[实用新型]一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于能源与化工技术领域，具体涉及一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统。

背景技术

甲醇是重要的化工基础产品，是制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品以及乙烯和丙烯等C1化工的重要原料。2010年我国甲醇产能达到3757万吨，产量1575万吨，已成为世界第一大甲醇生产国。目前，我国主要以煤为原料生产甲醇。

现有煤制甲醇过程存在能耗高和CO₂排放量大两个主要问题。CO₂排放量大和能效低的主要原因是，煤气化过程所产生的粗合成气的氢碳比仅为0.7左右，而合成甲醇所需的氢碳比为2.1左右，因此粗合成气需进入水煤变换单元，将合成气中的CO转化为H₂和CO₂，这样就造成了大量的CO₂排放和碳元素的浪费，转化过程同时消耗大量的能量。

为解决煤制甲醇过程中存在的上述问题，一种煤和焦炉气联供制甲醇(烯烃)的过程被提出(申请公布号CN 103694074 A)，该过程工艺流程图如附图1所示。这种煤和焦炉气联供制甲醇过程，通过将焦炉气中的甲烷进行干湿重整，以提高煤气化合成气的氢碳比，避免了原有没制甲醇过程中的水煤变换单元所带来的合成气浪费，提高了碳元素利用率并降低了CO₂排放。但是，由这种工艺所制得的甲醇合成气需由四股其所组成(煤气化合成气、干重整合成气、湿重整合成气、氢气)，操作弹性小，系统柔性较低，一旦原料组成发生改变，该工艺极有可能无法得到符合甲醇合成所需氢碳比的合成气；而且过多的操作单元的引入，也使得该过程的设备投资大幅增加。

实用新型内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本实用新型的目的在于提供一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、焦炉气净化与分离单元、气体混合器和甲醇合成单元，所述水煤浆制备单元设有原煤入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口通过管道与煤气化单元的水煤浆入口相连接，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道与合成气净化单元的煤气化粗合成气入口连接，合成气净化单元的净化后的煤气化粗合成气出口通过管道与气体混合器连接；焦炉气净化与分离单元设有粗焦炉气入口，焦炉气净化与分离单元的氢气出口通过管道与气体混合器连接；气体混合器的甲醇反应合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成气入口连接；所述系统还包括三重整反应单元；

所述合成气净化单元的二氧化碳出口通过管道与三重整反应单元的二氧化碳入口连接；

所述焦炉气净化与分离单元的甲烷气出口通过管道与三重整反应单元的甲烷气入口连接；所述三重整反应单元的三重整反应合成气出口通过管道与气体混合器连接，三重整反应单元还设有氧气入口和水蒸气入口。

采用上述系统制备甲醇的工艺，工艺步骤如下：

原料煤在水煤浆制备单元制成水煤浆后，与氧气一起进入煤气化单元进行煤气化反应，制得煤气化粗合成气；煤气化粗合成气进入合成气净化单元脱除硫化物与二氧化碳，得到净化后的煤气化粗合成气和二氧化碳；

原料粗焦炉气进入焦炉气净化与分离单元，经净化与分离后得到甲烷气、氢气和杂质；所述甲烷气、合成气净化单元得到的二氧化碳、氧气以及水蒸气共同进入三重整反应单元，制得三重整反应合成气；所述三重整反应合成气、合成气净化单元得到的净化后的煤气化粗合成气以及焦炉气净化与分离单元得到的氢气共同进入气体混合器，经混合后得到甲醇反应合成气；所述甲醇反应合成气进入甲醇合成单元，经反应和提纯后得到甲醇产品。

优选的，所述原料粗焦炉气与原料煤的进料质量比为(3～8)：1，其中粗焦炉气的质量按热值折合成标准煤的质量计算。

优选的，所述煤气化粗合成气的氢碳比为0.5～1.0。

优选的，所述原料粗焦炉气的组成包括体积分数为55～60％的H₂和体积分数为20～27％的CH₄，原料粗焦炉气在经过净化与分离单元净化后的氢碳比为5～7。

优选的，所述三重整反应单元的操作温度为800～900℃，操作压力为1atm。

优选的，所述粗焦炉气的分离过程为变压吸附过程。