專利名稱：：煤基清潔節(jié)能甲烷工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及碳氧化物合成甲烷領(lǐng)域，特別涉及生產(chǎn)甲垸過程中的產(chǎn)品及能量回收利用的新工藝。
背景技術(shù)：
：甲烷化反應(yīng)主要有兩方面的應(yīng)用一、在合成氨廠用于氣體凈化作用，二、制取天然氣和城市煤氣增加燃氣的熱值。在這兩種應(yīng)用中，都會產(chǎn)生一些副產(chǎn)品，如C02和水等，它們被直接排放掉，而沒有把他們作為產(chǎn)品利用起來，這樣既污染了環(huán)境又浪費了資源。甲烷化反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，熱量回收效率的問題到目前還是個沒有完全攻克的難題。目前，由合成氣生產(chǎn)甲烷的工藝已經(jīng)很成熟，但是它們都存在產(chǎn)品單一，破壞環(huán)境，能量損失、工藝復(fù)雜、成本過高等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供多樣化高品質(zhì)的產(chǎn)品，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)零排放，減少能量損失，達到節(jié)能目的，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明是以煤氣化得到的合成氣為原料，不經(jīng)過變換工段，通過補入H2調(diào)節(jié)H2和CO的比例，經(jīng)過脫碳工段后，進行合成甲垸反應(yīng)，在此過程中產(chǎn)生多種產(chǎn)品并循環(huán)利用。上述所稱煤氣化包括煤的地上催化氣化、地上直接氣化或地下氣化中的一種或多種。補入的H2來源渠道廣泛，其中之一是由復(fù)合能源通過電解水系統(tǒng)制得。3來自地上催化氣化合成氣各組分含量范圍:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>來自地上直接氣化合成氣各組分含量范圍:地上氣化采煤粗煤氣組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>來自地下氣化合成氣各組分含量范圍:地下氣化采煤粗煤氣組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明的工藝流程敘述如下:利用復(fù)合能源制氫技術(shù)制得的H2調(diào)節(jié)合成氣的氫碳比，一般H2和CO的比例為3.0/1~3.1/1，經(jīng)凈化壓縮機l加壓到1.82.0MPa后，常溫進入脫碳塔2底部，與從脫碳塔頂部進來的碳酸丙烯酯溶劑逆向接觸，C02被溶劑吸收。富含98%以上C02的碳酸丙烯酯溶劑進入閃蒸塔12，壓力降到0.45~0.6MPa左右，分離出C02，碳酸丙烯酯溶劑進入溶劑槽中循環(huán)使用。分離出的含C0295%以上的氣體可以作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等。脫碳后的凈化氣經(jīng)合成壓縮機3加壓到45.4MPa后，分成兩部分，一部分與丙烯進行羰基合成反應(yīng)，生成丁辛醇，一部分先進入多功能凈化器4凈化，然后與循環(huán)氣一起進入甲烷化塔前預(yù)熱器6，升溫到5026(TC，然后進入裝填深度甲垸合成催化劑的內(nèi)取熱冷管換熱式反應(yīng)器中，甲烷合成反應(yīng)在一個反應(yīng)器內(nèi)進行。甲垸合成催化劑選用組成為A1203:7080%;NiO:1220%;La:0.55%;Ce:0.15%;Ca:0.13%;Na:0.11%;Ba:0.011%的催化劑。反應(yīng)系統(tǒng)壓力為4.05.4MPa，溫度為200700°C，空速為6000~12500h_1，進行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)器出口的C0+C02濃度控制在0.5%以下。甲垸合成后產(chǎn)品氣體壓力為4.05.4MPa。從甲烷化反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣經(jīng)甲烷化塔前預(yù)熱器6、蒸汽發(fā)生器7、產(chǎn)品冷卻器8并進入水分離器9進行氣液分離。經(jīng)過分離后的一部分氣體通過循環(huán)機作為循環(huán)氣進入循環(huán)系統(tǒng)。另一部分氣體經(jīng)過深度脫水塔10，送往CNG、LNG。分離出來的水經(jīng)過過濾、蒸餾分離處理后，作為鍋爐用水。煤基甲垸工藝產(chǎn)品一在脫碳工段中，吸附了C02的碳酸丙烯酯溶劑經(jīng)過閃蒸，壓力降到0.450.6MPa左右，進行解析再生，產(chǎn)生了純度高達95%以上的C02氣體。C02氣體不排放，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等。做到了C02的零排放，達到了C02有效利用，實現(xiàn)了C02資源化。煤基甲烷工藝產(chǎn)品二脫碳后的合成氣經(jīng)過壓縮機3壓縮后，一部分與丙烯進行羰基合成反應(yīng)，生成丁辛醇。煤基甲垸工藝產(chǎn)品三在合成甲烷過程中，副產(chǎn)大量高品質(zhì)的水，所謂高品質(zhì)，就是指此水經(jīng)過低成本處理后(如過濾、蒸餾分離處理)，作為鍋爐用水，做到了水的零排放，達到了水的有效利用，實現(xiàn)了水的資源化。