本發(fā)明涉及天然氣粉煤熱解和天然氣制甲醇技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，焦油、甲醇消費(fèi)增速較快。從2001年至今，我國(guó)的焦油、甲醇表觀(guān)消費(fèi)量一直呈上升勢(shì)頭，甲醇年均增長(zhǎng)達(dá)到21.7％，2015年表觀(guān)消費(fèi)量達(dá)到4000萬(wàn)噸，2015年焦油表觀(guān)消費(fèi)量到1600萬(wàn)噸。隨著工業(yè)繼續(xù)發(fā)展需要甲醇和焦油消耗量越來(lái)越大，而天然氣制甲醇和天然氣粉煤熱解產(chǎn)焦油產(chǎn)量會(huì)越來(lái)越大，所以一種新型天然氣熱解粉煤和制甲醇一體化工藝技術(shù)，利用天然氣部分氧化產(chǎn)生熱源熱解粉煤后去制甲醇工藝，簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)、節(jié)省能耗、減少設(shè)備數(shù)量和投資、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著增加
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何實(shí)現(xiàn)天然氣熱解粉煤和制甲醇一體化工藝工藝，避免發(fā)生天然氣粉煤熱解和天然氣制甲醇生產(chǎn)需要雙套工藝、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、反應(yīng)催化劑消耗多、原料氣利用低等技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種天然氣熱解粉煤和制甲醇一體化工藝，將天然氣與氧氣按照體積比為10:6-10：7混合，在1400-1600℃溫度且3.0-4.0mpa的壓強(qiáng)下在氧化爐中反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物與煤粉在600-1000℃溫度且3.0mpa的壓強(qiáng)下的熱解爐中進(jìn)行熱解，將熱解產(chǎn)物分離出半焦、輕油、重油后用甲醇洗去硫化氫及二氧化碳，剩余產(chǎn)物進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)中合成出粗甲醇，粗甲醇經(jīng)過(guò)精餾產(chǎn)出精甲醇,送入成品罐區(qū)。
作為一種優(yōu)選方式：用于洗去硫化氫及二氧化碳的甲醇在洗去硫化氫及二氧化碳后，將解析出的二氧化碳送到氧化爐中與天然氣反應(yīng)生產(chǎn)一氧化碳和氫氣，將解析出的硫化氫制作成硫磺，將解析完成后的甲醇循環(huán)利用去洗熱解產(chǎn)物分離出半焦、輕油、重油、氫氣后的硫化氫及二氧化碳。
作為一種優(yōu)選方式：煤粉粒度小于90微米，水分含量小于3％。
作為一種優(yōu)選方式：將反應(yīng)產(chǎn)物與煤粉在600-1000℃溫度且3.0mpa的壓強(qiáng)下進(jìn)行熱解是指，將煤粉和氮?dú)庠?.0mpa壓強(qiáng)下噴入熱解爐中，粉煤發(fā)生快速熱解，熱解溫度控制在600-1000℃，壓強(qiáng)控制在3.0mpa。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了天然氣煤粉熱解和利用熱解后的產(chǎn)物制作甲醇，減少了中間環(huán)節(jié)的消耗。
具體實(shí)施方式
天然氣與氧氣部分氧化后產(chǎn)生高溫合成氣與粉煤混合熱解，產(chǎn)出高溫油氣和半焦；高溫油氣冷卻分離后產(chǎn)出輕油、重油及高氫合成氣；合成氣進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)洗去合成氣氣體中的硫和二氧化碳，潔凈的合成氣加壓進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)合成出粗甲醇，粗甲醇經(jīng)過(guò)精餾系統(tǒng)產(chǎn)出合格的精醇送入甲醇儲(chǔ)罐。天然氣部分氧化熱解裝置工藝和天然氣制甲醇裝置工藝相組合。利用天然氣與氧氣部分氧化產(chǎn)生的大量高溫合成氣與粉煤熱解，產(chǎn)出半焦，輕油、重油、合成氣。產(chǎn)出半焦主要用于制作型煤或發(fā)電、氣化；合成氣進(jìn)入低溫甲醇洗脫去氣體中的硫化氫及二氧化碳，潔凈的凈化氣經(jīng)過(guò)提壓進(jìn)入甲醇合成。低溫甲醇洗脫去的co2由解吸氣壓縮機(jī)送回部分氧化爐與ch4參與反應(yīng)生產(chǎn)co和h2，反應(yīng)式如(ch4+co2＝2co+2h2)。6.潔凈的凈化氣進(jìn)入甲醇合成工序合成粗醇，粗醇經(jīng)過(guò)精餾產(chǎn)出精醇,送入成品罐區(qū)。合成工序產(chǎn)生的h2由壓縮機(jī)送入熱解爐激冷區(qū)，激冷熱解出來(lái)的混合物。
