CN116789519A - 一种绿色低碳甲醇生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色低碳甲醇生产工艺,涉及甲醇生产技术领域;为了解决现有技术利用焦炉气制甲醇存在的不足问题;具体包括如下步骤:引入来自焦炉的焦炉气并采用吸附法脱除其中的焦油,得到纯焦炉气;将纯焦炉气存入气柜中,再采用压缩机对其进行初步压缩;对焦炉压缩气体进行预净化,得到洁净焦炉气体和再生气A;二次压缩洁净焦炉气体后对其进行精处理。本发明实现了焦炉气中H2和甲烷以及CO的高效分级利用,利用率接近100%,对工业烟气中的CO2进行捕集并资源化利用,将其作为绿色低碳甲醇合成的主要碳源,将焦炉煤气中的氢能转化为甲醇燃料,实现了氢气的高效存储与利用,变废为宝,节约投资,保证了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇生产技术领域,尤其涉及一种绿色低碳甲醇生产工艺。
背景技术
对于焦炉气来说,一般H2含量为55%以上,CH4含量在25%左右,同时含有8~10%的CO和CO2,基于该组成,一般焦炉气的综合利用主要集中于H2和CH4的利用,同时根据产品需求确定是否需要通过其他方式提供反应所需的碳源。因此,如何高效梯级利用焦炉气中的H2和CH4是焦炉气利用项目中的关键问题。
目前,国内常规的焦炉气综合利用制甲醇工艺,都受制于焦炉气中缺少足够的碳源(主要是CO),不管是设置甲烷转化装置或纯氧造气装置来补充碳源,都需要设置空分制氧装置,项目投资相对较高,一定程度上降低了经济效益。基于此,我们提出了一种绿色低碳甲醇生产工艺,对焦炉气中的CO2进行资源化利用,将其作为绿色低碳甲醇合成的基本原料,实现了焦炉气中H2和甲烷以及CO的高效分级利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种绿色低碳甲醇生产工艺。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种绿色低碳甲醇生产工艺,包括如下步骤:
S1:引入来自焦炉的焦炉气并采用吸附法脱除其中的焦油,得到纯焦炉气;
S2:将纯焦炉气存入气柜中,再采用压缩机对其进行初步压缩;
S3:对焦炉压缩气体进行预净化,得到洁净焦炉气体和再生气A;
S4:二次压缩洁净焦炉气体后对其进行精处理,得到成分气体;
S5:将成分气体进行干燥液化从而得到LNG,并将LNG外送;
S6:对提取LNG后的剩余气体进行补碳后得到合成气体,并对合成气体进行压缩;
S7:将合成压缩气体送至甲醇合成装置中制备甲醇;
S8:对得到的甲醇进行后处理,得到成品。
优选地:所述精处理的操作方式,包括以下流程:
A1:对洁净焦炉气体进行精脱硫;
A2:对洁净焦炉气体进行MDEA脱碳;
所述洁净焦炉气体进行MDEA脱碳后反应产生CO2。
优选地:所述干燥液化的具体操作为:将成分气体送至深冷分离装置中处理。
优选地:所述剩余气体为提取LNG后所剩余的富氢气和富CO气;
所述补碳的气体是由精处理后产生的CO2,以及从工业尾气中回收的CO2组成。
优选地:所述甲醇在合成制备期间反应生成甲醇和部分副产物杂醇,并对未反应完全的氢气进行回收再利用。
优选地:所述氢气的回收再利用功能用途,包括以下内容:
①将回收的大部分氢气与合成气体混合,为甲醇合成提供氢气补充;
②将回收氢尾气进行TSA技术处理,作为再生气B。
优选地:所述甲醇的后处理,包括以下步骤:
B1:甲醇精馏:分离得到精制甲醇和粗制甲醇;
B2:包装:依次将精制甲醇和粗制甲醇进行分开储罐,密封包装。
优选地:还包括将所述再生气A和再生气B混合,以作为焦炉的加热气体补充。
本发明的有益效果为:
