二段轉(zhuǎn)化氣承載的高位熱能傳遞給轉(zhuǎn)化管內(nèi)氣流，氣溫降至630℃后出換熱式一段轉(zhuǎn)化爐。
出換熱式一段轉(zhuǎn)化爐管間的二段轉(zhuǎn)化氣9，經(jīng)包括二級廢熱鍋爐(圖中未標出)的多級余熱回收裝置回收熱量、分離蒸汽冷凝液并用水冷卻，即制得甲醇合成氣10，流量為1160Nm3/h，主要組份約為H73％、CO16％、CO210％，壓力為3.3MPa，溫度為40℃。
流量為3.7Kmol/h的燃料天然氣11，其總C含量為100％，與回收自甲醇合成、精餾工序(圖中未標出)的部份可燃排放氣混合后，去外熱式一段轉(zhuǎn)化爐輻射段，通過專門燒咀與空氣混合燃燒，燃燒反應(yīng)放出的熱量經(jīng)輻射方式傳遞給轉(zhuǎn)化管內(nèi)的氣流，溫度900-1000℃的高溫?zé)煔?CO29.5％、O22％)從輻射段進入對流段。高溫?zé)煔?2在對流段經(jīng)多組工藝介質(zhì)預(yù)熱器回收熱量后，溫度降至180℃，由引風(fēng)機(圖中未標出)從外熱式一段轉(zhuǎn)化爐抽出排至大氣。
經(jīng)磨細至100％通過14目篩的原料煤13取740kg，其中含C量為75％，發(fā)熱量35000KJ/kg，用水和添加劑配至成煤∶水＝65∶35的水煤漿，用泵(圖中未標出)加壓至4.1MPa，與從空分裝置(圖中未標出)來的流量為22.5kmol/h、壓力為4.1MPa、溫度為115℃的氧氣14，其中含O2量為99.6％，一起噴入加壓氣化爐，煤13與氧氣14和水汽化后產(chǎn)生的蒸汽在約1400℃的高溫下，瞬間氣化反應(yīng)生成主要含H2、CO、CO2的水煤氣。濕水煤氣出加壓氣化爐經(jīng)洗滌、冷卻降溫后即為粗煤氣15。流量(干基)約1550Nm3/h，主要組份約為H234％、CO48％、CO217％，壓力為3.6MPa，溫度約210℃的粗煤氣15進入CO變換爐，在耐硫變換催化劑的作用下，粗煤氣15中的CO與水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)，生成CO2和H2。經(jīng)部分變換反應(yīng)并冷卻至常溫后，主要組份約為H244％、CO24％、CO231％的變換氣16進入脫酸性氣裝置，用低溫甲醇液洗滌吸收其中的CO2氣體19和H2S氣體20。經(jīng)脫酸性氣后的凈化氣即為甲醇合成氣17，流量為1280Nm3/h，主要組份約為H264％、CO35％，酸性氣體含量CO2＜0.4％、總S＜0.1Ppm，壓力為3.3MPa，溫度為40℃。
上述以天然氣為原料制得的甲醇合成氣10和以煤為原料制得的甲醇合成氣17混合后，即為合成甲醇的優(yōu)質(zhì)原料氣18。流量為2440Nm3/h，主要組份含量約為H268％、CO26％、CO24.8％，其氫碳比值(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.05，壓力為3.3MPa，溫度約40℃的原料氣去合成氣壓縮機8升壓至5.4MPa，然后送甲醇合成工序繼而去精餾工序(圖中未標出)，即可制得精甲醇31.25kmol(1000kg)。
最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟一以氣態(tài)烴為原料制取甲醇合成氣，原料氣進入一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進行氣態(tài)烴和水蒸汽的一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，從一段轉(zhuǎn)化爐出口輸出；步驟二從步驟一中的一段轉(zhuǎn)化爐出口輸出的一段轉(zhuǎn)化氣，進入二段轉(zhuǎn)化爐后加入氧氣，進行CH4和水蒸汽的深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)，甲醇合成氣一從二段轉(zhuǎn)化爐出口輸出；步驟三以煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣，將水煤漿或粉煤與氣化劑氧氣或氧氣和水蒸汽在干氣化爐內(nèi)加壓氣化制取水煤氣，對水煤氣進行CO變換、脫CO2、脫硫化物后，得到甲醇合成氣二；步驟四將步驟二和步驟三中制得的甲醇合成氣一和甲醇合成氣二混合，再加壓后進入甲醇合成工序制取粗甲醇，粗甲醇送精餾工序，精餾后得到精甲醇成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的步驟一中的一段轉(zhuǎn)化爐為外熱式一段轉(zhuǎn)化爐和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，采用并聯(lián)流程，原料氣態(tài)烴分流為二股，分別進入外熱式一段轉(zhuǎn)化爐和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)，進行氣態(tài)烴與水蒸汽的一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)；外熱式一段轉(zhuǎn)化爐由轉(zhuǎn)化管外燃燒烴類物質(zhì)和整個工藝過程中回收的可燃燒氣體的混合氣直接供熱，換熱式一段轉(zhuǎn)化爐由在管間流過的、從二段轉(zhuǎn)化爐出口來的高溫二段轉(zhuǎn)化氣間接換熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的分別進入外熱式和換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的原料氣態(tài)烴的壓力為1.0-6.0MPa，溫度為400-650℃，總硫含量小于0.1ppm；其分流比例為外熱式一段轉(zhuǎn)化爐50-70％，換熱式一段轉(zhuǎn)化爐30-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的外熱式一段轉(zhuǎn)化爐出口氣溫度為700-800℃，CH4含量為6-12％；換熱式一段轉(zhuǎn)化爐出口氣溫度為650-750℃，CH4含量為12-18％，管間二段轉(zhuǎn)化氣出口溫度為550-750℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的步驟二中的二段轉(zhuǎn)化爐出口氣溫度為800-1050℃，CH4含量小于等于0.8％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的步驟三中的氣化壓力為0.1-8.0MPa，氣化溫度為1000-1450℃；所得水煤氣經(jīng)20-40％CO變換反應(yīng)后，CO的含量為18-32％；再經(jīng)脫CO2、脫硫化物，使合成氣中含硫小于0.1ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的步驟四中的兩種合成氣的混合為按比例混合，其混合比例為以氣態(tài)烴為原料所制得的甲醇合成氣一為0.5-1份，以煤為原料所制得的甲醇合成氣二為1份，使混合后所得甲醇原料氣的氫碳比值(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.0-2.1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，其特征在于所述的氣態(tài)烴為天然氣。
全文摘要
一種以氣態(tài)烴和煤為原料生產(chǎn)甲醇合成氣的方法，分別以氣態(tài)烴和煤為原料制取甲醇合成氣，將其按比例混合，該比例為以氣態(tài)烴為原料所制得的甲醇合成氣為0.5－1份，以煤為原料所制得的甲醇合成氣為1份，使混合所得甲醇原料氣的氫碳比值(H
文檔編號C07C31/04GK1699316SQ20041004244
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者龐玉學(xué), 王志堅, 張學(xué)仲, 劉武烈, 萬蓉, 龐彪, 曾竹萍, 冉龍鳴 申請人:龐玉學(xué)