CN102503770B - 一种天然气高效制取甲醇的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：原料天然气压缩、预热；原料天然气脱硫、饱和；脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气；混合原料气转化；转化混合气脱碳净化；废气催化燃烧；氢气和一氧化碳气体压缩、合成；精馏、得到成品甲醇。本发明脱碳净化处理产生的废气二氧化碳与混合原料气混合，使得(H2-CO2)/（CO+CO2）的比值达到2.3以下，使进入甲醇合成的合成气更接近甲醇生产的最佳合成气组分，降低了天然气的消耗，降低了整个制备工艺的成本；提高了水碳比，适当的催化剂和反应条件有效改善了析碳现象，提高了转化反应效率；转化脱碳后出现的废气经催化燃烧处理，燃烧效率高，废气充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然气高效制取甲醇的工艺方法。
背景技术
一直以来，甲醇在化工和农业等很多方面有着广泛的应用，甲醇可以直接作为原料使用、可以作为汽油的添加剂、可以用来合成汽油也可以用来合成醋酸、醋酐、单细胞蛋白等等，随着甲醇应用的不断开发和发展，甲醇的市场越来越广阔。天然气是生产甲醇的重要化工原料，以天然气为原料生产甲醇比以煤为原料生产甲醇，成本要低将近一半。以天然气为原料制备甲醇的基本生产工艺为：将天然气转化得到一氧化碳、二氧化碳和氢气，经加压催化合成甲醇。天然气蒸汽转化反应是强吸热反应，提高温度有利于天然气中甲烷的转化，通常采用管式炉从外部提供热量；合成反应中需要在一定的压力下进行，需要加压，但是压力的升高会降低平衡转化率，因此，需要在转化前对气体进行加压。一氧化碳和氢气一定条件会反应生成碳，导致催化剂表面析碳而降低催化剂的活性，因此需要使用过量水蒸汽来提高水碳比和适宜的反应条件。传统的制备方法没有采取补碳步骤， (H2-CO2)/（CO+CO2）的比值约为2.9，氢过量而碳不足，未达到甲醇生产的最佳合成气组分，导致天然气的浪费，整个制备***的成本高；转化脱碳后出现的废气也未得到合理的再利用，或燃烧效率低，排出后污染大气环境。
发明内容
本发明的目的在于解决现有天然气制取甲醇的工艺方法的不足，提供一种新型的天然气高效制取甲醇的工艺方法，克服传统制取方法析碳情况较为严重，附着在催化剂上降低催化剂活性及转化反应效率；没有采取补碳步骤， (H2-CO2)/（CO+CO2）的比值约为2.9，氢过量而碳不足，未达到甲醇生产的最佳合成气组分，导致天然气的浪费，整个制备***的成本高；转化脱碳后出现的废气也未得到合理的再利用，或燃烧效率低，排出后污染大气环境。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至2.9～3.0Mpa，然后通入预热器中进行加热，加热至340～400℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.2～3.3，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至510～530℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为900～920℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至2.5～3.0Mpa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
本发明的有益效果是：脱碳净化处理产生的废气二氧化碳与混合原料气混合，使得(H2-CO2)/（CO+CO2）的比值达到2.3以下，使进入甲醇合成的合成气更接近甲醇生产的最佳合成气组分，降低了天然气的消耗，降低了整个制备工艺的成本；提高了水碳比，选择了适当的催化剂和反应条件，有效改善了析碳现象，提高了转化反应效率；转化脱碳后出现的废气经催化燃烧处理，燃烧效率高，废气充分利用，绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步描述本发明的技术方案：
【实施例1】一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至2.9Mpa，然后通入预热器中进行加热，加热至340℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.2，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至510℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为900℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至2.5Mpa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
【实施例2】一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至3.0Mpa，然后通入预热器中进行加热，加热至400℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.3，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至530℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为920℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至3.0Mpa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
【实施例3】一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至3.0Mpa，然后通入预热器中进行加热，加热至360℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.25，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至520℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为912℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至2.8Mpa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
【实施例4】一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至2.95Mpa，然后通入预热器中进行加热，加热至380℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.2，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至515℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为910℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至2.7Mpa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
Claims (1)
1.一种天然气高效制取甲醇的工艺方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）原料天然气压缩、预热：将原料天然气置于压缩装置中增压至2.9～3.0MPa，然后通入预热器中进行加热，加热至340～400℃；
（2）原料天然气脱硫、饱和：将预热处理后的天然气通过钴钼加氢和氧化锌脱硫，使天然气中硫的含量小于0.1mg/m3，得到脱硫天然气，脱硫天然气经饱和塔饱和，使天然气中的水蒸汽达到饱和，得到脱硫饱和天然气；
（3）脱硫饱和天然气、水蒸汽和二氧化碳混合造气：将脱硫饱和天然气、脱碳净化所得二氧化碳和过量水蒸汽混合，使得混合物的水碳比为3.2～3.3，获得混合原料气；
（4）混合原料气转化：将混合原料气通入加热器中加热至510～530℃，通入转化管中，在镍催化剂的催化作用下进行转化，转化温度为900～920℃，转化反应完成后获得转化混合气；
（5）转化混合气脱碳净化：将转化混合气通入脱碳设备中进行脱碳净化，获得氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和废气；
（6）废气催化燃烧：将废气与原料天然气混合，加以燃料和钯催化剂，进行催化燃烧，催化燃烧后的产物与步骤（3）中的脱硫饱和天然气、水蒸汽及脱碳净化所得二氧化碳气体混合，进行混合造气；
（7）氢气和一氧化碳气体压缩、合成：将脱碳净化后所得的氢气及一氧化碳气体通入压缩装置中，压缩至2.5～3.0MPa，将压缩后的混合气体通入合成塔合成获得初级甲醇液体混合物；
（8）精馏、得到成品甲醇：将初级甲醇液体混合物通过精馏塔精馏，获得高纯度成品甲醇。
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