1.本发明将来自焦炉的焦炉气经压缩、TSA技术净化、压缩、精脱硫和MDEA脱碳后得到成分气体,成分气体首先进入深冷分离装置提取LNG,将提取LNG后剩余的富氢气、富CO气,以及MDEA脱碳后副产的CO2和从工业尾气中回收的CO2一起作为合成气体送入甲醇合成装置中制备甲醇,实现了焦炉气中H2和甲烷以及CO的高效分级利用,利用率接近100%,对工业烟气中的CO2进行捕集并资源化利用,将其作为绿色低碳甲醇合成的主要碳源,将焦炉煤气中的氢能转化为甲醇燃料,实现了氢气的高效存储与利用,变废为宝,节约投资,保证了经济效益。
2.本发明甲醇合成反应以CO2和H2反应为主,同时配有少量的CO和H2反应制备甲醇,由于CO2相对惰性且反应放热更少,故而合成反应的副产物较少,合成操作较为稳定;通过本发明的制备工艺,能够有效降低劳动强度,合理布局,减少工程造价,实现环境污染总量控制,做好洁净生产,以减少对环境的污染。
3.本发明以焦炉气和工业尾气中回收的CO2为原料制备绿色低碳甲醇,同时联产LNG,该制备工艺不需要新设纯氧造气和配套的空分装置制备合成气提供碳源,以满足常规的以CO和H2反应合成甲醇的要求,仅仅需要从尾气中回收CO2即可实现甲醇的生产,工艺简单,易于推广。
4.本发明,在生产绿色低碳甲醇的同时,可联产LNG,流程简洁,利用CO2制备绿色低碳甲醇联产LNG,为焦炉煤气的综合利用提供了新的发展路径;在合成甲醇前,将工业尾气中的CO2作为合成原料气,进而实现了CO2的减排。
附图说明
图1为本发明提出的一种绿色低碳甲醇生产工艺的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本专利,而不能理解为对本专利的限制。
实施例1:
一种绿色低碳甲醇生产工艺,如图1所示,包括如下步骤:
S1:引入来自焦炉的焦炉气并采用吸附法脱除其中的焦油,得到纯焦炉气;
优选的,吸附法的操作为以焦炭为吸附剂于吸附塔内吸附焦油。
S2:将纯焦炉气存入气柜中,再采用压缩机对其进行初步压缩;
优选的,气柜的压力为6.0kPaG;
优选的,压缩机为离心式、螺杆式、活塞式等中的一种,本实施例中压缩机选用螺杆式,压缩后的压力为0.7MpaG。
S3:对焦炉压缩气体进行预净化,得到洁净焦炉气体和再生气A,实现对压缩焦炉气体的分离与提纯;
优选的,预净化包括TSA变温吸附技术、活性炭等吸附剂吸附方法中的一种,本实施例中选择TSA变温吸附技术,对煤气进行初步净化,主要脱除其中的焦油、萘、苯等杂质。
优选的,采用TSA变温吸附技术对焦炉压缩气体进行预净化后,焦炉压缩气体中杂质含量为:焦油≤1mg/Nm3、萘≤1mg/Nm3、苯≤10mg/Nm3。
S4:二次压缩洁净焦炉气体后对其进行精处理,得到成分气体;
优选的,二次压缩选用离心式压缩机;
优选的,所述精处理的操作方式,包括以下流程:
A1:对洁净焦炉气体进行精脱硫(氧化锌);优选的,精脱硫后,焦炉气体中的硫总含量≤0.1ppm。
A2:对洁净焦炉气体进行MDEA脱碳;优选的,MDEA脱碳处理后,焦炉气体中的CO2含量<50ppm;
作为补充的,所述MDEA脱碳后反应产生CO2。
S5:将成分气体进行干燥液化从而得到LNG,并将LNG外送,以供后期再利用;优选的,干燥液化工段干燥后,成分气体中水含量<1ppm,CO2含量水<50ppm。
在生产绿色低碳甲醇的同时,可联产LNG,流程简洁,利用CO2制备绿色低碳甲醇联产LNG,为焦炉煤气的综合利用提供了新的发展路径。
进一步的,所述干燥液化的具体操作为:将成分气体送至深冷分离装置中处理;
优选的,深冷分离装置引用现有技术,此处不再赘述。
S6:对提取LNG后的剩余气体进行补碳后得到合成气体,并对合成气体进行压缩;合成气体作为甲醇合成原料。
优选的,剩余气体为提取LNG后所剩余的富氢气和富CO气。
进一步的,所述补碳的气体是由精处理后产生的CO2,以及从工业尾气中回收的CO2组成;在合成甲醇前,将工业尾气中的CO2作为合成原料气,进而实现了CO2的减排,利用富氢气与来自工业尾气的CO2分别作为氢源和碳源进行反应生成绿色低碳甲醇。
S7:将合成压缩气体送至甲醇合成装置中制备甲醇;
进一步的,所述甲醇在合成制备期间反应生成甲醇和部分副产物杂醇,并对未反应完全的氢气进行回收再利用;实现了氢能的利用与存储。