煤基甲烷工藝產(chǎn)品四深度甲垸產(chǎn)品作為清潔能源直接加到CNG鋼瓶作為車用燃料，也可以送到天然氣液化裝置生產(chǎn)LNG，從而產(chǎn)生經(jīng)濟效益。煤基甲垸工藝產(chǎn)品五甲烷化反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，產(chǎn)生了大量的熱能，以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱水，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。圖1為煤基甲垸工藝流程其中，1——凈化壓縮機；2——脫碳塔；3——合成壓縮機；4——多功能凈化器；5——甲烷化反應(yīng)器；6——甲烷化塔前預(yù)熱器；7——蒸汽發(fā)生器；8~~產(chǎn)品冷卻器；9——水分離器；10——深度脫水塔；11——循環(huán)機；12——閃蒸塔；13——溶劑槽；14——脫碳泵。具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述，以下僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明的范圍。即凡是依本發(fā)明申請專利范圍所作的變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。實施例1以來自催化氣化的合成氣生產(chǎn)3萬NmV日規(guī)模的甲烷。去往羰基合成工段0.7萬NmV日規(guī)模的H2/CO為3.0~3.1的合成氣；在脫碳工段中可以產(chǎn)生2.64萬mV日的C02，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等；產(chǎn)生水量為5.62噸/日，作為鍋爐用水；產(chǎn)生熱量為6.4X107KJ，這些熱量以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱zK，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。來自催化氣化合成氣各組分含量-合成氣組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>甲烷產(chǎn)品氣組成為:產(chǎn)品氣體組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2以來自地下氣化采煤的合成氣生產(chǎn)3萬Nm"日規(guī)模的甲垸。來自復(fù)合能源的H23.99萬Nm"日；去往羰基合成工段1.25萬Nm"日規(guī)模的H2/CO為3.0/l~3.1/l的合成氣；在脫碳工段中可以產(chǎn)生2.64萬m"日的C02，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等；產(chǎn)生水量為21.1噸/日，可以作為鍋爐用水；產(chǎn)生熱量為2.4X1()SKJ，這些熱量以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱水，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。來自地下氣化采煤合成氣各組分含量范圍:合成氣組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>甲垸產(chǎn)品氣組成為:產(chǎn)品氣體組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例3以來自催化氣化和氣化采煤的合成氣生產(chǎn)3萬Nm"日規(guī)模的甲烷。來自復(fù)合能源的H22.18萬Nm3/日；去往羰基合成工段0.69萬Nm"日規(guī)模的H2/CO為3.0/1-3.1/1的合成氣；在脫碳工段中可以產(chǎn)生2.44萬mV日的C02，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等；產(chǎn)生水量為12.6噸/日，作為鍋爐用水；產(chǎn)生熱量為1.4X108KJ，這些熱量以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱水，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。來自氣化采煤和催化氣化混合合成氣各組分含量范圍:合成氣組分％(體積百分含量))H2COC02CH4N2o235202816.40.50.1甲垸產(chǎn)品氣組成為-產(chǎn)品氣體組分％(體積百分含量)H2COco2CH4N2o2H202.6900.0496.061.080.080.05實施例4以來自地上氣化采煤的合成氣生產(chǎn)3萬NmV日規(guī)模的甲烷。來自復(fù)合能源的H24.7萬Nm3/日；去往羰基合成工段0.75萬Nm"日規(guī)模的H2/CO為3.0/l~3.1/l的合成氣;8在脫碳工段中可以產(chǎn)生2.35萬m"日的C02，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑等。產(chǎn)生水量為18.94噸/日，作為鍋爐用水；產(chǎn)生熱量為2.15X108KJ，這些熱量以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱水，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。