專利名稱：利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于甲醇合成技術技術領域，尤其涉及的一種利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法及系統。
本發明的技術方案如下一種利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特征在于利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法是以冶金過程副產煤氣為原料，經脫硫、水煤氣變換、脫碳、變壓吸附制氫、變壓吸附制CO、脫氧等過程制得適合于漿態床甲醇合成過程用合成氣(H2、CO、CO2)；于甲醇合成裝置內在甲醇合成催化劑的作用下，使其發生合成甲醇的反應；反應后的氣體經冷卻、氣液分離以及甲醇精餾后可以得到試劑級甲醇，其具體工藝流程包括如下步驟1.一種利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1).將富含CO的冶金過程副產煤氣，經脫硫裝置脫硫至氣體中硫的總含量為0.1ppm以下；(2).將脫硫后的氣體分為兩路，其中占50-80％的氣體經水煤氣變換反應后，與其余氣體混合，用以調節氣體中H2/CO比值，再進入脫碳裝置脫除大部分CO2，CO2脫除率為85～97％；(3).將上述部分脫除CO2的氣體依次送至變壓吸附制H2裝置和變壓吸附制CO裝置分別提取其中的H2和CO，其中所提取的H2含量至少為90％，所提取的CO含量至少90％；(4).將分離出的H2和CO混合，送至合成氣貯罐，其合成氣中CO2的含量控制在2～10％，經壓縮機、熱交換器和脫氧裝置處理后制成甲醇合成用合成氣，送入甲醇合成裝置，在甲醇合成催化劑作用下進行甲醇合成反應；(5).從甲醇合成裝置出來的氣體經水冷卻器冷卻后進入甲醇分離器，將分離出的H2、CO、CO2氣體返回壓縮機與新鮮合成氣混合重新利用，液相甲醇經甲醇精餾裝置精餾后獲得試劑級甲醇產品。
本發明所述冶金過程副產煤氣，可以是轉爐煤氣或高爐煤氣，主要組成為15～60％CO，10～25％CO2，1～5％H2，15～60％N2，1～3％O2。
本發明所述工藝流程中脫碳過程可以采用濕法脫碳法和變壓吸附脫碳法。
本發明所述工藝流程中第(4)步中甲醇合成用合成氣中H2/(CO+CO2)摩爾比為1～4；1，其中CO2含量為2～10％。
本發明所述甲醇合成可以采用固定床工藝或漿態床工藝。
本發明還提供了一種實現上述工藝方法的系統，該系統包括(a)一個將富含CO的冶金過程副產煤氣進行脫硫的脫硫裝置；(b)一個與所述脫硫裝置相連的水煤氣變換裝置；(c)一個脫CO2裝置，該裝置的入口分別與所述的水煤氣變換裝置和脫硫裝置連接；(d)一個依次與脫硫裝置相連的變壓吸附制H2裝置和一個變壓吸附制CO裝置；(e)一個分別與變壓吸附制H2裝置和一個變壓吸附制CO出口相連的合成氣貯罐，該合成氣貯罐通過壓縮機、熱交換器、脫氧裝置與一個漿態床甲醇合成裝置連接；(f)一個甲醇分離器，該分離器的入口與一水冷器相連，其氣體出口分別與壓縮機相連，液體出口與一個甲醇精餾裝置相連。
本發明的有益效果是利用冶金過程副產煤氣為原料，經脫硫、水煤氣變換、脫碳、變壓吸附制氫、變壓吸附制CO、脫氧等過程制得適合于甲醇合成過程用合成氣(H2、CO、CO2)；于甲醇合成裝置內在甲醇合成催化劑的作用下，使其發生合成甲醇的反應；反應后的氣體經冷卻、氣液分離以及甲醇精餾后可以得到試劑級甲醇。其將冶金與甲醇合成工藝相結合，具有投資少，能更有效地提高能源利用率，大大降低產品能耗和生產成本，降低有害物質向環境的排放，有利環保。
漿態床甲醇合成反應主要產物為甲醇和微量的甲烷，CO單程轉化率可達41％，甲醇選擇性大于94％。
實施例2與實例1基本相同，差別為過程副產煤氣及其經組分調節后的合成氣組成不同，如表2所示。漿態床甲醇合成反應主要產物為甲醇和微量的甲烷，CO單程轉化率可達56.5％，甲醇選擇性大于97％。