优选的,甲醇合成装置引用现有技术,此处不再赘述。
进一步优选的,所述氢气的回收再利用功能用途,包括以下内容:
①将回收的大部分氢气与合成气体混合,为甲醇合成提供氢气补充;
②将回收氢尾气进行TSA技术处理,作为再生气B。
S8:对得到的甲醇进行后处理,得到成品。
进一步的,所述甲醇的后处理,包括以下步骤:
B1:甲醇精馏:分离得到精制甲醇和粗制甲醇;
B2:包装:依次将精制甲醇和粗制甲醇进行分开储罐,密封包装。以便对杂醇和精制甲醇进行外售。本次合成反应以CO2和H2反应为主,同时配有少量的CO和H2反应制备甲醇,由于CO2相对惰性且反应放热更少,故而合成反应的副产物较少,合成操作较为稳定。
本实施例在使用时,将来自焦炉的焦炉气经压缩、TSA技术净化、压缩、精脱硫和MDEA脱碳后得到成分气体,成分气体首先进入深冷分离装置提取LNG,将提取LNG后剩余的富氢气、富CO气,以及MDEA脱碳后副产的CO2和从工业尾气中回收的CO2一起作为合成气体送入甲醇合成装置中制备甲醇,本发明中甲醇合成装置及甲醇精馏装置采用CRI公司的ETL专有工艺,本次甲醇合成反应以CO2和H2反应为主,同时配有少量的CO和H2反应制备甲醇,由于CO2相对惰性且反应放热更少,故而合成反应的副产物较少,合成操作较为稳定。
实施例2:
一种绿色低碳甲醇生产工艺,如图1所示,为了实现再生气的回收利用;本实施例在实施例1的基础上作出以下改进:包括如下步骤:
S1:引入来自焦炉的焦炉气并采用吸附法脱除其中的焦油,得到纯焦炉气;
S2:将纯焦炉气存入气柜中,再采用压缩机对其进行初步压缩;
S3:对焦炉压缩气体进行预净化,得到洁净焦炉气体和再生气A,实现对压缩焦炉气体的分离与提纯;
S4:二次压缩洁净焦炉气体后对其进行精处理,得到成分气体;
S5:将成分气体进行干燥液化从而得到LNG,并将LNG外送,以供后期再利用;
S6:对提取LNG后的剩余气体进行补碳后得到合成气体,并对合成气体进行压缩;
S7:将合成压缩气体送至甲醇合成装置中制备甲醇;
S8:对得到的甲醇进行后处理,得到成品。
作为补充的,所述精处理的操作方式,还可替换为低温甲醇洗技术,利用低温甲醇洗一步代替脱硫和脱碳处理步骤,除去煤气中的H2S和CO2。
所述甲醇生产工艺还包括将再生气A和再生气B混合,以作为焦炉的加热气体补充,以达到对副产气体的回收再利用,避免产生能源浪费。
本实施例在使用时,煤气中含甲烷、H2、CO、CO2、少量氮气及杂质,杂质除去后,甲烷干燥液化成为LNG,其余的碳源、H2,再补充部分CO2作为甲醇合成原料。本发明对焦炉气中的CO2进行资源化利用,将其作为绿色低碳甲醇合成的基本原料,实现了焦炉气中H2和甲烷以及CO的高效分级利用。本发明以焦炉气和工业尾气中回收的CO2为原料制备绿色低碳甲醇,同时联产LNG,该制备工艺不需要新设纯氧造气和配套的空分装置制备合成气提供碳源,以满足常规的以CO和H2反应合成甲醇的要求,仅仅需要从尾气中回收CO2即可实现甲醇的生产,工艺简单,易于推广。
应用例1:
本发明制得的甲醇符合《工业用甲醇》(GB338-2011),具体参数如下表:
项目 | 本发明甲醇参数 |
色度(Hazen单位) | ≤5 |
密度(g/cm3) | 0.791-0.792 |
沸程a(0℃,101.3kPa)/℃ | ≤0.8 |
高锰酸钾试验/min | ≥50 |
水混溶性试验 | 通过(1+3) |
水,ω/% | ≤0.10 |
酸(以HCOOH计),ω/% | ≤0.0015 |
碱(以NH:计),ω/% | ≤0.0002 |
炭基化合物(以HCHO计),ω/% | ≤0.002 |
蒸发残渣,ω/% | ≤0.001 |
硫酸洗涤试验(Hazen单位) | ≤50 |
本发明制得的LING产品符合天然气国家国家质量标准(GB17820-2012),具体参数如下表:
项目 | 本发明LING参数 |
高位发热量(MJ/m3) | 38.89 |