來自地上氣化采煤合成氣各組分含量范圍:合成氣組分％(體積百分含量))<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>甲烷產(chǎn)品氣組成為:產(chǎn)品氣體組分％(體積百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例5以來自地上催化氣化、地上直接氣化和地下氣化采煤的合成氣生產(chǎn)3萬Nm3/日規(guī)模的甲烷。來自復(fù)合能源的H21.78萬NmV日；去往羰基合成工段0.34萬Nm3/日規(guī)模的H2/CO為3.0/l~3.1/l的合成氣；在脫碳工段中可以產(chǎn)生2.29萬1113/日的0:02，作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品(雙氰胺、水楊酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助釆劑等。產(chǎn)生水量為12.29噸/日，作為鍋爐用水；產(chǎn)生熱量為1.4X108KJ，這些熱量以蒸汽和熱水的形式部分回收，可副產(chǎn)和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和熱水，高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。也可以直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。來自地上催化氣化、地上直接氣化(氣化爐)和地下氣化采煤的合成氣混合合成氣各組分含量范圍合成氣組分％(體積百分含量))H2COC02CH4N2o236192717.40.50.1甲烷產(chǎn)品氣組成為:產(chǎn)品氣體組分％(體積百分含量)H2COco2CH4N2o2H203.6900.0495.061.080.080.0510權(quán)利要求1、一種煤基清潔節(jié)能甲烷工藝，其特征在于以煤氣化得到的合成氣為原料，不經(jīng)過變換工藝，通過補入H2調(diào)節(jié)H2和CO的比例。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于H2和CO的比例調(diào)為3.0/13.1/1。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于合成氣來自煤的地上催化氣化、地上直接氣化或地下氣化中的一種或多種組合。4、根據(jù)權(quán)利要求13所述的任意一種工藝，其特征在于H2來源于復(fù)合能源電解水系統(tǒng)。5、根據(jù)權(quán)利要求14所述的任意一種工藝，其特征在于在甲烷工藝脫碳工段中，吸附了C02的溶劑經(jīng)過閃蒸，進行解析再生，產(chǎn)生的C02作為氣體煙絲膨松劑、植物氣肥、超臨界萃取劑、飲料添加劑、焊接保護氣、生產(chǎn)泡沫板材、果蔬保鮮劑、生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品、硼砂、有機化工產(chǎn)品、二氧化碳吞吐、驅(qū)替采油或油田助采劑。6、根據(jù)權(quán)利要求15所述的任意一種工藝，其特征在于，甲烷工藝脫碳后的合成氣經(jīng)過壓縮機(3)壓縮，一部分與丙烯進行羰基合成反應(yīng)，生成丁辛醇。7、根據(jù)權(quán)利要求16所述的任意一種工藝，其特征在于在合成甲烷過程中，副產(chǎn)大量高品質(zhì)的水經(jīng)過處理后，作為鍋爐用水。8、根據(jù)權(quán)利要求17所述的任意一種工藝，其特征在于甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的熱能，以蒸汽和熱水的形式部分回收。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其特征在于高溫高壓的蒸汽膨脹做功，帶動發(fā)電機發(fā)電；或者直接給壓縮機提供能量，推動壓縮機做功。10、根據(jù)權(quán)利要求19所述的任意一種工藝，其特征在于從甲烷化反應(yīng)器出來的產(chǎn)品氣經(jīng)甲垸化塔前預(yù)熱器(6)、蒸汽發(fā)生器(7)、產(chǎn)品冷卻器(8)進入水分離器(9)進行氣液分離，經(jīng)過分離后的一部分產(chǎn)品氣體通過循環(huán)機(11)作為循環(huán)氣進入循環(huán)系統(tǒng)。全文摘要本發(fā)明提供一種煤基清潔節(jié)能甲烷工藝，該技術(shù)的特征在于以煤氣化得到的合成氣為原料，不經(jīng)過變換工藝，補入H₂調(diào)節(jié)H₂和CO的比例。通過全流程工藝優(yōu)化，將合成甲烷過程中的多種產(chǎn)品及能量充分回收利用，從而達到節(jié)能、降耗、減排的目的。文檔編號C07C9/04GK101550048SQ20081024011公開日2009年10月7日申請日期2008年12月18日優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日發(fā)明者于建濤,劉雪飛,司瑞剛,孟令龍,宋歡芳,?？∈?張建祥,張彥州,張梅香,歡李,李金來,次東輝,田文堂,蔣建明,郭迎秋,超馬申請人:新奧新能(北京)科技有限公司;新奧科技發(fā)展有限公司