實施例3與實例1基本相同，差別為過程副產煤氣及其經組分調節后的合成氣組成不同(如表3所示)以及甲醇合成采用固定床工藝(反應條件為5MPa，250℃，10000h-1)。固定床甲醇合成反應主要產物為甲醇和微量的甲烷，CO單程轉化率可達35％，甲醇選擇性大于95％。
表1氣體 組成(％)COCO2H2N2O2冶金過程副產煤氣I 25.0 15.6 2.3 56.0 0.1甲醇合成用合成氣I 32.19 3.22 64.370.23 -
表2氣體 組成(％)CO CO2H2N2O2冶金過程副產煤氣II 50.8 18.0 1.5 29.5 1.2甲醇合成用合成氣II 24.710.99 74.130.17 -表3氣體組成(％)COCO2H2N2O2冶金過程副產煤氣III45.0 20.22.0 31.5 1.3甲醇合成用合成氣III19.54 2.1 78.160.2 -
權利要求
1.一種利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1).將富含CO的冶金過程副產煤氣，經脫硫裝置脫硫至氣體中硫的總含量為0.1ppm以下；(2).將脫硫后的氣體分為兩路，其中占50-80％的氣體經水煤氣變換反應后，與其余氣體混合，用以調節氣體中H2/CO比值，再進入脫碳裝置脫除大部分CO2，CO2脫除率為85～97％(3).將上述部分脫除CO2的氣體依次送至變壓吸附制H2裝置和變壓吸附制CO裝置分別提取其中的H2和CO，其中所提取的H2含量至少為90％，所提取的CO含量至少90％；(4).將分離出的H2和CO混合，送至合成氣貯罐，其合成氣中CO2的含量控制在2～10％，經壓縮機、熱交換器和脫氧裝置處理后制成甲醇合成用合成氣，送入甲醇合成裝置，在甲醇合成催化劑作用下進行甲醇合成反應；(5).從甲醇合成裝置出來的氣體經水冷卻器冷卻后進入甲醇分離器，將分離出的H2、CO、CO2氣體返回壓縮機與新鮮合成氣混合重新利用，液相甲醇經甲醇精餾裝置精餾后獲得試劑級甲醇產品。
2.根據權利要求1所述利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特點在于所述冶金過程副產煤氣采用轉爐煤氣或高爐煤氣，主要組成為15～60％CO，10～25％CO2，1～5％H2，15～60％N2，1～3％O2。
3.根據權利要求1所述利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特點在于所述步驟(2)中的脫碳工藝可以采用濕法脫碳法或變壓吸附脫碳法。
4.根據權利要求1所述利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特點在于所述工藝流程第(4)步中甲醇合成用合成氣中H2/(CO+CO2)摩爾比為1～4∶1，其中CO2含量為2～10％。
5.根據權利要求1所述利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法，其特點在于所述甲醇合成工藝可以采用固定床工藝或漿態床工藝。
6.一種實現如權利要求1所述利用冶金過程副產煤氣合成甲醇工藝方法的系統，其特征在于該系統包括(a)一個將富含CO的冶金過程副產煤氣進行脫硫的脫硫裝置(2)；(b)一個與所述脫硫裝置相連的水煤氣變換裝置(3)；(c)一個脫CO2裝置(4)，該裝置的入口分別與所述的水煤氣變換裝置(3)和脫硫裝置連接；(d)一個依次與脫硫裝置相連的變壓吸附制H2裝置(5)和一個變壓吸附制CO裝置(6)；(e)一個分別與變壓吸附制H2裝置(5)和一個變壓吸附制CO出口相連的合成氣貯罐(7)，該合成氣貯罐通過壓縮機(8)、熱交換器(9)、脫氧裝置(10)與一個甲醇合成裝置(11)連接；(f)一個甲醇分離器(13)，該分離器的入口與一水冷器(12)相連，其氣體出口分別與壓縮機相連，液體出口與一個甲醇精餾裝置(14)相連。
全文摘要
利用冶金過程副產煤氣合成甲醇的工藝方法及系統，其技術方案是以冶金過程副產煤氣為原料，通過脫硫、脫碳、變壓吸附制H
文檔編號C07C29/00GK1405132SQ02148868
公開日2003年3月26日 申請日期2002年11月22日 優先權日2002年11月22日
發明者王金福, 黎漢生, 韓明漢, 王德崢, 金涌 申請人:清華大學