总硫(以硫计)(mg/m3) | ≤0.1ppm |
硫化氢(mg/m3) | ≤0.1ppm |
二氧化碳(V%) | ≤1.0 |
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1:引入来自焦炉的焦炉气并采用吸附法脱除其中的焦油,得到纯焦炉气;
S2:将纯焦炉气存入气柜中,再采用压缩机对其进行初步压缩;
S3:对焦炉压缩气体进行预净化,得到洁净焦炉气体和再生气A;
S4:二次压缩洁净焦炉气体后对其进行精处理,得到成分气体;
S5:将成分气体进行干燥液化从而得到LNG,并将LNG外送;
S6:对提取LNG后的剩余气体进行补碳后得到合成气体,并对合成气体进行压缩;
S7:将合成压缩气体送至甲醇合成装置中制备甲醇;
S8:对得到的甲醇进行后处理,得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述精处理的操作方式,包括以下流程:
A1:对洁净焦炉气体进行精脱硫;
A2:对洁净焦炉气体进行MDEA脱碳;
所述洁净焦炉气体进行MDEA脱碳后反应产生CO2。
3.根据权利要求2所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述干燥液化的具体操作为:将成分气体送至深冷分离装置中处理。
4.根据权利要求3所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述剩余气体为提取LNG后所剩余的富氢气和富CO气;
所述补碳的气体是由精处理后产生的CO2,以及从工业尾气中回收的CO2组成。
5.根据权利要求1所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述甲醇在合成制备期间反应生成甲醇和部分副产物杂醇,并对未反应完全的氢气进行回收再利用。
6.根据权利要求5所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述氢气的回收再利用功能用途,包括以下内容:
①将回收的大部分氢气与合成气体混合,为甲醇合成提供氢气补充;
②将回收氢尾气进行TSA技术处理,作为再生气B。
7.根据权利要求1所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,所述甲醇的后处理,包括以下步骤:
B1:甲醇精馏:分离得到精制甲醇和粗制甲醇;
B2:包装:依次将精制甲醇和粗制甲醇进行分开储罐,密封包装。
8.根据权利要求6所述的一种绿色低碳甲醇生产工艺,其特征在于,还包括将所述再生气A和再生气B混合,以作为焦炉的加热气体补充。
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CN104119975A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-10-29 | 兖矿集团有限公司煤化分公司 | 焦化厂联产甲醇和液化天然气的方法 |
CN106433826A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-22 | 北京三聚环保新材料股份有限公司 | 一种气体置换焦炉气制备液化天然气的方法及装置 |
CN114773154A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-22 | 迁安市乾元科技有限公司 | 一种用焦炉煤气联产lng和甲醇的方法 |
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- 2023-06-26 CN CN202310755452.XA patent/CN116789519A/zh active Pending
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