一種天然氣熱解粉煤和制甲醇一體化工藝，包括以下工藝步驟：
原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3％、溫度在100-105℃的粉煤；
天然氣與純氧氣在部分氧化爐混合后部分燃燒(氧氣與天然氣比例0.6-0.7之間)，產(chǎn)生1400-1600℃、3.0-4.0mpa的高溫合成氣；
合格的粉煤經(jīng)氮?dú)饧訅褐?.0mpa進(jìn)入熱解爐與高溫合成氣混合，在1100-1400℃的熱解源的作用下，粉煤發(fā)生快速熱解，熱解溫度控制在600-1000℃，熱解反應(yīng)后混合物出熱解爐由合成系統(tǒng)分離出來(lái)的氫氣激冷500℃以下進(jìn)入分離系統(tǒng)；
粉煤熱解后半焦由分離系統(tǒng)分離，送入后面工序用于型煤制作或發(fā)電、氣化。
熱解出來(lái)的高溫混合氣由分離系統(tǒng)送入油品冷卻分離，分別分離出重油、輕油、合成氣，重油、輕油送入油品儲(chǔ)罐
從油品冷卻分離系統(tǒng)裝置來(lái)的合成氣，進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)洗滌脫除h2s和co2，合格凈化氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)提壓送往合成工段，co2解吸氣經(jīng)壓縮機(jī)送部分氧化爐裝置，酸性氣去硫回收富產(chǎn)硫磺，吸收了h2s和co2的富甲醇減壓解吸再生后循環(huán)利用。
從低溫甲醇洗系統(tǒng)來(lái)的合格的凈化氣(3.3mpa、40℃)及氫回收工序來(lái)的富氫氣(3.7mpa、40℃)經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)壓縮后與甲醇分離器分離出來(lái)的循環(huán)氣(7.19mpa、40℃)在壓縮機(jī)缸體內(nèi)混合并經(jīng)壓縮升壓至7.9mpa后送往甲醇合成系統(tǒng)合成粗甲醇。
從合成系統(tǒng)送來(lái)粗甲醇經(jīng)精餾脫除粗甲醇中的二甲醚等輕組分及水、乙醇等其它重組分，生產(chǎn)gb338—2004高純度級(jí)的精甲醇，經(jīng)中間貯罐送往甲醇罐區(qū)，同時(shí)副產(chǎn)雜醇油，廢水送往污水處理站。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)設(shè)備整體造價(jià)低投資低；把天然氣制甲醇和粉煤熱解兩個(gè)獨(dú)立工藝進(jìn)行合并，簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少設(shè)備數(shù)量和經(jīng)濟(jì)投資。(2)熱能利用率高：天然氣部分氧化產(chǎn)生的熱能用于熱解，最大回收熱能，天然氣制甲醇產(chǎn)生熱能用于產(chǎn)生低壓蒸汽。(3)減少催化劑的使用：天然氣制甲醇轉(zhuǎn)化工序，天然氣與蒸汽混合經(jīng)過(guò)催化劑，轉(zhuǎn)化成合格氣體，使用天然氣部分氧化可以避免催化劑的使用。(4)減少蒸汽消耗，節(jié)約成本:天然氣制甲醇工藝氣體轉(zhuǎn)換需要大量蒸汽混合催化產(chǎn)生合格氣體，天然氣部分氧化可以直接產(chǎn)生合格氣體，減少蒸汽消耗，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。
下表為本實(shí)施例粉煤熱解后的合成氣與天然氣直接轉(zhuǎn)換的合成氣組成指標(biāo)比較。
可以看出，采用粉煤熱解后的合成氣制甲醇，合成氣中的氫碳比約為2.09，脫硫后可以直接用于制甲醇。